灌流式生物反应器系统及操作其的方法技术方案

本发明专利技术提供了包括细胞聚集体捕获器的灌流式生物反应器系统。所述细胞聚集体捕获器被配置为用于从灌流式生物反应器系统移除细胞聚集体(例如大于约10个细胞的结块或聚集体)。在一些实施方案中，所述细胞聚集体捕获器具有沉降室和侧流室，这使得细胞聚集体能够沉降并被移除和丢弃。本发明专利技术提供了操作具有细胞聚集体捕获器的灌流式生物反应器系统的方法及多种其他实施方案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】灌流式生物反应器系统及操作其的方法相关专利申请的交叉引用本申请要求2012年1月18日提交的标题为“PERFUSIONBIOREADTORSYSTEMSANDMETHODSOFOPERATINGTHESAME”的美国临时专利申请61/587,940的优先权(代理人案号.BH-001/L)。
技术介绍
常规的灌流式生物反应器系统和过程包括用于在液体培养基如组织培养液(tissueculturefluid,TCF)中培养细胞的生物反应器。所培养的细胞和TCF是通过例如泵出从所述生物反应器中除去，并且所述细胞是通过常规细胞保留装置(cellretentionunit)与TCF分离。依旧含有一些细胞、颗粒和碎片的来自细胞保留装置的收获输出流随后被下一步处理。本文所使用的收获输出物包括经过进一步处理以获得所需产物(如凝固因子)的TCF。过滤技术，如死端深度过滤(dead-enddepthfiltration)、膜过滤、微量过滤和/或离心可用于进一步浓缩和/或纯化来自细胞保留装置的收获输出物。另一从细胞保留装置排出的具有相对高浓度的细胞的TCF输出流被直接返回(例如，回收或再循环)至生物反应器。在这样的连续灌流式生物反应器过程中，所述收获物输出流和再循环输出流在培养过程中是基本连续的，所述培养过程可为10天或更长的时间。然而，使用该类常规灌流配置可导致这样的情况：相对地不能充分地控制生物反应器细胞密度。相应地，需要更高效地控制生物反应器细胞密度的灌流式生物反应器系统和方法。
技术实现思路
在第一实施方案中，本专利技术提供了灌流式生物反应器系统。所述灌流式生物反应器系统包括(1)生物反应器，其被配置为包含组织培养液和待培养的细胞；(2)细胞保留装置，其被配置为从生物反应器接收含有细胞的组织培养液，从所述组织培养液中分离一些细胞并提供组织培养液和细胞的收获输出物(harvestoutput)，以及提供组织培养液和细胞的再循环输出物；和(3)细胞聚集体捕获器，其被配置为接收所述组织培养液和细胞的再循环输出物，从所述组织培养液和细胞的再循环输出物中分离细胞聚集体，并将剩余的组织培养液和细胞返回至所述生物反应器。在另一实施方案中，本专利技术提供了细胞聚集体捕获器。所述细胞聚集体捕获器包括(1)沉降室；(2)捕获器入口，其被配置为接收组织培养液和细胞的再循环输出物；(3)侧流室，其被配置为向生物反应器返回包含细胞的组织培养液的再循环输出物的至少一些；和(4)与所述沉降室相连的丢弃物捕获器出口，其被配置为输出细胞聚集体。在另一系统实施方案中，本专利技术提供了灌流式生物反应器系统。所述灌流式生物反应器系统包括(1)生物反应器，其被配置为包含组织培养液和待培养的细胞；(2)细胞保留装置，其被配置为从所述组织培养液中分离一些细胞并提供收获输出物；和(3)细胞聚集体捕获器，其被配置为从所述组织培养液和细胞中分离细胞聚集体，并提供具有相对较低量的细胞聚集体的输出物。在一个方法实施方案中，本专利技术提供了操作灌流式生物反应器系统的方法。所述方法包括(1)从生物反应器向细胞保留装置提供含有细胞的组织培养液；(2)在所述细胞保留装置中，从所述组织培养液中分离一些细胞，以提供组织培养液和细胞的收获输出物以及组织培养液和细胞的再循环输出物；和(3)在细胞聚集体捕获器中，从所述组织培养液和细胞的再循环输出物中分离细胞聚集体。所述组织培养液和细胞可返回至具有相对较低量的细胞聚集体的生物反应器中。在另一方法实施方案中，本专利技术提供了操作灌流式生物反应器系统的方法。所述方法包括(1)从生物反应器提供组织培养液和细胞的流；(2)在细胞保留装置中，从所述组织培养液中分离一些细胞，以提供收获输出物；和(3)在细胞聚集体捕获器中，从所述组织培养液和细胞中分离细胞聚集体，以产生具有相对较低量的细胞聚集体的组织培养液。所述组织培养液和细胞可返回至具有相对较低量的细胞聚集体的生物反应器中。本文列出了本专利技术教导的这些和其他特征。附图说明本领域技术人员可以理解，以下描述的附图仅用于解释说明目的。所述附图并不意欲以任何方式限定本专利技术教导的范围。图1示出了一个实施方案的框图，该框图为依据所述实施方案的包括细胞聚集体捕获器的灌流式生物反应器系统的框图。图2A示出了依据实施方案的细胞聚集体捕获器的横截面侧视图。图2B示出了细胞聚集体捕获器实施方案沿着图2A剖面线2B-2B的仰视横截面端视图。图3示出了流程图，该图说明了操作依据该实施方案的灌流式生物反应器系统的方法。图4示出了另一流程图，该图说明了操作依据该实施方案的灌流式生物反应器系统的另一方法。具体实施方式细胞(包括动物细胞、植物细胞或微生物细胞)的培养可用于生产具有生物学活性的物质和具有药学活性的产品。然而，在某些细胞培养物中，细胞可以在一定程度上相互粘附并形成相对大的细胞结块(cellagglomerates)、细胞团(cellclumps)或聚集物(aggregations)(以下称为“细胞聚集体”)。当存在这种细胞聚集体时，它们可在灌流式生物反应器过程中造成某些加工问题。具体地，细胞聚集体的存在会使生物反应器内的细胞密度相对不稳定，即，难以充分地维持、保持或控制在所需的细胞密度设定值范围内。在存在细胞聚集体的情况下，也难以精确地测定细胞浓度。因此，时常需要通过周期性地运行常规灌流式生物反应器的丢弃物泵来弃去TCF和细胞。并且，难以确定被丢弃的TCF和细胞的量。毫无疑问，这种丢弃也排出了含有所需产品的有价值的TCF。另外，生物反应器培养物中的细胞，尤其是动物细胞或植物细胞，通常对所施加的机械剪切力非常敏感。因此，不仅希望使被丢弃的材料最少，还希望使细胞最少地暴露于可能造成损伤的剪切力下。另外，希望能够精确地控制生物反应器内的细胞密度。因此，依据本专利技术的实施方案，本专利技术提供了改进的灌流式生物反应器系统。所述改进的灌流式生物反应器系统包括细胞聚集体捕获器，所述细胞聚集体捕获器被提供为、被配置为和/或被改造为适于与细胞保留装置关联运行。所述细胞聚集体捕获器在功能上是基于沉降作用的，其中细胞聚集体沉积并可从再循环流中除去。通过在灌流式生物反应器系统中联用细胞聚集体捕获器和细胞保留装置，可以向生物反应器返回相对大部分细胞，并且可以移除和丢弃可对灌流过程不利的细胞聚集体。依据其他实施方案，灌流式生物反应器系统包括生物反应器，与生物反应器相连的细胞保留装置，被配置为从生物反应器接收TCF和细胞、从TCF分离一些细胞并提供收获输出物的细胞保留装置，和细胞聚集体捕获器，所述细胞聚集体捕获器被配置为从细胞保留装置接收TCF和细胞的再循环输出物、从TCF和细胞中分离细胞聚集体并将剩余TCF和细胞返回至生物反应器。在另一实施方案中，本专利技术提供了操作灌流式生物反应器系统的方法。所述方法包括提供TCF和一些细胞，在细胞聚集体捕获器中接收TCF和细胞，以及在细胞聚集体捕获器中从TCF和细胞中分离细胞聚集体。剩余的TCF和细胞可被返回至具有相对低量的细胞聚集体的生物反应器中。在另一实施方案中，本专利技术提供了操作灌流式生物反应器系统的方法。该方法包括从生物反应器向细胞保留装置提供包含细胞的TCF，从TCF分离一些细胞以提供收获输出物，同时剩余的再循环TCF和细胞被细胞聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种灌流式生物反应器系统，包括：生物反应器，其被配置为包含组织培养液和待培养的细胞；细胞保留装置，其被配置为从所述生物反应器接收含有所述细胞的组织培养液，从所述组织培养液中分离一些细胞并提供组织培养液和细胞的收获输出物，以及提供组织培养液和细胞的再循环输出物；和细胞聚集体捕获器，其被配置为接收所述组织培养液和细胞的再循环输出物，从所述组织培养液和细胞的再循环输出物中分离细胞聚集体，并将剩余的组织培养液和细胞返回至所述生物反应器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.18 US 61/587,9401.一种灌流式生物反应器系统(100)，包括：生物反应器(102)，其具有生物反应器入口(104)、生物反应器出口(106)和用于包含组织培养液(108)和待培养的细胞(109)的培养室(105)；细胞保留装置(110)，其与生物反应器出口(106)流体连接并且具有入口(112)，用于从所述生物反应器(102)接收含有所述细胞(109)的组织培养液(108)，细胞分离设备，用于从所述组织培养液(108)中分离一些细胞(109)，第一保留装置出口(114)，用于提供组织培养液(108)和细胞(109)的收获输出物，和第二保留装置出口(119)，用于提供组织培养液(108)和细胞(109)的再循环输出物；和细胞聚集体捕获器(120)，其与第二保留装置出口(119)流体连接并且具有捕获器入口(121)，用于从细胞保留装置(110)接收所述组织培养液(108)和细胞(109)的再循环输出物，沉降室(134)，用于从所述组织培养液(108)和细胞(109)的再循环输出物中分离细胞聚集体(109A)，侧流室(136)，其包括捕获器出口(123)，用于将剩余的组织培养液(108)和细胞(109)返回至所述生物反应器(102)。2.一种灌流式生物反应器系统(100)，包括：生物反应器(102)，其具有生物反应器入口(104)、生物反应器出口(106)和用于包含组织培养液(108)和待培养的细胞(109)的培养室(105)；细胞聚集体捕获器(120)，其与生物反应器出口(106)流体连接并且具有捕获器入口(121)，用于从生物反应器(102)接收含有细胞(109)的组织培养液(108)，沉降室(134)，用于从所述含有细胞(109)的组织培养液(108)中分离细胞聚集体(109A)，侧流室(136)，其包括捕获器出口(123)，用于提供含有细胞(109)的组织培养液(108)的输出物；和细胞保留装置(110)，其与捕获器出口(123)流体连接并且具有入口(112)，用于从所述细胞聚集体捕获器(120)接收含有所述细胞(109)的组织培养液(108)，细胞分离设备，用于从所述组织培养液(108)中分离一些细胞(109)，第一保留装置出口(114)，用于提供组织培养液(108)和细胞(109)的收获输出物，和第二保留装置出口(119)，用于提供组织培养液(108)和细胞(109)的再循环输出物至生物反应器(102)。3.权利要求1或2的灌流式生物反应器系统(100)，其中所述细胞聚集体捕获器(120)包括容纳沉降室(134)的捕获器主体(130)，并且其中所述捕获器入口(121)位于捕获器主体(130)的顶部，并且在捕获器入口(121)处形成扩张区(132)，所述扩张区(132)的横截面积沿着沉降室(134)的长度方向增加。4.权利要求1或2的灌流式生物反应器系统(100)，其中所述细胞聚集体捕获器(120)包括在从所述侧流室(136)至捕获器出口(123)的收缩区(138)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·萨哈菲，R·马坦古伊汉，C·古达尔，
申请(专利权)人：拜尔健康护理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US