细胞培养室及其使用方法技术

本发明专利技术提供细胞培养室及其使用方法。在某些实施方式中，所述细胞培养室和方法使用自体抗原呈递细胞提供T细胞的扩增和刺激，以提供治疗性T细胞产物，该治疗性T细胞产物可以以选择性靶向患者肿瘤的方式动员患者自身的免疫系统。

Cell Culture Room and Its Application

The present invention provides a cell culture chamber and its use method. In some embodiments, the cell culture chamber and method use autologous antigen presenting cells to provide expansion and stimulation of T cells to provide therapeutic T cell products, which can mobilize the patient's own immune system by selectively targeting the patient's tumors.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】细胞培养室及其使用方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年6月29日提交的美国临时申请62/356,504号和2016年7月1日提交的美国临时申请62/357,937号的权益和优先权，两者均通过引用整体并入本文。政府资助本专利技术是在国家科学基金会颁发的拨款号1645205的政府资助下完成的，政府拥有本专利技术的某些权利。
本专利技术大体上涉及细胞培养室及其使用方法。
技术介绍
由于基于嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法、T细胞受体(TCR)疗法、树突状细胞疫苗和基于新生抗原的T细胞疗法对于某些癌症是非常有希望的治疗，基于细胞的癌症免疫疗法受到了很多关注。在基于新生抗原的T细胞疗法中，从肿瘤测序数据中预测候选新生抗原和监测患者中新生抗原特异性T细胞响应的能力为设计高度个性化的免疫治疗剂提供了基础。虽然用于癌症的T细胞疗法具有很大的前景，但是用于分离、制备和扩增癌症抗原特异性T细胞的现有方法是有限的。目前，使用劳动密集型、手动、多步骤方法准备T细胞疗法，这对于制造这种T细胞疗法的规模化提出了严峻挑战。由于与T细胞疗法生产相关的复杂生物过程以及与自体细胞处理相关的生物过程和监管要求，所述方法的自动化是不成功的。还存在另外的挑战，例如细胞制备时间、最佳表型的维持、足够细胞数量的扩增以及细胞产品的品质和安全性。如图1所示，用于通过自体抗原呈递性树突状细胞(DC)刺激人T细胞的常规现有技术方案包括几个手动步骤，包括上清液在培养板之间的转移，培养基的更换，细胞因子和细胞培养基的添加等。使T细胞与树突状细胞(DC)接触7天，在此期间它们受到刺激并扩增。该过程通常重复四次，每个刺激周期需要提取上清液中的T细胞并用新鲜DC铺板，同时还手动更换培养基和生长因子(细胞因子)，通常在每七天期间更换两次。执行该方案所需的手动步骤数量非常高。例如，使用这种传统的四周方案，总共采取大约4,650个手动步骤，所有这些步骤都增加了污染的风险并且可能损害细胞产品的品质和安全性。
技术实现思路
本专利技术认识到需要开发自动化生产抗原特异性T细胞的新技术。本专利技术的示例性实施方式的细胞培养室包括各种技术特征，所述技术特征允许上述手动过程的自动化，显著减少用户对过程的干预，从而显著降低污染的风险。例如，本实施方式的细胞培养室被制造成包括底表面和至少一个另外的表面，所述底表面由用来附着细胞的材料制成，所述另外的表面例如侧壁和/或顶壁，其由透气性材料制成。以这种方式，与现有技术的培养系统相比，实现了更高水平的气体交换而不必牺牲底表面的附着性质。另外，该实施方式的细胞培养室被配置成允许将培养基和细胞因子灌注到室中，从而使得可以保持更一致的水平。为了确保抗原特异性T细胞和参与培养过程的其他细胞在灌注期间保留在室中，细胞培养室的一个或多个入口和出口被布置成使流体在细胞培养室内在离开室时至少部分地沿着垂直流动路径运动。细胞培养室还被配置成彼此流体连接，使得抗原特异性T细胞可以在室之间自动转移，以允许在新的细胞培养室中进一步培养和扩增T细胞。在一些实施方式中，通过将气流引入第一细胞培养室来实现转移，以使包含第一细胞产物的上清液通过流体连接器转移并进入第二细胞培养室中。在某些方面，示例性实施方式的细胞培养室使用来自同一患者的抗原呈递细胞提供T细胞的扩增和刺激，以提供可以以选择性地靶向患者的肿瘤的方式动员患者自身免疫系统的治疗性T细胞产物。与常规方案相比，这些细胞培养系统和方法大大地减少了手动步骤的数量。以这种方式，污染的风险大大降低，并且制造技术的稳健性和再现性大大增加，二者都是安全可靠地制造治疗产品的关键考虑因素，所述治疗产品例如能够精确靶向的个性化T细胞疗法。除了简化并可能缩短产生免疫治疗产品的过程之外，示例性实施方式的细胞培养室显著提高了患者的细胞材料在基于细胞的疗法中的利用以及制造过程的可靠性和稳健性，同时还导致成本降低(例如，劳动力成本)。此外，从处理仅少数患者样品到100个患者样品，方法很容易规模化。本实施方式的细胞培养室的构造允许自动化流体流动控制以使抗原呈递细胞与含有T细胞的细胞接触，以及在必要时更新抗原呈递细胞，以便将抗原呈递T细胞刺激和扩增至能够在患者中产生治疗响应的数量。这种设计也很容易规模化。例如，通过设计具有一系列并行布置的细胞培养室的系统，单个系统可以处理的样品为1-10至100或数百个样品。可以独立地控制每个室，并且可以根据样品的数量按比例增减在任何给定时间使用的室的数量。在其他实施方式中，单个中央控制器(例如PLC逻辑控制器)，控制系统中的所有室。现在描述示例性布置，其中本专利技术的示例性实施方式的系统和方法利用一个或多个生物反应器，每个生物反应器包括细胞培养室，所述生物反应器被配置成彼此流体连接以执行患者细胞材料的处理，从而生产免疫治疗产品。本领域技术人员将理解，这是本文描述的示例性布置，并且其他布置在本专利技术的范围内。在该示例性实施方式中，提供细胞培养室，其包括底表面，所述底表面包含用来附着细胞的第一材料；至少一个另外的表面，其中所述至少一个另外的表面包含透气性的第二材料；一个或多个入口；和一个或多个出口，其中一个或多个入口和一个或多个出口布置成使流体在细胞培养室内至少部分地沿着垂直流动路径运动。在某些方面，流体沿垂直流动路径的运动使得流体流速不足以克服细胞培养室内细胞的沉降速率。与常规方案相比，提供至少一个另外的透气性表面允许更高水平的气体交换，从而允许在室中处理更多数量的细胞。在某些方面，底表面和至少一个另外的表面在不使用粘合剂的情况下连接在一起。在某些实施方式中，至少一个另外的表面也包含第一材料。第一材料可包括例如聚苯乙烯。第二材料可以包括一种或多种材料，该材料的氧的渗透性等于或大于350的渗透系数，其二氧化碳的渗透性大于或等于2000的渗透系数，其中渗透系数的单位是[cm3][cm]/[cm2][s][cmHg]。在一个方面，第二材料选自聚硅氧烷和聚甲基戊烯中的一种或两种。在某些方面，细胞培养室包括至少一个流体连接器，其配置成将细胞培养室流体连接至第二容器，第二容器可以是第二细胞培养室。为了帮助流体流过每个室和流过室之间，细胞培养室可包括一个或多个泵。每个室可以包括其自身的的泵，并且一个或多个泵可以为服务多个室。在其他方面，细胞培养室还包括一个或多个流体贮存器，其可操作地连接到一个或多个泵。流体贮存器被配置成向室供应包括营养物和细胞因子的培养基。细胞培养室还可以包括一个或多个传感器，其以允许传感器测量细胞培养室内的一个或多个参数的方式可操作地连接到细胞培养室，所述参数例如pH、溶解氧、总生物量、细胞直径、葡萄糖浓度、乳酸盐浓度和细胞培养室内的细胞代谢物浓度。细胞培养室还可以包括中央处理单元，该中央处理单元可通信地连接到一个或多个传感器，并被配置成根据所测量的所述一个或多个参数来调节所述一个或多个泵的操作状态；在采用流动产生机构而不是泵的实施方式中，例如电流体动力学机构，中央处理单元可以改变流动产生机构的操作状态，以根据一个或多个参数调节第一细胞产物的流动速率。在某些实施方式中，为了帮助维持细胞培养室内和周围的所需环境，将室的大小和构造设计成适合放在培养箱内。在一些实施方式中，一个或多个泵位于培养箱内。在其他实施方式中，一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细胞培养室，其包括：包含用来附着细胞的第一材料的底表面；至少一个另外的表面，其中所述至少一个另外的表面包含透气性的第二材料；一个或多个入口；和一个或多个出口，其中所述一个或多个入口和所述一个或多个出口布置成使流体至少部分地沿着相对于所述底表面垂直的流动路径在所述细胞培养室内运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.29 US 62/356,504;2016.07.01 US 62/357,9371.一种细胞培养室，其包括：包含用来附着细胞的第一材料的底表面；至少一个另外的表面，其中所述至少一个另外的表面包含透气性的第二材料；一个或多个入口；和一个或多个出口，其中所述一个或多个入口和所述一个或多个出口布置成使流体至少部分地沿着相对于所述底表面垂直的流动路径在所述细胞培养室内运动。2.如权利要求1所述的细胞培养室，其中，所述底表面和所述至少一个另外的表面在不使用粘合剂的情况下连接在一起。3.如权利要求1所述的细胞培养室，其中，所述第一材料包含聚苯乙烯。4.如权利要求1所述的细胞培养室，其中，所述第二材料包括一种或多种对氧的渗透性大于或等于350[cm3][cm]/[cm2][s][cmHg]并且对二氧化碳的渗透性大于或等于2000[cm3][cm]/[cm2][s][cmHg]的材料。5.如权利要求4所述的细胞培养室，其中，所述第二材料包含选自由聚硅氧烷和聚甲基戊烯组成的组的一种或多种材料。6.如权利要求1所述的细胞培养室，其中，所述至少一个另外的表面还包含所述第一材料。7.如权利要求1所述的细胞培养室，其还包括至少一个流体连接器，所述流体连接器构造成将所述细胞培养室流体连接到第二容器。8.如权利要求7所述的细胞培养室，其中，所述第二容器是第二细胞培养室。9.如权利要求1所述的细胞培养室，其还包括一个或多个泵，所述一个或多个泵流体连接到所述一个或多个入口和所述一个或多个出口。10.如权利要求9所述的细胞培养室，其还包括一个或多个流体贮存器，所述一个或多个流体贮存器可操作地连接到所述一个或多个泵。11.如权利要求1所述的细胞培养室，其还包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器以所述一个或多个传感器能够测量所述细胞培养室内的一个或多个参数的方式可操作地连接到所述细胞培养室。12.如权利要求11所述的细胞培养室，其中，所述一个或多个参数选自由下述参数组成的组：pH、溶解氧、总生物量、细胞直径、葡萄糖浓度、乳酸浓度和细胞代谢物浓度。13.如权利要求11所述的细胞培养室，所述细胞培养室还包括中央处理单元，所述中央处理单元通信地连接至所述一个或多个传感器，并且被配置为根据所测量的所述一个或多个参数来调节所述一个或多个泵的操作状态。14.如权利要求10所述的细胞培养室，其中，所述细胞培养室的大小和构造适合放在培养箱内。15.如权利要求14所述的细胞培养室，其中，所述一个或多个泵在所述培养箱内。16.如权利要求14所述的细胞培养室，其中，所述一个或多个泵在所述培养箱外部并且可操作地连接至所述培养箱内的所述细胞培养室。17.如权利要求1所述的细胞培养室，其中，所述流体沿着垂直流动路径的运动使得流体流速不足以克服所述细胞培养室内细胞的沉降速率。18.一种细胞培养系统，其包括：细胞培养室；和中央处理单元，该中央处理单元包括存储器，该存储器含有可由所述中央处理单元执行的指令，以使系统：接收包含所述细胞培养室的大小的数据作为第一输入；接收包含将被引入所述细胞培养室中的一种或多种流体中的第一细胞类型的第一浓度和第二细胞类型的第二浓度的数据作为第二输入；和基于所述第一输入和第二输入，计算将被引入所述细胞培养室中的灌注流体的灌注速率，所述灌注速率使所述第一细胞类型和所述第二细胞类型在所述细胞培养室内彼此接触的概率最大化。19.如权利要求18所述的系统，其中，所述第一细胞类型是外周血单个核细胞，并且所述第二细胞类型是树突状细胞。20.如权利要求18所述的系统，所述系统还包括一个或多个泵，所述一个或多个泵可操作地连接至一个或多个灌注流体贮存器并可操作地连接至所述中央处理单元，其中所述中央处理单元通过控制所述一个或多个泵来控制所述灌注流体的灌注速率。21.如权利要求18所述的系统，其中，所述细胞培养室包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器以所述一个或多个传感器能够测量所述细胞培养室内的一个或多个参数的方式可操作地连接至所述细胞培养室。22.如权利要求18所述的系统，其中所述细胞培养室包括：包含用来附着细胞的第一材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·穆尔蒂，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：美国,US