用于种子培养和生产过程中的自动接种的系统和方法技术方案

一种用于在种子培养过程中自动接种生物反应器的系统和方法包含：扩张腔室，其用于将初始细胞储备物扩张到活细胞密度；生物反应器，其用于用扩张后的细胞储备物进行接种；流体连通路径，其在所述扩张腔室和所述生物反应器之间；泵，其用于控制穿过所述流体连通路径的流体流；拉曼光谱仪，其用于生成拉曼光谱数据；多变量模型，其提供所述扩张腔室中的处理变量的预测；以及计算机系统，其用于当所述计算机系统依据所述拉曼光谱数据确定一个或多个预定义触发事件已经发生时控制所述泵以实现经由所述流体连通路径从所述扩张腔室自动接种所述生物反应器。接种所述生物反应器。接种所述生物反应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于种子培养和生产过程中的自动接种的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年10月25日提交的第62/925,940号美国临时专利申请的优先权权益，且该临时专利申请在允许的情况下以全文引用的方式并入本文中。


[0003]在此涵盖的专利技术包括生物反应器系统，以及用于监测和控制生物反应器系统中的种子培养过程的方法。特定实施例进一步包括包含拉曼光谱仪的生物反应器系统，以及使用拉曼光谱法来监测和控制种子培养过程的方法。

技术介绍

[0004]治疗性抗体，且特定来说单克隆抗体(mAb)已经成为现代医学中用于研发可在包含癌症和自身免疫疾病等大量疾病的治疗中使用的目标蛋白的重要工具。
[0005]由细胞系产生所关注的目标蛋白，所述细胞系从初始冷冻保存的细胞储备物经由种子培养过程扩张经历一个或多个阶段直至实现预定活细胞密度(VCD)，此时，扩张的细胞储备物接着被引入到生产型生物反应器以用于接种保持在其中的培养基。接种之后，细胞培养物在生物反应器中继续生长直至榨出所要数量的目标蛋白，然后可采集细胞培养液且可使目标蛋白分离并提纯。
[0006]传统的种子培养过程包含初始冷冻保存的细胞储备物和最终生产型生物反应器之间的使用增加大小的容器进行的细胞生长和扩张的多个阶段。在较早工艺中，可经由若干阶段扩张初始冷冻保存的细胞储备物，所述阶段可包含(例如)一个或多个摇瓶、一个或多个旋转瓶、一个或多个编织袋，以及一个或多个扩张腔室，然后达到预定VCD以用于生产型生物反应器的接种。近年来，已经开发了用于以较少步骤实现预定VCD的更高效的种子培养过程。然而，现代工艺仍需要经由至少一个扩张腔室进行细胞扩张以达到预定VCD，然后在最终生产型生物反应器中接种培养基。
[0007]通常，最终目标蛋白浓度可增加，且可在生产型生物反应器中通过使用具有相同VCD的接种物来减小批次间的一致性。然而，产生目标生产型生物反应器性能的接种物VCD存在某一范围。举例来说，接种物VCD太低可能导致不合需要的乳酸细胞代谢，而接种物VCD过高可能归因于细胞退出指数生长期而导致生产型生物反应器中细胞生长减缓。
[0008]不合需要的乳酸细胞代谢和生产型生物反应器中细胞生长减缓导致产生比原本已经从哪些细胞产生的目标蛋白更低数量的目标蛋白，且因此导致产量损失及过程效率总体降低。如此，合乎需要的是，细胞扩张生长到预定VCD，从而实现生产型生物反应器中合乎需要的乳酸细胞代谢并维持指数细胞生长，且生产型生物反应器在达到预定VCD之后尽快接种。
[0009]应了解，目标VCD范围将基于不同细胞系的性质在细胞系之间变化。然而，另一困难在于，归因于培养基和其它操作条件的变化，细胞扩张还可能在共同细胞系的个别生产线之间变化。因此，在上游扩张腔室中细胞扩张到预定VCD之后接种生产型生物反应器的定
时可以是可变的。
[0010]尽管此项技术中目前有许多进步，但仍需要进一步改进种子培养过程，以便更进一步推进现有技术水平，并整体上改进产量。作为一个非限制性实例，现有技术水平将从促进细胞扩张到预定VCD之后生产型生物反应器的接种的改进中获益。

技术实现思路

[0011]本专利技术涉及使用过程分析技术(PAT)工具和PAT知识管理器来提供监测和控制策略以提高过程一致性的系统和方法。在一个方面中，根据本专利技术的系统和方法减少对于手动操作的依赖性以获得和校验离线样本来确认目标细胞密度以及例如当接种最终生产型生物反应器时起始生物反应器之间细胞培养物的转移。利用拉曼光谱法结合PAT数据管理软件，来实现细胞生长的连续监测以及当检测到预定义触发事件时(例如，当检测到目标活细胞密度时)两个容器之间细胞培养物的自动化转移。
[0012]本文的系统用以使用拉曼光谱仪监测扩张腔室中的细胞培养物，且基于拉曼光谱数据控制用来自扩张腔室的接种物对生产型生物反应器的接种。在一些实例中，系统控制方案包含通过使用直列泵基于确定上游扩张腔室(例如，相对较小体积的上游生物反应器)中的细胞培养物已达到预定活细胞密度(VCD)而自动接种生产型生物反应器。此些系统和方法可与包含哺乳动物细胞(例如中国仓鼠卵巢(CHO)细胞)的细胞培养物一起使用，且细胞培养物可经培育以产生包含抗体的蛋白、其抗原结合片段或融合蛋白。
[0013]此处的系统还可包含与计算机可读介质(例如，物理非暂时性存储器)通信的一个或多个处理器，所述计算机可读介质存储软件代码以供由所述一个或多个处理器执行，用于致使所述系统从拉曼光谱仪接收包含细胞培养物的VCD的数据；以及基于拉曼光谱数据执行生产型生物反应器的接种。存储在计算机可读介质上的软件代码可进一步被配置成使用例如偏最小平方回归模型等一个或多个多变量模型，来解译拉曼光谱数据。软件代码可进一步被配置成控制系统以对光谱数据执行一个或多个信号处理技术，例如噪声减少技术。
[0014]本文中所公开的系统用以监测和控制种子培养过程，且可包含：扩张腔室，其用于接收用于扩张到活细胞培养物中的初始细胞储备物；生物反应器，其与用于接收活细胞培养物的扩张腔室成流体连通；泵，其用于实现经由扩张腔室和生物反应器之间的流体连通路径将活细胞培养物从扩张腔室转移到生物反应器；多变量模型，其用于使用拉曼光谱测定法使拉曼光谱数据与扩张腔室内的细胞扩张过程的一个或多个过程变量相关，拉曼光谱仪适于生成拉曼光谱数据；以及计算机系统，其与拉曼光谱仪进行信号通信以用于接收拉曼光谱数据，且与泵进行信号通信以用于控制泵的操作从而实现活细胞培养物从扩张腔室到生物反应器的转移。
[0015]拉曼光谱仪可适于生成拉曼光谱数据，且多变量模型使拉曼光谱数据与一个或多个过程变量相关，且计算机系统可适于将过程变量测量值与一个或多个预定义过程设定点进行比较以确定一个或多个过程变量测量值是否已经满足预定义触发值。当计算机系统确定拉曼光谱数据中的过程变量测量值已经满足预定义触发值时，控制系统指示泵执行细胞培养物体积从扩张腔室到生物反应器的自动转移，借此在生物反应器中用来自扩张腔室的细胞培养物自动接种培养基。
[0016]计算机系统处理来自拉曼光谱仪的拉曼光谱数据以生成所述一个或多个过程变量的多变量模型，其可包含偏最小平方回归模型。当将来自拉曼光谱数据的过程变量测量值与一个或多个预定义过程设定点进行比较时，计算机系统可使用来自拉曼光谱数据的多个预定义隔离区的过程变量测量值，所述预定义隔离区例如800
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850cm
‑1；1260
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1470cm
‑1；1650
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1840cm
‑1；和/或2825
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3080cm
‑1的波长区。
[0017]本文的系统可用于通过以下操作自动接种生物反应器：在扩张腔室中扩张细胞储备物；使用多变量模型预测扩张腔室中的细胞扩张的一个或多个过程变量来生成拉曼光谱数据；利用计算机系统将来自拉曼光谱数据的过程变量预测与预定义过程设定点进行比较；以及当计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制种子培养过程的系统，其包括：扩张腔室，其用于接收用于扩张到活细胞培养物中的初始细胞储备物；生物反应器，其与用于接收活细胞培养物的所述扩张腔室成流体连通；泵，其用于实现经由所述扩张腔室和所述生物反应器之间的流体连通路径将活细胞培养物从所述扩张腔室转移到所述生物反应器；拉曼光谱仪，其具有用于使用拉曼光谱测定法监测所述扩张腔室内的细胞扩张过程的至少一个探测器，所述拉曼光谱仪适于生成拉曼光谱数据；多变量模型，其基于拉曼光谱数据提供过程变量的预测；以及计算机系统，其与所述拉曼光谱仪进行信号通信以用于接收拉曼光谱数据，且与所述泵进行信号通信以用于控制所述泵的操作从而实现活细胞培养物从所述扩张腔室到所述生物反应器的转移，其中所述拉曼光谱仪适于生成拉曼光谱数据，和提供一个或多个过程变量的预测的多变量模型，且所述计算机系统适于将过程变量测量值与一个或多个预定义过程设定点进行比较以确定一个或多个过程变量测量值是否已经满足预定义触发值，且其中所述计算机系统适于在确定所述拉曼光谱数据中的过程变量测量值已经满足预定义触发值后控制所述泵以执行细胞培养物体积从所述扩张腔室到所述生物反应器的自动转移。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算机系统处理从所述拉曼光谱仪接收的拉曼光谱数据以生成所述一个或多个过程变量的多变量模型。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述计算机系统生成偏最小平方回归模型。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述计算机系统适于当将来自所述多变量模型的过程变量预测与一个或多个预定义过程设定点进行比较时使用来自所述拉曼光谱数据的多个预定义隔离区的过程变量测量值。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述计算机系统在800
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850cm
‑1；1260
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1470cm
‑1；1650
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1840cm
‑1；以及2825
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3080cm
‑1的波长区中使用来自拉曼光谱数据的过程变量测量值。6.一种使用根据权利要求1所述的系统自动接种生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：里珍纳龙药品有限公司，
类型：发明
国别省市：