固定床细胞培养和收获系统及其使用方法技术方案

提供了一种细胞培养系统，其包括细胞培养容器，所述细胞培养容器具有内部腔室和至少一个端口，所述内部腔室用于将细胞培养基材容纳在细胞培养空间中，所述至少一个端口用于内部腔室的流体进口和内部腔室的流体出口中的至少一者。所述系统还包括活塞，所述活塞具有设置在细胞培养容器中并位于细胞培养空间上方的远端，活塞的远端通过气密性密封被密封在内部腔室中。所述系统还包括驱动器，该驱动器连接到活塞以移动活塞，由此来增加和减小远端与细胞培养空间之间的距离。驱动器可通过致动活塞来对内部腔室进行加压，以通过所述至少一个端口从细胞培养空间收获细胞。端口从细胞培养空间收获细胞。端口从细胞培养空间收获细胞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固定床细胞培养和收获系统及其使用方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C
§
120要求2019年11月27日提交的系列号为62/941,010的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。


[0003]本公开一般涉及生物加工领域，具体地，涉及填充床生物反应器以及使用该生物反应器进行细胞培养(包括细胞收获)的方法。

技术介绍

[0004]在生物加工产业中，为了激素、酶、抗体、疫苗的生产以及细胞疗法，进行大规模的细胞培养。生物加工中使用的大部分细胞是锚着依赖性的，这意味着细胞需要表面来粘附才能生长和发挥功能。传统上，贴壁细胞的培养是在粘附细胞的二维(2D)表面上进行的，这些表面被包含在多种容器形式中的一种中，这些容器形式例如T形瓶、皮氏培养皿、细胞工厂、细胞堆叠容器、滚瓶和HYPERStack容器。这些方式可能具有显著的缺点，包括难以达到足够高的细胞密度以使其适用于大规模生产细胞或疗法。
[0005]已经提出了替代性方法来增加所培养的细胞的体积密度。这些方法包括在搅拌罐中进行的微载体培养。在这种方式中，粘附于微载体表面的细胞经受恒定的剪切应力，导致对增殖和培养性能有显著影响。高密度细胞培养系统的另一个实例是中空纤维生物反应器，在该生物反应器中，当细胞在纤维间隙空间中增殖时，细胞可以形成大型三维聚集体。然而，细胞生长和性能因为缺乏营养物质而被大大抑制。为了缓解这一问题，这些生物反应器被制造得很小，不适于大规模制造。
[0006]用于锚着依赖性细胞的高密度培养系统的另一个实例是填充床生物反应器系统。例如，包含用于捕获细胞的基材或基质系统的填充床的填充床生物反应器系统先前已经公开于第4,833,083号；第5,501,971号和第5,510,262号美国专利中。填充床基质常由用作基材的多孔颗粒或者聚合物的非织造微纤维制成。这种生物反应器起到再循环流通生物反应器的作用。这种生物反应器的重大问题之一是填充床中的细胞分布不均匀。例如，填充床用作深度过滤器，并且细胞主要在入口区域处被捕获，导致在接种步骤期间产生细胞分布梯度。此外，由于随机的纤维填充，填充床截面的流动阻力和细胞捕获效率不均匀。例如，培养基快速流过细胞堆积密度低的区域，而缓慢流过因为被捕获的细胞数目较高而导致阻力较高的区域。这产生了通道效应，其中营养物和氧气更有效地输送到细胞体积密度较低的区域，而细胞密度较高的区域则保持在次优培养条件下。现有技术中公开的填充床系统的另一个显著缺点是不能够在培养过程结束时有效地收获完整的活细胞。第9,273,278号美国专利公开了一种生物反应器，该生物反应器被设计成在细胞收获步骤期间提高从填充床回收细胞的效率。其是基于使填充床基质疏松并且搅动或搅拌填充床颗粒，以使多孔基质碰撞并因此使细胞脱粘。然而，该方法是费力的，并且可能造成显著的细胞损伤，因此降低了整体细胞活力。
[0007]在市场上可获得的其他现有解决方案中，无法使用标准酶促法从灌注生物反应器容易地收获细胞。取而代之的是，采用的是用去垢剂经细胞裂解来回收病毒，这增加了病毒的下游纯化的时间和复杂性。
[0008]虽然利用现有平台生产用于早期临床试验的病毒载体是可能的，但需要能够生产更多高质量产品的平台，以达到后期商业生产规模。特别地，需要划分填充床，同时管理细胞和营养物质的流体物流通过填充床，以及使细胞培养基通气的平台和方法。

技术实现思路

[0009]本文公开了一种细胞培养系统，所提供的细胞培养系统包括细胞培养容器，其具有内部腔室和至少一个端口，所述内部腔室用于将细胞培养基材容纳在细胞培养空间中，所述至少一个端口用于内部腔室的流体进口和内部腔室的流体出口中的至少一者。所述系统还包括活塞，所述活塞具有设置在细胞培养容器中并处于细胞培养空间上方的远端，活塞的远端通过气密性密封被密封在内部腔室中。所述系统还包括驱动器，该驱动器连接到活塞以移动活塞，由此来增加和减小远端与细胞培养空间之间的距离。驱动器可通过致动活塞来对内部腔室进行加压，以通过所述至少一个端口从细胞培养空间收获细胞。
[0010]还公开了使用细胞培养系统来培养细胞，以及利用至少部分设置在容器中的活塞的致动来从细胞培养容器收获细胞的方法。活塞用于将一种或多种溶液吸到容器中，所述溶液包括洗涤溶液和解离溶液，以便使细胞与基材分离。活塞接着用于将包含解离溶液、细胞和任何细胞副产物的流体从容器吸出并吸到收获容器中。
[0011]在以下具体实施方式、附图和任一权利要求中部分地提出了本公开另外的方面，其中的部分方面源自具体实施方式，或可以通过实施本公开而得到了解。应理解，前面的一般性描述和以下的具体实施方式都只是示例和说明性的，并不限制所公开的本公开内容。
附图说明
[0012]参照以下结合附图的具体实施方式，可以更完整地理解本公开，在附图中：
[0013]图1根据本公开的实施方式，例示了能够实现细胞收获的细胞培养系统的示意图；
[0014]图2根据本公开的实施方式，例示了能够实现细胞收获的细胞培养系统的示意图；
[0015]图3是根据本公开的实施方式，示出了一种培养细胞的方法的流程图；
[0016]图4是例示了包含本公开实施方式的一种填充床生物反应器的生物加工系统的示意图；并且
[0017]图5根据一个或多个实施方式，示出了用于控制细胞培养系统的灌注流速的操作。
具体实施方式
[0018]将参考附图来论述本公开的各个实施方式，附图例示了根据本公开的非限制性实施方式所述的填充床生物反应器系统和使用该生物反应器系统的相关方法的各个方面。以下描述旨在提供生物反应器系统的可行描述，并将参考非限制性实施方式在整个公开中对生物反应器系统和方法的各个方面进行具体论述，这些实施方式在本公开的上下文中可彼此互换。
[0019]现在参考图1，其根据本公开的一个或多个实施方式提供了填充床生物反应器系
统100的示意图。生物反应器系统100不仅能够培养贴壁细胞和收获细胞副产物(例如，转染的病毒)，还能够收获细胞自身。如图所示，生物反应器100包括容器102，容器102容纳有细胞培养基材104。细胞培养基材可呈现各种形式，但是优选的是以整体结构提供的多孔材料(例如，泡沫基材或单个织造网片)，或者以具有多片基材材料103的填充床构造来提供的多孔材料。在一个优选的实施方式中，例如，多片基材材料103是由一种或多种聚合物纤维制成的多孔聚合物片或板。例如，多孔聚合物材料可以是作为容器102中的片或板的堆叠体来提供的织造网基材材料。
[0020]根据本公开的实施方式，图1的容器102是简化的柱塞，其被设计用于例示能够实现细胞收获的细胞培养容器的一般结构和操作。具体地，容器102包括柱塞106，其被布置成沿着方向D1和D2至少部分地在容器中朝向和远离细胞培养基材104移动。如下文将要描述的，该泵送动作使容器102的内部加压或减压，以从来源108和110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】1.一种细胞培养系统，其包括：细胞培养容器，所述细胞培养容器包括：内部腔室，所述内部腔室被构造成将细胞培养基材容纳在细胞培养空间中，和至少一个端口，所述至少一个端口被构造用于内部腔室的流体进口和内部腔室的流体出口中的至少一种，活塞，所述活塞包括被设置在细胞培养容器中并位于细胞培养空间上方的远端，所述活塞的远端通过气密性密封被密封在内部腔室中；以及驱动器，所述驱动器连接到活塞并且被构造用于移动活塞以增加和减小远端与细胞培养空间之间的距离；其中，所述驱动器被构造成通过致动活塞来对内部腔室进行加压，以通过所述至少一个端口从细胞培养空间收获细胞。2.如权利要求1所述的细胞培养系统，其还包括细胞收获室，所述细胞收获室流体连接到所述至少一个端口并且被构造成捕获从细胞培养空间收获的细胞。3.如权利要求1或权利要求2所述的细胞培养系统，其还包括解离溶液室，所述解离溶液室流体连接到所述至少一个端口并且被构造用于容纳解离溶液。4.如权利要求3所述的细胞培养系统，其中，解离溶液被构造用于从细胞培养空间中的细胞基材释放细胞。5.如权利要求3或权利要求4所述的细胞培养系统，其中，所述系统被构造成增加活塞的远端与细胞培养空间之间的距离以将解离溶液吸到内部腔室中。6.如权利要求5所述的细胞培养系统，其中，所述系统被构造成减小活塞的远端与细胞培养空间之间的距离以从内部腔室排出解离溶液。7.如前述权利要求中任一项所述的细胞培养系统，其还包括洗涤室，所述洗涤室流体连接到所述至少一个端口并且被构造用于容纳洗涤溶液。8.如权利要求7所述的细胞培养系统，其中，洗涤溶液是DPBS。9.如权利要求7或权利要求8所述的细胞培养系统，其中，所述系统被构造成通过所述至少一个端口将洗涤溶液泵送到内部腔室中。10.如权利要求1
‑
9中任一项所述的细胞培养系统，其还包括设置在细胞培养空间中的细胞培养基材。11.如前述权利要求中任一项所述的细胞培养系统，其还包括控制器，所述控制器被构造成控制下述中的至少一项：驱动器，培养基温度，培养基流速，以及培养基、氧气、碱液和细胞营养物质中的至少一种向内部腔室的供应。12.如权利要求11所述的细胞培养系统，所述系统还包括一个或多个传感器，所述传感器被构造用于测量容器中的一种或多种条件。13.如权利要求12所述的细胞培养系统，其中，所述一种或多种条件包括pH、溶解氧、温度、组成、分析物水平和光谱特征。14.如前述权利要求中任一项所述的细胞培养系统，其中，细腻培养基材包括多孔材料。15.如权利要求14所述的细胞培养系统，其中，细胞培养基材包括聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚环氧乙烷、聚吡咯和
聚环氧丙烷中的至少一种。16.如权利要求14或权利要求15所述的细胞培养系统，其中，细胞培养基材包括模制的聚合物栅格、3D打印的聚合物格状片和织造网片中的至少一种。17.如权利要求14
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16中任一项所述的细胞培养系统，其中，细胞培养基材包括含有一种或多种纤维的织造网。18.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：