用水力旋流器细胞保留装置生产生物分子的系统和方法制造方法及图纸

提供了用于连续生产至少一种感兴趣的生物分子的系统和方法。更具体地说，所述系统包括(i)至少一个培养生物反应器；(ii)至少一个水力旋流器；和(iii)至少一个生产生物反应器；其中所述培养生物反应器和所述生产生物反应器通过水力旋流器连接。所述方法包括以下步骤：(i)在至少一个培养生物反应器中培养能够产生感兴趣的生物分子的多个宿主细胞；(ii)用从步骤(i)获得的细胞接种至少一个生产生物反应器；以及(iii)在所述生产生物反应器中培养所述细胞。所述细胞。所述细胞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用水力旋流器细胞保留装置生产生物分子的系统和方法


[0001]本文公开了用于生产感兴趣的生物分子的系统和方法，这些系统和方法包括至少一个用作细胞保留装置的水力旋流器。在某些实施方案中，所述系统和方法提供用于产生蛋白质(例如抗体)的两级、连接的灌注生物反应器系统。

技术介绍

[0002]在过去的十年里，生物药物在治疗人类疾病方面的重要性越来越大。然而，生物制剂的生产过程与传统小分子药物的生产过程有很大不同，即生物制剂通常由工程细胞或微生物生产，而不是通过化学反应合成。因此，生物制剂的生产通常比小分子的生产更复杂、更昂贵。
[0003]连续生物过程提供了一种提高生物制剂生产的品质和降低成本的方法。生物过程可以是端对端连续的，或者对于某些过程(例如细胞培养)是连续的。与上游运行相关的连续生物过程通常指灌注技术。灌注细胞培养过程包括恒定或半恒定地供给新鲜培养基以及在保留大量的活细胞的同时恒定或半恒定地去除废培养基和产物。
[0004]在保持细胞培养的同时去除废培养基可以以多种方式进行，包括基于过滤、沉积或离心的技术。本领域已知的细胞保留装置包括旋转过滤器、倾斜沉降器、连续离心、膜过滤装置或超声波分离器。然而，众所周知，每一种方法都有一定的局限性和/或复杂性。
[0005]例如，几乎任何使用膜的细胞保留装置(就像目前大规模使用的许多装置一样)最终都会被细胞碎片堵塞。通常与高产灌注过程相关的高细胞密度和低活性进一步加速了膜污染。此外，当膜被细胞碎片堵塞时，它们也开始有效地起到超滤装置的作用，以不容易预测或再现的方式将高分子量产物蛋白质保留在生物反应器内。这是一个缺点，因为在连续灌注生物反应器系统中，使感兴趣的产物在无细胞收获中连续地从生物反应器中去除并以一致的方式输送到下游运行是有利的。本领域已知的细胞保留装置的其他问题包括过热、分离效率低和在装置中停留时间长。
[0006]因此，常规的连续灌注细胞培养系统通常的工作体积低于2,000L，并且如果在生产率最高的条件(例如，高活细胞密度和高灌注速率)下运行，则由于堵塞和产物保留，需要频繁更换基于膜的细胞保留装置。此外，能够处理非常大体积的无细胞培养物收获的细胞保留装置可能非常复杂(例如许多移动组件)、昂贵、通过过度的剪切力对细胞造成损害，并且容易发生故障。由于细胞保留装置通常位于生物反应器的外部，因此在大规模情况下，有效的清洁和消毒也可能具有挑战性。此外，无论规模如何，分批和补料分批仍然是哺乳动物细胞培养中最常见的类型。
[0007]众所周知，灌注N
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1(种子)生物反应器(其使用与约5倍至约20倍大的连续流动搅拌釜式反应器(CSTR或恒化器)连接的基于膜的细胞保留装置)可以提高生产率(参见，例如，Boehringer Ingelheim International GmbH的美国专利公开第2019/0031997号)。
[0008]仍然需要克服与当前常规灌注培养系统(特别是用于大规模生物处理的)相关的限制的替代细胞培养方法或系统。

技术实现思路

[0009]本文公开了生物过程系统和方法，更具体地，用于生产感兴趣的生物分子(例如，抗体)的系统和方法，其包括用作细胞保留装置的至少一个水力旋流器。
[0010]在第一方面中，本文公开了用于连续生产至少一种感兴趣的生物分子的系统，所述系统包括：(i)至少一个培养生物反应器(例如，N
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1生物反应器或N
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1灌注生物反应器)；(ii)至少一个水力旋流器；和(iii)至少一个生产生物反应器(例如，N生物反应器或连续搅拌釜式反应器(continuously stirred tank reactor，CSTR)生产生物反应器)；其中培养生物反应器和生产生物反应器通过水力旋流器连接，水力旋流器用作培养生物反应器的细胞保留装置，其中水力旋流器产生包含浓缩的细胞培养物的下溢流和部分无细胞的上溢流，并且其中将包含浓缩的细胞培养物的下溢流返回到培养生物反应器，以及将部分无细胞的上溢流引导到生产生物反应器。
[0011]在一个实施方案中，系统可以在高产稳态下运行超过六周、超过八周、超过三个月、超过六个月或超过一年。“高产”稳态被认为是至少约0.80g/L/天或约0.84g/L/天的计算的稳态体积生产率。
[0012]在一个特定实施方案中，通过用较低世代数的细胞重新启动培养生物反应器，系统可以无限期地在高产稳态下运行。
[0013]在第二方面中，本文公开了用于连续生产至少一种感兴趣的生物分子的系统，该系统包括：(i)至少一个连续(例如，灌注)培养生物反应器(例如，N
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1生物反应器或N
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1灌注生物反应器)；(ii)至少一个水力旋流器；(iii)至少一个生产生物反应器(例如，N生物反应器或连续搅拌釜式反应器(CSTR)生产生物反应器)；和(iv)至少一个下游组件(例如，捕获组件或纯化组件)；其中培养生物反应器和生产生物反应器通过水力旋流器连接，所述水力旋流器用作培养生物反应器的细胞保留装置，其中水力旋流器产生包含浓缩的细胞培养物的下溢流和部分无细胞的上溢流，并且其中将包含浓缩的细胞培养物的下溢流返回到培养生物反应器，以及将部分无细胞的上溢流引导到生产生物反应器。
[0014]在第三方面中，本文公开了用于连续生产感兴趣的生物分子(例如，抗体)的方法，包括(i)在至少一个培养生物反应器(例如，N
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1生物反应器或N
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1灌注生物反应器)中培养能够产生感兴趣的生物学分子(例如抗体)的多个宿主细胞；(ii)用从步骤(i)获得的细胞接种一个或更多个生产生物反应器(例如，N生物反应器或连续搅拌釜式反应器(CSTR)生产生物反应器)；以及(iii)在允许生产所述感兴趣的生物分子(例如，抗体)的条件下，在至少一个生产生物反应器中培养细胞，其中培养生物反应器和生产生物反应器通过水力旋流器连接，所述水力旋流器用作培养生物反应器的细胞保留装置，培养生物反应器接收来自水力旋流器的下溢，而生产生物反应器接收上溢，从而对生产生物反应器接种。
[0015]在一个实施方案中，所述方法还包括(v)从生产生物反应器收获一部分培养的宿主细胞。在某些实施方案中，从生产生物反应器收获一部分培养的宿主细胞的步骤连续进行。在某些实施方案中，从生产生物反应器收获一部分培养的宿主细胞的步骤周期性地发生，例如每天一次、每天两次、每天三次或每两天一次。任选地，可以进行一个或更多个额外步骤来进一步处理感兴趣的生物分子。在一个实施方案中，一个或更多个步骤选自澄清、捕获步骤、纯化步骤、抛光步骤、配制步骤、包装步骤或其组合。这些一个或更多个额外步骤在本质上可以是连续的或非连续的，从而提供混合的或连续的端对端过程。
[0016]与使用含膜宿主细胞保留装置而不是水力旋流器来提供培养生物反应器和生产生物反应器之间的连接的系统和/或方法相比，本文公开的系统和/或方法提供了一个或更多个改进的特性，特别是当应用于大规模系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于连续生产至少一种感兴趣的生物分子的系统，所述系统包括：(i)至少一个培养生物反应器；(ii)至少一个水力旋流器；和(iii)至少一个生产生物反应器；其中所述培养生物反应器和所述生产生物反应器通过所述水力旋流器连接，所述水力旋流器用作所述培养生物反应器的细胞保留装置，其中所述水力旋流器产生包含浓缩的哺乳动物细胞培养物的下溢流和部分无细胞的上溢流，并且其中将所述包含浓缩的哺乳动物细胞培养物的下溢流返回到所述培养生物反应器，以及将所述部分无细胞的上溢流引导到所述生产生物反应器。2.一种用于连续生产至少一种感兴趣的生物分子的系统，所述系统包括：(i)至少一个培养生物反应器；(ii)至少一个水力旋流器；(iii)至少一个生产生物反应器；和(iv)至少一个下游组件；其中所述培养生物反应器和所述生产生物反应器通过所述水力旋流器连接，所述水力旋流器用作所述培养生物反应器的细胞保留装置，其中所述水力旋流器产生包含浓缩的哺乳动物细胞培养物的下溢流和部分无细胞的上溢流，并且其中将所述包含浓缩的哺乳动物细胞培养物的下溢流返回到所述培养生物反应器，以及将所述部分无细胞的上溢流引导到所述生产生物反应器。3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中所述至少一个培养生物反应器是N
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1生物反应器或N
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1灌注生物反应器。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述至少一个生产生物反应器是N生物反应器或连续搅拌釜式反应器(CSTR)生产生物反应器。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述系统能够在高产稳态下运行超过六周。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中进入所述水力旋流器的约85％至约95％的细胞被保留并经由所述下溢流返回到所述培养生物反应器。7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中所述水力旋流器具有以下尺寸：上溢直径在约1mm至约3mm的范围内，下溢直径在约1mm至约4mm的范围内，腔室直径在约5mm至约15mm的范围内，锥形段长度在约50mm至约170mm的范围内，圆柱段长度在约2mm至约20mm的范围内，旋涡溢流管长度在约1mm至约4mm的范围内，以及下溢出口长度在约0mm至约40mm的范围内。8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中所述系统的工作体积为约0.5L至约25,000L。9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中所述系统是工作体积为约500L至约25,000L的制造规模或生产规模的系统。10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中所述培养生物反应器的工作体积在约0.02L至约5,000L的范围内。11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其中所述生产生物反应器的工作体积在
约0.4L至约25,000L的范围内。12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中所述培养生物反应器的工作体积与所述生产生物反应器工作体积的比率在约1:5至约1:20的范围内。13.根据权利要求2至12中任一项所述的系统，其中所述至少一个下游组件选自沉淀组件、纯化组件、整理组件、包装组件或其组合。14.根据权利要求2至13中任一项所述的系统，其中所述至少一个下游组件不连接到所述系统。15.根据权利要求2至13中任一项所述的系统，其中所述至少一个下游组件连接到所述系统或连接到所述连续系统的其他元件。16.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其中所述哺乳动物细胞培养物包括选自以下的哺乳动物细胞：NSO、Sp2/0
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Ag14、BHK21、BHK TK
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、HaK、2254
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62.2(BHK
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21衍生物)、CHO、CHO野生型、CHO
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DUKX、CHO
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DUKX B11、CHO
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DG44、CHO Pro
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5、CHO
...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：勃林格殷格翰国际公司，
类型：发明
国别省市：