用于培养哺乳动物细胞的生物反应器制造技术

本发明专利技术涉及具有至少两个叶轮的大规模生物反应器、大规模生物反应器系统和使用这些生物反应器大规模培养和增殖哺乳动物细胞的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于培养哺乳动物细胞的生物反应器本专利技术涉及生物反应器以及使用这些生物反应器大规模培养哺乳动物细胞的方法。在哺乳动物细胞培养工艺中重要的是维持溶解氧、培养pH、温度和剪切敏感性方面的物理化学环境。营养环境的维持也是重要的。培养条件的维持限制了进行大规模哺乳动物细胞培养的可能性。特别是浓度梯度能够抑制在大规模生物反应器中哺乳动物细胞的细胞生长。本专利技术的目的之一是提供允许大规模体积培养哺乳动物细胞的生物反应器和方法。此外，本专利技术的目的是提供生物反应器和方法，即使大规模体积生长，其也允许在最佳条件下培养哺乳动物细胞，并由此允许与生物反应器的尺寸无关的工艺性能和产量。本专利技术的目的是提供大规模生物反应器，其允许在诸如pH、溶氧张力(DOT)和温度之类的工艺参数方面的均相环境下培养哺乳动物细胞，在所述生物反应器中保持良好的细胞悬浮和使营养补料(feed)混合。此外，本专利技术的目的是提供设备和方法，所述设备和方法允许以大规模的方式生产哺乳动物细胞和哺乳动物细胞产物，尤其是由哺乳动物细胞合成的蛋白、肽、抗体或氨基酸。通过提供如权利要求书中所述的用于培养真核细胞、特别是哺乳动物细胞的生物反应器、生物反应器系统和方法，本专利技术解决了构成本专利技术的基础的技术问题。尤其是通过提供用于培养哺乳动物细胞的生物反应器，本专利技术解决构成本专利技术基础的技术问题，所述生物反应器特征在于其具有至少两个叶轮。此外，通过提供用于培养和增殖哺乳动物细胞的方法，本专利技术解决了构成本专利技术基础的技术问题，所述方法特征在于在具有至少两个叶轮的生物反应器中，在合适的条件下和合适的培养基中培养至少一个哺乳动物细胞。此外，通过提供用于培养哺乳动物细胞的生物反应器系统，本专利技术解决了构成本专利技术基础的技术问题，所述生物反应器系统特征在于具有至少500升体积的a)第一生物反应器与体积大于所述第一生物反应器并具有至少2000升体积的b)第二生物反应器连接，并且其中所述具有至少2000升体积的第二生物反应器与体积大于所述第二生物反应器体积并具有至少两个叶轮和至少10000升体积的c)第三生物反应器连接。此外，通过提供培养和增殖哺乳动物细胞的方法，本专利技术解决了构成本专利技术基础的技术问题，所述方法特征在于a)在具有至少500升体积的第一生物反应器中，在合适的条件下和合适的培养基中培养至少一个哺乳动物细胞，b)将通过增殖至少一个哺乳动物细胞获得的含细胞培养基转移入具有至少2000升体积的第二生物反应器，c)在所述具有至少2000升体积的第二生物反应器中培养被转移的细胞，d)将在步骤c)中获得的含细胞培养基转移入具有至少10000升体积的第三生物反应器以及e)在所述具有至少10000升体积的第三生物反应器中培养所述被转移的细胞。根据本专利技术，培养细胞为真核细胞，优选动物细胞，更优选哺乳动物细胞。所述哺乳动物细胞可以为例如人类细胞系、小鼠骨髓瘤(NOS)细胞系，中华仓鼠卵巢(CHO)细胞系或杂交瘤细胞系。优选的哺乳动物细胞为中华仓鼠卵巢(CHO)细胞系。培养细胞优选用于生产抗体，更优选单克隆抗体，和/或重组蛋白，更优选用于治疗应用的重组蛋白。所述细胞当然可以生产肽、氨基酸、脂肪酸或其它有用的生化中间体或代谢产物。根据本专利技术，通过培养细胞生产的蛋白的目标浓度为大于0.5g/l，优选大于 2.0g/l，最优选大于10.0g/l。能够以分批或补料分批的方式使用本专利技术的方法。虽然在本专利技术的方法中使用的细胞培养基优选为无蛋白培养基，但该设计不排除使用含蛋白流体 (stream)0根据本专利技术，生物反应器为具有附加设备的生物相容性罐或容器，所述附加设备例如叶轮、挡板、分布器(sparger)和/或孔(port)，其尤其允许用于培养和增殖哺乳动物细胞。优选所述罐或容器为管道的形式，在管道的两末端(其优选构建罐的顶和底)具有平板。这些平板被称为顶板和基板。在本专利技术的一种特别优选实施方案中，基板为American Society of Mechanical Engineers Flanged and Dished (ASME F&D，美国机械工程师协会 F&D)设计的基板。所述顶板设计优选符合人孔或优选装凸缘的顶板以允许安装/拆卸叶轮。总罐高为从罐的底部的罐内侧至罐的顶部的罐内侧的切线。将自由空间(freeboard，净空)高度定义为当将生物反应器填充至其操作体积时，在液体顶部之上直线侧的长度。最小自由空间高度必需考虑在操作过程中形成泡沫的程度、在允许的最大搅拌和通气下气体容纳以及液体测量误差。本专利技术的生物反应器具有的体积为优选至少500升，更优选至少1000升，更优选至少4000升，甚至更优选至少10000升，甚至更优选至少20000升。最优选地，本专利技术的生物反应器具有的体积为1000升、1307升、4000升、5398升、20000升或27934升。优选，生物反应器具有最大体积100000升，更优选，生物反应器具有最大体积 50000升，最优选生物反应器具有最大体积30000升。本专利技术的生物反应器的设计保证在所述生物反应器中诸如pH、溶氧张力(DOT)和温度之类的工艺参数方面的均相环境，保持良好混合细胞悬浮和使营养补料混合。这为最佳的细胞生长、产物积累和产物质量提供了必要的物理化学环境。本专利技术的生物反应器的设计进一步保证了维持几何相似性。这允许在12升实验室规模和500升中试规模开发按比例缩小的模型。本专利技术的用于培养哺乳动物细胞的生物反应器具有至少两个叶轮。更优选，所述生物反应器具有两个叶轮，甚至更优选顶部叶轮(top impeller)和底部叶轮(bottom impeller)。本专利技术的用于培养哺乳动物细胞的生物反应器优选具有至少一个顶部叶轮和至少一个底部叶轮，其中顶部叶轮优选水翼式叶轮(hydrofoil impeller)。本专利技术的用于培养哺乳动物细胞的生物反应器优选具有至少一个顶部叶轮和至少一个底部叶轮，其中顶部叶轮为水翼式叶轮。本专利技术的用于培养哺乳动物细胞的生物反应器优选具有至少1000升的体积以及至少一个顶部叶轮和至少一个底部叶轮，其中顶部叶轮为水翼式叶轮。本专利技术用于培养哺乳动物细胞的生物反应器优选具有至少4000升的体积以及至少一个顶部叶轮和至少一个底部叶轮，其中顶部叶轮优选水翼式叶轮。本专利技术用于培养哺乳动物细胞的生物反应器优选具有至少4000升的体积以及至少一个顶部叶轮和至少一个底部叶轮，其中顶部叶轮为水翼式叶轮。在本专利技术一种优选的实施方案中，顶部叶轮为水翼式叶轮。优选可使用顶部叶轮以提供强的主体混合。在本专利技术一种优选的实施方案中，底部叶轮为水翼式叶轮。在本专利技术一种优选的实施方案中，顶部叶轮和底部叶轮为水翼式叶轮。在本专利技术一种优选的实施方案中，至少顶部叶轮为水翼式叶轮。在本专利技术的一种优选实施方案中，所有叶轮都为水翼式叶轮。根据本专利技术的一种优选实施方案，底部叶轮为大稠度斜叶式叶轮(high-solidity pitch-blade impeller)或大稠度水翼式叶轮。优选可使用底部叶轮以分散分布的 (sparged)气体。优选地，水翼式叶轮提供大得多的液体运动，对于给定量的功率输入导致更大的主体混合。这也可依赖于流量数(flow number, Nq)。优选地，非本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于培养哺乳动物细胞的生物反应器，其特征在于：所述生物反应器（１）具有至少４０００升的体积，以及至少一个顶部叶轮（６８）和至少一个底部叶轮（７８），其中所述顶部叶轮（６８）为水翼式叶轮。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫斯汗·肯，
申请(专利权)人：英国龙沙生物医药股份有限公司，
类型：发明
国别省市：GB