本发明专利技术涉及具有移动容器且以连续方式生产培养物的连续培养装置。用于以连续方式培养植物细胞、动物细胞或干细胞的方法和设置。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及具有移动容器且以连续方式生产培养物的连续培养装置。用于以连续方式培养植物细胞、动物细胞或干细胞的方法和设置。【专利说明】具有移动容器且以连续方式生产培养物的连续培养装置本申请是国际申请日为2007年7月30日的国际申请PCT / US2007 / 016960进入中国、申请号为200780036125.8的题为“具有移动容器且以连续方式生产培养物的连续培养装置”的专利技术专利申请的分案申请。
所述专利技术提供了允许在液体或半固体培养基中选择具有高生殖率和特殊代谢性质的活细胞的方法和设备。对于选择过程(适应进化)，遗传变异生物(突变体)在群体中产生，并与相同起源的其它变体竞争。具有最快生殖率的那些随时间过去相对比例增加，导致产生具有增加的生殖率的群体(和个别生物)。该过程可以提高用于工业过程或学术目的的生物的性能。本专利技术利用连续培养装置来实现活细胞(例如，原核生物、古细菌(Archaea)、病毒、真核生物、真菌、藻类、酵母、植物细胞、动物细胞或干细胞)的可行生产。本专利技术可以用于生产由活细胞生成的活性成分或生物制品。所述活性成分或生物制品又可以用作诊断剂、预防剂或治疗剂。
技术介绍
对增加的生殖率(适合度)的选择需要持续的生长，后者通过生长培养物的定期稀释来实现。在现有技术中，这已经通过三条途径来实现:固体培养，系列稀释和连续培养，它们的主要差别在于稀释程度。固体培养包含将小体积的生长培养物或细胞从培养皿重复转移至装有新鲜生长培养基的容器中。系列稀释包含将小体积的生长培养物重复转移至装有新鲜生长培养基的大的多的容 器中。当培养的细胞已经在新容器中生长至饱和时，重复该过程° 在文献(Lenski&Travisano:Dynamics of adaptation and diversification:alO，000-generation e xperiment with bacterial populations.1994.Proc Natl AcadSci USA.15 =6808-14)中，该方法已经用于实现持续培养的最长示范，在清楚地证实了生殖率在数年时间段中一致提高的实验中。该过程通常手工进行，相当费劳动力，且通过暴露于外部环境而被污染。如下段所述，系列培养也是低效率的。选择速率或生殖率的提高速率依赖于群体大小(Fisher:The Genetical Theoryof Natural Selection.1930.0xford University Press, London, UK)。此外，在类似于群体大小快速波动的系列转移情况下，选择与群体的调和平均数Oi)成比例(Wright =Sizeof population and breeding structure in relation to evolution.1938.Science87:430-431)，且因此可以通过循环过程中的最低群体估计出来。通过连续培养可以维持群体大小，且因此使选择更高效。不同于系列稀释的连续培养包含相对更小的体积，从而用等体积的新鲜生长培养基定期替换小部分生长培养物。通过在循环稀释过程中使它的最小大小增加，该过程使有效的群体大小最大化。允许连续培养的设备称作“恒化器”(如果稀释在指定的时间间隔发生)和“恒浊器”(如果当培养物生长至特定密度时自动发生稀释)。为了简单，两类设备在下文中将归入术语“恒化器”组。恒化器由2个组在二十世纪五十年代同时专利技术(Novick&Szilard !Description of the chemostat.1950.Sciencell2:715-716)和(Monod:La technique de la culture continue—Theorie etapplications.1950.Ann.1nst.Pasteur79:390-410)。恒化器已经用于证实生殖率的短时间段快速提高(Dykhuizen DE.Chemostats used for studying natural selection andadaptive evolution.1993.Methods Enzymol.224:613—31)。由于耐稀释的(静止的)变体的非计划中的选择，传统的恒化器不能维持长时间段选择高生殖率。这些变体能通过贴壁到恒化器表面上来耐受稀释，且通过这样做，竞争过(outcompete)较低粘性的个体，包括具有更高生殖率的那些，从而消除了设备的预期目的(Chao&Ramsdell:The effects of wall populations on coexistence of bacteria inthe liquid phase of chemostat cultures,.1985.J.Gen.Microbiol.131:1229—36)。 已经专利技术了一种方法和恒化设备(the Genetic Engine)来避免连续培养物的稀释抗性(PASTEUR INSTITUT &MUTZEL RUPERT 提交的专利 US6, 686，194-B1)。该方法使用阀控制的流体转移来在2个恒化器之间定期移动生长培养物，从而允许每个在活性培养生长时间段之间灭菌和冲洗。定期灭菌循环通过破坏耐稀释变体来预防它们的选择。该方法和设备实现了该目的，但是需要在无菌(密封)环境中对几种流体进行独立的复杂操作，包括一种(NaOH)，它是极腐蚀性的和潜在极反应性的，迅速破坏阀，并产生污染和废物处理问题。恒化设备也是有限制的，因为没有采取措施来提供细胞生长的支持物。诸如Genetic Engine的设备和其它已知的技术不允许连续培养非悬浮生长的和/或作为粘附细胞生长的细胞。存在一些类型的难以大量培养的细胞，这是由于细胞存活和生长所需的条件。认为这些细胞可以在连续培养方法提供的条件下生长。具体对于真核生物(例如，藻类、酵母、真菌、植物细胞、动物细胞和干细胞)情况是这样。例如，通常如下培养人胚胎干细胞:分离干细胞群并将其转移进装有称作培养基的营养肉汤的实验室用塑料培养皿。细胞在培养皿表面分裂和扩散。培养皿的内表面通常涂布有已经处理过从而使它们将不分裂的小鼠胚胎皮肤细胞。该细胞涂布层称作饲养层。在培养皿底部具有饲养层的原因是，给人胚胎干细胞提供它们可以附着的粘性表面。同样，饲养细胞向培养基中释放营养物。最近，科学家已经开始设计不使用小鼠饲养细胞的培养胚胎干细胞的方式。这是重大的科学进步，因为它避免了小鼠细胞中的病毒或其它大分子可能传递给人细胞的危险。在几天的过程中，内细胞群的细胞增殖，并开始挤满培养皿。当这发生时，将它们轻轻取出，并铺平板进几个新鲜的培养皿中。重复重新铺平板(replate)细胞的过程多次和多个月，且这称作传代培养。传代培养细胞的每个周期称作传代。6个月或更久以后，细胞群的原始细胞产生数百万个胚胎干细胞。已经未分化地在细胞培养物中增殖6个月或更多个月、是多潜能性的、且遗传上表现正常的胚胎干细胞，称作胚胎干细胞系。一旦确立了细胞系，或甚至在该阶段之前，就可以将它们分批冷冻，并运输到其它实验室，用于其它培养和试验。但是，连续培养提供了本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于以连续方式培养活细胞的设备，其包含：装有培养基的柔性管和表面，活细胞在其中可以悬浮生长或不悬浮生长，粘附或不粘附，其中所述管是透明的或半透明的，以测量浊度；和夹子系统，各自能处于打开和关闭位置，夹子这样放置从而使得能将管分成：i)装有未使用的培养基的上游区域；ii)装有用过的培养基的下游区域；和iii)置于所述上游和下游区域之间的用于培养所述细胞的生长室区域；其中所述夹子系统被构造和排列以打开和关闭，以便打开在管的上游和下游区域之间的管的生长室区域的夹子和限定在管的上游和下游区域之间的管的生长室区域，且周期性地重新限定管的生长室区域，从而使得以前限定的生长室区域的第一部分变成管下游区域的部分，且以前限定的管的上游区域的部分变成管的生长室区域的部分。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尤德斯·德克雷西，
申请(专利权)人：尤德斯·德克雷西，
类型：发明
国别省市：美国;US
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