CN105143437A - 细胞培养和/或生物制造系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于优化用于细胞培养和生物制造的实验室和细胞培养空间的使用的系统及方法。本发明提供了可用于在细胞培养和/或生物制造设备中提供用于生物反应器的多个工作站和/或储存舱的系统及方法。

Description

细胞培养和/或生物制造系统
技术领域
本发明涉及细胞培养和生物制造的领域。具体而言，本发明涉及用于优化用于细胞培养和生物制造的实验室和细胞培养空间的使用的系统和方法。
背景技术
细胞培养，例如，哺乳动物、细菌或真菌细胞的培养，可执行来出于治疗目的收获活细胞和/或收获生物分子，如，由细胞产生的蛋白质或化学制品(例如，药品)。细胞大体上在生物反应器中生长，生物反应器为设计成提供细胞生长和繁殖所需的必要营养物和环境条件的可灭菌容器。常规生物反应器具有玻璃或金属生长室，其可灭菌并且接着灌注有所选的细胞用于随后的培养和繁殖。生长室内的介质通常通过使用机械或磁性叶轮搅拌或搅动，以改进曝气、营养物分散和废物除去。
近年来，存在朝'单次使用'生物反应器的趋势，其提供较大的生产灵活性、容易使用、减少的资金成本投资，以及降低的交叉污染的风险。这些系统还可改进曝气、进料和废物除去的效率，以提高细胞密度和产品产量。实例包括安装在用于混合的摇摆平台上的WAVE™袋(GE Healthcare)，以引入搅拌箱单次使用的容器，如可从Xcellerex(GE Healthcare)获得的那些。
用于产生细胞和生物分子的制造设施如组织培养实验室传统上按用户需要设计，并且在清洁环境中执行，以减小污染风险。此类设备运行和维护，和如果优先级或工作需要变化则修改昂贵。用于维护或收获生物反应器内的细胞的工作站需要特定'占地面积'，其占据培养实验室中的相当大地面空间。当工作站其大部分时间无人值守时，同时细胞在生物反应器中生长，实验室空间并未高效或有效地使用。
因此，存在对优化使细胞在用于细胞培养和生物制造的生物反应器中生长的细胞培养和实验室空间的使用的需要。本发明解决了该问题，并且提供了可用于提供用于生物反应器的多个工作站和/或储存舱的系统及方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于生物培养和/或生物制造的系统，其包括
i. 基本单元，包括：
框架支承壁，以及
用以限定其中的室的可移动平台；
ii. 堆叠单元，其包括：
框架支承侧壁、后壁、天花板和用以限定其中的上室和下室的可移动平台，
所述下室大小确定成将所述基本单元收纳在其中；
iii. 防护单元，包括：
框架支承侧壁、可移动平台和可开启的前壁，以限定其中的上室和下室，所述下室大小确定成将所述堆叠单元部分地收纳在其中；以及
腿部，其支承所述框架并且大小确定成将可移动基本单元收纳在其间；
其中基本单元、堆叠单元和防护单元互连来提供用于生物反应器的多个工作站和/或储存舱。
如本文中使用的，用语"生物分子"可意味着由细胞产生的任何分子，如蛋白质、缩氨酸、核酸、代谢物、化学制品或生物药品。
在一方面，基本单元和/或堆叠单元和/或防护单元为可移动的。
在另一方面，基本单元和/或堆叠单元和/或防护单元包括轮。作为优选，轮能够可逆地锁定。
在又一方面，系统还包括与选自由电、水、氮、氧、空气和二氧化碳构成的组的公共设施的连接。任选地，系统还包括与废物弃置出口的连接。
作为优选，连接能够可逆地连接。
在一方面，系统还包括与制冷单元的连接。
在另一方面，基本单元内的平台能够在垂直平面中移动。
在又一方面，堆叠单元中的下平台能够在水平和/或垂直平面中移动。
在又一方面，防护单元中的平台能够在水平平面和/或垂直平面中移动。
在一方面，防护单元的可开启的前壁为滑动壁。将理解的是，前壁可任选地为可除去的以提供至单元的用户接近。
在另一方面，基本单元、堆叠单元和防护单元的室包括内部可灭菌表面，以降低污染风险。
在又一方面，基本单元、堆叠单元和防护单元具有长方体构造。
在一方面，基本单元和堆叠单元中的平台可支承至少一个生物反应器。
在另一方面，生物反应器为基于移动的生物反应器，如WAVE生物反应器。
在又一方面，生物反应器为搅拌箱生物反应器，如Xcellerex生物反应器。
在一方面，平台能够由电子或气动手段移动。
在另一方面，基本单元和/或防护单元能够由电子或气动手段移动。
在又一方面，系统还包括一个或更多个生物反应器，如WAVE生物反应器。
根据本发明的第二方面，提供了如上文中描述为用于多个生物反应器的工作站和/或储存舱的系统的使用。
根据本发明的第三方面，提供了如上文中所述的用于细胞培养和/或生物制造的系统的使用。
根据本发明的第四方面，提供了一种包括在如上文中描述的系统中的至少一个生物反应器中使细胞培养物生长来产生多个细胞的用于细胞培养的方法。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于生物制造的方法，其包括从由第四方面的方法产生的多个细胞收获生物分子。
根据本发明的第六方面，提供了一种用于细胞培养和/或生物制造的系统，包括：
i. 包括多个垂直地堆叠的工作站的壳体；
ii. 用于旋转所述多个工作站的机构；以及
iii. 用于提供至工作站中的一个的用户接近的端口。
根据本发明的第七方面，提供了根据第六方面的系统的作为用于多个生物反应器的工作站和/或储存舱的使用。
根据本发明的第八方面，提供了根据第六方面的系统的用于细胞培养和/或生物制造的使用。
根据本发明的第九方面，提供了一种用于细胞培养的方法，其包括在根据第六方面的系统中的至少一个生物反应器中使细胞培养物生长来产生多个细胞。
根据本发明的第十方面，提供了一种用于生物制造的方法，其包括从由第九方面的方法产生的多个细胞收获生物分子。
附图说明
本发明的特征和优点将从连同附图进行的以下描述变得显而易见，在该附图中：
图1绘出了收纳或储存多个生物反应器的根据本发明的系统的一个实施例的透视图；
图2示出了图1的系统的基本单元的透视图(但并未显示生物反应器)；
图3示出了图1的系统的堆叠单元的透视图(但并显示出生物反应器)；
图4呈现了图1的系统的防护单元的透视图(但并未示出支承生物反应器的可移动平台)；
图5示出了图1的系统的侧视图；
图6提供了收纳或储存一系列生物反应器的根据本发明的系统的一个实施例的另一个透视图；
图7示出了图1或6的系统的透视图，其中防护单元的前壁处于开启构造，以允许用户接近基本单元；
图8显示了图7的系统的透视图，其中基本单元移离堆叠单元的下室；
图9绘出了图8的系统的透视图，其中基本单元内的可移动平台升高来提供至收纳或储存在室内的生物反应器的用户接近；
图10绘出了图9的系统的透视图，其中基本单元的可移动平台下降来使生物反应器返回至壳体或储存位置；
图11示出了图10的系统的透视图，其中基本单元向后移动或返回至堆叠单元的下室；
图12为图11的系统的透视图，其中堆叠单元的下平台从堆叠单元移出或拉出以允许用户接近生物反应器；
图13绘出了图12的系统的透视图，其中堆叠单元的下平台移动或返回至堆叠单元，并且防护单元的壁闭合；
图14示出了图13的系统的透视图，其中收纳或储存生物反应器的防护单元从基本单元和堆叠单元移离或拉离；
图15示出了图14的系统的透视图，其中支承生物反应器的防护单元的可移动平台下降；
图16绘出了图15的系统的透视图，其中防护单元的前壁处于开启构造以允许用户接近生物反应器；
图17为图16的系统的透视图，其中防护单元的前壁处于闭合构造；
图18提供了图17的系统的透视图，其中防护单元的可移动平台升高；以及
图19为图18的系统的透视图，其中防护单元移回到包围堆叠单元的位置。
图20为显示用于细胞培养和/或生物制造的系统2000的示意图。
具体实施方式
本发明关于用于细胞培养和/或生物制造的系统。具体而言，本发明涉及用于提供用于生物反应器的多个工作站和/或储存舱的系统。图1为根据本发明的系统100的示意性透视图。系统100由基本单元120、堆叠单元140和防护单元160构成。图1中所示的系统100处于静止或储存位置或构造，并且示为使用一系列室(123,146,164)或储存舱中的壳体或储存生物反应器(例如，180a,b,c)。
图2示出了根据本发明的系统的基本单元220的示意性透视图。基本单元220由框架221支承壁(222a,b,c,d)和可移动平台224构成，可移动平台224形成底座，并且从而限定单元内的室223。壁中的一个222d可任选地增强并且在系统处于闭合或储存构造(图1)中时用作隔离物和/或支承件。可移动平台224设计成向生物反应器(图中未显示)提供支承。控制面板(226a,b)可用于自动地升高或降低基本单元220内的可移动平台224。基本单元220还可具有轮(例如，225)或托盘，或在手推车或轨道系统上，以便于基本单元移入和移出系统100，并且因此提供了用户接近单元的内室223。内室223还可用作一个或更多个生物反应器的储存舱。手柄(例如，227)可提供成有助于使用者移动基本单元220。轮(例如，220)可任选地能够可逆地锁定来提高单元220的稳定性。
图3为根据本发明的系统的堆叠单元340的示意性透视图。堆叠单元340由框架341支承侧壁342a,b、任选的后壁343、天花板或顶板344，以及限定上室346和下室347的可移动平台345构成。下室347尺寸确定成使得其可将基本单元(图2)收纳在其内。平台345设计成向上室346内的生物反应器(未显示)提供支承，上室346还可用作用于生物反应器的储存舱。框架341的底座可任选地具有向单元提供稳定性的脚部(例如，348)。在其它实施例中，框架341可具有除脚部348之外的可锁定的轮，以提供可动性和稳定性。在又一些实施例中，可堆叠的单元340可装固就位，例如，通过相对于壁螺栓连接和/或螺栓连接于地板来提供稳定性。
图4为根据本发明的系统的防护单元460的示意性透视图。防护单元460由框架支承侧壁462a,b、可开启的前壁463a,b，以及限定上室464a和下室464b的可移动平台470构成，可移动平台470大小确定成部分地收纳堆叠单元(图3)。防护单元460支承在腿部465a,b上，其还可具有轮(例如，446)或托盘，或在手推车或轨道系统上，以便于使防护单元移离基本单元120和堆叠单元140(图1)，并且提供至室464的内部的用户接近。手柄468提供成有助于使用者远离/朝向底座单元120和堆叠单元140移动防护单元460。如图中所示，任选地，可存在与壁463相对的后壁467，其可在系统处于闭合或储存构造(图1)时增强来用作隔离物和/或支承件。在所示的实施例中，内室464能够经由可开启的壁463a,b借助于滑动面板463b接近。如在图1中看见的，可移动平台470用于支承生物反应器。控制面板469a,b,c用于升高和/或降低可移动平台470。
在本发明的备选构造中，可移动平台470由堆叠单元的可移动天花板或顶板替换。
图5为图1的系统500的侧视图。出于示范性目的，示出了面对系统500的前部的示意性用户501。如同图1那样，系统500示为处于收纳或储存生物反应器的闭合或储存构造。系统500的构件部分可看作是基本单元52、堆叠单元540和防护单元560。从该观点，可看到基本单元520容纳在堆叠单元540的下室内，堆叠单元540自身部分地由防护单元560的室包绕或收纳在其内。
如图1到5中所绘的本发明的系统的使用将在下面参照图6到19来描述。预计系统将保持在清洁区域如组织培养套间或生物制造设备中，以使微生物污染的风险最小化。生物反应器将收纳或储存在系统中，直到需要在它们上执行工作和生长培养，如接种或收获细胞、介质和/或生物分子的此类时间。
图6为如图1中所示的根据本发明的系统600的示意性透视图。为了图示的目的，用户601绘出在系统600前面，系统600包括基本单元620、堆叠单元640和防护单元660。再次出于示范性目的，系统600示为以闭合或储存构造收纳或储存生物反应器680a,b,c。将理解的是，尽管所示的实施例将一个生物反应器680收纳或储存在三个单元(620,640和660)中的各个中，但系统的其它实施例能够将多于一个的生物反应器储存或收纳在各个单元中；因此，例如，系统可取决于相应单元的尺寸收纳或储存总共六个或九个或十二个或更多生物反应器。
为了使用系统600，为了安全起见，用户将首先关闭和断开公共设施(如，电、水、氮、氧、空气和二氧化碳)对系统的供应。用户还可将任何废物除去或出口导管与系统断开。
用户接着可开启防护单元760的滑动面板763b，其提供了至基本单元720的用户701接近(图7)。基本单元820接着可被拉离或移离堆叠单元840和防护单元860(图8)。用户901接着将借助于控制面板926升高支承生物反应器980的可移动平台924，以提供处于方便高度且容易接近的工作站。工作如培养物维护或收获现在可在生物反应器980内的培养物上执行(图9)。一旦工作在生物反应器1080和/或其中的培养物上完成，则用户1001借助于控制面板1026来降低可移动平台1024(图10)。用户110现在使用手柄1127将基本单元1120推回到系统1100的堆叠单元1140和防护单元内的位置(图11)。生物反应器1180现在处于系统1100的基本单元1120内的其静止或储存位置，并且基本单元1120的轮1125锁定来将其装固就位。
为了在堆叠单元1240内的生物反应器1280上工作，用户1201从堆叠单元1240的上室1246拉动可移动平台1245(图12)。这产生了用于现在可容易接近生物反应器1280的用户1201的工作站。维护工作如接种、细胞收获或生物分子收获现在可在生物反应器1280内的培养物上执行。一旦工作完成，则平台1245推回到堆叠单元1240的室1246(图12)中，并且滑动面板1363b闭合来使系统1300返回到其静止或储存位置(图13)。
为了接近系统1400中的防护单元1460的室1464中的生物反应器1480，用户1401首先使用手柄1468将防护单元1460拉离堆叠单元1440，如图14中所示。支承室1564中的生物反应器1580的可移动平台1570借助于控制面板1569降低至用户1501水平(图15)。滑动面板1663B接着可开启来提供至防护单元1660的室1664内的生物反应器1680(图16)和因此工作站的用户1601接近。用户1601接着可执行工作，如，生物反应器1680内的培养物上的维护或细胞/生物分子收获。一旦完成工作，则用户1701可闭合防护单元的滑动面板1663b(图17)，并且使用控制面板1869来升高可移动平台1870，以使生物反应器1880返回至其在系统1800的防护单元1860的室1864内的静止或储存位置。防护单元1960接着可推回来部分地包绕或包围堆叠单元1940，并且轮1966锁定来将其装固就位(图19)。现在，系统1900在静止或储存位置，并且一旦再连接于公共设施和废物出口，则可留在该位置或构造，直到需要生物反应器内的培养物上的进一步工作。
图20为显示用于细胞培养和/或生物制造的系统2000的示意图，系统2000包括包含多个垂直地堆叠的工作站2020的壳体2090、用于旋转所述多个工作站的机构2092；以及用于提供至工作站2020中的一个的用户2001接近的端口2095。系统2000允许每个空间地板区域保持多个工作站(例如，两个、三个、四个、五个、六个或七个)。工作站2020以对于用户2001人机工程适合的形式存在。旋转机构2092允许连续地或以单个旋转格式(绘出旋转方向的箭头A和B)完全旋转工作站2020中的各个。各个工作站2020具有适合的标识(例如，条码或RFID标记)，以使用户2001可拨号或取回和接近感兴趣的工作站2020。此外，各个生物反应器2080例如由条码或RFID标记唯一地标识。
尽管描述了本发明的优选示范性实施例，但本领域技术人员将认识到，本发明可由除所述实施例之外的实践，该所述实施例仅为了示出的目的而非经由限制存在。本发明仅由以下权利要求限制。

Claims (30)

1. 一种用于细胞培养和/或生物制造的系统，包括：
i. 基本单元，包括：
框架支承壁，以及
用以限定其中的室的可移动平台；
ii. 堆叠单元，包括：
框架支承侧壁、后壁、天花板以及用以限定其中的上室和下室的可移动平台，
所述下室大小确定成将所述基本单元收纳在其中；
iii. 防护单元，包括：
框架支承侧壁、可移动平台和可开启前壁，以限定其中的上室和下室，所述下室大小确定成将所述堆叠单元部分地收纳在其中；以及
腿部，其支承所述框架并且大小确定成将所述可移动基本单元收纳在其间；
其中所述基本单元、所述堆叠单元和所述防护单元互连来提供用于生物反应器的多个工作站和/或储存舱。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基本单元和/或所述堆叠单元和/或所述防护单元是可移动的。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基本单元和/或所述堆叠单元和/或所述防护单元包括轮。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述轮能够可逆地锁定。
5. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与选自由电、水、氮、氧、空气和二氧化碳构成的组的公共设施的连接。
6. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与废物弃置出口的连接。
7. 根据权利要求4或权利要求5所述的系统，其特征在于，所述连接能够可逆地连接。
8. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与制冷单元的连接。
9. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述基本单元内的所述平台能够在垂直平面中移动。
10. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述堆叠单元中的所述下平台能够在水平和/或垂直平面中移动。
11. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述防护单元中的所述平台能够在水平和/或垂直平面中移动。
12. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述防护单元的所述可开启前壁为滑动壁。
13. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述基本单元、所述堆叠单元和所述防护单元的所述室包括内部可灭菌表面。
14. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述基本单元、所述堆叠单元和所述防护单元具有长方体构造。
15. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述基本单元和所述堆叠单元中的所述平台可支承至少一个生物反应器。
16. 根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述生物反应器为基于移动的生物反应器，如WAVE生物反应器。
17. 根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述生物反应器为搅拌箱生物反应器，如Xcellerex生物反应器。
18. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述平台能够由电子或气动手段移动。
19. 根据权利要求2至权利要求18中任一项所述的系统，其特征在于，所述基本单元和/或所述防护单元能够由电子或气动手段移动。
20. 根据任何前述权利要求所述的系统，其特征在于，所述系统还包括一个或更多个生物反应器。
21. 根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述生物反应器为WAVE生物反应器。
22. 根据任何前述权利要求所述的系统作为用于多个生物反应器的工作站和/或储存舱的使用。
23. 根据权利要求1至权利要求21中任一项所述的系统用于细胞培养和/或生物制造的使用。
24. 一种包括在根据权利要求1至权利要求21中任一项所述的系统中的至少一个生物反应器中使细胞培养物生长来产生多个细胞的用于细胞培养的方法。
25. 一种包括从由权利要求24所述的方法产生的所述多个细胞收获生物分子的用于生物制造的方法。
26. 一种用于细胞培养和/或生物制造的系统，包括：
i. 包括多个垂直地堆叠的工作站的壳体；
ii. 用于旋转所述多个工作站的机构；以及
iii. 用于提供至所述工作站中的一个的用户接近的端口。
27. 根据权利要求26所述的系统用于多个生物反应器的工作站和/或储存舱的使用。
28. 根据权利要求26所述的系统用于细胞培养和/或生物制造的使用。
29. 一种包括在根据权利要求26所述的系统中的至少一个生物反应器中使细胞培养物生长来产生多个细胞的用于细胞培养的方法。
30. 一种包括从由权利要求29所述的方法产生的所述多个细胞收获生物分子的用于生物制造的方法。
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