CN105861310A - 一体式t细胞培养装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一体式T细胞培养装置及其使用方法，包括一立式工作台、设置于立式工作台上且密闭的保温箱、容置于保温箱内且密闭的容器，容器内容置有一个以上的磁珠颗粒，每个磁珠颗粒上附着有抗体；容器的顶部设有一用于引入血液且呈Y型的单向双入口管，容器的底部设有一用于排液的单向双出口管；容器外壁上还贴设有一电磁铁；容器的上还分别设有用于输入生理盐水的进液管、用于输入空气和CO2的混合气体的进气管和用于输入培养液的输液管，进液管、进气管和输液管上均设有一用于调节输入量的调节阀。本发明的有益效果在于：病人与病人之间的细胞在同一个空间之内互相之间没有机会接触和产生可能的交叉污染。

Description

一体式T细胞培养装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，特别针对外周血免疫T细胞或其它细胞分离、培养、扩增和转染，是一种一体式T细胞培养装置及其使用方法，尤其针对嵌和抗原受体T细胞（CART）培养、自然杀伤T细胞培养和肿瘤特异T细胞受体T细胞（TCRT）。

背景技术

外周血淋巴细胞或其它细胞培养是一种常见的体外细胞培养技术，其中涉及外周血淋巴细胞的分离，一般采用FICOLL梯度离心吸取淋巴细胞层到一个培养皿中，或者用吸附CD3抗体的磁珠特异性吸附T淋巴细胞在磁珠表面，然后用普通培养皿里培养，用吸管吸取淋巴细胞到一个培养皿中加入培养液进行培养，这种培养是在一个开放的细胞培养通风厨（洁净工作台）中完成，空间大转移过程容易受到空气中的细菌病毒等微生物的污染，放在37^oC细胞培养箱中培养。在转染时，需要移出来放到通风厨里面换液加转染液，然后再放回到37^oC细胞培养箱中培养，中间还需要反反复复从细胞培养箱里面拿出来到洁净工作台，又从洁净工作台到细胞培养箱中，一直到培养完成。临床上CART细胞培养做这样的操作程序只能一次一个病人，两个病人在同一个细胞培养房内是不允许的，因为无法保证两个病人的血细胞培养不互相交叉污染，因此目前临床级别的血淋巴细胞培养在这种开放培养方式下手续烦琐，效率低下，人力物力消耗很大，成本很高，无法大规模推广。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一体式T细胞培养装置及其使用方法，成本低，避免交叉感染，并且将细胞分离、培养、扩增和转染融为一体。

本发明解决技术问题所采用的方案是：一种一体式T细胞培养装置，包括一立式工作台、设置于立式工作台上且密闭的保温箱、容置于保温箱内且密闭的容器，所述容器内容置有一个以上的磁珠颗粒，每个磁珠颗粒上附着有用于与外周血中T细胞或自然杀伤T细胞结合的抗体；所述容器的顶部设有一用于引入血液且呈Y型的单向双入口管，所述容器的底部设有一用于排液的单向双出口管；所述容器外壁上还贴设有一电磁铁，所述电磁铁与一控制模块电连；所述容器的侧壁上还分别设有用于输入生理盐水的进液管、用于输入空气和CO2混合气体的进气管和用于输入培养液的输液管，所述进液管、进气管和输液管上均设有一用于调节输入量的调节阀，每个调节阀均与所述控制模块电连；所述单向双入口管、单向双出口管、进液管、进气管和输液管均与所述容器内部相连通。

进一步的，还包括一设置于立式工作台旁侧的辅助工作台，所述辅助工作台上设置有用于容置生理盐水的第一储液罐、容置有T细胞培养液的第二储液罐和含有空气和CO2的混合气体的气体罐，所述第一储液罐、第二储液罐和气体罐分别与进液管、输液管和进气管相连通。

进一步的，所述辅助工作台上上设置有一操作面板，所述调节阀并排卡设于操作面板上，所述操作面板上还是有用于显示输入量的显示模块，所述显示模块与所述控制模块电连。

进一步的，所述单向双入口管包括位于单向双入口管顶端的血液标本入口和包装病毒转染液入口，所述单向双出口管的底端设置有第一出口和第二出口，所述第一出口与废液袋相连通，所述第二出口与输液袋相连通；所述废液袋容置有少量防腐剂。

进一步的，所述单向双入口管的下端和单向双出口管的上端分别设有一第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀和第二单向阀均与控制模块电连。

进一步的，所述抗体为CD3单克隆抗体、CD3多克隆抗体或CD28抗体。

进一步的，所述保温箱上设有五个分别与所述单向双入口管、单向双出口管、进液管、进气管和输液管对应配合穿出的通孔。

进一步的，所述容器的外形为椭圆形或者圆形，所述容器的底面呈水平。

进一步的，还包括一用于支撑所述电磁铁的机械手，所述机械手设置于所述容器下方且经一电机驱动绕所述容器转动；所述机械手还经一纵向驱动机构上下移动。

本发明还提供一种如上述所述的一体式T细胞培养装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤S1：将所述T细胞培养装置放置于一洁净室内，所述洁净室的入口处自外向内依次设有一更、二更、三更衣服通道以及货物通道，所述洁净室还设置有传递窗，此时单向双入口管和单向双出口管的阀门均关闭，并且每个调节阀也处于关闭状态；

步骤S2：打开单向双入口管的阀门，将血液标本经所述单向双入口管其中一入口输入至容器内，容器内的磁珠颗粒上的抗体与T细胞发生反应；

步骤S3：关闭单向双入口管的阀门，通过一机械手摇晃容器，使得血液标本中T细胞与磁珠表面充分结合；

步骤S4：通过控制模块给电磁铁通电，此时磁珠颗粒被磁铁吸附聚集于容器内侧壁上，打开单向双出口管的阀门，血液标本中未与磁珠颗粒反应结合的细胞经单向双出口管流出至废液袋；

步骤S5：打开进液管的阀门，将生理盐水输入至容器内进行冲洗；

步骤S6：冲洗结束后，关闭单向双出口管的阀门，打开输液管和进气管的阀门，将培养液和含有空气和CO2的混合气体输入至容器中，同时通过控制模块给电磁铁断电，进行T细胞的培养，计算此时T细胞的数量为N，N为正整数，且大于0；

步骤S7：待T细胞的数量大于5N时，打开单向双入口管的阀门，将病毒转染液经单向双入口管的另一入口输入至容器内，进行T细胞的转染；

步骤S8：关闭单向双入口管的阀门，待转染后的T细胞进行扩增至特定数量，打开单向双出口管的阀门，将容器中的培养液流出至一废液袋；

步骤S9：打开进液管的阀门，将生理盐水或洗脱液输入至容器内水加力将T细胞从磁珠颗粒表面洗脱，输入至一生理盐水袋中供临床使用。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：打开第一单向阀，血样本从单向双入口管内注入至容器中，容器里面充满磁珠，直径为4.5微米，表面附着CD3单克隆抗体，与T细胞发生结合反应，让病人血中T细胞充分与磁珠表面结合30-40分钟（轻轻地摇晃），将电磁铁把磁珠吸附在培养皿的表面，打开容器底部的第二单向阀，让未结合的细胞缓缓流走，用生理盐水冲洗，之后将培养液泵入培养皿进行培养。本发明的T细胞培养装置，避免了在细胞培养过程中的烦琐用人工换液，T细胞在容器之内可以完成所有的细胞分离、培养、转染、扩增以及提取的程序，不但节省空间，节省耗材，还节省人力和物力成本。其它细胞比如干细胞可以用本发明的装置来实现，需要将CD3抗体改为CD34抗体，分离、培养和扩增改为骨髓干细胞。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本发明实施例的结构示意图。

图中：1- 容器；2-磁珠颗粒；3-单向双入口管；4-单向双出口管；5-进气管；6-进液管；7-输液管；8-电磁铁；9-第一单向阀；10-第二单向阀；11-调节阀；12-保温箱；13-立式工作台；14-辅助工作台；15-第二储液罐；16-第一储液罐；17-气体罐。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，本实施例的一种一体式T细胞培养装置，包括一立式工作台13、设置于立式工作台13上且密闭的保温箱12、容置于保温箱12内且密闭的容器1，所述容器1内容置有一个以上的磁珠颗粒2，每个磁珠颗粒2上附着有用于与外周血中T细胞或自然杀伤T细胞结合的抗体；所述容器1的顶部设有一用于引入血液且呈Y型的单向双入口管3管，所述容器1的底部设有一用于排液的单向双出口管4；所述容器1外壁上还贴设有一电磁铁8，所述电磁铁8与一控制模块电连；所述容器1的侧壁上还分别设有用于输入生理盐水的进液管6、用于输入空气和CO2的混合气体的进气管5和用于输入培养液的输液管7，所述进液管6、进气管5和输液管7上均设有一用于调节输入量的调节阀11，每个调节阀11均与所述控制模块电连；所述单向双入口管3管、单向双出口管4、进液管6、进气管5和输液管7均与所述容器1内部相连通。空气和CO2的混合气体的比例95%：5%，所述进液管6、进气管5和输液管7的入接口均是无菌无毒容易入接且可以自动可以控制流入量的泵装置，通过调节阀11调节输入量，入接口只可出不可进以防止外面的东西吸入细胞培养液和生理盐水瓶里面去。其中所述保温箱12为温度保持在37℃的保温箱12。

从上述可知，本发明的有益效果在于：病人新抽取的血标本经过抗血凝处理缓缓地从单向双入口管3管注入至容器1中，轻轻摇晃让血中淋巴细胞充分与磁珠颗粒2混合接触，T细胞包括自然杀伤T细胞由于表面有CD3抗原自然而然与磁珠表面的CD3抗体结合将T细胞吸引在磁珠球表面（T细胞分离），而血中的非T细胞成分则用生理盐水缓缓地冲走，T细胞就留在一体化的容器1里面，吸附在磁珠表面生长扩增，2-3天之后，T细胞扩增到5倍或者以上时即可以做下一步转染。通过密闭的容器1，完成一对一的T细胞培养，成本低，而且可以避免交叉感染。

在本实施例中，还包括一设置于立式工作台13旁侧的辅助工作台14，所述辅助工作台14上设置有用于容置生理盐水的第一储液罐16、容置有T细胞培养液的第二储液罐15和含有空气和CO2的混合气体的气体罐17，所述第一储液罐16、第二储液罐15和气体罐17分别与进液管6、输液管7和进气管5相连通。

在本实施例中，所述辅助工作台14上上设置有一操作面板，所述调节阀11并排卡设于操作面板上，所述操作面板上还是有用于显示输入量的显示模块，所述显示模块与所述控制模块电连。

在本实施例中，所述单向双入口管3管包括位于单向双入口管3管顶端的血液标本入口和包装病毒转染液入口，所述单向双出口管4的底端设置有第一出口和第二出口，所述第一出口与废液袋相连通，所述第二出口与输液袋相连通；所述废液袋容置有少量防腐剂。废液袋里面加入少量防腐剂，以防止细菌和真菌生长，房间里面为洁净环境，空气要过滤，角落不能有死角，要易于消毒。

在本实施例中，所述单向双入口管3管的下端和单向双出口管4的上端分别设有一第一单向阀9和第二单向阀10，所述第一单向阀9和第二单向阀10均与控制模块电连。第一单向阀9只进不出，在血标本输入时打开，其余时间关闭，防止外部空气进入；第二单向阀10只出不进，在排液的过程中打开，其他时间关闭，防止外部空气进入，更好的保证容器1的密闭性。

在本实施例中，所述抗体为CD3单克隆抗体、CD3多克隆抗体或CD28抗体。CD28可以同时与CD3一起粘附在磁珠表面起着刺激T细胞生长作用，也可以将CD28融合蛋白加入到培养液中起到刺激细胞生长的作用。

在本实施例中，所述保温箱12上设有五个分别与所述单向双入口管3管、单向双出口管4、进液管6、进气管5和输液管7对应配合穿出的通孔。

在本实施例中，所述容器1的外形为椭圆形或者圆形，所述容器1的底面呈水平。

在本实施例中，所述T细胞培养装置放置于一洁净室内，所述洁净室的入口处自外向内依次设有一更、二更、三更衣服通道以及货物通道，所述洁净室还设置有传递窗。

在本实施例中，还包括一用于支撑所述电磁铁8的机械手，所述机械手设置于所述容器1下方且经一电机驱动绕所述容器转动；所述机械手还经一纵向驱动机构上下移动。通过机械手，托住电磁铁，整个机械手可做环形转动，在血液流入装置时轻轻摇动半小时以便于血中T细胞与磁珠上的CD3相结合。所述纵向驱动机构可以为纵向设置的丝杆机构。

本发明还提供一种上述实施例所述的一体式T细胞培养装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤S1：将所述T细胞培养装置放置于一洁净室内，所述洁净室的入口处自外向内依次设有一更、二更、三更衣服通道以及货物通道，所述洁净室还设置有传递窗，此时单向双入口管3管和单向双出口管4的阀门均关闭，并且每个调节阀11也处于关闭状态；

步骤S2：打开单向双入口管3管的阀门，将血液标本经所述单向双入口管3管其中一入口输入至容器1内，容器1内的磁珠颗粒2上的抗体与T细胞或其它细胞发生反应；按照抗原抗体反应原理也可用于其它细胞的分离。

步骤S3：关闭单向双入口管3管的阀门，通过一机械手摇晃容器1，使得血液标本中T细胞与磁珠表面充分结合；

步骤S4：通过控制模块给电磁铁8通电，此时磁珠颗粒2被磁铁吸附聚集于容器1内侧壁上，打开单向双出口管4的阀门，血液标本中未与磁珠颗粒2反应结合的细胞经单向双出口管4流出至废液袋；

步骤S5：打开进液管6的阀门，将生理盐水输入至容器1内进行冲洗；

步骤S6：冲洗结束后，关闭单向双出口管4的阀门，打开输液管7和进气管5的阀门，将培养液和含有空气和CO2的混合气体输入至容器1中，同时通过控制模块给电磁铁8断电，进行T细胞的培养，计算此时T细胞的数量为N，N为正整数，且大于0；

步骤S7：待T细胞的数量大于5N时，打开单向双入口管3管的阀门，将病毒转染液经单向双入口管3管的另一入口输入至容器1内，进行T细胞的转染；

步骤S8：关闭单向双入口管3管的阀门，待转染后的T细胞进行扩增至特定数量，打开单向双出口管4的阀门，将容器1中的培养液流出至一废液袋；

步骤S9：打开进液管6的阀门，将生理盐水输入至容器1内水加力将T细胞从磁珠颗粒2表面洗脱，输入至一生理盐水袋中供临床使用。

从上述可知，本发明实现在同一个容器1中完成T细胞的分离、培养、扩增、转染、后续扩增、收集一直到可以回输到病人体内去，中间的步骤转换和细胞冲洗无需拿出来在细胞培养洁净工作台上进行，也无需人工换培养基和培养皿，而是各种操作集中在容器1中，解决了与外界接触和交叉污染的问题，将目前的一个洁净房间，一病人血液标本，一个技术人员的标准配置改为一个培养洁净房间，同时多个血液标本，一个技术人员的高效简单和容易操作的新模式。

综上所述，本发明提供的一种一体式T细胞培养装置及其使用方法，占用空间小，成本低，可以实现T细胞的一体式培养，避免交叉感染。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种一体式T细胞培养装置，其特征在于：包括一立式工作台、设置于立式工作台上且密闭的保温箱、容置于保温箱内且密闭的容器，所述容器内容置有一个以上的磁珠颗粒，每个磁珠颗粒上附着有用于与外周血中T细胞或自然杀伤T细胞结合的抗体；所述容器的顶部设有一用于引入血液且呈Y型的单向双入口管，所述容器的底部设有一用于排液的单向双出口管；所述容器外壁上还贴设有一电磁铁，所述电磁铁与一控制模块电连；所述容器的侧壁上还分别设有用于输入生理盐水的进液管、用于输入空气和CO2的混合气体的进气管和用于输入培养液的输液管，所述进液管、进气管和输液管上均设有一用于调节输入量的调节阀，每个调节阀均与所述控制模块电连；所述单向双入口管、单向双出口管、进液管、进气管和输液管均与所述容器内部相连通。

2.根据权利要求1所述的一体式T细胞培养装置，其特征在于：还包括一设置于立式工作台旁侧的辅助工作台，所述辅助工作台上设置有用于容置生理盐水的第一储液罐、容置有T细胞培养液的第二储液罐和含有空气和CO2的混合气体的气体罐，所述第一储液罐、第二储液罐和气体罐分别与进液管、输液管和进气管相连通。

3.根据权利要求1所述的一体式T细胞培养装置，其特征在于：所述辅助工作台上上设置有一操作面板，所述调节阀并排卡设于操作面板上，所述操作面板上还是有用于显示输入量的显示模块，所述显示模块与所述控制模块电连。

4.根据权利要求1所述的一体式T细胞培养装置，其特征在于：所述单向双入口管包括位于单向双入口管顶端的血液标本入口和包装病毒转染液入口，所述单向双出口管的底端设置有第一出口和第二出口，所述第一出口与废液袋相连通，所述第二出口与输液袋相连通；所述废液袋容置有少量防腐剂。

5.根据权利要求4所述的一体式T细胞培养装置，其特征在于：所述单向双入口管的下端和单向双出口管的上端分别设有一第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀和第二单向阀均与控制模块电连。

6.根据权利要求1所述的一体式T细胞培养装置，其特征在于：所述抗体为CD3单克隆抗体、CD3多克隆抗体或CD28抗体。

7.根据权利要求1所述的一体式T细胞培养装置，其特征在于：所述保温箱上设有五个分别与所述单向双入口管、单向双出口管、进液管、进气管和输液管对应配合穿出的通孔。

8.根据权利要求1所述的一体式T细胞培养装置，其特征在于：所述容器的外形为椭圆形或者圆形，所述容器的底面呈水平。

9.根据权利要求1所述的一体式T细胞培养装置，其特征在于：还包括一用于支撑所述电磁铁的机械手，所述机械手设置于所述容器下方且经一电机驱动绕所述容器转动；所述机械手还经一纵向驱动机构上下移动。

10.一种如权利要求1所述的一体式T细胞培养装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将所述T细胞培养装置放置于一洁净室内，所述洁净室的入口处自外向内依次设有一更、二更、三更衣服通道以及货物通道，所述洁净室还设置有传递窗，此时单向双入口管和单向双出口管的阀门均关闭，并且每个调节阀也处于关闭状态；

步骤S2：打开单向双入口管的阀门，将血液标本经所述单向双入口管其中一入口输入至容器内，容器内的磁珠颗粒上的抗体与T细胞发生反应；

步骤S3：关闭单向双入口管的阀门，经一机械手摇晃容器，使得血液标本中T细胞与磁珠表面充分结合；

步骤S4：通过控制模块给电磁铁通电，此时磁珠颗粒被磁铁吸附聚集于容器内侧壁上，打开单向双出口管的阀门，血液标本中未与磁珠颗粒反应结合的细胞经单向双出口管流出至废液袋；

步骤S5：打开进液管的阀门，将生理盐水输入至容器内进行冲洗；

步骤S6：冲洗结束后，关闭单向双出口管的阀门，打开输液管和进气管的阀门，将培养液和含有空气和CO2的混合气体输入至容器中，同时通过控制模块给电磁铁断电，进行T细胞的培养，计算此时T细胞的数量为N，N为正整数，且大于0；

步骤S7：待T细胞的数量大于5N时，打开单向双入口管的阀门，将病毒转染液经单向双入口管的另一入口输入至容器内，进行T细胞的转染；

步骤S8：关闭单向双入口管的阀门，待转染后的T细胞进行扩增至特定数量，打开单向双出口管的阀门，将容器中的培养液流出至一废液袋；

步骤S9：打开进液管的阀门，将生理盐水输入至容器内，加力将T细胞从磁珠颗粒表面洗脱，输入至一生理盐水袋中供临床使用。