DE202018000370U1 - Meander bioreactor for the isolation and propagation of cells from tissue sections of tumors, metastases and other tissues - Google Patents
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Abstract
Mäander- Bioreaktor bestehend aus einen rechteckigen Bioreaktorgefäß (1) aus vorzugsweise klarem Polymermaterial, das mit einem Deckel (2) steril verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bioreaktorgefäß (1) in drei übereinander angeordneten Kammern (3,4,5) unterteilt ist und die unterste Kammer (3) als Unterlay- Kammer, die über der Unterlay-Kammer (3) angeordnete Kammer (4) als Mäander- Perfusions- Kammer und die über der Mäander- Perfusions- Kammer (4) angeordnete Kammer (5) als Overlay-Kammer ausgebildet und die Unterlay- Kammer (3) und die Mäander-Perfusions- Kammer (4) durch eine gelochte Bodenplatte (6) mit einer unten an der gelochten Bodenplatte (6) angeordneten semipermablen Folie (7) voneinander getrennt sind, wobei Sauerstoff bevorzugt gegenüber anderen Gasen durch die Folie diffundiert. Meander bioreactor consisting of a rectangular bioreactor vessel (1) of preferably clear polymer material, which is sterile-closed with a lid (2), characterized in that the bioreactor vessel (1) is subdivided into three superposed chambers (3, 4, 5) and the lowermost chamber (3) as a lowerlay chamber, the chamber (4) arranged above the lowerlay chamber (3) as a meander perfusion chamber and the chamber (5) arranged above the meander perfusion chamber (4) as Overlay chamber formed and the underlay chamber (3) and the meander perfusion chamber (4) by a perforated bottom plate (6) with a bottom of the perforated bottom plate (6) arranged semipermeable film (7) are separated from each other Oxygen preferably diffused through the film compared to other gases.
Description
Die Erfindung betrifft einen neuartigen Bioreaktor-Typ, mit dem es gelingt, in einem einzigen geschlossenen Verfahrensschritt aus kleingeschnittenen Gewebestücken bestimmte Zellen sowohl in das im Bioreaktor befindliche Medium auswachsen zu lassen, als auch die Zellen gleichzeitig zu aktivieren, zu vermehren und dann von Geweberesten abzutrennen. Insbesondere können auf diese Weise tumorinfiltrierende autologe T- Lymphozyten (TIL) aus Tumorgewebe, Metastasengewebe, deren Umgebungsgewebe und aus Lymphknoten, die von Tumorzellen befallenen sind, gewonnen werden.The invention relates to a novel type of bioreactor, with which it is possible to grow in a single closed process step from small pieces of tissue certain cells both in the medium located in the bioreactor, as well as to activate the cells simultaneously, multiply and then separate from tissue residues , In particular, in this way tumor infiltrating autologous T lymphocytes (TIL) can be obtained from tumor tissue, metastatic tissue, its surrounding tissue and from lymph nodes affected by tumor cells.
Die
Der Behälter besteht aus
- - einem Basalmediumabteil , von dem sich mindestens ein Teil über der oberen Folie befindet, wobei ein Basalmedium auf der oberen Folie liegen kann;
- - nur einer einzigen Zugangsöffnung zu dem Zellkulturabteil;
- - einer Zugangsöffnung zu dem Basalmediumabteil; und
- - einem gasdurchlässigen Schichtträger , der unterhalb der gasdurchlässigen Schicht angeordnet ist und mit dieser teilweise in Kontakt steht, wodurch der größte Teil der gasdurchlässigen Schicht in einer im Wesentlichen horizontalen Lage gehalten wird, so dass sich Zellen einer Suspension entlang des horizontalen Abschnitts der gasdurchlässigen Schicht verteilen können und ein Gasaustausch mit dem Zellkulturabteil nicht wesentlich behindert wird.
- a basal medium compartment, at least a portion of which is above the top sheet, wherein a basal medium may rest on the top sheet;
- - only a single access opening to the cell culture compartment;
- an access opening to the basal medium compartment; and
- a gas-permeable support disposed below and partly in contact with the gas-permeable layer, whereby the major part of the gas-permeable layer is kept in a substantially horizontal position so that cells of a suspension are distributed along the horizontal portion of the gas-permeable layer and gas exchange with the cell culture compartment is not significantly hindered.
Die Versorgung der Zellen mit Medium erfolgt ungeregelt, die Überströmung der Zellen ist nicht gerichtet.The supply of cells with medium is unregulated, the overflow of the cells is not directed.
In der
- • Mittel zum Perfundieren eines flüssigen Zellkulturmediums durch die Zellkulturkammer;
- • Mittel zum In-Kontakt-Bringen des flüssigen Zellkulturmediums, das durch die Zellkulturkammer perfundiert wird, mit einer Sauerstoffquelle, so dass das flüssige Zellkulturmedium, das durch die Zellkulturkammer perfundiert wird, mit Sauerstoff angereichert wird, wobei diese Mittel zum In-Kontakt-Bringen eine für Gas permeable und für Flüssigkeit impermeable Membran enthalten;
- • Mittel zum kontinuierlichen, periodischen oder diskontinuierlichen Ernten nicht adhärenter Zellen aus der Zellkulturkammer durch die Strömung des Kulturmediums.
- Means for perfusing a liquid cell culture medium through the cell culture chamber;
- Means for contacting the liquid cell culture medium perfused by the cell culture chamber with an oxygen source so that the liquid cell culture medium perfused through the cell culture chamber is oxygenated, which means for contacting a gas permeable and liquid impermeable membrane;
- • means for continuously, intermittently or discontinuously harvesting non-adherent cells from the cell culture chamber by the flow of the culture medium.
Die für das Gas permeable und für Flüssigkeit impermeable Membran wird so in das Gehäuse eingebaut, dass das Gehäuse in die Zellkulturkammer auf der einen Seite der Membran und in eine Gaskammer auf der anderen Seite der Membran unterteilt wird. Der Bioreaktor umfasst Mittel zum Perfundieren von Atmungsgasen durch diese Zellkultur, die Mittel zum Zuführen der Atmungsgase zu der Gaskammer umfassen, wodurch die Atmungsgase durch die Membran strömen und dabei durch die Zellkulturkammer hindurchtreten und Mittel zum Abziehen verbrauchter Atmungsgase aus der Gaskammer.The gas permeable and liquid impermeable membrane is incorporated into the housing such that the housing is divided into the cell culture chamber on one side of the membrane and into a gas chamber on the other side of the membrane. The bioreactor includes means for perfusing respiratory gases through said cell culture, comprising means for delivering the respiratory gases to the gas chamber whereby the respiratory gases flow through the membrane passing through the cell culture chamber and means for withdrawing spent respiratory gases from the gas chamber.
Die Erfindung gemäß der
Die Vorrichtung zur ex vivo Aufbewahrung und Züchtung von biologischen Zellen, umfasst eine tragbare Zellwachstumskassette, die einschließt
- • ein Gehäuse,
- • eine Zellwachstumskammer innerhalb des Gehäuses, konfiguriert um eine Menge von biologischen Zellen und ein Wachstumsmedium zu tragen, wobei die Zellwachstumskammer eine Medium-Einlassöffnung und eine Medium-Auslassöffnung aufweist,
- • einen Mediumbehälter, der mit der Medium-Einlassöffnung der Zellwachstumskammer verbunden und konfiguriert ist, ein Wachstumsmedium zu enthalten,
- • einen Abfallbehälter, der mit der Medium-Auslassöffnung der Zellwachstumskammer verbunden und konfiguriert ist, von der Wachstumskammer abgelassenes Medium aufzunehmen, wobei die Zellwachstumskammer, der Mediumbehälter und der Abfallbehälter ein von der äußeren Umwelt abgeschlossenes steriles System bilden;
- A housing,
- A cell growth chamber within the housing configured to carry a quantity of biological cells and a growth medium, the cell growth chamber having a medium inlet port and a medium outlet port,
- A medium container connected to the medium inlet port of the cell growth chamber and configured to contain a growth medium,
- A waste container connected to the medium-outflow opening of the cell-growth chamber and configured to receive medium discharged from the growth chamber, the cell-growth chamber, the medium container and the waste container forming a sterile system sealed from the outside environment;
Die Zellwachstumskammer enthält eine bevorzugt für Sauerstoff permeable und Flüssigkeiten impermeable Membran, die einen Teil der Zellwachstumskammer definiert und eine Gaskammer, die auf der der Zellwachstumskammer gegenüberliegenden Seite der Membran lokalisiert ist. Die tragbare Zellwachstumskassette schließt weiterhin einen Gaszufuhranschluss ein, der von einer Rückwand des Gehäuses getragen wird, und eine Gaszufuhrleitung, welche den Gaszufuhranschluss mit der Gaskammer verbindet, um so Gas zur Gaskammer zur Permeation durch die Membran zu der Zellwachstumskammer zu liefern.The cell growth chamber contains a preferably oxygen permeable and liquid impermeable membrane defining a portion of the cell growth chamber and a gas chamber located on the side of the membrane opposite the cell growth chamber. The portable cell growth cassette further includes a gas supply port carried by a rear wall of the housing and a gas supply line connecting the gas supply port to the gas chamber so as to supply gas to the gas chamber for permeation through the membrane to the cell growth chamber.
Die Erfindung gemäß der
Die
Es ist im Stand der Technik kein Bioreaktor beschrieben, mit dem Zellen und insbesondere TIL steril technisch sicher und aufgrund ihrer hohen Zytotoxizität in therapeutisch sinnvollen Mengen hergestellt werden können.There is no bioreactor described in the prior art, with the cells and especially TIL sterile technically safe and can be produced in therapeutically meaningful amounts due to their high cytotoxicity.
In keinem, im Stand der Technik dargestellten Bioreaktoren zur Züchtung von Gewebe oder Zellen wurden bisher ex- vivo aus Geweben Zellen gleichzeitig isoliert, gezüchtet, aktiviert, expandiert und geerntet.In none of the bioreactors for growing tissue or cells shown in the prior art, cells have hitherto been isolated, grown, activated, expanded and harvested simultaneously from tissues.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Mäander- Bioreaktor zu schaffen, der es ermöglicht, aus kleingeschnittenen Gewebestücken (die aus anfallenden OP-Gewebeteilen oder aus Biopsien stammen) Zellen in einem geschlossenen Perfusions-Verfahren anfangs auswachsen, sich fortlaufend vermehren, dabei aktiviert werden und nach Erreichen einer bestimmten Zelldichte geerntet werden können.The object of the invention is to provide a meandering bioreactor which makes it possible initially to grow out of chopped tissue pieces (which originate from resulting surgical tissue parts or from biopsies) in a closed perfusion procedure, to multiply continuously, thereby to be activated and after Reaching a certain cell density can be harvested.
Die Aufgabe der Erfindung wird einen Mäander- Bioreaktor gelöst, in dem aus zerkleinerten Gewebeteilen Zellen in das in einem Mäander- Bioreaktor befindliche Medium auswachsen, gleichzeitig aktiviert und vermehrt werden und nach Erreichen einer bestimmten Dichte an ausgewachsenen und expandierten Zellen von den Gewebeteilen separiert werden.The object of the invention is achieved by a meandering bioreactor in which cells from the shredded tissue parts grow into the medium contained in a meander bioreactor, are activated and multiplied at the same time and separated from the tissue parts after reaching a specific density of adult and expanded cells.
Der erfindungsgemäße Mäander- Bioreaktor besteht aus einem rechteckigen Bioreaktorgefäß (
Die Unterlay- Kammer(3) und die Mäander- Perfusions- Kammer (
Die Mäander- Perfusions- Kammer (
Die Mänder- Perfusions- Kammer (
Die Overlay-Kammer (
In einem Kultivierungslauf wachsen üblicherweise 7 bis 14 Tage lang Zellen aus den Gewebestücken aus, die ausgewachsenen Zellen vermehren sich gleichzeitig. So können TIL in größerer Menge aus Tumorgewebe hergestellt werden. Aber auch tumorinfiltrierende Natural- Killerzellen (TINK) und weitere Zellen lassen sich so aus Geweben gewinnen. Wenn der Glukoseverbrauch im Bioreaktor pro Tag
Der Mäander -Bioreaktor zur ex- vivo Gewinnung und Vermehrung von Zellen aus Gewebeteilen werden nachfolgend näher erläutert, wobei die
- 1 Bioreaktorgefäß
- 2 Deckel
- 3 Unterlay- Kammer
- 4 Mänder- Perfusions- Kammer
- 5 Overlay- Kammer
- 6 Bodenplatte
- 7 Folie
- 8 Trennwand
- 9 Zuführung Unterlay- Atmosphäre
- 10 Abführung Unterlay- Atmosphäre
- 11 Zuführung Kulturmedium
- 12 Abführung Kulturmedium
- 13 Zuführung Overlay- Atmosphäre
- 14 Abführung Overlay- Atmosphäre
- 15 Auslaufstutzen
- 16 Siebgewebe
- 17 Überlauf für Zellbrühe
- 1 bioreactor vessel
- 2 lids
- 3 underlay chamber
- 4 buttress perfusion chamber
- 5 overlay chamber
- 6 base plate
- 7 foil
- 8 partition
- 9 feeder underlay atmosphere
- 10 discharge underlay atmosphere
- 11 feed culture medium
- 12 discharge culture medium
- 13 feeder overlay atmosphere
- 14 exhaustion overlay atmosphere
- 15 outlet spouts
- 16 screen mesh
- 17 overflow for cell broth
Ausgangsmaterial für die Herstellung von TIL oder TINK und anderen Zellen sind Gewebeanteile, die z.B. bei der operativen Entfernung solider Organtumoren, ihrer Metastasen oder ihres unmittelbar umgebenden Gewebes anfallen oder für diesen Zweck entnommen werden. Eine Gewebemenge mit etwa 1 ml Volumen ist in der Regel ausreichend als Ausgangsmaterial. Die Gewebeproben werden in ein Transportgefäß mit Medium verbracht. Das Gefäß wird verschlossen bei Raumtemperatur gehalten und vom Ort der Gewebeentnahme in den Reinraumbereich für die Herstellung der Immunzell-Präparate transportiert. Die OP-Gewebestücke werden in einem Reinraum unter einer LFB in Stücke von 1 bis 2 mm3 Größe zerkleinert und in einen Mäander- Bioreaktor transferiert. Die zerkleinerten Gewebestücke werden im Bioreaktor gleichmäßig verteilt und im Perfusionsbetrieb kultiviert. Der Bioreaktor ist in einem GMP Breeder betriebsbereit angeschlossen und wird von der Control Unit kontinuierlich überwacht, weitgehend automatisch gesteuert und dokumentiert.The starting material for the production of TIL or TINK and other cells are tissue components which are obtained, for example, during surgical removal of solid organ tumors, their metastases or their immediately surrounding tissue, or are taken for this purpose. A tissue amount of about 1 ml volume is usually sufficient as a starting material. The tissue samples are placed in a transport vessel with medium. The vessel is kept closed at room temperature and transported from the site of tissue removal into the clean room area for the preparation of the immune cell preparations. The surgical tissue pieces are crushed in a clean room under a LFB into pieces of 1 to 2 mm3 size and into a meandering Bioreactor transferred. The minced tissue pieces are evenly distributed in the bioreactor and cultivated in the perfusion mode. The bioreactor is connected ready for operation in a GMP Breeder and is continuously monitored, largely automatically controlled and documented by the Control Unit.
Der Mäander- Bioreaktor besteht aus einem rechteckigen Bioreaktorgefäß (
Die Unterlay- Kammer(3) und die Mäander- Perfusions- Kammer (
Die Mäander- Perfusions- Kammer (
Die Mänder- Perfusions- Kammer (
Die Overlay-Kammer (
In einem Kultivierungslauf wachsen üblicherweise 7 bis 14 Tage lang Zellen aus den Gewebestücken aus, die ausgewachsenen Zellen vermehren sich gleichzeitig. So können TIL in größerer Menge aus Tumorgewebe hergestellt werden. Aber auch TINK und weitere Zellen lassen sich so aus Geweben gewinnen. Wenn der Glukoseverbrauch im Bioreaktor pro Tag 100 bis 300 mg erreicht, werden die TIL über den mit Siebgewebe (
Ab der Verbringung der Gewebstücke in das Bioreaktorgefäß (
Mit dem erfindungsgemäßen Mäander Bioreaktor zur Isolierung und Vermehrung von Zellen aus Gewebeteilen von Tumoren, Metastasen und anderen Geweben es gelingt es, in einem einzigen geschlossenen Verfahrensschritt aus kleingeschnittenen Gewebestücken bestimmte Zellen sowohl in das im Bioreaktor befindliche Medium auswachsen zu lassen, als auch die Zellen gleichzeitig zu aktivieren, zu vermehren und dann abzutrennen von Geweberesten. Insbesondere können auf diese Weise tumorinfiltrierende autologe T- Lymphozyten (TIL) aus Tumorgewebe, Metastasengewebe, deren Umgebungsgewebe und aus Lymphknoten, die von Tumorzellen befallenen sind, gewonnen werden. Die gerichtete laminare Überströmung der Zellen mit Medium im Mäander- Bioreaktor führt zu schnellem Wachstum der Zellen. Im Fall von TIL werden dabei besonders die Zellen bevorzugt expandiert, die spezifische Zytotoxizität gegenüber den Tumorzellen besitzen, aus denen oder deren Umgebung sie gewonnen werden In einem zweiten Verfahrensschritt können in einem Bioreaktor, der dem Mäander-Bioreaktor des ersten Verfahrensschritts gleicht, der aber eine größere Besiedlungsfläche besitzt, therapeutisch sinnvolle Mengen an TIL für klinische Anwendungen produziert werden.With the meander bioreactor according to the invention for the isolation and propagation of cells from tissue parts of tumors, metastases and other tissues, it is possible to grow certain cells into the medium contained in the bioreactor in a single closed process step from chopped tissue pieces, as well as the cells at the same time activate, multiply and then separate from tissue remnants. In particular, in this way tumor infiltrating autologous T lymphocytes (TIL) from tumor tissue, metastatic tissue, surrounding tissue and lymph nodes affected by tumor cells. The directed laminar flow over the cells with medium in the meander bioreactor leads to rapid growth of the cells. In the case of TIL, the cells which have specific cytotoxicity to the tumor cells from which or their environment they are obtained are preferably expanded. In a second method step, in a bioreactor which resembles the meander bioreactor of the first method step, but one can larger colonization area, therapeutically useful amounts of TIL are produced for clinical applications.
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- DE 102011106914 B4 [0011]DE 102011106914 B4 [0011]
- EP 2543719 A1 [0011]EP 2543719 A1 [0011]
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