JP2004524046A - Cell and tissue culture device with temperature control - Google Patents
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Abstract
本発明は細胞および組織培養装置に関し、この装置は、少なくとも一つの培養ウエル(18-I)、夫々が少なくとも一つの可撓性ポーチ(6,7;27,29)を収容し、その一方が少なくとも培養液を受け取ることができる第一(2)および第二(25)のリザーバ、ウエルを介して一方のリザーバから他方のリザーバへと培養液を循環させるためにウエルおよびポーチに結合されたリンク手段、第一(2)および第二(25)のリザーバのポーチに対して、それぞれ制御モジュール(50)によって決定され且つウエルにおける培養液循環を制御するように設計された第一および/または第二の外部圧力シーケンスを加えるための加圧手段、ウエル内部に第一の選択された温度を維持し、且つウエルに供給するために第一および第二のリザーバから流出する培養液を第二の選択された温度に設定するように設計された制御モジュールによってモニターされる温度制御手段(49,51-58)を具備する。
【選択図】図1The present invention relates to a cell and tissue culture device, wherein the device contains at least one culture well (18-I), each containing at least one flexible pouch (6,7; 27,29), one of which is provided. A first (2) and a second (25) reservoir capable of receiving at least the culture, a link coupled to the well and the pouch for circulating the culture from one reservoir to the other via the well; Means for the pouches of the first (2) and second (25) reservoirs, respectively, determined by the control module (50) and designed to control the culture circulation in the wells; Pressurizing means for applying a second external pressure sequence, maintaining the first selected temperature inside the wells and culturing out of the first and second reservoirs to feed the wells The comprises a temperature control means to be monitored (49,51-58) by a control module which is designed to set the second selected temperature.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【発明の分野】
【0001】
本発明は、移動する培養液または栄養培地を用いて、細胞および組織をダイナミックに培養する分野に関する。
【0002】
より正確に言えば、本発明は、i)培養される細胞または組織を収容するためのチャンバを限定する一以上の培養ウエルと;ii)夫々が少なくとも一つの可撓性バッグを収容して、且つそのうちの少なくとも一つが培養液を収容するのに適した第一および第二のリザーバと;iii)培養液が一つのリザーバから前記ウエルを介して他のリザーバへと流れることを可能にするために、前記ウエルおよび前記バッグに結合されたリンク手段と;iv)前記第一および第二のリザーバのバッグが、それぞれ一以上の制御モジュールによって決定される第一および/または第二のシーケンスの外部圧力を受けることを可能にし、且つ前記ウエル内での培養液の流れを支配するように働く加圧手段と;を具備した細胞および組織を培養するための装置に関する。
【背景技術】
【0003】
フランス特許出願00/00548号に記載された種類の装置は、培養の全期間を通して、適切な流れ条件が維持されることを可能にする。しかし、培養が温度制御下にあることを必要とするとき、このタイプの装置は適切なインキュベータの内部に配置される必要があり、それによって取替えに伴う生物学的リスク、コスト、取扱いおよびサイズが増大し、またインキュベーションが起きている間に、顕微鏡を使用して培養がどのように進行しているかを観察することが不可能になる。加えて、この移動は温度変化を導き、これが有害な生物学的結果を生じることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、上記で特定した欠点の全部または幾つかについての独創的解決を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この目的のために、本発明は、導入部で説明した種類の装置であって、制御モジュールの制御下にある温度調節手段が設けられ、前記ウエル内に第一の選択された温度または第一の選択された温度サイクルを維持するように、および/または前記ウエルに供給するために前記第一および第二のリザーバの少なくとも一方を出て行く培養液に、第二の選択された温度または第二の選択された温度サイクルを適用するように働く装置を提供する。
【0006】
こうして、当該装置内の温度調節は、専らウエルレベルにおいて、または専らウエルに供給される培養液のレベルの何れかにおいて行うことができ、或いは、実際には培養液とセルとの間の交換を行うときの温度分布を最小化するように、ウエルレベルおよび培養液のレベルの両方において同時に行うことができる。
【0007】
前記第一および第二の温度(または第一および第二の温度サイクル)は、培養の種類の関数として選択される。従って、培養に必要とされるならば、それらは実質的に同一であることができ、または異なることもできる。第二の温度(または第二のサイクル)もまた、必要であれば、一つのリザーバと他のリザーバとで変化させることができる。また、培養が進行する間に温度(またはサイクル)を変化させることも可能である。これを行うために、例えば制御モジュールにより付与される外部圧力シーケンスを決定するプログラムの中に含めることによって、温度を変化させるためのパラメータをプログラムしてもよい。このようなプログラミングは、入力インターフェースを使用して行ってもよく、或いは、予め定義されたプログラムを、前記制御モジュールに結合(または集積)された当該装置のメモリーの中に移動させ、次いで該プログラムの一つを選択することによって直接に行ってもよい(該メモリーは任意に、上記インターフェースを介して書き換え可能であってもよい)。
【0008】
本発明の装置の第一の実施例において、前記温度調節手段は加熱流体回路を含み、該回路はウエル(多分チャンバの周縁に形成された流れチャンネルの形態、またはウエルの壁に形成され且つ第一の連結手段に結合された液体流れを可能にするための空間)を形成する壁に組込まれた少なくとも第一の部分、または前記第一および第二のリザーバを形成する壁の中にそれぞれ組込まれ且つ熱を運ぶ液体が流れることを可能にするように配置された第二および第三の部分(これらは、一緒に組立てられたときに前記第一および第二のリザーバを形成する内側シェルと外側シェルの間に形成された空間であってもよい)を具備し、或いは前記第一、第二および第三の部分の組合せを具備する。この組合せの場合、好ましくは、第二の部分は第一の部分に熱搬送流体(液体またはガス)を供給するように配置されるのに対して、第三の部分は、第一の部分を流れた熱搬送流体を選択するように配置される。従って、熱搬送流体を供給および回収するために、特に有利には、前記流体回路の第二および第三の部分が第二および第三の接続手段を含み、これら接続手段はシェル間の空隙の中に開いており、且つそれぞれが第一の接続手段および前記流体回路の(主要な)第四の部分に接続されるのに適している。
【0009】
この第一の実施例において、加熱流体回路は、好ましくは、前記熱搬送流体(液体またはガス)の画分を含んだ主コンテナに接続されたポンプ、並びに前記第一、第二および第三の部分に供給される前の前記熱搬送流体を、制御された方法で加熱するための電気ヒータ手段(例えばヒータ抵抗)を含んでいる。
【0010】
本発明の装置の第二の実施例において、前記温度調節手段は、前記ウエルの制御された加熱の少なくとも一部を与えるための第一の電気ヒータ素子(例えば、前記ウエルの壁に対して配置されまたは該壁の中に隔離されたヒータ抵抗の形態)、または前記第一および第二のリザーバの制御された加熱の少なくとも一部を提供するための第二の電気ヒータ素子(例えば、前記リザーバの壁に対して配置されまたは該壁の中に隔離されたヒータ抵抗によって構成される)、または前記第一および第二の電気ヒータ素子の組合せを具備している。
【0011】
当然ながら、温度調節手段が流体回路(第一の実施例のような)および電気ヒータ素子(第二の実施例のような)の両方を具備した、本発明の装置の第三の実施例を想定することも可能である。
【0012】
本発明の装置は、追加の特徴、特に下記の特徴を別々にまたは組合せて含んでいてもよい:
・前記第一および第二のリザーバの夫々は、狭い中間部分により接続された頂部または底部と、複数の底部バッグを連通させるリンク手段とを具備してもよく、前記頂部および低部は更に漏出しない入口を含んでいる。同時に、加圧手段は、前記漏出のない入口を介して各頂部リザーバ部分および底部リザーバ部分に高圧もしくは低圧、または実際には中間圧で加圧流体を供給するために、制御モジュールによって制御される頂部および底部の圧力調節弁に接続された前記加圧回路の(主要な)第一の部分および第二の部分を介して、高圧で加圧流体を供給するための流体ポンプを含んでいてもよい。このような環境下では、前記加圧回路の第一の部分が、前記熱搬送流体(液体またはガス)の中に浸漬された副部分を含んでいるのが特に有利であり、これは前記加圧回路の第二の部分に加熱された加圧流体を供給するように、前記主コンテナの中に収容される。これは、前記培養液に対する温度の外乱を最小化することを可能にする。更に、前記加圧回路の第二の部分に対して選択された湿度の加圧流体を供給するように、前記熱搬送流体に接触して前記主コンテナの外側に収容され、且つ前記加圧回路の第一の部分の副部分によって加圧下の流体を供給される、加湿流体を収容する補助コンテナ(ウオーターバス(bain-marie))を提供することも可能である。これは、前記可撓性バッグが半透過性であるときに特に重要である。
【0013】
・少なくとも二つ、好ましくは三つまたは四つのウエルを直列に配置し、リンク手段を介して相互に連通させ、第一のウエルは第一のリザーバに接続する一方、該第一のウエルの反対側のウエルは第二のリザーバに接続してもよい。
【0014】
・前記温度調節手段は、ウエル内部またはその直近の温度を表す測定値を前記制御モジュールに与えるために、少なくとも一つの温度センサを含んでもよい。
【0015】
・ウエルを外部から隔離し、また可能であれば前記リザーバ、および実際には全体の装置を隔離するために、カバーを設けてもよい。
【0016】
本発明はまた、細胞および組織を培養するための設備であって、並列に配置された少なくとも二つの上記タイプの装置を具備し、それらの制御ユニットの全てを制御するか、またはそれ自身がそれらの機能を行う一つの制御ユニットを共有する設備を提供する。
【0017】
この設備は、各装置のウエルおよび/またはリザーバに並列に供給するための主流体回路を含んでいてもよい。この場合、主制御ユニットによって制御される中央温度調節手段であって、選択された共通の第一の温度または選択された共通の第一の温度サイクルを各装置のウエル内に維持し、および/または各装置の第一および第二のリザーバの少なくとも一方から流出する培養液を、選択された共通の第二の温度または選択された共通の第二の温度サイクルでそのウエルに供給するように働く、中央温度調節手段を設けるのが特に有利である。
【0018】
一つの変形例において、前記主制御ユニットは、各装置の温度調節手段を制御して、それらが相互に独立に、対応する装置のウエル内において第一の選択された温度または第一の選択された温度サイクルを維持し、および/または前記対応する第一および第二のリザーバの少なくとも一方を出る培養液が、相互に独立に、第二の選択された温度または第二の選択された温度サイクルでそのウエルに供給されるようになっている。
【0019】
当該設備はまた、各装置のウエルを同時に外部から隔離し、可能であれば関連のリザーバまたは完全な装置と共に隔離する主カバーを含んでいてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を精査することにより明らかになるであろう。
【0021】
添付の図面は、その性質において本質的に定義的である。従って、それらは本発明を説明するために寄与できるだけでなく、適切な場合にはそれを限定するために寄与することができる。
【0022】
先ず、非限定的な実施例における細胞および組織培養装置を説明するために、図1〜図4を参照する。
【0023】
図1に示された装置1は、先ず、中間部分5を介して底部4に結合された頂部3を有する第一のリザーバ2を具備している。このリザーバ2は、該リザーバに一定の容積を与える剛性の壁15によって形成されており、これについては以下で更に述べる。
【0024】
図示の例において、リザーバの頂部3は、可撓性の頂部バッグ6を収容している。同様に、底部4は可撓性の底部バッグ7を収容しており、該バッグは、中間部5に収容されたダクト8を介して頂部バッグ6に結合され、第一のリザーバ2の頂部および底部3および4が相互に隔離されるようにその中に近接して収容されている。
【0025】
頂部バッグ6は、第一のリザーバ2の頂部パーティションの一つに形成された頂部開口部10と漏出のない仕方で協働できるように適合された、入口/出口9を有している。従って、頂部バッグ6は、それ自身が培養液またはガス供給モジュールに結合された頂部アクセス制御手段11に接続されてもよく、または図示のように、好ましくは加圧された栄養素(または培養流体)コンテナ14に接続されてもよい。コンパクト化の理由で、栄養素コンテナ14はリザーバ2の頂部下に配置されるが、それは他の場所に配置されてもよいであろう。
【0026】
同様に、図1に示すように、底部バッグ7は、第一のリザーバ2の底部4の壁または他の場所に形成された、漏出のない開口部と協働するように適合された入口/出口12を有しており、この場合、リザーバ2の底部4の外側に収容されたアクセス制御手段13と協働するようになっている。
【0027】
底部バッグ7は、非常な高圧を受けたときに完全に平たくなるのを防止するように、二つの実質的に剛性の部材を備えていてもよい。何故なら、それは培養液の良好な流れを妨げるからである。また、好ましくは、中間部分5において、第一のリザーバ2は、手動でまたは自動的に、液体またはガスをダクト8の中に注入し、またはその内部から抜取ることを可能にする追加の開口部を有している。該開口部には、好ましくは、注入または抜取りのための装置が針を装着したシリンジであるときに特に適した隔壁が装着される。また、リザーバの底部および頂部の夫々に隔壁を与えるのも好ましい。
【0028】
また、好ましくは、頂部および底部のバッグ6および7は多孔質の材料、少なくとも外側から内側に向って多孔質の材料でできている。それらは、シリコーン、ポリジメチルシロキサン(PDSM)、実際にはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、または実際にはジメチルおよびメチルビニルシロキサンポリマー製であってよい。これは、可撓性バッグ内にある培養流体と、第一のリザーバ2の頂部および底部3,4の内側にトラップされたガスとの間でのガス交換を可能にする。これらのバッグは、特にリザーバの内部に含まれる流体(一般には以下でより詳細に述べる加圧ガス)との交換に関して異なる機能を与えるように、異なる材料でできている。加えて、一つのリザーバ内のバッグは、異なる形状および容積を与える。
【0029】
図1に示した例において、底部バッグ7は、アクセス制御手段13および該リザーバの壁に形成された底部開口部を介して、培養ウエル18-1〜18-3と連通している。
【0030】
アクセス制御手段13は、好ましくは「ピンチ」型である。それらは中空末端を有しており、その中にはリンク手段20の一端が挿入され、該リンク手段はその反対端において、第一のウエル18-1の培養チャンバ19-1の中への開口を有するダクト(または管)の形態で作製されている。この第一の培養チャンバ19-1は、同様にダクト(または管)の形態で実施されたもう一つのリンク手段21を介して、第二のウエル18-2に収容された第二の培養チャンバ19-2と連通している。同様に、第二の培養チャンバ19-2は、ダクト(または管)の形態で作製されたもう一つのリンク手段21を介して、第三のウエル18-3に収容された第三の培養チャンバと連通している。最後に、この例においては、最後のリンク手段20が、第三の培養チャンバ19-3と以下で述べる第二のリザーバ25との間の連通を提供する。
【0031】
第二のリザーバ25は、好ましくは、図1〜図4を参照して上記で述べた第一のリザーバ2と実質的に同一である。従って、この例では、該リザーバ25は、その中に収容された頂部可撓性バッグ27を有する頂部26と、その中に収容された底部可撓性バッグ29を有する底部28と、頂部バッグ27を底部バッグ29に結合する中間ダクト24を収容するための狭い中間部分23とを具備している。このダクト24は、頂部26が底部28から気密に隔離されるように、同様に中間部分23の中に厳密に収容される。
【0032】
頂部バッグ27は、アクセス制御手段31に連結された適切な入口/出口30を有しており、該アクセス制御手段31は、アクセス制御手段11と同様に、ガスもしくは液体供給装置32または抽出器に接続することができる。同様に、底部バッグ29は入口/出口33を有しており、図示の例において、これは第二のリザーバ25における底部28の外側に配置されたアクセス制御手段34に接続されている。
【0033】
第二のリザーバ25はまた、好ましくは、その頂部、中間部および底部26,23および28に開口部を含んでおり、手動でまたは自動的に、液体またはガスがポケットもしくは中間ダクト24の中に注入されまたは抜取られることを可能にしている。これらの開口部は、好ましくは夫々の隔壁に設けられている。
【0034】
この例において、アクセス制御手段34は同様に、好ましくは「ピンチ」型であり、この目的のためにリンクダクト20の末端に結合される中空末端を有している。
【0035】
従って、第一のリザーバ2の頂部バッグ6と第二のリザーバ25の頂部バッグ27との間に、培養チャンバ19-i(この例ではi=1〜3)およびリンク部材20,21を介して回路が形成される。
【0036】
培養増殖を熱的に制御することを可能にするために、当該装置は、培養ウエルの内部の温度を調節し、またはウエルに供給される培養液の温度を調節するために、または、実際に好ましくは、ウエル内および培養液の両方の温度を調節するために、図1〜図4に示すような温度調節手段を有している。
【0037】
これらの図に示した実施例では、培養液の温度は、二つのリザーバ2および25において、熱搬送流体(液体またはガス)を、それらの剛性壁15の内側で循環させることによって調節される。より正確には、リザーバ2および25の頂部および底部を定義する壁15は、その中に組込まれた流体循環スペース35を有しており、これは加熱目的の流体回路の一部を形成している。図2〜図4に示すように、この循環スペース35は、内側シェル16と、該内側シェル16を収容する外側シェル14とを一緒に組立てることによって形成するのが有利である。
【0038】
内側シェル16は、好ましくは、各リザーバ2および25の頂部、中間部および底部の内側部分を形成する二つのシェル半型16aおよび16bを一緒に組立てることによって構成される。
【0039】
外側シェル17は同様に、好ましくは、内側シェル16の外表面に形成された第二の保持手段37(この場合はスタッド)と協働する第一の保持部材36(この場合にはオリフィス)を持った、二つのシェル半型17aおよび17bを一緒に組立てることによって構成される。その頂部において、それはまた、第一のコネクタ43(加熱流体回路の「外部」主要部分への接続に適している)に嵌め込まれた入口42を有しており、その底部には、端部壁18-1および18-3に適合された第三または第四のコネクタ46への接続に適した第二のコネクタ45を備えた出口44を有している。その結果として、熱搬送流体は、リザーバ2および25の壁15の内部で循環して、バッグ内で循環する培養液のための効果的な温度調節を与えることができる。
【0040】
ウエル内の温度調節を与えるために、加熱流体回路のもう一つの部分を形成するチャンネル47が与えられている。ウエル18が厚い固体ブロック48の中に作られるとき、チャンネル47は好ましくは、該ウエルを定義するゾーンの周縁に、好ましくはその下にも、前記ブロック48の中に中空を作製することによって形成される。一変形例においては、前記ウエルおよびリザーバが支持体プレート上に据付けられるとき、該支持体プレートは、熱搬送流体の一部をウエル18の下に循環させるためのチャンネル47を含んでいてもよい。これらのチャンネル47は、第一のリザーバ2の第二のコネクタ45への接続のための第三のコネクタ46の一方の側に、また第二のリザーバ25の第一のコネクタ43への接続のための第四のコネクタの反対側に接続される。
【0041】
熱搬送流体は、加熱流体回路の主要部分内を循環して、第一のコネクタ43を介して第一のリザーバ2のウエル15に到達し、シェル間スペース35の中を循環し、次いで第二のコネクタ45に到達する。次いで、それは第三のコネクタ46を介してウエル18のチャンネル47の中に流入し、第四のコネクタ46に到達する。その後、それはその第二のコネクタ45を介して第二のリザーバ25のウエル中に流入し、シェル間スペースの中を循環し、次いでその第一のコネクタ43に到達して、そこから加熱流体回路の主要部分へと帰還する。
【0042】
熱搬送流体が循環するのを可能にするために、流体回路の主要部分は、第一に熱搬送流体のフラクションを含有する主コンテナ49を含んでおり、また電気ヒータ手段51、例えば調節可能なヒータ抵抗、ダクト53を介して第二のリザーバの第一のコネクタ43に接続された入口52と、もう一つのダクト55を介して第一のリザーバ2の第一のコネクタ43に供給するポンプ(図示せず)に接続された出口54を含んでいる。このもう一つのダクト55は、調節の目的で、好ましくは二つの並列に接続されたソレノイド弁(または空気弁)56および57、並びに圧力センサ58(または圧力コンタクト)を備えている。主コンテナ49内の熱搬送流体の温度は、第一のリザーバ内に収容された底部バッグ7の出口12における培養液が、培養目的に適する温度であるように選択される。
【0043】
当然ながら、ウエル内部の温度は、必要に応じて、第一のリザーバを出て行く培養液の温度とは異なってもよく、または実質的に同一であってもよい。
【0044】
一つの変形例において、リザーバ2および25、並びにウエル18は同じ熱搬送流体を平衡して供給されてもよく、または二つもしくは三つの独立した加熱流体回路から来る熱搬送流体を供給されてもよい。また、リザーバの各部分のための加熱流体回路を提供することも可能である.これは、温度プロファイルまたは温度サイクルを形成するように、培養チャンバの両側に異なる温度で配置された、培養媒質を含有するリザーバを提供することを可能にする。
【0045】
供給源(または栄養素コンテナ)14および/またはガスもしくは液体供給装置(または廃液容器)32も、それらの内容物を選択された温度(これは任意に異なっていてもよい)に維持するように、それら自身のサーモスタット回路を有していてもよい。このサーモスタット的に制御される温度は、加熱または冷却を含んでいてもよい。一般には、培地が安定であることを保証するために、それらを約3℃〜約12℃の範囲の温度に維持するのが好ましい。
【0046】
完全に異なるもう一つの変形例において、温度調節手段は、ヒータ抵抗または制御された温度プロファイル(CTP)素子のような電気ヒータ手段を含んでいる。このような手段は、リザーバおよび/またはウエルを定義している壁または該壁の中の選択された位置に配置すればよい。
【0047】
また、ヒータ抵抗および加熱流体回路を組合わせることを想定することも可能である。
【0048】
更に、ウエルおよび/またはリザーバ内の温度制御を改善するために、選択された位置に一以上の温度センサを設けて、制御ユニットへの温度測定を与えてもよい。
【0049】
頂部バッグ6および27、並びに底部バッグ7および29の内部容積を制御するために、本発明の装置は、図1を参照して以下に述べる加圧手段を含んでいる。
【0050】
図示の実施態様においては、二つのリザーバ2および25に共通の加圧手段が使用されており、これら手段は殆どの温度制御手段と共に、外部ユニット105(例えば、図1に破線で表されるユニット)の中に収容される。しかし、一つの変形例において、各リザーバは、夫々のユニット位置、例えばリザーバの頂部下に収容されたそれ自身の加圧手段を有していてもよい。
【0051】
当該加圧手段は、周囲の空気61を供給されて、好ましくは圧力センサ(または圧力コンタクト)63に結合された加圧供給源62に供給する圧力ブースター(またはポンプ)60を有する、高圧加圧回路59を具備している。容器62は、圧力調節器65を備えた主ダクト64に供給し、次いで第一の流速調節器66および粒子フィルタ67(例えば0.01ミクロンの格子を有する)に供給する。当該装置が複数の異なる加圧流体(例えば空気および二酸化炭素)と共に使用されるときは、補助流体69(例えば二酸化炭素)を供給される補助ダクト68が設けられ、該補助ダクトは第二の圧力調節器70およびこれに続く第二の流速調節器71を有し、第一の圧力調節器65とフィルタ67の間で主ダクト64に供給する。このような環境下においては、フィルタ67と補助ダクト68が接続される点との間に、第三の流速調節器72を設けるのが有利である。
【0052】
主ダクト64は、圧縮流体を、二つのリザーバ2および25の間に供給し、また培養液コンテナ14に供給するように働く。加圧流体がリザーバ2および25の頂部および底部を貫通することによって生じる温度の乱れを最小化するために、加圧流体は、主コンテナ49の中に位置する熱搬送流体によって加熱される。これを行うために、主ダクト64の一部は、好ましくはコイルまたは熱交換を促進する何れかの形態で主コンテナ49に収容される。
【0053】
加えて、加圧流体がリザーバ2および25の中に貫通する前にその湿度を制御できるように、好ましくは、補助コンテナ74が主コンテナ49の中に設けられ、且つ加湿液体で部分的に満たされ、熱搬送流体の中に浸漬される主ダクト部分73は、前記補助コンテナの中に開いている。
【0054】
補助コンテナ74の中に開いている主ダクト65の一部75は、好ましくは温度計/湿度計76を介して、第一に、並列に接続された四つの弁78,79,80および81を備えた第一のポート77に高圧(例えば約45ミリバール(mbar))で供給し、第二に、培養液コンテナ14の中に開いた第二のポート82に高圧(例えば約45 mbar)で供給し、第三に、並列に接続された四つの弁84,85,86および87が、好ましくはこれら弁の上流に配置された第四の流速調節器88と共に備えられた第三のポート83に低圧(例えば約10 mbar)で供給し、第四に、好ましくは第五の流速調節器90と、それに続くソレノイド弁91(または空気弁)および加圧供給源92を備えた第四のポート89に中程度の圧力(例えば約30 mbar)で供給し、この加圧供給源92は前記四つの弁78,79,80および81(好ましくはソレノイド弁または空気弁)に供給する。
【0055】
一つの変形例においては、同じリザーバの頂部および底部内に収容されたバッグの容積を支配するために、異なる加圧流体回路を設けてもよい。これによって、これらバッグが異なる機能を行うように、例えば比較試験を実行するために、同じリザーバ内に異なる加圧流体を使用することが可能になる。
【0056】
種々のソレノイド弁(または空気弁)78〜81および84〜87は、好ましくは全てが三方弁(二つの入口および一つの出口)であり、ソレノイド弁(または空気弁)78〜81はソレノイド弁(または空気弁)84〜87の入口に夫々供給し、これらの出口はそれぞれ、漏出のない入口38,40に装着されたコネクタ39,41に接続されたコネクタ93から96を介して作用して、第一のリザーバ2の頂部および底部3,4、並びに第二のリザーバ25の頂部および底部26,28の内側に供給し、その中に含まれる可撓性バッグの容積を決定する。
【0057】
また、これらのソレノイド弁(または空気弁)は、上記で述べたように好ましくは「ピンチ」型の、例えば特許出願FR 00/00548に記載された、ウエル18および可撓性バッグのアクセス制御手段の状態を決定するためにも使用できる。しかし、これは単に可能な一例に過ぎず、スイッチまたは弁を使用することもできるであろう。
【0058】
全てのソレノイド弁および加圧流体ポンプは、電子制御ユニット50によって制御され、この目的のために、該ユニットには、好ましくはプロセスコンピュータによって遠隔制御できるように、リンクインターフェース97(例えばRS232型)に接続された、カードに搭載されたマイクロプロセッサ(またはマイクロコントローラ)が設けられる。
【0059】
プログラムされると、マイクロコントローラ50は、必要に従って、リザーバ2および25の頂部および底部3,4において、バッグに対して加圧流体により高圧および/または低圧のシーケンスを加えるように、ソレノイド弁(または空気弁)を制御する。当然ながら、マイクロコントローラ50は、複数の培養プログラムを含むメモリー98、好ましくは書き換え可能なメモリーを含んでいてもよく、各培養プログラムは、種々の可撓性バッグの夫々の容積、並びにウエルおよび/または熱搬送流体の調節された温度を決定するために、第一および第二の圧力シーケンスを決定する。
【0060】
上記で述べたように、一つの加圧回路を支配するマイクロコントローラを使用する代りに、例えばこれらリザーバの頂部下に設置された少なくとも部分的に独立の二つの加圧回路を支配する、同じマイクロコントローラを使用することが可能である。もう一つの変形例においては、二つの独立した加圧回路を支配するために、予め同期されている二つの独立したマイクロコントローラを使用することが可能である。
【0061】
当該装置は、好ましくは、一つまたは複数のウエルを外部媒質から隔離し、また可能であればリザーバを外部媒質から隔離するためのカバーを含んでいる。これは、種々の隔膜を通して生じる交換を回避するだけでなく、温度の乱れを制限するように働く。これはまた、ウエルの回りに「機械的」な保護バリアを確立するように働く。また、このカバーは全体の装置をカバーすることができ、それによって、前記装置自身が層流フード下に配置されないときに特に有用な、生物学的バリアを定義する囲いを形成する。このカバーの形状および材料は、ウエル内に含まれる細胞および組織が、それらを培養している際に、顕微鏡下でまたは他の適切な光学手段を用いて観察できるように選択することができる。この目的のために、該カバーは、好ましくは破損せず且つウエルの上が透明な材料で作製される。
【0062】
また、制御ユニットの制御下にあるソレノイド弁(または空気弁)99〜102を備えた大気圧への接続のための出口を、リザーバ2,25の頂部および底部に設けてもよい。加えて、図2〜4に示したように、頂部可撓性バッグ6,27の入口9,30は、好ましくは、内側シェル半型16a,16bの剛性壁によって定義された剛性ダクト103の中に配置されており、また操作中にリザーバ2および25の可撓性バッグの中に形成され得る空気の何らかの微小泡を抜くように、排出手段(図示せず)を備えた夫々の頂部キャビティー104が設けられている。
【0063】
本発明の装置は、恐らくは単回使用のみの消耗部材(リザーバおよび/またはウエル)に結合された制御ユニットを不備するものと看做すことができる。これは、単に外部コントロール、夫々が加圧および温度調節回路に接続される第一および第二の接続手段93〜96,106を備えた加圧および温度調節ユニット105を提供し、第二には、夫々がリザーバの一部内の頂部および底部、並びにシェル間スエース35に接続された第三および第四の接続手段39,41および43を備えた各装置の二つのリザーバ2および25を提供し、次いで第一の接続手段93〜96を第三の接続手段39,41に接続し、また第二の接続手段106を第四の接続手段43に接続することによって達成することができる。
【0064】
新たな培養を開始するためには、使用された消耗品(リザーバおよび/またはウエル)を取外し、これらを新たな消耗品に取替えて外部制御ユニットに接続する。
【0065】
図5および図6に概略的に示すように、複数の装置1を並列に配置して、高スループット(同一培養物)または高度の分化(異なる培養物)のための、細胞および組織を培養する設備を構成するようにすることが可能である。この例にでは、当該設備は四つの並列な装置1-1〜1-4を有しており、各装置1-i(この場合、i=1〜4)は直列に接続された三つの培養ウエル18-j(この場合、j=1〜3)を有している。夫々の熱搬送流体回路スペースを備えたリザーバは、例えば内側シェル半型16b上のスタッド37を、外側シェル半型17a,17bに形成された適切な孔108を通して取付けることにより相互に接続される(図6参照)。
【0066】
これらの装置は、相互に完全に独立であることができる。このような環境において、それらは、相互に独立である加圧および温度調節回路を制御する共通の制御ユニット、または夫々が一つの加圧回路および一つの温度調節回路を制御する独立した制御ユニットを有していてもよい。このような環境において、温度および/または加圧流体の調節は、各装置毎に異なることができる。しかし、それらのウエルの幾つかは連通している可能性があるので、このような装置は相互に依存する可能性がある。
【0067】
また、共通の(または主要な)制御ユニットによって制御される共通の加圧回路および共通の温度調節回路を共有することにより、装置が相互に独立したウエルを有する設備を想定することも可能である。このような環境において、前記加圧手段および前記温度調節手段の主要部分、並びに前記主制御ユニットは、外部ユニット105(図1に破線で表されるもの)の中に収容される。その結果、当該装置が多分一回のみの使用のための「消耗品」型のモジュール部品を構成するような設備を構成することが可能である。これは、単に、第一の接続手段93〜96,106を、それぞれ加圧回路および温度調節回路に接続した外部の制御、加圧および温度調節ユニット105を提供し、第二に、第三および第四の接続手段39,41および43を、それぞれリザーバ内部の頂部および底部ならびにシェル間スペース35に接続した各装置の二つのリザーバ2および25を提供し、次いで前記第一の接続手段93〜96を前記第三の接続手段39,41に接続し、また前記第二の接続手段106を前記第四の接続手段43に接続することによって達成することができる。
【0068】
新たな培養を進めるためには、使用された消耗品(容器および/またはウエル)を除去し、そのウエルに任意に細胞が接種されている新たな消耗品で置き換える。
【0069】
このような設備において、並列に接続される装置の数は、必要に応じて変化させることができる。
【0070】
本発明の設備においては、本発明の装置におけるように、培養ウエル18-jは、図5に示すように支持プレート107上で一連に接続され、或いは、それらは厚い固体ブロック48を中空にすることによって直接形成されてもよい(図1に示す通り)。
【0071】
第一の例(図5)において、支持体プレート107は、ウエル18i-j(この場合はi=1〜4、j=1〜3)の夫々、および熱搬送流体の画分をこれらウエルの周囲に近接させて循環させるためのチャンネル47を収容するための、ハウジングを有することができる。また、該支持体プレート107は、加圧流体の画分を循環させるためのチャンネルまたはダクトを有していてもよい。この第二の実施形態において、当該装置の培養ウエルは独立した複数の固体ブロック、または一つのブロックの中に作製することができる。本発明の装置に使用するのに適したウエルの実施形態に関する詳細は、特許出願書類FR 00/00548の中に与えられている。
【0072】
装置1を説明するときに上記で述べたように、ウエルを外部から隔離し、可能であれば当該設備の各装置における二つのリザーバ、または実際には装置の全部を隔離するように、主カバーを提供するのが有利である。これは、各装置について夫々カバーを使用することで回避することが可能である。
【0073】
本発明の装置および設備を実施する例(即ち、該リザーバのバッグの容積を決定するための第一および第二の一連の圧力)が、特許出願文書FR 00/00548に見られる。ここでは、単に、当該設備および装置が、以下で述べる種々のモードでの動作に適していることを想起されたい。
【0074】
「層流」モードは、二つのリザーバの頂部バッグと底部バッグとの間の高さの差を確立するように、培養液を二つのリザーバの一方の頂部バッグの中に上昇させ、次いで培養液を重力下で中部リザーバから底部リザーバへと流し、また他のリザーバの頂部バッグへと培養液を上昇させる際に存在する。次いで、二つのリザーバ間でウエルを介して完全な1サイクル(報復)を実行するために、この同じ動作が逆方向(「復路方向」)に繰り返される。サイクルの数は、ウエル18内で実行される培養の種類の関数である。層流モードにおける報復サイクルの四工程は、図7において一緒に分類される。連続するサイクルの数は、実行される培養の種類の関数として選択される。
【0075】
「乱流」モードは、第一および第二のリザーバ2および25の底部バッグ7および29に対して、連続的に高圧を加える際に存在する。即ち、第一および第二のリザーバの頂部バッグの第一および第二のシーケンスは、四つの低圧周期の連続によって構成される。このモードは、図8の「往復」サイクルの形態で一緒に分類される二つの工程だけを有している。連続サイクルの数は、実行される培養の種類の関数として選択される。このモードは第一の変形例(図9)において実施されてもよく、ここでは二つの底部バッグ7および29には高圧が連続的に維持されず、頂部バッグ6および27に対しては高圧が連続的に維持される。これは、頂部バッグ6および27内の高圧のため前記液体が最早上昇できないとしても、培養液が二つの底部バッグ7および29の間で迅速に流されることを可能にする。第二の変形例(図示せず)において、第一のリザーバの各バッグに加えられる第一のシーケンスは、交互に低圧の第二周期を伴う高圧の第一周期からなっており、第二のリザーバの各バッグに加えられる第二のシーケンスは、交互に高圧の第二周期を伴う低圧の第一周期からなっている。
【0076】
上記の二つの動作モード、即ち、層流モードおよび乱流モード、並びに変形モードは、単に、想定し得る多数の例の中の少数の例に過ぎない。従って、乱流動作サイクルを層流動作サイクルに組合わせることが可能である。
【0077】
本発明は、特に下記に列記するような、非常に多くの種類の細胞および組織に適用される:
・腸の細胞:腸407、Caco-2、Colo 205、T84、SW 1116、WiDr、HT 29、HT 115、HT 55;
・内皮細胞:人大動脈平滑筋細胞(HAOSMC);
・上皮細胞:人新生児上皮ケラチン細胞(NHEK-Neopooled)、ウマ真皮;
・癌細胞:HeLa、CHO-K1;
・腸型繊維芽細胞:CCD-18Co;
・MRC-5、3T3、Wi-38型の繊維芽細胞;
・ミエローマ:SP20-Ag14、P3X63 Ag8 653、MPC11;
・ハイブリドーマ;
・昆虫細胞:SF9。
【0078】
このリストは如何なる意味でも網羅的ではなく、単に例を与えるものに過ぎない。
【0079】
本発明は、単なる例として上記で述べた、当該装置および設備を動作するモードに制限されるものではなく、逆に、当業者が特許請求の範囲の領域内で想起するであろう全ての変形例をカバーするものである。
【0080】
従って、上記においては、熱搬送流体が温度を上昇するものク敵で循環される温度調節回路が説明された。しかし、一定の媒質、例えば保存物を冷凍するために、循環する熱搬送流体が熱を除去するように作用する補助温度調節回路を使用してもよい。当然ながら、このような環境において、本発明の装置は制御モジュールの制御下で冷却媒体に適合される必要がある。
【0081】
更に、上記の説明では、ウエルが第一の選択された温度に置かれ、および/または流体が一以上の第二の選択された温度におかれる。しかし、これらウエルを、第一の温度サイクルまたはプロファイル下に置き、および/または流体を第二の温度サイクルまたはプロファイル下に置くことを想定することも可能である。
【0082】
加えて、特に共通の熱搬送回路によって供給されるときには、各リザーバおよびチャンバの入口区画を、夫々の温度を独立に制御するように調節することも可能である。
【0083】
最後に、温度調節手段は、チャンバおよび/またはウエルに熱ショックを与えるように配置してもよい。これは、細胞膜の状態を修飾する必要があるときに特に有利である。熱ショックは、流体の流速および/またはチャンバの内部圧力を制御することによって達成される圧力変化と組合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0084】
【図1】図1は、複数のチャンバを有する本発明の培養装置の、断片的な概略断面図である。
【図2A】図2Aは、一緒に組立てる前の、図1のリザーバの二つの内側シェル半型の斜視図である。
【図2B】図2Bは、一緒に組立てた後の、図1のリザーバの二つの内側シェル半型の斜視図である。
【図3】図3は、リザーバの二つの外側シェル判型と共に組み立てる前の、図2の二つの内側シェル半型の斜視図である。
【図4A】図4Aは、内側シェル半型が対応する外側シェル半型の内側に配置される仕方を示す、組立ての前の斜視図である。
【図4B】図4Bは、内側シェル半型が対応する外側シェル半型の内側に配置される仕方を示す、組立ての後の斜視図である。
【図5】図5は、並列に配置された四つの培養装置によって構成された培養設備の概略斜視図である。
【図6】図6は、図5に示したタイプの設備のための、四つの二重シェル型リザーバのアセンブリーを示す斜視図である。
【図7】図7は、層流モードの培養液についての、一連の連続的な8段階の往復工程を示す図である。
【図8】図8は、乱流モードの培養液についての、一連の連続的な4段階の往復工程を示す図である。
【図9】図9は、図8に示した乱流モードの一変形例を示している。FIELD OF THE INVENTION
[0001]
The present invention relates to the field of dynamically culturing cells and tissues using a moving culture or nutrient medium.
[0002]
More precisely, the invention relates to a method comprising: i) one or more culture wells defining a chamber for containing cells or tissues to be cultured; and ii) each containing at least one flexible bag, And first and second reservoirs, at least one of which is suitable for containing a culture; iii) to allow the culture to flow from one reservoir through the wells to another reservoir. Iv) the first and second reservoir bags are external to a first and / or second sequence respectively determined by one or more control modules; and iv) a link means coupled to the well and the bag. Means for culturing cells and tissue, comprising: pressurizing means for allowing pressure to be applied and serving to govern the flow of culture medium in said wells. On.
[Background Art]
[0003]
Apparatus of the type described in French patent application 00/00548 allows suitable flow conditions to be maintained throughout the culture. However, when the culture needs to be under temperature control, this type of equipment must be placed inside a suitable incubator, thereby reducing the biological risk, cost, handling and size of the replacement. And it becomes impossible to observe how the culture is progressing using a microscope while the incubation is taking place. In addition, this movement leads to temperature changes, which can have deleterious biological consequences.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0004]
It is an object of the present invention to provide an original solution for all or some of the disadvantages identified above.
[Means for Solving the Problems]
[0005]
For this purpose, the invention relates to a device of the kind described in the introduction, wherein a temperature control means under the control of a control module is provided, and a first selected temperature or a first temperature in the well is provided. To maintain the selected temperature cycle and / or to supply the wells with at least one of the first and second reservoirs with a second selected temperature or a second selected temperature. An apparatus is provided that operates to apply two selected temperature cycles.
[0006]
Thus, the temperature regulation in the device can be performed either exclusively at the well level or exclusively at the level of the culture supplied to the wells, or in fact, the exchange between the culture and the cells can be performed. It can be performed simultaneously at both the well level and the culture medium level so as to minimize the temperature distribution when performing.
[0007]
The first and second temperatures (or first and second temperature cycles) are selected as a function of the type of culture. Thus, if required for culture, they can be substantially identical or they can be different. The second temperature (or second cycle) can also be varied between one reservoir and another, if desired. It is also possible to change the temperature (or cycle) during the progress of the culture. To do this, the parameters for changing the temperature may be programmed, for example by being included in a program for determining the external pressure sequence provided by the control module. Such programming may be performed using an input interface or by moving a pre-defined program into a memory of the device coupled (or integrated) to the control module and then to the program (The memory may optionally be rewritable via the interface).
[0008]
In a first embodiment of the device according to the invention, said temperature regulating means comprises a heating fluid circuit, said circuit being formed in a well (possibly in the form of a flow channel formed at the periphery of the chamber, or formed in the wall of the well and having a second At least a first part integrated in the wall forming the space for allowing liquid flow coupled to one connecting means, or in the wall forming the first and second reservoirs, respectively. Second and third portions, which are arranged to allow the flow of heat-carrying liquid to flow therethrough (these being an inner shell forming said first and second reservoirs when assembled together) (Which may be a space formed between the outer shells) or a combination of the first, second and third parts. In this combination, preferably, the second part is arranged to supply a heat-carrying fluid (liquid or gas) to the first part, while the third part comprises the first part. Arranged to select the flowed heat carrier fluid. Thus, in order to supply and withdraw the heat-carrying fluid, it is particularly advantageous that the second and third parts of the fluid circuit include second and third connecting means, which are connected to the gap between the shells. Open to the inside and each adapted to be connected to the first connection means and to the (main) fourth part of the fluid circuit.
[0009]
In this first embodiment, the heating fluid circuit preferably comprises a pump connected to a main container containing a fraction of the heat-carrying fluid (liquid or gas) and the first, second and third pumps. It includes electric heater means (eg, a heater resistor) for heating the heat-carrying fluid before it is supplied to the section in a controlled manner.
[0010]
In a second embodiment of the device of the present invention, the temperature regulating means comprises a first electric heater element (e.g., positioned against the wall of the well) for providing at least a portion of the controlled heating of the well. Or a second electrical heater element (e.g., the reservoir) for providing at least a portion of the controlled heating of the first and second reservoirs. Or a combination of said first and second electric heater elements).
[0011]
Naturally, a third embodiment of the device according to the invention, wherein the temperature regulating means comprises both a fluid circuit (as in the first embodiment) and an electric heater element (as in the second embodiment). It is also possible to assume.
[0012]
The device of the present invention may include additional features, particularly the following features, either separately or in combination:
Each of said first and second reservoirs may comprise a top or bottom connected by a narrow intermediate portion and link means for communicating a plurality of bottom bags, said top and bottom further leaking Not including entrance. At the same time, the pressurizing means is controlled by a control module to supply pressurized fluid at high or low pressure, or indeed intermediate pressure, to each of the top and bottom reservoir portions via said leak-free inlet. It may also include a fluid pump for supplying pressurized fluid at high pressure via (primary) first and second portions of the pressurization circuit connected to top and bottom pressure regulating valves. Good. In such an environment, it is particularly advantageous that the first part of the pressurizing circuit comprises a sub-part immersed in the heat-carrying fluid (liquid or gas), which is A second portion of the pressure circuit is housed in the main container to supply heated pressurized fluid. This makes it possible to minimize temperature disturbances on the culture. Further, the pressurizing circuit is housed outside the main container in contact with the heat transfer fluid to supply a pressurized fluid of a selected humidity to a second portion of the pressurizing circuit, and It is also possible to provide an auxiliary container (water-marie) for containing the humidifying fluid, which is supplied with fluid under pressure by a sub-part of the first part of the first part. This is particularly important when the flexible bag is semi-permeable.
[0013]
At least two, preferably three or four wells arranged in series and interconnected via link means, the first well being connected to the first reservoir while the opposite of said first well The side well may be connected to a second reservoir.
[0014]
The temperature control means may include at least one temperature sensor for providing the control module with a measured value representative of the temperature inside or near the well.
[0015]
A cover may be provided to isolate the well from the outside and possibly the reservoir, and indeed the entire device.
[0016]
The present invention also relates to a facility for culturing cells and tissues, comprising at least two devices of the above type arranged in parallel and controlling all of their control units, or Provide a facility to share one control unit that performs the functions of
[0017]
The facility may include a main fluid circuit for supplying the wells and / or reservoirs of each device in parallel. In this case, a central temperature control means controlled by the main control unit, for maintaining a selected common first temperature or a selected common first temperature cycle in the wells of each device; and / or Or serve to supply cultures flowing from at least one of the first and second reservoirs of each device to the well at a selected common second temperature or selected common second temperature cycle. It is particularly advantageous to provide central temperature control means.
[0018]
In one variation, the main control unit controls the temperature control means of each device so that they are independent of each other and have a first selected temperature or a first selected temperature in the well of the corresponding device. Maintaining the temperature cycle and / or exiting at least one of the corresponding first and second reservoirs, independently of each other, at a second selected temperature or a second selected temperature cycle. In the well.
[0019]
The facility may also include a main cover that simultaneously isolates the wells of each device from the outside, possibly with associated reservoirs or complete devices.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0020]
Other features and advantages of the invention will be apparent from a review of the following detailed description and the accompanying drawings.
[0021]
The accompanying drawings are essentially defined in nature. Thus, they can contribute not only to explain the invention, but also to limit it where appropriate.
[0022]
First, reference is made to FIGS. 1-4 to describe the cell and tissue culture device in a non-limiting example.
[0023]
The
[0024]
In the example shown, the
[0025]
The
[0026]
Similarly, as shown in FIG. 1, the bottom bag 7 has an inlet / portion adapted to cooperate with a leak-free opening formed in the wall or elsewhere of the
[0027]
The bottom bag 7 may include two substantially rigid members to prevent it from flattening when subjected to very high pressure. Because it prevents good flow of the culture. Also preferably, in the intermediate section 5, the first reservoir 2 is provided with an additional opening allowing the liquid or gas to be manually or automatically injected into or withdrawn from the
[0028]
Also, preferably, the top and
[0029]
In the example shown in FIG. 1, the bottom bag 7 communicates with the culture wells 18-1 to 18-3 via the access control means 13 and a bottom opening formed in the wall of the reservoir.
[0030]
The access control means 13 is preferably of the "pinch" type. They have a hollow end into which one end of the linking means 20 is inserted, which at its opposite end opens the first well 18-1 into the culture chamber 19-1. In the form of a duct (or tube) having This first culture chamber 19-1 is connected to the second culture chamber housed in the second well 18-2 via another link means 21, also implemented in the form of a duct (or tube). Communicates with 19-2. Similarly, the second culture chamber 19-2 is connected to the third culture chamber housed in the third well 18-3 via another link means 21 formed in the form of a duct (or tube). Is in communication with Finally, in this example, the last linking means 20 provides communication between the third culture chamber 19-3 and the
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
In this example, the access control means 34 is also preferably of the “pinch” type and has a hollow end coupled to the end of the link duct 20 for this purpose.
[0035]
Therefore, between the
[0036]
In order to be able to control the growth of the culture thermally, the device regulates the temperature inside the culture well, or regulates the temperature of the culture supplied to the well, or Preferably, a temperature control means as shown in FIGS. 1 to 4 is provided to control both the temperature in the well and the temperature of the culture solution.
[0037]
In the embodiment shown in these figures, the temperature of the culture is adjusted by circulating a heat-carrying fluid (liquid or gas) inside their
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
A channel 47 is provided which forms another part of the heated fluid circuit to provide temperature regulation within the well. When the well 18 is made in a thick
[0041]
The heat carrier fluid circulates through the main part of the heating fluid circuit, reaches the well 15 of the first reservoir 2 via the first connector 43, circulates in the
[0042]
To enable the heat transfer fluid to circulate, the main part of the fluid circuit includes a
[0043]
Of course, the temperature inside the well may be different or substantially the same as the temperature of the culture exiting the first reservoir, as required.
[0044]
In one variation,
[0045]
The source (or nutrient container) 14 and / or gas or liquid supply (or waste container) 32 may also be used to maintain their contents at a selected temperature, which may be arbitrarily different. They may have their own thermostat circuit. This thermostatically controlled temperature may include heating or cooling. Generally, it is preferred to maintain them at a temperature in the range of about 3 ° C to about 12 ° C to ensure that the media is stable.
[0046]
In another completely different variant, the temperature adjusting means comprises an electric heater means such as a heater resistance or a controlled temperature profile (CTP) element. Such means may be located at or at selected locations within the wall defining the reservoir and / or well.
[0047]
It is also possible to envisage combining heater resistance and heating fluid circuits.
[0048]
Additionally, one or more temperature sensors may be provided at selected locations to provide temperature measurements to the control unit to improve temperature control within the wells and / or reservoirs.
[0049]
In order to control the internal volumes of the
[0050]
In the embodiment shown, a common pressurizing means is used for the two
[0051]
The pressurizing means comprises a pressure booster (or pump) 60 which is supplied with ambient air 61 and supplies a
[0052]
The
[0053]
In addition, an
[0054]
The
[0055]
In one variation, different pressurized fluid circuits may be provided to control the volume of the bag contained within the top and bottom of the same reservoir. This makes it possible to use different pressurized fluids in the same reservoir so that the bags perform different functions, for example to perform a comparative test.
[0056]
The various solenoid valves (or air valves) 78-81 and 84-87 are preferably all three-way valves (two inlets and one outlet), and the solenoid valves (or air valves) 78-81 are solenoid valves (or Or pneumatic valves) 84-87, respectively, each of which acts via connectors 93-96 which are connected to
[0057]
Also, these solenoid valves (or pneumatic valves) are preferably of the "pinch" type as described above, for example access control means for wells 18 and flexible bags, as described in patent application FR 00/00548 Can also be used to determine the state of However, this is only one possible example, and a switch or valve could be used.
[0058]
All solenoid valves and pressurized fluid pumps are controlled by an
[0059]
When programmed, the
[0060]
As mentioned above, instead of using a microcontroller dominating one pressurization circuit, for example, the same microcontroller dominates two at least partially independent pressurization circuits located below the top of these reservoirs. It is possible to use a controller. In another variation, it is possible to use two independent microcontrollers that are pre-synchronized to dominate two independent pressurization circuits.
[0061]
The device preferably includes a cover for isolating one or more wells from the external medium and possibly isolating the reservoir from the external medium. This serves not only to avoid exchanges occurring through the various diaphragms, but also to limit temperature disturbances. This also serves to establish a "mechanical" protective barrier around the well. Also, this cover can cover the entire device, thereby forming an enclosure defining a biological barrier, which is particularly useful when the device itself is not placed under a laminar flow hood. The shape and material of the cover can be selected so that the cells and tissues contained within the wells can be viewed under a microscope or using other suitable optical means while culturing them. To this end, the cover is preferably made of a material that is not breakable and is transparent on the wells.
[0062]
Also, outlets for connection to atmospheric pressure with solenoid valves (or air valves) 99-102 under the control of the control unit may be provided at the top and bottom of the
[0063]
The device of the present invention can be viewed as lacking a control unit coupled to a consumable member (reservoir and / or well), perhaps for a single use only. This simply provides an external control, a pressurization and
[0064]
To start a new culture, the used consumables (reservoirs and / or wells) are removed, replaced with new consumables and connected to an external control unit.
[0065]
As schematically shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of
[0066]
These devices can be completely independent of each other. In such an environment, they may have a common control unit that controls the pressurization and temperature regulation circuits that are independent of each other, or independent control units that each control one pressurization circuit and one temperature regulation circuit. You may have. In such an environment, the adjustment of temperature and / or pressurized fluid may be different for each device. However, such devices may be interdependent as some of those wells may be in communication.
[0067]
It is also possible to envisage equipment in which the devices have wells independent of one another by sharing a common pressurization circuit and a common temperature regulation circuit controlled by a common (or main) control unit. . In such an environment, the main parts of the pressurizing means and the temperature adjusting means and the main control unit are housed in an external unit 105 (represented by a broken line in FIG. 1). As a result, it is possible to configure equipment in which the device constitutes a "consumable" type modular part, possibly for one-time use. This simply provides an external control, pressurization and
[0068]
To proceed with a new culture, the used consumables (containers and / or wells) are removed and replaced with new consumables in which the wells are optionally inoculated with cells.
[0069]
In such equipment, the number of devices connected in parallel can be varied as needed.
[0070]
In the installation of the invention, as in the device of the invention, the culture wells 18-j are connected in series on a
[0071]
In the first example (FIG. 5), the
[0072]
As described above when describing the
[0073]
An example of implementing the device and equipment of the present invention (i.e., the first and second series of pressures for determining the volume of the reservoir bag) can be found in patent application document FR 00/00548. It is merely recalled here that the installation and device are suitable for operation in the various modes described below.
[0074]
The "laminar flow" mode raises the culture into one of the top reservoirs of the two reservoirs, and then establishes the culture so as to establish a height difference between the top and bottom bags of the two reservoirs. Flows under gravity from the middle reservoir to the bottom reservoir and is present when raising the culture to the top bag of another reservoir. This same operation is then repeated in the opposite direction ("return direction") to perform one complete cycle (retaliation) through the well between the two reservoirs. The number of cycles is a function of the type of culture performed in well 18. The four steps of the retaliation cycle in laminar flow mode are grouped together in FIG. The number of consecutive cycles is chosen as a function of the type of culture to be performed.
[0075]
The “turbulent” mode exists when the high pressure is continuously applied to the
[0076]
The two modes of operation described above, namely laminar and turbulent modes, and deformation modes, are merely a few of the many examples possible. Therefore, it is possible to combine a turbulent operation cycle with a laminar operation cycle.
[0077]
The present invention applies to a great variety of cells and tissues, particularly as listed below:
-Intestinal cells: intestine 407, Caco-2, Colo 205, T84, SW 1116, WiDr,
-Endothelial cells: human aortic smooth muscle cells (HAOSMC);
Epithelial cells: human neonatal epithelial keratinocytes (NHEK-Neopooled), horse dermis;
・ Cancer cells: HeLa, CHO-K1;
Intestinal fibroblasts: CCD-18Co;
· MRC-5, 3T3, Wi-38 type fibroblasts;
・ Myeloma: SP20-Ag14, P3X63 Ag8 653, MPC11;
・ Hybridoma;
-Insect cells: SF9.
[0078]
This list is not exhaustive in any way, but merely provides an example.
[0079]
The invention is not limited to the modes of operation of the devices and equipment described above merely by way of example, but rather, on the contrary, all modifications that will occur to those skilled in the art within the scope of the appended claims. It covers examples.
[0080]
Thus, in the foregoing, a temperature regulation circuit has been described in which the heat transfer fluid is circulated around the temperature rise. However, for freezing certain media, for example, preserves, an auxiliary temperature control circuit may be used in which the circulating heat carrier fluid acts to remove heat. Of course, in such an environment, the device of the present invention needs to be adapted to the cooling medium under the control of the control module.
[0081]
Further, in the above description, the wells are placed at a first selected temperature and / or the fluid is placed at one or more second selected temperatures. However, it is also possible to envisage placing the wells under a first temperature cycle or profile and / or placing the fluid under a second temperature cycle or profile.
[0082]
In addition, the inlet sections of each reservoir and chamber can be adjusted to independently control their respective temperatures, especially when provided by a common heat transfer circuit.
[0083]
Finally, the temperature regulating means may be arranged to provide a thermal shock to the chamber and / or well. This is particularly advantageous when it is necessary to modify the state of the cell membrane. The heat shock may be combined with a pressure change achieved by controlling the fluid flow rate and / or the internal pressure of the chamber.
[Brief description of the drawings]
[0084]
FIG. 1 is a fragmentary schematic cross-sectional view of a culture apparatus of the present invention having a plurality of chambers.
FIG. 2A is a perspective view of the two inner shell halves of the reservoir of FIG. 1 before assembly together.
FIG. 2B is a perspective view of the two inner shell halves of the reservoir of FIG. 1 after assembly together.
FIG. 3 is a perspective view of the two inner shell halves of FIG. 2 prior to assembly with the two outer shell forms of the reservoir;
FIG. 4A is a perspective view, prior to assembly, showing how the inner shell halves are positioned inside the corresponding outer shell halves.
FIG. 4B is a perspective view after assembly showing how the inner shell halves are positioned inside the corresponding outer shell halves.
FIG. 5 is a schematic perspective view of a culture facility constituted by four culture devices arranged in parallel.
FIG. 6 is a perspective view showing an assembly of four double shell reservoirs for a facility of the type shown in FIG. 5;
FIG. 7 is a diagram showing a series of eight successive reciprocation steps for a culture solution in a laminar flow mode.
FIG. 8 is a diagram showing a series of four successive reciprocation steps for a culture solution in a turbulent flow mode.
FIG. 9 shows a modification of the turbulent flow mode shown in FIG.
Claims (30)
培養すべき細胞または組織を収容するのに適した少なくとも一つの培養ウエル(18-i)と;
夫々が少なくとも一つの可撓性バッグ(6,7;27,29)であって、その少なくとも一つは培養液を収容するのに適しているものを収容する、第一および第二のリザーバ(2,25)と;
前記ウエルおよび前記バッグに結合して、前記培養液を一方のリザーバからウエルを介して他方のリザーバに流すことを可能にするリンク手段(20,21)と;
前記第一および第二のリザーバ(2,25)に対して、前記ウエルを通して前記培養液を流すために、それぞれ少なくとも一つの制御モジュール(50)によって定義される第一および/または第二のシーケンスの外部圧力を加えるように配置された加圧手段とを具備し、
前記ウエル(18-i)の内部に第一の選択された温度または第一の選択された温度サイクルを維持し、および/またはウエルに供給するために前記第一および第二のリザーバから流出する培養液を第二の選択された温度にするように、前記制御モジュールによって制御された温度調節手段(35,47,49,51-58)を含むことを特徴とする装置。An apparatus for culturing cells and tissues, the apparatus comprising:
At least one culture well (18-i) suitable for containing cells or tissues to be cultured;
A first and a second reservoir, each containing at least one flexible bag (6, 7; 27, 29), at least one of which is suitable for containing a culture medium; 2, 25);
Link means (20, 21) coupled to the well and the bag to allow the culture to flow from one reservoir through the well to the other;
A first and / or second sequence defined by at least one control module (50), respectively, for flowing the culture through the wells relative to the first and second reservoirs (2, 25); Pressurizing means arranged to apply an external pressure of
Maintaining a first selected temperature or first selected temperature cycle inside the well (18-i) and / or flowing out of the first and second reservoirs to supply the well Apparatus characterized by including temperature control means (35, 47, 49, 51-58) controlled by said control module to bring the culture to a second selected temperature.
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