JP2011528225A5 - - Google Patents

Claims (31)

1. 流動床を使用して細胞を操作するための方法であって、
   入口と出口とを有するチャンバを軸の周りで回転させて、遠心力場を作り出すステップと、
   第１培地及び細胞を含有する第１流を前記入口に通して前記チャンバ内へ流すステップであって、前記第１流を流すステップは、遠心力とは相反する力を作り出す、ステップと、
   前記チャンバ内で前記細胞の流動床を形成するステップであって、前記遠心力及び前記相反する力は、前記細胞に作用するベクトル力の総和によって前記細胞を前記流動床内に実質的に固定化する、ステップと、
   前記細胞を実質的に前記チャンバの前記出口を通過させることなく前記第１培地を収集するステップと、
   前記流動床内で前記細胞を操作するステップと、その後に
   前記細胞を前記流動床から取り除くステップを含み、
   前記操作するステップは、取り除く工程と、濃縮する工程と、希釈する工程と、培地を交換する工程と、収穫する工程と、移送する工程と、分注する工程と、トランスフェクトする工程と、電気穿孔処理する工程と、分離する工程と、抽出する工程と、単離する工程と、選択する工程と、精製する工程と、コーティングする工程と、結合する工程と、物理的に修正を加える工程と、環境を変化させる工程とからなる群から選択され、
   前記細胞を取り除くステップは、
   第２流を前記出口に通して前記チャンバ内へ流す工程であって、前記第２流を流す工程は、前記遠心力場と少なくとも部分的に同一方向にある力を作り出す、工程と、
   前記チャンバの前記入口を通過する細胞を収集する工程と
   を含む、方法。
2. 前記第１流が前記チャンバ内に流入する前に、細胞培養システムからの第１流を提供するステップと、
   前記第１培地を交換するステップと、
   前記細胞が前記流動床から取り除かれた後に、前記細胞及び前記交換された培地を前記細胞培養システムへ送達するステップと
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 前記細胞を操作するステップは、前記細胞をトランスフェクトする工程を含み、
   前記細胞をトランスフェクトする工程は、前記細胞の前記流動床を通るトランスフェクション流を１回以上循環させることを含み、
   前記トランスフェクション流は、トランスフェクション試薬複合体を含有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記細胞を操作するステップは、前記細胞を電気穿孔処理する工程を含み、
   前記細胞を電気穿孔処理する工程は、
   前記細胞の前記流動床に電流を印加することと、
   前記細胞の透過性を変化させることと
   を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記細胞を電気穿孔処理する工程は、
   前記電流を印加する前か、前記電流を印加すると同時か、及び／又は前記電流を印加した後に、荷電分子を含有する荷電分子流を前記入口に通して前記チャンバ内へ流すことと、
   前記荷電分子を前記細胞内に組み入れることと
   をさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 流動床を使用して粒子を操作するための方法であって、
   入口と出口とを含むチャンバを軸の周りで回転させて、遠心力場を作り出すステップと、
   第１培地及び粒子を含有する第１流を前記入口に通して前記チャンバ内へ流すステップであって、前記第１流を流すステップは、遠心力とは相反する力を作り出す、ステップと、
   前記チャンバ内で粒子の流動床を形成するステップであって、前記遠心力及び前記相反する力は、前記粒子に作用するベクトル力の総和によって前記粒子を前記流動床内に実質的に固定化する、ステップと、
   前記粒子を実質的に前記チャンバの前記出口を通過させることなく前記第１培地を収集するステップと、次に、
   前記流動床内で前記粒子を操作するステップと、その後に
   前記粒子を前記流動床から取り除くステップを含み、
   前記操作するステップは、取り除く工程と、濃縮する工程と、希釈する工程と、培地を交換する工程と、収穫する工程と、移送する工程と、分注する工程と、トランスフェクトする工程と、電気穿孔処理する工程と、分離する工程と、抽出する工程と、単離する工程と、選択する工程と、精製する工程と、コーティングする工程と、結合する工程と、物理的に修正を加える工程と、環境を変化させる工程とからなる群から選択され、
   前記粒子を取り除くステップは、
   第２流を前記出口に通して前記チャンバ内へ流す工程であって、前記第２流を流す工程は、前記遠心力場と少なくとも部分的に同一方向にある力を作り出す、工程と、
   前記チャンバの前記入口を通過する前記粒子を収集する工程と
   を含む、方法。
7. 前記粒子を操作するステップは、前記粒子を濃縮する工程を含んでおり、
   前記粒子を濃縮する工程は、前記粒子を取り除いた後に濃縮粒子収穫容器内に前記粒子を受け入れることを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記粒子を操作するステップは、前記第１培地を交換する工程を含み、
   前記第１培地を交換する工程は、
   第２培地を含む新規培地の流れを前記入口に通して前記チャンバ内へ流すことと、
   前記流動床内の前記第１培地の少なくとも一部を前記第２培地と交換することと
   を含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記粒子を操作するステップは、前記粒子を収穫する工程を含んでおり、
   前記粒子を収穫する工程は、前記粒子を取り除いた後に粒子収穫容器内に前記粒子を受け入れることを含む、請求項６に記載の方法。
10. 前記粒子を操作するステップは、前記粒子を分注する工程を含んでおり、前記粒子を分注する工程は、前記粒子を取り除いた後に、測定した量の粒子を１つ以上の細胞分注容器内に受け入れることを含む、請求項６に記載の方法。
11. 前記粒子は、混合された粒子群を含み、
    前記粒子を操作するステップは、前記混合された粒子群を分離する工程を含み、
    前記混合された粒子群を分離する工程は、
    前記混合された粒子群の少なくとも一部を前記流動床から取り除くことと、
    前記チャンバの前記出口を通過する、前記混合された粒子群の少なくとも一部を収集することと
    を含む、請求項６に記載の方法。
12. 前記混合された粒子群の少なくとも一部を取り除くことは、前記遠心力場及び／又は前記第１流の力を変化させることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記混合された粒子群は、サイズ、密度、及び／又は形状によって分離される、請求項１１に記載の方法。
14. 前記粒子を操作するステップは、前記粒子をコーティングする工程を含み、
    前記粒子をコーティングする工程は、
    コーティング材料を含有するコーティング流を前記入口に通して前記チャンバ内へ流すことと、
    前記流動床内に保持された前記粒子を前記コーティング材料でコーティングすることと を含む、請求項６に記載の方法。
15. 混合された粒子群を分離するための方法であって、
    入口と出口とを有するチャンバを軸の周りで回転させるステップと、
    前記チャンバ内で親和性マトリックスを実質的に固定化するステップと、
    第１培地と混合された粒子群とを含有する第１流を前記入口に通して前記チャンバ内へ流すステップであって、前記混合された粒子群は、標的粒子と非標的粒子とを含む、ステップと、
    前記標的粒子を前記チャンバ内の前記親和性マトリックス内に保持するステップと、
    前記チャンバの前記出口を通過する前記第１培地及び前記非標的粒子を収集するステップと
    を含む方法。
16. 溶出培地を含有する第２流を前記入口に通して前記チャンバ内へ流すステップと、
    前記標的粒子を前記親和性マトリックスから遊離させるステップと、
    前記チャンバの前記出口を通過する前記標的粒子を収集するステップ工程と
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 粒子をスカフォールディング材料と結び付けるための方法であって、
    入口と出口とを有するチャンバを軸の周りで回転させて、遠心力場を作り出すステップと、
    第１培地とスカフォールディング材料とを含有する第１流を前記入口に通して前記チャンバ内へ流すステップであって、前記第１流を流すステップは、遠心力とは相反する力を作り出す、ステップと、
    前記チャンバ内で前記スカフォールディング材料の流動床を形成するステップであって、前記遠心力及び前記相反する力は、前記スカフォールディング材料上に作用するベクトル力の総和によって前記スカフォールディング材料を前記流動床内に実質的に固定化する、ステップと、
    第２培地と粒子とを含有する第２流を前記入口に通して前記チャンバ内へ流すステップと、
    前記スカフォールディング材料を用いて少なくとも一部の粒子を保持するステップと
    を含む方法。
18. 粒子をスカフォールディング材料から取り除くための方法であって、
    入口と出口とを有するチャンバを軸の周りで回転させて、遠心力場を作り出すステップと、
    第１培地とスカフォールディング材料とを含有する第１流を前記入口に通して前記チャンバ内へ流すステップであって、前記スカフォールディング材料は、粒子を含み、前記第１流を流すステップは、遠心力とは相反する力を作り出す、ステップと、
    前記チャンバ内で前記スカフォールディング材料の流動床を形成するステップであって、前記遠心力及び前記相反する力は、前記スカフォールディング材料上に作用するベクトル力の総和によって前記スカフォールディング材料を前記流動床内に実質的に固定化する、ステップと、
    解離試薬を含有する第２流を前記入口に通して前記チャンバ内へ流すステップと、
    前記スカフォールディング材料から粒子を取り除くステップと、
    前記チャンバの前記出口を通過する前記取り除かれた粒子を収集するステップと
    を含む方法。
19. 前記粒子は細胞である、請求項６ないし１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 生体材料を分別するための方法であって、
    入口と出口とを有するチャンバを軸の周りで回転させて、遠心力場を作り出すステップと、
    第１培地及び生体材料の混合物を含有する第１流を前記入口に通して前記チャンバ内へ流すステップであって、前記第１流を流すステップは、遠心力とは相反する力を作り出す、ステップと、
    前記生体材料を前記第１流から選択的に沈降させるステップと、
    前記チャンバ内の前記沈降した生体材料の流動床を形成するステップであって、前記遠心力及び前記相反する力は、前記沈降した生体材料上に作用するベクトル力の総和によって前記沈降した生体材料を前記流動床内に実質的に固定化する、ステップと、次に
    前記チャンバの前記出口を通過する前記第１培地及び前記非沈降生物材料を収集するステップと、その後に
    前記沈降した生体材料を前記流動床から取り除くステップと
    を含み、
    前記沈降した生体材料を取り除くステップは、
    前記出口に通して第２流を前記チャンバ内へ流動させる工程であって、前記第２流を流動させる工程は、前記遠心力場と少なくとも部分的に同一方向にある力を作り出す、工程と、
    前記チャンバの前記入口を通過する前記沈降した生体材料を収集する工程と
    を含む、方法。
21. 前記生体材料は、タンパク質である、請求項２０に記載の方法。
22. 粒子を操作するためのシステムであって、
    軸の周りで回転可能であり、遠心力場を作り出すようになっているチャンバであって、入口と出口とを有するチャンバと、
    第１流体及び粒子を含有するバイオリアクターと、
    前記回転チャンバ及び前記バイオリアクターと流体連通している少なくとも１つのポンプと、
    前記回転チャンバと流体連通している流体マニホールドであって、該流体マニホールドは、間隔をおいて配置された複数のバルブを含み、前記複数のバルブは、使用中には自動的かつ選択的に開閉するようになっている、流体マニホールドと、
    前記少なくとも１つのポンプ及び前記バルブと通信する制御装置と
    を含み、
    前記制御装置は、
    （ｉ）前記バルブの開放及び閉鎖と、
    （ｉｉ）前記少なくとも１つのポンプの流量と、
    （ｉｉｉ）前記回転チャンバの回転速度と、
    （ｉｖ）前記第１流体及び粒子を含有する第１流が前記バイオリアクターから前記入口を通って前記チャンバ内へ流れるときの流速と
    を指令するようになっており、
    操作時において、前記第１流が前記バイオリアクターから前記入口を通って前記チャンバ内へ流れるときの流速は、遠心力とは相反する力を作り出すように作用し、それによって、前記チャンバ内の粒子の流動床が形成され、このとき、前記遠心力及び前記相反する力は、前記粒子上に作用するベクトル力の総和によって前記粒子を前記流動床内に実質的に固定化する、システム。
23. 前記制御装置は、第２流体を含有する第２流が前記出口を通って前記チャンバ内へ流れるときの流速をさらに指令し、
    操作時において、前記第２流が前記出口を通って前記チャンバ内へ流れるときの流速は、前記遠心力場と少なくとも部分的に同一方向の力を作り出し、それによって、前記流動床から前記粒子を取り除くようになっている、請求項２２に記載のシステム。
24. 操作時において、前記粒子は、前記チャンバの前記入口に通して収集され、前記流動床から取り除かれた後に前記バイオリアクターへ返送される、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記少なくとも１つのポンプは、双方向ポンプを含むものである、請求項２４に記載のシステム。
26. 粒子を操作するためのシステムであって、
    軸の周りで回転可能であり、遠心力を作り出すようになっているチャンバであって、該チャンバが、間隔をおいて配置された入口及び出口ポートを含み、前記入口及び出口ポートが、その入口及び出口ポート中の粒子に対して流体力を印加するようなサイズ及び形状になっている、チャンバと、
    前記チャンバ及び流体供給源と流体連通している第１ポンプと、
    前記チャンバと流体連通している流体マニホールドであって、該流体マニホールドは、間隔をおいて配置された複数のバルブを含み、前記複数のバルブは、使用中には自動的かつ選択的に開閉するようになっている、流体マニホールドと、
    前記流体マニホールドと連絡している流体バッファー洗浄供給源と、
    前記流体バッファー洗浄供給源及び前記流体マニホールドと流体連通している第２ポンプであって、前記第２ポンプは作動オン期間及びオフ期間を有し、作動オン期間において、前記第２ポンプは、前記第１ポンプより高い流量を有し、前記第２ポンプは、前記流体マニホールドの第１アームに取付けられた前記流体バッファー洗浄供給源の近くに配置されており、前記流体マニホールドの第２アームは、対向して配列された第１端部分及び第２端部分を有し、前記第１端部分が、前記第２ポンプの上方に取付けられており、前記第２端部分が、前記第２ポンプの下方の前記第１アームに取付けられており、前記第２アームが、前記第１端部分と前記第２端部分とを備える前記第２ポンプの周囲に延びており、前記第２アームは、前記バルブの中の１つである第１バルブを含んでいる、第２ポンプと、
    前記第１ポンプと前記第２ポンプと前記バルブと連絡している制御装置と
    を備え、
    前記制御装置が、
    （ｉ）前記バルブを開放及び閉鎖することと、
    （ｉｉ）前記第１ポンプ及び第２ポンプの流量と、
    （ｉｉｉ）約７５〜５００×ｇの遠心力を作り出すための前記チャンバの回転速度と、
    （ｉｖ）約２０〜３００ｍｍ／分で前記チャンバを通る前記流体供給源からの前記流体の平均流速と
    を指令するようになっており、
    操作時において、前記システムは、前記バッファー洗浄供給源からのバッファーを用いて、前記チャンバへの標的培地を用いた初期装填後に前記流体マニホールドの規定セグメントをフラッシュし、それにより、前記流体マニホールド内のデッドレッグを浄化する洗浄サイクルを有する、システム。
27. 前記流体マニホールドは、前記チャンバとバイオリアクターとの間に伸びる入口流路を含み、該入口流路が、前記バイオリアクターの近くに配置されたバイオリアクターバルブを有し、
    前記流体マニホールドの前記第１アームは、前記バイオリアクターバルブの上流で前記入口流路と結合し、前記第１アームは、前記第１アームと前記バイオリアクターバルブとの間に連続的にかつ間隔をあけて配置された２つのバルブを含み、
    バッファー洗浄サイクルにおいて、前記２つのバルブ及び前記バイオリアクターバルブが、前記第２ポンプがオンである時に開放されるとともに、前記第２アーム内の前記第１バルブが閉鎖されて、これにより、前記バイオリアクターバルブにおけるデッドレッグがフラッシュされるようになっている、請求項２６に記載のシステム。
28. 前記流体マニホールドの前記第２アームは、廃棄物ライン内の廃棄物バルブを備え、前記流体マニホールドの第１アームは、前記第２アームの上流で廃棄物容器へ伸びる前記廃棄物ラインを備え、前記流体マニホールドは、前記チャンバと、前記流体マニホールドの第１アームとの間で伸びる第２流路を含み、
    前記第２流路は、前記流体マニホールドの前記第２アームの上流に配置された第２流路バルブを含み、
    バッファー洗浄サイクルにおいて、前記バイオリアクターにおけるデッドレッグがフラッシュされた後に、前記バイオリアクターバルブが閉鎖され、前記第２流路バルブと結び付いているデッドレッグをフラッシュするために前記第２流路バルブが開放されるようになっている、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記粒子は細胞である、請求項２２ないし２８のいずれか一項に記載のシステム。
30. 前記軸は、実質的に水平軸である、請求項１ないし２１のいずれか一項に記載の方法又は請求項２２ないし２８のいずれか一項に記載のシステム。
31. 前記軸は、実質的に垂直軸である、請求項１ないし２１のいずれか一項に記載の方法又は請求項２２ないし２８のいずれか一項に記載のシステム。