JP2015012863A - 細胞培養のためのガス透過性膜層を備えた遠心分離チャンバ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、ベースプレートおよびカバープレートを有する円筒体と、液体の流入および/または流出用の少なくとも1つのポート、ガスの流入および/または流出用の少なくとも1つのポートおよび細胞培養用の複数の層を有する回転軸と、を備え、細胞培養用の複数の層は、スタックを形成しており、各層は、支持構造上に提供された、その上で細胞が培養されるガス透過性膜から成り、前記層は、少なくとも1つの開口によって、隣接する層またはガスの流入および/または流出用の少なくとも1つのポートに接続されている、遠心分離チャンバに関する。
【選択図】なし
Description
血液または骨髄などの懸濁液からの細胞の分別および分離は、ますます医学的治療の一部となりつつある。このような治療のために、細胞が患者から抽出され、次いで、所望の標的細胞を提供するために分離される。所望の標的細胞は、通常、同じまたは異なる患者に導入される前に細胞培養によって刺激/操作/膨張される。細胞の抽出、準備、分別、分離、操作および導入は、標的細胞および患者に課せられるストレスをできるだけ迅速に減じるために行われるべきである。これらに要求に対して、細胞培養は、面倒な、時間のかかるプロセスである。
遠心分離による細胞懸濁液の分別および分離は、生物学的起源の試料を2つ以上の成分に分離するために従来公知である。例えば、白血球、赤血球および血漿への人間血液の分離はしばしば行われるプロセスであり、米国特許第6605223号明細書、米国特許第4446014号明細書または米国特許第81242342号明細書に開示されているような半自動化された装置において行うことができる。これらの刊行物は細胞培養について言及していない。
したがって、本発明の課題は、ベースプレートおよびカバープレートを有する円筒体と、液体の流入および/または流出用の少なくとも1つのポート、ガスの流入および/または流出用の少なくとも1つのポートおよび細胞培養用の複数の層を有する回転軸と、を備え、細胞培養用の複数の層は、スタックを形成しており、各層は、支持構造上に提供された、その上で細胞が培養されるガス透過性膜から成り、前記層は、少なくとも1つの開口によって、隣接する層またはガスの流入および/または流出用の少なくとも1つのポートに接続されている、遠心分離チャンバを提供することである。
a)細胞分割、分化、または細胞増殖
b)シグナルトランスダクションカスケードの活性化
c)細胞活性化状態および/または細胞機能の変化
d)細胞の遺伝的変異
e)細胞対細胞の接触を伴う、異なるまたは同じ細胞タイプの層の成長
につながり得る。
本発明によるチャンバは、回転軸に対して実質的に垂直に向けられた円形のベースプレートおよび円形のカバープレートと、ベースプレート、カバープレートおよび円筒体を液密および気密形式で互いに接着または溶接することができるようにベースプレートおよびカバープレートに対して実質的に垂直に向けられた円筒体または壁部を有する。これにより、ポット状の下側部分と、蓋の形式の上側部分とから成る閉鎖された遠心分離チャンバが形成される。
ガス透過性膜
本発明によるガス透過性膜は、細胞培養用の層として機能する。本発明の遠心分離チャンバにおける細胞の供給は、膜を介するガス拡散によって達成される。
支持構造は、ガス透過性膜に遠心分離条件下で十分な機械的安定性を付与し、膜の下方に規定された体積を提供する。第1の支持構造は、ベースプレート上に配置されている。第1の支持構造に変えて、第1のガス透過性膜用の第1の支持体としてベースプレートが用いられてもよい。
本発明によるチャンバは、細胞培養のための層のスタックを有しており、各層は、支持構造上に提供されたガス透過性膜から成る。好適には、スタックは、2〜20の層、最も好適には5〜10の層を有する。層は、2〜10mm、好適には2〜5mmの互いに対する距離を有してもよい。図3は、このようなスタックの一例を示している。
チャンバは、2cm〜20cm、好適には8cm〜15cmの内径と、5mm〜10cm、好適には2cm〜7cmの内側高さとを有してもよい。チャンバの合計体積は、10cm3〜2000cm3、好適には200cm3〜1000cm3であることができる。
全体的な細胞処理プロセスは、チャンバの変更によって、特に、チャンバ内への液体の流入/流出ポートの開口にデフレクタを提供することによって、高めるまたは加速させることができる。
本発明の別の実施の形態では、ガス透過性膜には、官能性表面が設けられていてもよく、すなわち、化学的または物理的手段で処理されているまたは化学的または物理的な固定された生理活性化合物のコーティングを有する。
−タンパク質、ペプチド、核酸;
−親水性ポリマのような細胞変更表面への細胞または生物活性化合物の付着を高めるスペーサ分子(官能性ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリサッカリド、官能性デキストラン);
−生物活性化合物のキャリヤとしての有機または向き粒子、特に、官能性ポリ乳酸、ポリビニルアルコールまたは官能性デキストランでコーティングされた磁性粒子;
−細胞付着を高める物質、例えば、ポリペプチド、リピド、ポリサッカリド;
−ウイルスおよびレトロウイルスまたはその粒子
−抗原提示細胞、ある生理活性因子を発生する“副細胞”、またはある官能分子が形質移入された細胞株などの、標的細胞の変異のために使用することができる細胞;
−ミトゲン、サイトカイン、刺激抗生物質またはレセプタリガンドによって提供される刺激;
−表面の親水特性によって提供される刺激;
などの化学的または物理的な固定された生理活性化合物を含む。
別の実施の形態では、本発明の遠心分離は、引用によりここに組み込まれる国際公開第2009/072006号、国際公開第2009/072003号または欧州特許ダイ0869838号明細書から公知のような試料プロセシングシステムの一部であることができる。試料プロセシングユニットは、遠心分離チャンバの流入/流出ポートに接続することができ、分離コラムホルダ、ポンプ、分離プロセスの間の液体の(中間)貯蔵のための複数の容器、および流体回路およびホルダに位置決めされた分離コラムを通る流体流れを少なくとも部分的に制御するように構成された複数の弁を含んでいてよい。
細胞培養は、細胞培養媒体およびガスによる供給を必要とする。細胞培養媒体は、チャンバの流入/流出ポートを介して一定の流れでまたはバッチ式流れで供給されるか、またはチャンバは、想定される細胞培養プロセスのために十分な細胞媒体によって一度で満たされる。適切な細胞媒体は、当業者に公知であり、以下の媒体、それぞれ選択的に例えば牛胎児血清、ヒト血清または血清代用品またはその他の栄養素またはサイトカインなどの細胞刺激薬によって補助された、すなわちDMEM、HBSS、DPBS、RPMI、Iscoveの媒体、X-VIVO TMを含む。媒体は、例えば一次的ヒト細胞培養のための(例えば内皮細胞、肝細胞またはケラチノサイトのための)または幹細胞(例えば樹状細胞成熟、造血膨張、ケラチノサイト、間葉幹細胞またはT細胞膨張)のための上述の媒体または特別な媒体のような標準的な細胞媒体であることができる。媒体は、技術分野において公知のサプリメントまたは試薬、例えばアルブミンおよび輸送タンパク質、アミノ酸およびビタミン、抗生物質、付着因子、成長因子およびサイトカイン、ホルモンまたは可溶化剤を有してもよい。様々な媒体は、例えばLife TechnologiesまたはSigma-Aldrichから市販されている。
本発明によるチャンバを例えば以下のプロセスにおいて使用することができる:
−細胞活性化、細胞増殖、細胞形質移入、分離または洗浄ステップに続くまたはその後の細胞染色などの細胞プロセシング
−人間の血液から赤血球および血漿を分離および排出することによる白血球の隔離
−人間の血液から白血球を分離した後、細胞ラベリングすることにより、白血球のある部分母集団、例えば以下の表面マーカ、すなわちCD4、CD8、CD25、CD34および/またはCD133のうちの1つ以上を有する白血球を隔離する
−人間の血液から赤血球および血漿を排出した後、細胞媒体および/または密度勾配添加物を用いた1回以上の洗浄ステップによって白血球を準備する
−再生医療、末梢動脈、肝臓病または心筋幹細胞治療において使用するために、人間の血液から、以下の表面マーカ、すなわちCD4、CD8、CD25、CD34および/またはCD133のうちの1つ以上を有する細胞を隔離、濃縮または除去する。
Claims (15)
- ベースプレートおよびカバープレートを有する円筒体と、液体の流入および/または流出用の少なくとも1つのポート、ガスの流入および/または流出用の少なくとも1つのポートおよび細胞培養用の複数の層を有する回転軸と、を備える遠心分離チャンバにおいて、細胞培養用の複数の層は、スタックを形成しており、各層は、支持構造上に提供された、その上で細胞が培養されるガス透過性膜から成り、前記層は、少なくとも1つの開口によって、隣接する層またはガスの流入および/または流出用の少なくとも1つのポートに接続されていることを特徴とする、遠心分離チャンバ。
- 前記ベースプレートは、ガスの流入および/または流出のための少なくとも1つのポートに接続されたガス透過性膜によってカバーされている、請求項1記載の遠心分離チャンバ。
- 前記ガス透過性膜および/または支持構造および/または前記ベースプレートには、複数のスペーサエレメントが設けられている、請求項1または2記載の遠心分離チャンバ。
- 前記支持プレート構造にはチャネルが設けられている、請求項1または2記載の遠心分離チャンバ。
- 前記ガス透過性膜は、支持構造または前記ベースプレートに気密形式で接続されている、請求項1から4までのいずれか1項記載の遠心分離チャンバ。
- 前記ガス透過性膜および前記支持構造は、光学的鏡検に適した光学的透明性を有する、請求項1から5までのいずれか1項記載の遠心分離チャンバ。
- (ガス流れ方向で)スタックの第1の層および/または最後の層は、無菌フィルタによってカバーされた開口を有する、請求項1から6までのいずれか1項記載の遠心分離チャンバ。
- 細胞培養のための各層は、スタックにおける層を接続する1つの開口を有しており、2つの隣接する層の開口は、回転軸に関して層の反対側には配置されていない、請求項1から7までのいずれか1項記載の遠心分離チャンバ。
- 前記層は、少なくとも2つの開口によって、隣接する層またはガスの流入および/または流出のためのポートに接続されている、請求項1から8までのいずれか1項記載の遠心分離チャンバ。
- 前記ガス透過性膜の表面は、細胞培養のために官能化されている、請求項1から9までのいずれか1項記載の遠心分離チャンバ。
- (ガス流れ方向で)スタックの第1の層は、ガスの流入のための少なくとも1つのポートに接続されている、請求項1から10までのいずれか1項記載の遠心分離チャンバ。
- 液体の流入および/または流出のための少なくとも1つのポートが、遠心分離チャンバ内への、前記ベースプレートおよび/または前記カバープレートに配置された開口に接続されており、少なくとも1つの開口には、前記円筒体の内周の多くとも10分の1である、その基底における幅を有する少なくとも1つのデフレクタが設けられている、請求項1から11までのいずれか1項記載の遠心分離チャンバ。
- 細胞培養のための層は、前記円筒体の内径よりも少なくとも5%だけ小さな直径を有する、請求項12記載の遠心分離チャンバ。
- 少なくとも1つの第1のデフレクタは、前記少なくとも1つの開口と前記円筒体の回転軸との間に配置されており、少なくとも1つの第2のデフレクタは、前記少なくとも1つの開口と前記円筒体との間に配置されている、請求項12または13記載の遠心分離チャンバ。
- 前記デフレクタは、実質的に前記円筒体に対して平行であり、前記デフレクタが配置されている開口の幅の5〜50倍の幅を有する、請求項12から14までのいずれか1項記載の遠心分離チャンバ。
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