JP2021522794A - 濾過システムを有する灌流バイオリアクタ - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
特定の応用例では、濾過システム障害を自動的に検出して応答する細胞培養装置を提供することが有利である。そのような細胞培養装置は、第1のフィルタに障害が生じた場合(たとえば、破裂、詰まり、汚損、または何らかの他の手段による)に、第2のおよび/またはさらなる濾過システムを使用することができるように、組み込まれた冗長性を含むことができる。フィルタ障害が生じたとき、自動化された応答システムは、影響を受けたフィルタへの媒体の流れを止めながら、残りの任意のフィルタを通る処理量を増大させるように機能することができる。この応答により、細胞培養装置の操作者による即時の介入を必要とすることなく、液体媒体の灌流がほぼ同じ速度で継続することを可能にすることができる。そのようなシステムは、細胞の生存能力を改善し、灌流バイオリアクタシステムにおける障害の確率を低減させることができる。
本開示の一実施形態による細胞培養装置が、図2に示されている。細胞培養装置200は、バイオリアクタ容器210、連続捕捉動作260、ならびにバイオリアクタ容器210の少なくとも1つの出口と連続捕捉動作260の入口との間に並列に連結された少なくとも第1の濾過アセンブリ206および第2の濾過アセンブリ208を含む。細胞培養装置200のバイオリアクタ容器210は、容器内で細胞集団を維持するために、新しい液体媒体を受けるように構成される。本明細書では、液体媒体は、細胞の成長を支持するように設計された栄養成長媒体または培養媒体を指すことができる。ほぼ等しい流れの使用済み液体媒体が、バイオリアクタ容器210から複数の濾過アセンブリ206、208を通って圧送され、それによって代謝およびタンパク質廃棄物質を除去しながら、バイオリアクタ容器210内で一定の体積の媒体を維持する。細胞培養の環境を監視するために、バイオリアクタセンサ215は、バイオリアクタ容器210内で液体媒体と相互作用するように位置することができる。そのようなバイオリアクタセンサ215は、バイオリアクタ容器210および/またはバイオリアクタ容器210内の液体媒体の温度、溶存酸素、pH、pCO2、および/または細胞密度を測定するように構成することができる。
図5は、図2、図3、または図4に示した本明細書に記載する装置のいずれかなどの細胞培養装置を動作させる方法500の流れ図である。例示の目的で、方法500で動作する細胞培養装置は:(i)バイオリアクタ容器と;(ii)バイオリアクタ容器に流体連通している第1の濾過システムと;(ii)バイオリアクタ容器に流体連通している第2の濾過システムと;(iii)第1の濾過システムと直列に連結された第1のハーベストポンプと;(iv)第2の濾過システムと直列に連結された第2のハーベストポンプと;(v)少なくとも第1の濾過システムを通って流れる液体媒体と相互作用するように構成されたセンサとを含む。
Claims (42)
- 灌流細胞培養装置であって:
(a)液体媒体を受けるように構成されたバイオリアクタ容器と;
(b)該バイオリアクタ容器に流体連通している第1の濾過アセンブリであって:
(i)第1の濾過システム;
(ii)該第1の濾過システムと直列に連結されており、該バイオリアクタ容器から該第1の濾過システムを通って該液体媒体を圧送するように構成された第1のハーベストポンプ;および
(iii)該第1の濾過アセンブリ内で該液体媒体と相互作用するように構成されたセンサを含む第1の濾過アセンブリと;
(c)該第1の濾過アセンブリと並列に動作するように構成された第2の濾過アセンブリであって、該バイオリアクタ容器に流体連通しており:
(i)第2の濾過システム;および
(ii)該第2の濾過システムと直列に連結されており、該バイオリアクタ容器から該第2の濾過システムを通って該液体媒体を圧送するように構成された第2のハーベストポンプを含む第2の濾過アセンブリと;
(d)コントローラであって:
(i)該センサから、該第1の濾過システムの動作状態を示す情報を受けること;
(ii)少なくとも受けた情報に基づいて、該第1の濾過システムが動作可能な状態にあるかどうかを判定すること;および
(iii)該第1の濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、該第1のハーベストポンプに、該第1の濾過システムを通って液体媒体を圧送するのを止めさせることを含む動作を実行するコントローラとを含む、前記灌流細胞培養装置。 - 第1の濾過システムおよび第2の濾過システムのうちの少なくとも1つは、交互タンジェンシャルフローフィルタを含む、請求項1に記載の灌流細胞培養装置。
- 第1の濾過システムおよび第2の濾過システムのうちの少なくとも1つは、タンジェンシャルフローフィルタを含む、請求項1に記載の灌流細胞培養装置。
- 第1の濾過システムおよび第2の濾過システムの各々は、約0.1ミクロン〜約1ミクロンの孔径を含む、請求項1に記載の灌流細胞培養装置。
- センサは圧力センサを含み、第1の濾過システムが動作可能な状態にないと判定することは、第1の濾過アセンブリ内の圧力が閾値より大きいと判定することを含む、請求項1に記載の灌流細胞培養装置。
- センサは静電容量センサを含む、請求項1に記載の灌流細胞培養装置。
- センサは光センサを含む、請求項1に記載の灌流細胞培養装置。
- コントローラは:
第1の濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、第2のハーベストポンプに、第2の濾過システムを通る液体媒体の流量を増大させるようにさらに構成される、請求項1に記載の灌流細胞培養装置。 - 第2のハーベストポンプに第2の濾過システムを通る液体媒体の流れを増大させることは、流量を約2倍にすることを含む、請求項8に記載の灌流細胞培養装置。
- コントローラは:
第1の濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、通知を出力するようにさらに構成される、請求項1に記載の灌流細胞培養装置。 - 通知は、視覚アラートまたは聴覚アラートを含む、請求項10に記載の灌流細胞培養装置。
- 第1の濾過アセンブリと直列に連結された隔離弁をさらに含み、該弁は、第1の濾過アセンブリを通る液体媒体の流れを制御するように構成され、コントローラは:
第1の濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、該隔離弁を閉じるようにさらに構成される、請求項1に記載の灌流細胞培養装置。 - 第1の濾過アセンブリは、第1の濾過システムと直列に連結されたガードフィルタをさらに含み、該ガードフィルタは、第1の濾過システムおよびセンサの下流に連結される、請求項1に記載の灌流細胞培養装置。
- ガードフィルタは、約0.1ミクロン〜約1ミクロンの孔径を含む、請求項13に記載の灌流細胞培養装置。
- 液体媒体から生成物を収集するように構成された捕捉動作をさらに含み、該捕捉動作は、少なくとも第1の濾過アセンブリによって、バイオリアクタ容器に流体連通している、請求項1に記載の灌流細胞培養装置。
- 捕捉動作は、周期的連続カウンタクロマトグラフィスキッドを含む、請求項15に記載の灌流細胞培養装置。
- 灌流細胞培養装置であって:
(a)液体媒体を受けるように構成されたバイオリアクタ容器と;
(b)該バイオリアクタ容器に流体連通している濾過アセンブリであって:
(i)濾過システム;
(ii)該濾過システムと直列に連結されており、バイオリアクタ容器から濾過システムを通って液体媒体を圧送するように構成されたハーベストポンプ;および
(iii)濾過アセンブリ内で液体媒体と相互作用するように構成されたセンサを含む濾過アセンブリと;
(c)コントローラであって:
(i)センサから、濾過システムの動作状態を示す情報を受けること;
(ii)少なくとも受けた情報に基づいて、濾過システムが動作可能な状態にあるかどうかを判定すること;および
(iii)濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、ハーベストポンプに、濾過システムを通って液体媒体を圧送するのを止めさせることを含む動作を実行するコントローラとを含む、前記灌流細胞培養装置。 - 濾過システムは、交互タンジェンシャルフローフィルタを含む、請求項17に記載の灌流細胞培養装置。
- 濾過システムは、タンジェンシャルフローフィルタを含む、請求項17に記載の灌流細胞培養装置。
- 濾過システムは、約0.1ミクロン〜約1ミクロンの孔径を含む、請求項17に記載の灌流細胞培養装置。
- センサは圧力センサを含み、濾過システムが動作可能な状態にないと判定することは、濾過アセンブリ内の圧力が閾値より大きいと判定することを含む、請求項17に記載の灌流細胞培養装置。
- センサは静電容量センサを含む、請求項17に記載の灌流細胞培養装置。
- センサは光センサを含む、請求項17に記載の灌流細胞培養装置。
- コントローラは:
濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、通知を出力するようにさらに構成される、請求項17に記載の灌流細胞培養装置。 - 通知は、視覚アラートまたは聴覚アラートを含む、請求項24に記載の灌流細胞培養装置。
- 濾過システムと直列に連結された隔離弁をさらに含み、該隔離弁は、濾過アセンブリを通る液体媒体の流れを制御するように構成され、コントローラは:
濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、隔離弁を閉じるようにさらに構成される、請求項17に記載の灌流細胞培養装置。 - 第1の濾過アセンブリと直列に連結されたガードフィルタをさらに含み、該ガードフィルタは、第1の濾過アセンブリの下流に連結される、請求項17に記載の灌流細胞培養装置。
- ガードフィルタは、約0.1ミクロン〜約1ミクロンの孔径を含む、請求項27に記載の灌流細胞培養装置。
- 液体媒体から生成物を収集するように構成された捕捉動作をさらに含み、該捕捉動作は、少なくとも濾過アセンブリによって、バイオリアクタ容器に流体連通しており、したがってハーベストポンプは、濾過システムを通って捕捉動作内へ液体媒体を圧送するように構成される、請求項17に記載の灌流細胞培養装置。
- 捕捉動作は、周期的連続カウンタクロマトグラフィスキッドを含む、請求項29に記載の灌流細胞培養装置。
- コントローラは:
濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、捕捉動作に、液体媒体から生成物を収集するのを止めさせるようにさらに構成される、請求項29に記載の灌流細胞培養装置。 - 濾過アセンブリは、濾過システムと直列に連結された逃がし弁をさらに含み、該逃がし弁は、液体媒体を廃棄物回収システム内へそらすように構成され、コントローラは:
濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、逃がし弁を開くようにさらに構成される、請求項17に記載の灌流細胞培養装置。 - 細胞を培養する方法であって:
(a)バイオリアクタ容器を細胞および液体媒体で少なくとも部分的に充填する工程であって、バイオリアクタ容器が、第1の濾過システムおよび該第1の濾過システムに並列に連結された第2の濾過システムに流体連通している、工程と;
(b)第1のハーベストポンプを使用して、バイオリアクタ容器から第1の濾過システムを通って液体媒体を圧送する工程であって、第1のハーベストポンプが、第1の濾過システムと直列に連結される、工程と;
(c)第2のハーベストポンプを使用して、バイオリアクタ容器から第2の濾過システムを通って液体媒体を圧送する工程であって、第2のハーベストポンプが、第2の濾過システムと直列に連結される、工程と;
(d)液体媒体と相互作用するように構成されたセンサから、第1の濾過システムの動作状態を示す情報を受ける工程と;
(e)少なくとも受けた情報に基づいて、第1の濾過システムが動作可能な状態にあるかどうかを判定する工程と;
(f)第1の濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、第1のハーベストポンプに、第1の濾過システムを通って液体媒体を圧送するのを止めさせる工程とを含む、前記方法。 - 第1の濾過システムおよび第2の濾過システムのうちの少なくとも1つは、交互タンジェンシャルフローフィルタを含む、請求項33に記載の方法。
- センサは圧力センサを含む、請求項33に記載の方法。
- 受けた情報は、第1の濾過システムの下流の液体媒体の圧力に関する情報を含む、請求項35に記載の方法。
- 受けた情報は、第1の濾過システムの膜圧に関する情報を含む、請求項35に記載の方法。
- 第1の濾過システムが動作可能な状態にあるかどうかを判定する工程は、液体媒体の圧力が所定の閾値を上回ると判定することを含む、請求項35に記載の方法。
- バイオリアクタ容器から第1の濾過システムを通って液体媒体を圧送する工程は、液体媒体を第1の流量で圧送することを含み、バイオリアクタ容器から第2の濾過システムを通って液体媒体を圧送する工程は、液体媒体を第2の流量で圧送することを含み、第1の流量は、第2の流量にほぼ等しい、請求項33に記載の方法。
- 第1の濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、第2のハーベストポンプに、第2の濾過システムを通る液体媒体の流量を増大させる工程
をさらに含む、請求項33に記載の方法。 - 第2のハーベストポンプに第2の濾過システムを通る液体媒体の流量を増大させる工程は、第2の濾過システムを通る液体媒体の流量を約2倍にすることを含む、請求項40に記載の方法。
- 第1の濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、通知を出力する工程
をさらに含む、請求項33に記載の方法。
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