JP2022169046A - 細胞培養システム - Google Patents

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Abstract

【課題】細胞又は組織を培養する単回使用の閉鎖系流路を用いた自動培養装置に関し、製造コストの削減と、装置の高い集積性を実現する。【解決手段】自動培養装置と情報処理装置とを備える細胞培養システムであって、前記自動培養装置は、設置及び取り外しが可能な複数種類の閉鎖系流路と、複数台の培養装置と、を備え、前記情報処理装置は、患者の識別子のデータ、移植方法に関するデータ、細胞種に関するデータ、必要細胞数に関するデータ、治療計画に関するデータからなる群より選択された少なくとも一つのデータを入力として受けとる入力装置と、前記入力されたデータに基づき、細胞培養方法、前記培養装置、及び前記閉鎖系流路についての選択肢の中から、使用する前記細胞培養方法、前記培養装置、及び前記閉鎖系流路を選択する演算装置と、前記使用する前記閉鎖系流路の番号、および前記使用する前記培養装置の番号を出力する出力装置と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、細胞培養システムに関する。
細胞を材料として製造した再生組織等を用い、臓器等の機能を回復させる再生医療は、従来治療法のなかった疾病に対する根治療法として期待される。皮膚、角膜、食道、心臓、骨、軟骨等様々な治療対象の組織に対し、臨床応用例が急増している。再生組織の製造工程では患者自身又は他者から採取した生体試料から幹細胞を単離し、単離した幹細胞を増殖させたり、組織化したりする。この工程は細胞処理施設(ＣＰＦ：Cell Processing Facility)において、医薬品等の製造管理及び品質管理の基準である適正製造基準(ＧＭＰ
：Good Manufacturing Practice)を満たした標準手順書(ＳＯＰ：Standard Operating Procedure)に従い実施する。
このＣＰＦの運用には多大なコストと専門の培養技術を有した人材を必要とする。加えて、再生組織の製造工程では手作業が中心となるため、再生組織の製造量には限界がある。低生産性と製造コスト高が再生医療の普及の妨げとなっており、製造工程の中で特に労力とコストを要する培養作業の自動化が期待され、それにより再生組織の製造の省力化、コストダウン、および再生組織の大量生産が可能となる。
また、既に上市された製品や開発中の製品においては、他家移植より自家移植を目的とした再生組織の方が多い。患者自身の細胞を用いる自家移植は拒絶反応の可能性が低いために良好な治療成績が期待され、患者のＱＯＬ向上の観点からニーズが高いと考えられる。自家移植では患者毎に再生組織を製造するため、少量で多種類の再生組織の生産が可能である。その際、自動培養装置による製造を想定すると、生物学的汚染リスクを回避するため、自動培養装置１台において１患者分の製造を行うことが好ましい。一方、複数の患者の細胞の製造を想定すると、小型で集積性が高いことも重要である。従って、自家移植用の自動培養装置は、製造コストが低く、集積性が高いことが重要である。
自動培養装置は、主に開放系自動培養装置と閉鎖系自動培養装置の２種類がある。開放系自動培養装置においては、手作業での培養で一般的に使われる、蓋を開閉するタイプの培養容器や培養プレート等の開放系培養容器が、多関節ロボット等が設置された閉鎖空間の中で自動で取り扱われる。この閉鎖空間内は除染ガス等により除染が可能である。一方、閉鎖系自動培養装置は、閉鎖空間を有した閉鎖系流路が、自動で取り扱われる。閉鎖系流路は、閉鎖系培養容器が流路チューブ等により常時接続された状態であり、事前にγ線滅菌等により内部が無菌にされている。
開放系自動培養装置と閉鎖系自動培養装置を比較した場合、開放系自動培養装置では、再生組織の製造後に開放系自動培養装置の中から開放系培養容器を取り出し、次の工程へ移行するが、開放系培養容器の移行には、培地漏出等による生物学的汚染リスクがある。閉鎖系自動培養装置では、再生組織の製造後に閉鎖系自動培養装置の中から閉鎖系培養容器を取り出し、次の工程へ移行するが、閉鎖系培養容器の移行では培地漏出が生じないため、生物学的汚染リスクは開放系培養容器を使用する開放系自動培養装置より低い。また開放系自動培養装置は、閉鎖空間内に多関節ロボット等を設置するため、装置は大型となることが多い。よって複数台の開放系自動培養装置を集積した状態で使用することを想定した場合、それを収容するＣＰＦの部屋は大規模なものが必要となる。閉鎖系自動培養装置は、閉鎖系流路の内部のみが無菌状態となるため、装置を小型にすることができる。従って、複数台の閉鎖系自動培養装置を集積した状態で使用することは、開放系自動培養装
置より容易である。
閉鎖系自動培養装置の例として、１層の閉鎖系培養容器を有し、培地等を供給または排出する流路が常時連結されている装置が開示されている（特許文献１参照）。培地等の送液に際しては、閉鎖系流路の外部に設置された弁を調節し、ポンプを稼働させる。閉鎖系流路は、生物学的汚染を回避するため単回使用とされている。また複数台の装置を集積した状態で使用することも可能である。また、閉鎖系培養容器内に複数種類の流路、分岐等が設けられている閉鎖系自動培養装置も開示されている（特許文献２参照）。この装置では、複数種類の流路や分岐から適切なものを選択することにより、選択したものに応じた自動培養プロトコルを実施することが可能である。
特開２００７－３１２６６８号公報 ＵＳ２０１９/０３３０５８４
本発明は、新規な細胞培養システムを提供することを目的とする。
本発明の一実施態様は、自動培養装置と情報処理装置とを備える細胞培養システムであって、前記自動培養装置は、設置及び取り外しが可能な複数種類の閉鎖系流路と、複数台の培養装置と、を備え、前記情報処理装置は、患者の識別子のデータ、移植方法に関するデータ、細胞種に関するデータ、必要細胞数に関するデータ、治療計画に関するデータからなる群より選択された少なくとも一つのデータを入力として受けとる入力装置と、前記入力されたデータに基づき、細胞培養方法、前記培養装置、及び前記閉鎖系流路についての選択肢の中から、使用する前記細胞培養方法、前記培養装置、及び前記閉鎖系流路を選択する演算装置と、前記使用する前記閉鎖系流路の番号、および前記使用する前記培養装置の番号を出力する出力装置と、を備える、細胞培養システムである。前記閉鎖系流路は、流路チューブの開閉を行うための弁と、前記流路チューブ内の流体または気体の送液または送気を行うポンプと、新鮮な培地を保持するための培地容器と、新鮮な培養上清を保持するための培養上清容器と、を備えてもよい。複数の培養装置に対し、１つの閉鎖系流路が設置されてもよい。前記出力装置が、前記使用する前記閉鎖系流路に関する作業手順プロトコルを出力してもよい。前記出力装置が、前記選択された前記培養装置に関する作業手順プロトコルを出力してもよい。
本発明に係る自動培養装置によれば、複数台の培養装置に対し、汎用性の高い閉鎖系流路を用いて複数台を運用する培養プログラムを使用することで、自動培養装置の集積性を向上させ、結果として製造コストの低減が可能となる。
本発明の一実施形態における、培養装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態において、培養装置に閉鎖系流路を設置した状態を示す図である。 本発明の一実施形態において、培養装置に設置する４種の閉鎖系流路を示す図である。 本発明の一実施形態において、複数台の培養装置を積み重ねた構成を示す図である。 本発明の一実施形態において、複数台の培養装置を積み重ねた構成において、各培養装置対し閉鎖系流路を設置した状態を示す図である。 本発明の一実施形態において、複数台の閉鎖系自動培養装置を積み重ねた構成において、２台および３台の培養装置あたり１つの閉鎖系流路を設置した状態を示す図である。 本発明の一実施形態において、複数台の培養装置に設置する閉鎖系流路を示す図である。 本発明の一実施形態において、複数台の培養装置に設置する閉鎖系流路を示す図である。 本発明の一実施形態における、培養に使用する培養装置、および閉鎖系流路に関する培養情報を示した図である。 本発明の一実施形態における、培養に使用する培養装置および閉鎖系流路に関する培養情報の流れを示した図である。 本発明の一実施形態における、培養プログラムの画面例を示した図である。 本発明の一実施形態における、自動培養装置の制御機構を示した図である。 本発明の一実施形態における、閉鎖系自動培養装置の稼働時のフローを示した図である。 本発明の他の実施形態において、冷蔵庫がなく、培地容器が室温下である装置側面に設置された培養装置の構成を示す図である。 本発明の他の実施形態において、冷蔵庫と流路機構部がなく、培地容器が室温下である装置側面に設置された培養装置の構成を示す図である」。
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を用いて詳細に説明するが、必ずしもこれに限定するわけではない。なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的な実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。
本発明の細胞培養システムは、情報処理装置と自動培養装置とを備える。
自動培養装置は、設置及び取り外しが可能な複数種類の閉鎖系流路と、複数台の培養装置とを備える。情報処理装置は、患者の識別子のデータ、移植方法に関するデータ、細胞種に関するデータ、必要細胞数に関するデータ、治療計画に関するデータからなる群より選択された少なくとも一つのデータを入力として受け付ける入力装置と、入力されたデータに基づき、細胞培養方法、培養装置、及び閉鎖系流路についての選択肢の中から、使用するための細胞培養方法、培養装置、及び閉鎖系流路を特定する演算装置と、使用するための閉鎖系流路の番号、および使用するための培養装置の番号を出力する出力装置と、を備える。
培養に使用する閉鎖系流路は、閉鎖系培養容器、培地容器、培養上清容器等を有する。培養する細胞種、培養後の細胞種及び再生組織の形態等に対応する細胞培養方法に従って、閉鎖系培養容器等の種類・数等の異なる種々の閉鎖系流路が使用可能である。つまり１つの自動培養装置において、細胞培養方法が異なる複数種類の閉鎖系流路による培養が可能になる。
情報処理装置は、入力装置、演算装置、および出力装置を備える。複数台の培養装置に対し、複数種の閉鎖系流路を用い、各閉鎖系流路に従った細胞培養方法を行うため、情報処理装置では、複数台の培養装置を運用するプログラムを使用する。このプログラムは、各培養装置および各閉鎖系流路を、細胞培養方法と紐づけ可能な電子タグを有する。入力装置によって受け取られた患者の識別子のデータ、移植方法に関するデータ、細胞種に関するデータ、必要細胞数に関するデータ、治療計画に関するデータからなる群より選択された少なくとも一つのデータから、演算装置は、使用する細胞培養方法、培養装置、及び閉鎖系流路を決定する。出力装置が、使用する細胞培養方法に応じた作業手順書の出力を行う。
このように、複数台の培養装置および複数種の閉鎖系流路の中から培養に使用するものを自動的に選択して細胞の培養を行うことにより、細胞培養システムにおける集積性向上および製造コスト低減が実現可能となる。
以下、図を参照しながら、閉鎖系流路を用いて自動で培養を行う細胞培養システムの実施形態を具体的に説明するが、本発明の細胞培養システムは、以下の実施形態に限定されるわけではなく、当業者であれば、種々の計量が可能である。
＜実施形態Ｉ＞
本実施形態Ｉでは、図１・図２を用い、閉鎖系流路を用い自動で培養を行う細胞培養システムを説明する。
各培養装置は、培養温度である３７℃にて細胞を培養する空間であるインキュベータ１０１と送液機能を有する流路機構部１０２、および冷蔵部１０３を備える（図１）。流路機構部１０２は、ポンプ１０４、および電磁弁１０５を備える。冷蔵部１０３は、内部に培地の入った培地容器や、培養上清を回収する培養上清容器を保管する。これらの容器の形状は、ボトルやバッグが例示できる。
図２は、図1の培養装置の内部に閉鎖系流路を設置した状態を示す。インキュベータ１
０１の内部には細胞を培養する閉鎖系培養容器２０１を設置する。閉鎖系培養容器２０１の個数は１個でも複数個でもよい。閉鎖系培養容器２０１は、流路チューブ２０３を介し、冷蔵部１０３にある培地容器２０２や培養上清容器等と常時連結している。インキュベータ１０１の内外に流路チューブ２０３が渡されているため、流路チューブ２０３が通過する空間となる切欠部１０６がインキュベータ１０１には設けられている。これは、インキュベータ１０１の扉に設けても本体に設けてもどちらでもよい。切欠部１０６は、流路チューブ２０３が設置された状態で、インキュベータ１０１の内部が適切な温度、ＣＯ２濃度、および湿度に維持可能となるように、気密性を有する。例えば、流路チューブ２０３が可塑性素材でできており、おしつぶされるように、切欠部１０６の空隙を埋めてもよい。また、流路チューブ２０３が通過した状態の切欠部１０６において、例えば可塑性を有した治具で空隙を埋めてもよい。なお、流路チューブ２０３が設置されていない時にも、可塑性を有し切欠部１０６の空隙に嵌る治具を用いて、切欠部１０６の空隙を埋めてもよい。それによって、インキュベータ１０１の内部を過酸化水素等の除染ガスにより除染する際に、流路チューブ２０３が設置されていなくても、インキュベータ１０１の内部を密閉することができる。
次に、図３を用い閉鎖系流路の実施形態を説明する。本実施形態では、１台の自動培養装置で、４種類の閉鎖系流路の使用を可能とするが、閉鎖系流路の種類と数はこれに限定されず、また構成を一部変更した閉鎖系流路の使用も可能である。閉鎖系流路の種類に従って、実施可能な細胞培養方法も異なり、培養に用いる培養プロトコルも異なる。
図３（Ａ）は、例としてｉＰＳ細胞や間充織幹細胞などの幹細胞に対する接着培養を可能とする流路を示す。この構成では、培地交換において培養に使用した培養上清の排出と、新しい培地の供給の両方が可能である。閉鎖系培養容器３０１内の排出側のパイプの高さを調整することで、任意の割合の培地交換も可能である。インキュベータ１０１にはフィルタ外付け閉鎖系培養容器３０１を設置する。フィルタ外付け閉鎖系培養容器３０１は、インキュベータ１０１内の気相とフィルタ外付け閉鎖系培養容器３０１内の気相との間で気体交換を行うためのフィルタ３０２を有する。冷蔵部１０３には新鮮な培地の入った培地容器３０６、培養上清容器３０７を設置する。全ての構成要素は流路チューブ３０３により常時接続されている。流路チューブ３０３は、外側からポンプ３０４により培地等が送液されるための駆動力が与えられ、電磁弁３０５により送液時の送液方向が選択され、それらにより培地等の送液がなされる。培養中は電磁弁３０５を閉じる。フィルタ外付け閉鎖系培養容器３０１を使用しているが、図３（Ｂ）で使用している気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８を使用してもよい。培養プロトコルとして、新しい培地の供給のみを行い、培養上清容器３０７を使用しないで培養を行ってもよい。
図３（Ｂ）は、例としてＴ細胞に対する浮遊培養を可能とする流路である。培養プロトコルとして、培地の供給のみを行う。２つの閉鎖系培養容器３０８に対し、共通となる培地容器３０６を有する。インキュベータ１０１には気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８を設置する。気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８は、インキュベータ１０１内の気相と気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８内の気相との間で気体交換を行うための気体透過膜３０９を有する。冷蔵部１０３には、新鮮な培地の入った培地容器３０６を設置する。送液時、２個の電磁弁３０５が送液方向を決定する。送液対象とする気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８に対する電磁弁３０５を開き、送液対象ではない気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８に対する電磁弁３０５は閉じる。培養中は電磁弁３０５を閉じる。尚、図３（Ｂ）において気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８は蓋と下部の２ヶ所に気体透過膜３０９を有しているが、片方でも良い。気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８を使用しているが、図３（Ａ）で使用しているフィルタ外付け閉鎖系培養容器３０１を使用しても良い。
図３（Ｃ）は、例としてＴ細胞に対する浮遊接着培養を可能とする流路である。培養プロトコルとして、培地の供給のみを行う。２つの閉鎖系培養容器３０８に対し、それぞれが新鮮な培地の入った培地容器３０６を有する。つまり２つの閉鎖系流路を使用する。尚、本図において気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８は蓋と下部の２ヶ所に気体透過膜３０９を有しているが、片方でも良い。気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８を使用しているが、図３（Ａ）で使用しているフィルタ外付け閉鎖系培養容器３０１を使用しても良い。
図３（Ｄ）は、例としてｉＰＳ細胞や間充織幹細胞などの幹細胞に対する接着培養、Ｔ細胞に対する浮遊培養を可能とする流路である。培養プロトコルとして、液量を一定に保ちながら、新しい培地を供給すると同時に古い培地を排出する灌流培養を行う。インキュベータ１０１には灌流培養用閉鎖系培養容器３１０を設置する。灌流培養用閉鎖系培養容器３１０は、インキュベータ１０１内の気相と灌流培養用閉鎖系培養容器３１０内の気相との間で気体交換を行うための気体透過膜３０９を有する。冷蔵部１０３には新鮮な培地の入った培地容器３０６、培養上清容器３０７を設置する。尚、本図において気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８は上部の１ヶ所に気体透過膜３０９を有しているが、下部に設置しても、両方に設置しても良い。
次に、図４・図５・図６を用い、培養装置を積み重ねた状態で使用する場合について説明する。
図４は、培養装置を２台積み重ねた状態と３台積み重ねた状態を例として示している。積み重ねる台数は、目的等に応じユーザが選択すれば良い。図５は、１台の培養装置に対し、１個の閉鎖系流路による培養を行うものである。図６（Ａ）は、２台の培養装置を用い、１個の閉鎖系流路による培養を行うものである。図６（Ｂ）は、３台の培養装置を用い、１個の閉鎖系流路による培養を行うものである。ここでは示していないが、４台以上の培養装置を用い、１個の閉鎖系流路による培養を行ってもよい。このように、本開示の自動培養装置においては、複数台の培養装置を、１つの閉鎖系流路で連結して培養することが可能である。これによって、任意の個数の培養容器に対する培養が可能となり、細胞の大量製造が可能となる。
閉鎖系流路は、培養装置の台数に応じた閉鎖系培養容器２０１、培地容器、培養上清容器を備える。電磁弁１０５の開閉により、送液対象となる培養容器へ送液方向を切り替え、その後にポンプ１０４を稼働させ、各培養容器へ送液する。培地容器は、各冷蔵庫の中に設置し、電磁弁１０５の開閉により、送液対象となる培地容器へ送液方向を切り替え、その後にポンプ１０４を稼働させ、培地容器から送液することができる。培養が長期にわたる場合、培地は使用期限があるため、新しい培地を無菌接続部を用いて設置してもよい。培養に必要な培地量が多いため、各冷蔵庫の中に分けて設置してもよい。
次に、図７を用い、培養装置を積み重ねた状態で使用する自動培養装置の他の実施形態について説明する。図7は、２台積み重ねた状態と３台積み重ねた状態で使用する自動培
養装置を示している。閉鎖系流路の種類に応じ、実施可能な培養プロトコルも異なる。よってユーザは閉鎖系流路を選択するとともに、選択した閉鎖系流路に従って、培養方法を選ぶことができる。
図７（Ａ）・（Ｂ）は、例としてｉＰＳ細胞や間充織幹細胞などの幹細胞を行うための自動培養装置である。図７（Ａ）は、２台の培養装置を積み重ねた状態で使用する自動培養装置である。図７（Ｂ）は、３台の培養装置を積み重ねた状態で使用する自動培養装置である。培養プロトコルとして、培地交換において培養に使用した培養上清の排出と、新しい培地の供給のいずれをも行うことができる。閉鎖系培養容器３０１内の排出側のパイプの高さを調整することで、任意の割合の培地交換も可能である。インキュベータ１０１にはフィルタ外付け閉鎖系培養容器３０１を設置する。冷蔵部１０３には培地容器３０６を設置する。尚、図７（Ａ）において２個の培地容器３０６、２個の培養上清容器を設置しているが、培地の必要量に応じて、培地容器３０６の個数を１個や３個にしてもよい。培養上清容器も同様である。フィルタ外付け閉鎖系培養容器３０１を使用しているが、気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８を使用してもよい。培養プロトコルとして、新しい培地の供給のみを行い、培養上清容器を使用しないように培養してもよい。図７（Ｂ）の自動培養装置も同様である。図７（Ｃ）・（Ｄ）は、例としてＴ細胞に対する浮遊培養を行うための流路である。図７（Ｃ）は、２台の培養装置を積み重ねた状態で使用する自動培養装置である。図７（Ｄ）は、３台の培養装置を積み重ねた状態で使用する自動培養装置である。培養プロトコルとしては、培地の供給のみを行う。インキュベータ１０１には気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８を設置する。冷蔵部１０３には培地容器３０６を設置する。尚、図７（Ｃ）において２個の培地容器３０６を設置しているが、培地の必要量に応じて、培地容器３０６の個数を１個や３個にしてもよい。気体透過膜付き閉鎖系培養容器３０８を使用しているが、フィルタ外付け閉鎖系培養容器３０１を使用しても良い。図７（Ｄ）の自動培養装置も同様である。
多数の患者の細胞を培養する場合、１部屋の細胞調製室内に集積状態の培養装置を設置することが好ましい。各培養装置で、異なる患者の細胞を、それぞれの培養プログラムで培養することができる。培養プログラムは培養する細胞種により異なり、また培養プログ
ラムのスケジュールは患者毎に異なる移植等の治療スケジュールに従って異なる。使用する各閉鎖系流路において、培養する細胞種や移植形態によって、培養容器の種類や個数が異なる。よって複数ある培養プログラム、閉鎖系流路、培養装置から、患者毎に使用するものを適切に選択する必要がある。
図８により情報処理装置が有する培養プログラムが取り扱う、培養に使用する複数の培養装置および複数の閉鎖系流路に関する培養情報について説明する。図８の表は、工程毎に生じる培養情報の発生と取り込みを示したものである。また図９には、培養に使用する複数の培養装置および複数の閉鎖系流路に関する培養情報の流れ、および培養情報を取り扱う培養プログラムと培養情報の関係が示されている。なお、情報処理装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理部）から成る処理部および記憶部、ディスプレイ装
置、キーボードから成る入出力部等を備えた通常のコンピュータに相当し、入力装置および演算装置は、ＣＰＵに設けられ、表示装置はディスプレイ装置に対応している。
患者が来院することを起点とし、治療方法の決定に伴い、製造する細胞に関する情報が発生する。出力装置に、使用する閉鎖系流路の取り出しや、選択された培養装置の特定に関する作業手順プロトコルを出力させ、表示装置に表示させる。各項目を決定し、入力装置に入力すると、その決定内容に応じ、演算装置がその後の選択において選択肢を限定し、出力装置が選択肢を表示装置に出力し、表示装置が選択肢を表示する。例えば製造する細胞種を決め、入力装置に入力すると、演算装置が培養に使用できる培養容器の種類を、細胞種に応じたものに限定し、出力装置が選択肢を表示装置に出力し、表示装置が選択肢を表示する。また、製造する細胞の種類、数、及び移植形態を決定し、入力装置に入力すると、その条件に従って、演算装置が製造方法を限定する。
製造方法の決定においては、まず、使用する閉鎖系流路の種類を決め、入力装置に入力する。これは使用する培養容器の種類、数に従って決まる。次に、使用する培養装置を決め、入力装置に入力する。また、製造する細胞に応じ培養期間は異なる、つまり自動培養装置の稼働期間も異なる。また患者毎に培養スケジュールは変わる。装置の稼働率を上げ、可能な限り多くの患者の細胞を製造した方が製造コストは下がるため、稼働率が極力高くなるよう使用する培養装置を選択してもよい。使用する閉鎖系流路を倉庫から搬出する際には、搬出する閉鎖系流路のロット番号を、表示装置上の作業手順プロトコルに表示させる。閉鎖系流路にはあらかじめ、ロット番号の情報を有した電子タグ、または２次元バーコードを取り付け、作業手順書に表示されたロット番号と、選択した閉鎖系流路の電子タグまたは２次元バーコードの情報が一致していることを確認する。使用する閉鎖系流路を培養装置に設置する際には、使用する培養装置の装置番号を表示装置上の作業手順プロトコルに表示させる。培養装置にはあらかじめ、装置番号の情報を有した電子タグ、２次元バーコードを取り付け、作業手順書に表示されたロット番号と、選択した培養装置の電子タグまたは２次元バーコードの情報が一致していることを確認する。以上の方法により、使用する閉鎖系流路と培養装置の選択において、選択間違いを回避する。製造後、品質評価結果を用い、製造した細胞を用いた治療を行うか判断する。
図１０は培養プログラムが駆動する作業手順プロトコルの表示画面の一例を示す。図１０（Ａ）は、治療方法に関する選択において、細胞種を選択する画面である。細胞種の選択の前に、この例では、治療方法として癌免疫療法を選択しているため、細胞種の選択では、癌免疫療法に使いうる細胞種のみを選択肢として表示し、その中から選択するようにする。癌免疫療法に使わない細胞種は表示せず、それにより選択の間違いを回避する。図１０（Ｂ）は、培養方法に関する選択において、その中の培養容器の種類を選択する画面である。培養容器の種類の選択の前に、培養方法として浮遊細胞を選択しているため、培養容器の種類の選択では、浮遊細胞に使いうる培養容器の種類のみを選択肢として表示し、その中から選択する。図１０（Ｃ）も同様の選択フォームである。図１０（Ｄ）は選択
した全情報を表示した画面である。
図１１は培養容器１１０１を含む自動培養装置の機能構成を説明するブロック図である。情報処理装置が有する制御装置１１０２により制御される各構成要素が、お互いに、またはインキュベータ１１０３に接続された全体構成図である。尚、インキュベータ１１０３内には、前述の閉鎖系培養容器１１０１が設置される。制御装置１１０２には、インキュベータ１１０３の温度を制御するための温度調節部１１０４と、インキュベータ１１０３内の気体濃度を制御するための、気体供給部１１０５を有する気体濃度調節部１１０６と、閉鎖系培養容器１１０１内の培地を自動で送液するための閉鎖系流路回路に設置されたポンプ１１０７と、ＣＯ２・Ｏ２センサ１１０８が接続されている。制御装置１１０２は、通常のコンピュータのＣＰＵに設けられる。制御装置１１０２は、記憶部で記憶された各種プログラムを、処理部としてのＣＰＵ上で動作させる。これにより、温度調整部１１０４、気体供給部１１０５、ポンプ１１０７、ＣＯ２・Ｏ２センサ１１０８、気体濃度調整部１１０６、温度センサ１１１０、培地容器３０６・培養上清容器１１１１を通じて、インキュベータ１１０３中の培養環境を制御し、閉鎖系培養容器１１０１内での所定の培養工程の実施を可能とする。閉鎖系培養容器１１０１内の気体交換は、閉鎖系培養容器１１０１に設置された気体透過膜により、インキュベータ１１０３と閉鎖系培養容器１１０１との間でなされる。尚、気体濃度調節部１１０６は、閉鎖系培養容器１１０１に直接接続してもよい。温度調節部１１０４、気体濃度調節部１１０６と、ＣＯ２・Ｏ２センサ１１０８が閉鎖系培養容器１１０１に接続されてもよい。この構成の場合、閉鎖系培養容器１１０１へは容器内へ直接気体を供給することとなる。
以上の機能を有する自動培養装置を用い、再生組織を製造する一連の手順を図１２に示す。
＜ステップＳ１：流路設置＞
自動培養装置を起動させる。使用する複数台の培養装置の情報として、装置番号等が作業手順プロトコルに記録されている。培養装置には電子タグまたは２次元バーコードがあらかじめ設置されており、バーコードリーダ等により電子タグまたは２次元バーコードを読み取ることで、作業手順プロトコルに記録された装置番号等の情報と一致することを事前に確認するのが好ましい。作業者が制御装置にある操作部のスタートスイッチを押し起動する。尚、装置内はあらかじめ消毒或いは除菌の実施により清浄な環境にしておく。
続いて制御部のディスプレイの操作画面にて自動培養装置の内部環境が適切であることを確認する。例えばインキュベータの温度が３７℃であることを確認する。これらの数値は限定的なものでなく、例えば温度は０℃から４５℃の範囲より選択可能である。また自動培養スケジュールは事前に培養プログラムで決定し、その情報は自動培養装置へ反映されている。自動培養スケジュールには、細胞播種、培地交換、培養上清回収、検査用組織回収、移植用組織回収等がなされる日時、液量等の条件も含まれる。
事前に閉鎖系培養容器を含む閉鎖系流路を培養装置に設置しておく。また、閉鎖系流路は倉庫から搬出された段階で、閉鎖系流路にあらかじめ設置された電子タグまたは２次元バーコードを、バーコードリーダ等により読み取ることで、作業手順プロトコルに記録された装置番号等の情報と一致することが事前に確認されている。閉鎖系流路は閉鎖系培養容器、新鮮な培地の入った培地容器、培養後の培養上清を回収する気体透過膜付き閉鎖系培養容器等と、それらをつなぐ流路チューブから成る。構成は選択した閉鎖系流路の種類に応じたものとなる。また細胞の播種を手作業で行う場合は、事前に安全キャビネット内で播種を行い、細胞懸濁液が入った状態の閉鎖系培養容器を装置に設置する。細胞の播種を自動培養装置が自動で行う場合は、事前に安全キャビネット内に細胞ボトルへ所定濃度に調製した細胞懸濁液を入れ、それを含む閉鎖系培養容器を装置に設置する。自動培養開
始後、自動培養装置が細胞ボトルから各閉鎖系培養容器へ細胞懸濁液を送液することによる播種を行う。
＜ステップＳ２：細胞の培養＞
閉鎖系培養容器を静置した状態で所定時間、培養する。培養中はインキュベータにより３７℃に維持する。装置内の空気はファンにより常に攪拌し、温度分布が一様となるようにする。尚、製造安全性の向上のため、装置にパーティクルカウンタや生菌数計測装置を取り付け、清浄度をモニタリングしてもよい。気体交換は、気体透過膜、フィルタ等を有した閉鎖系培養容器を使用する場合、インキュベータ内の気相と閉鎖系培養容器内の気相は、気体透過膜、フィルタ等を介し気体交換される。送気用流路を有した閉鎖系培養容器を使用する場合、閉鎖系培養容器内へ直接所定の気体が送気されることにより気体交換はなされる。気体交換は培養期間中、１日に数回以上行う。供給する気体は例としてＣＯ２濃度５％を含む空気を用いる。気体は、気体フロメータにより流量を制御しながらガスボンベから送出し、水蒸気を飽和させるために加湿ボトルを通して、各閉鎖系培養容器に供給する。閉鎖系培養容器へ送気後の不要な気体は、フィルタを介し、流路外へ排出する。フィルタは、例えば０．２２μｍ以上のものを使用するのが好ましい。
＜ステップＳ３：培地交換＞
培地交換は培養期間中、数日に一度の頻度で実施する。新鮮な培地を追加するだけの培地追加でもよい。冷蔵庫内で４℃にて保管されている培地を予熱ボトルまで送液し３７℃になるまで予熱する。低い送液速度で送液しながら３７℃まで昇温させてもよい。培地交換では、最初に閉鎖系培養容器から古い培地を排出する。排出後、速やかに新しい培地を閉鎖系培養容器内へ供給する。古い培地は最終的に培養上清容器へ排出する。必要に応じ培養上清容器内の培養上清を回収し、培地成分分析により細胞の生育状態を評価する。古い培地が入った状態で新しい培地を押し出すことにより、培地を交換してもよい。
＜ステップＳ４：移植予定日の前日かどうかの確認＞
移植予定日の前日かどうか、を確認し、前日でなければステップＳ２に戻って培養を続ける。前日であれば、次のステップに進む。
＜ステップＳ５：検査用組織の回収＞
複数個の閉鎖系培養容器を同時に培養している場合は、閉鎖系培養容器の一部を検査用に回収してもよい。培養装置の扉を開け、検査用の閉鎖系培養容器の流路チューブを熱溶着等の手段により無菌的に切断して閉鎖系培養容器を取り出す。取り外した閉鎖系培養容器は安全キャビネット又はＣＰＦ外へ搬送し、速やかに検査を実施する。例えば生体試料の細胞数、生存率、特定タンパク質の発現等を評価する。
＜ステップＳ６：移植直前の培養及び培地交換＞
ステップＳ３と同じ操作により培養を行う。そしてステップＳ７を実施する直前に、ステップＳ４と同じ操作による培地交換を行う。
＜ステップＳ７：移植用組織の回収及び搬送＞
ステップＳ５による評価の結果、移植に適した状態と判定された場合、生体試料を回収し再生医療治療に用いる。ステップＳ５同様、閉鎖系培養容器を閉鎖系流路から無菌的に分離しインキュベータから取り出す。必要に応じ安全キャビネット内へ運び処理を行う。
出荷室で短距離用又は長距離用の輸送容器内へ閉鎖系培養容器を収容する。蓄熱材、気密容器、包装等を用いることで輸送中の全行程にわたり温度、圧力、衝撃等の影響を最小限にする。その状態で輸送容器をＣＰＦ外へ運び出し、手術室まで必要に応じ車両、鉄道、航空機、手運び等の手段により輸送する。手術室での治療前には、必要に応じ受入検査
として顕微鏡による細胞観察を行う。短距離輸送の場合は輸送直前と状態はほとんど変わらないことが想定されるため、作業者の判断により実施しなくともよい。
＜ステップＳ８：移植＞
手術室へ到着後、再生組織を閉鎖系培養容器から取り出す。開封時、閉鎖系培養容器の外側は菌等の生物や粒子が付着している可能性があるため、閉鎖系培養容器内が清浄性を維持するよう無菌的に開封する。
最後に、培養に用いた閉鎖系流路を取り外す。続いて、装置の内部へ適切な操作により、除染ガスによる除染或いはエタノール等による清拭消毒を施し、清浄な状態にする。自動培養装置の各種ソフトを終了させ、自動培養装置の作動を終了させる。
以上のように構成された閉鎖系培養容器を含む自動培養装置の好適な実施形態によれば、複数台の培養装置に対し、汎用性の高い閉鎖系流路を用い、複数台を運用する培養プログラムを使用することで、培養装置の集積性を向上させ、結果として製造コストの低減が可能となる。
＜実施形態ＩＩ＞
図１３を用い、実施例１とは異なる構成の自動培養装置を用いた実施方法を説明する。
本実施形態では、実施形態Ｉで有していた冷蔵部は有していない。そして、培地容器および培養上清容器は、室温下となる装置側面に設置する。図１３では培地容器１３０１を設置している。
閉鎖系流路は、実施形態Ｉと同様の設置が可能である。培養装置は積み重ねる等の方法により集積化が可能である。そして、複数台の培養装置に対し、１つの閉鎖系流路を用い、細胞を培養することができる。これにより大量の細胞を培養することが可能である。また複数台の培養装置を運用するため、実施例１で示した培養プログラムを使用することが可能である。
＜実施形態ＩＩＩ＞
図１４を用い、実施形態Ｉとは異なる構成の自動培養装置を用いた実施方法を説明する。
本実施例では、実施形態Ｉで有していた冷蔵部は有していない。そして、実施形態Ｉにおける流路機構部１０２は、インキュベータ１０１と一体化している。培地容器、培養上清容器等は、室温下となる装置側面に設置する。図１４では培地容器１４０１を設置している。
実施形態Ｉと同様の閉鎖系流路の設置を可能とする。培養装置は積み重ねる等の方法により集積化が可能である。複数台の培養装置に対し、１つの閉鎖系流路を用い、細胞を培養することが可能である。これにより大量の細胞を培養することができる。また複数台の培養装置を運用するため、実施形態Ｉで示した培養プログラムを使用することが可能である。
１０１・・・インキュベータ
１０２・・・流路機構部
１０３・・・冷蔵部
１０４・・・ポンプ
１０５・・・電磁弁
１０６・・・切欠部
１０７・・・設置台
１０８・・・加湿用トレイ
２０１・・・閉鎖系培養容器
２０２・・・培地容器
２０３・・・流路チューブ
２０４・・・フィルタ
３０１・・・フィルタ外付け閉鎖系培養容器
３０２・・・フィルタ
３０３・・・流路チューブ
３０４・・・ポンプ
３０５・・・電磁弁
３０６・・・培地容器
３０７・・・培養上清容器
３０８・・・気体透過膜付き閉鎖系培養容器
３０９・・・気体透過膜
３１０・・・灌流培養用閉鎖系培養容器
１１０１・・・閉鎖系培養容器
１１０２・・・制御装置
１１０３・・・インキュベータ
１１０４・・・温度調節部
１１０５・・・気体供給部
１１０６・・・気体濃度調節部
１１０７・・・ポンプ
１１０８・・・ＣＯ２・Ｏ２センサ
１１０９・・・表示装置
１１１０・・・温度センサ
１１１１・・・培地容器・培養上清容器
１３０１・・・培地容器
１４０１・・・培地容器

Claims (5)

  1. 自動培養装置と情報処理装置とを備える細胞培養システムであって、
    前記自動培養装置は、
    設置及び取り外しが可能な複数種類の閉鎖系流路と、
    複数台の培養装置と、
    を備え、
    前記情報処理装置は、
    患者の識別子のデータ、移植方法に関するデータ、細胞種に関するデータ、必要細胞数に関するデータ、治療計画に関するデータからなる群より選択された少なくとも一つのデータを入力として受けとる入力装置と、
    前記入力されたデータに基づき、細胞培養方法、前記培養装置、及び前記閉鎖系流路についての選択肢の中から、使用する前記細胞培養方法、前記培養装置、及び前記閉鎖系流路を選択する演算装置と、
    前記使用する前記閉鎖系流路の番号、および前記使用する前記培養装置の番号を出力する出力装置と、
    を備える、
    細胞培養システム。
  2. 前記閉鎖系流路は、
    流路チューブの開閉を行うための弁と、前記流路チューブ内の流体または気体の送液または送気を行うポンプと、新鮮な培地を保持するための培地容器と、培養後の培養上清を保持するための培養上清容器と、を備える、請求項１に記載の細胞培養システム。
  3. 複数の自動培養装置に対し、１つの閉鎖系流路が設置された、請求項１または２に記載の細胞培養システム。
  4. 前記出力装置が、前記使用する前記閉鎖系流路に関する作業手順書を出力する、請求項１～３のいずれか１項に記載の細胞培養システム。
  5. 前記出力装置が、前記選択された前記培養装置に関する作業手順書を出力する、請求項１～４のいずれか１項に記載の細胞培養システム。
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