JP2023510950A - バイオリアクタを制御する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

バイオリアクタシステム及びバイオリアクタシステムの制御された動作が本明細書に開示される。バイオリアクタシステムは、少なくとも１つのバイオリアクタチャンバ、少なくとも１つのリザーバ、複数のセンサ、及び流体回路を含むことができる。本明細書に開示される動作方法は、様々なパラメータを測定しながら細胞又は組織を成長させること、及びバイオリアクタシステムの動作中に様々なパラメータの動作を制御することに関する。動作を制御するパラメータは、例えば、細胞濃度、流量、体積、ｐＨ、温度、酸素のレベル、二酸化炭素のレベル、重炭酸イオンのレベル、栄養化合物、及びそれらの任意の組み合わせを含む。

Description

本開示は、一般に、生物反応の１つ又は複数の制御スキームのために構成されたバイオリアクタシステムに関する。

一般に、バイオリアクタは、収容及び制御された環境で微生物及び生細胞を培養するために使用され得る。一般に、そのような微生物及び細胞の培養及び処理は、いくつかのステップを必要とする場合があり、様々なステップは、特定のパラメータを監視しながら培養前及び／又は培養中に実行され得る。

バイオリアクタ内で様々な特定の細胞又は組織を成長させることは困難であり得る。本開示は、一般に、バイオリアクタシステム及びバイオリアクタシステムのための制御スキームに関する。

いくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法は、少なくとも１つのリザーバ、少なくとも１つのバイオリアクタ、及び複数のポンプを動作させるステップを含み、動作させるステップは、少なくとも１つのバイオリアクタ内で複数の細胞を増殖させるステップと、複数のセンサによって、少なくとも１つのバイオリアクタ内の少なくとも３つのパラメータを測定して、少なくとも３つのパラメータの測定値を取得するステップであって、少なくとも３つのパラメータが、複数の細胞の細胞濃度のレベル；少なくとも１つのバイオリアクタの第１の培地の第１の液体の少なくとも１つのリザーバのリザーバチャンバへの流量；少なくとも１つのリザーバチャンバから少なくとも１つのバイオリアクタのバイオリアクタチャンバへの第２の培地の第２の流体の流量；第１の培地中の少なくとも１つの第１の気体のレベル；第１の培地中の少なくとも１つの第１の栄養素のレベル；第１の培地の第１の流体の第１の体積；第１の培地の第１の流体の第１のｐＨ；第１の培地の第１の流体の第１の温度；又はそれらの任意の組み合わせから選択される、ステップと、少なくとも１つのバイオリアクタの少なくとも３つのパラメータの各々について設定点を提供するステップであって、設定点が少なくとも３つのパラメータのレベルの所定の範囲に対応し、少なくとも３つのパラメータの測定値を少なくとも３つのパラメータの所定のレベルと比較するステップと、少なくとも３つのパラメータの各測定値が少なくとも３つのパラメータの所定のレベルに等しくなるまで、第１の流体の第１の体積を少なくとも調整することによって、少なくとも３つのパラメータを同時に制御するステップであって、複数のポンプ及び少なくとも１つのリザーバが、第１の流体の体積が調整可能であるように、バイオリアクタから第１の流体の少なくとも一部を除去するか、又は第２の流体の少なくとも一部を第１の流体に追加するように構成されるステップとを含む。

本明細書に開示されるいくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、少なくとも１つのバイオリアクタチャンバ、少なくとも１つのリザーバ、複数のセンサ、及び流体回路を備える。いくつかの実施形態では、流体回路は、流体回路の第１のセクションであって、バイオリアクタチャンバを少なくとも１つのリザーバに流体接続し、バイオリアクタチャンバに収容された第１の流体を少なくとも１つのリザーバに流すように構成された第１のセクションと、流体回路の第２のセクションであって、少なくとも１つのリザーバをバイオリアクタチャンバに流体接続し、少なくとも１つのリザーバに収容された第２の流体をバイオリアクタチャンバに流すように構成された第２のセクションとを備える。

本明細書に開示されるいくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法は、バイオリアクタシステムを動作させるステップを含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムを動作させるステップは、複数のセンサを介して少なくとも３つのパラメータのセンサ測定値を取得するステップと、少なくとも３つのパラメータの各々について所定の設定点を提供するステップとを含む。いくつかの実施形態では、取得するステップ及び提供するステップは、任意の順序であり得る。いくつかの実施形態では、取得するステップ及び提供するステップは、特定の順序で実行される。いくつかの実施形態では、取得するステップは提供するステップの前に実行される。いくつかの実施形態では、提供するステップは取得するステップの前に実行される。いくつかの実施形態では、取得するステップ及び提供するステップの後、方法は、センサ測定値を少なくとも３つのパラメータの所定の設定点と比較するステップと、流体回路を制御するステップであって、センサ測定値の各々が少なくとも３つのパラメータの所定の設定点と実質的に一致するまで、第１の流体の一部をバイオリアクタチャンバから除去する、第２の流体の一部をバイオリアクタチャンバに追加する、又はそれらの組み合わせを行うステップとをさらに含む。

本明細書に開示されるいくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、バイオリアクタチャンバと、複数のリザーバとを備え、複数のリザーバは、第１のリザーバと、第２のリザーバとを備える。バイオリアクタシステムのいくつかの実施形態では、システムは、複数のセンサと、流体回路とをさらに備え、流体回路は、流体回路の第１のセクションであって、バイオリアクタチャンバを第１のリザーバに流体接続し、バイオリアクタチャンバに収容された第１の流体を第１のリザーバに流すように構成された第１のセクションと、流体回路の第２のセクションであって、第２のリザーバをバイオリアクタチャンバに流体接続し、第２のリザーバに収容された第２の流体をバイオリアクタチャンバに流すように構成された第２のセクションとを備える。

本明細書に開示される方法のいくつかの実施形態では、方法は、バイオリアクタシステムを動作させるステップを含み、動作させるステップは、複数のセンサを介して少なくとも３つのパラメータのセンサ測定値を取得するステップと、少なくとも３つのパラメータの各々について所定の設定点を提供するステップと、少なくとも３つのパラメータについてセンサ測定値を所定の設定点と比較するステップと、流体回路を制御するステップとを含む。いくつかの実施形態では、流体回路を制御するステップは、センサ測定値の各々が少なくとも３つのパラメータの所定の設定点と実質的に一致するまで、第１の流体の一部をバイオリアクタチャンバから除去すること、第２の流体の一部をバイオリアクタチャンバに追加すること、又はそれらの組み合わせを含む。

いくつかの実施形態では、少なくとも３つのパラメータは、バイオリアクタチャンバに収容される細胞濃度のレベル、少なくとも１つのリザーバ内への第１の流体の流量、バイオリアクタチャンバ内への第２の流体の流量、第１の流体の体積、第１の流体のｐＨ、第１の流体の温度、第１の流体の溶存酸素のレベル、第１の流体中の溶存ＣＯ_２のレベル、第１の流体中のＨＣＯ_３のレベル、及び第１の流体中の栄養素のレベルから選択される。いくつかの実施形態では、栄養素のレベルは、栄養素の量又は濃度を含む。いくつかの実施形態では、栄養素は、グルコース、ラクタート、グルタミン、グルタマート、又はそれらの任意の組み合わせの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、栄養素は、グルコースを含むが、ラクタート、グルタミン、及びグルタマートを含まない。いくつかの実施形態では、栄養素は、ラクタートを含むが、グルコース、グルタミン、及びグルタマートを含まない。いくつかの実施形態では、栄養素は、グルタミンを含むが、グルコース、ラクタート及びグルタマートを含まない。いくつかの実施形態では、栄養素は、グルタマートを含むが、グルコース、ラクタート及びグルタミンを含まない。

いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、バイオリアクタチャンバに収容された複数の細胞を含む。いくつかの実施形態では、第１の流体は、液体、気体、栄養素、培地、又はそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、第２の流体は、液体、気体、栄養素、培地、又はそれらの組み合わせである。

いくつかの実施形態では、流体回路を制御するステップは、少なくとも３つのパラメータのうちの１～３つを調整するステップを含み、流体回路は、少なくとも３つのパラメータのうちの１～３つの調整を自動的に調整する。

いくつかの実施形態では、流体回路を制御するステップは、少なくとも３つのパラメータのすべてを調整するステップを含み、流体回路は、少なくとも３つのパラメータのすべての調整を自動的に調整する。いくつかの実施形態では、調整は同時である。

いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムを動作させるステップは、１．５～１０，０００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される。いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムを動作させるステップは、１００～７，５００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される。いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムを動作させるステップは、５００～２，５００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される。いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムを動作させるステップは、５０～１，０００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される。

いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、再循環培養モード、灌流培養モード、バッチ培養モード、及びフェドバッチ培養モードから選択される少なくとも２つの培養モードを有するように構成される。本明細書に開示される方法のいくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムを動作させるステップは、少なくとも２つの培養モードを一方から他方に変更することを含む。

本明細書に開示されるバイオリアクタシステムのいくつかの実施形態では、システムは、少なくとも１つのバイオリアクタチャンバと、少なくとも１つのリザーバと、複数のセンサと、第１の制御された流体流路であって、バイオリアクタチャンバ及び少なくとも１つのリザーバに接続され、少なくとも１つのリザーバからバイオリアクタチャンバに流体を流すように構成された第１の制御された流体流路と、第２の制御された流体流路であって、バイオリアクタチャンバ及び少なくとも１つのリザーバに接続され、バイオリアクタチャンバから少なくとも１つのリザーバに流体を流すように構成された第２の制御された流体流路と、制御装置とを備える。いくつかの実施形態では、制御装置は、複数のセンサと通信し、複数のセンサから複数のパラメータを受信するように構成され、制御装置は、複数のセンサから受信した複数のパラメータに基づいて、第１の制御された流体流路、第２の制御された流体流路、又はその両方を自動的に制御するように構成される。

バイオリアクタシステムのいくつかの実施形態では、複数のパラメータは、バイオリアクタチャンバに収容された細胞濃度のレベル、少なくとも１つのリザーバ内への第１の流体の流量、バイオリアクタチャンバ内への第２の流体の流量、第１の流体の体積、第１の流体のｐＨ、第１の流体の温度、第１の流体の溶存酸素のレベル、第１の流体中の溶存ＣＯ_２のレベル、第１の流体中のＨＣＯ_３のレベル、及び第１の流体中の栄養素のレベルから選択される少なくとも３つを含む。いくつかの実施形態では、栄養素のレベルは、栄養素の量又は濃度を含む。いくつかの実施形態では、栄養素は、グルコース、ラクタート、グルタミン、グルタマート、又はそれらの任意の組み合わせの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、栄養素は、グルコースを含むが、ラクタート、グルタミン、及びグルタマートを含まない。いくつかの実施形態では、栄養素は、ラクタートを含むが、グルコース、グルタミン、及びグルタマートを含まない。いくつかの実施形態では、栄養素は、グルタミンを含むが、グルコース、ラクタート及びグルタマートを含まない。いくつかの実施形態では、栄養素は、グルタマートを含むが、グルコース、ラクタート及びグルタミンを含まない。

いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、１．５～１０，０００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される。いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、１００～７，５００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される。いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、５００～２，５００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される。いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、５０～１，０００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される。

００１８

いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、再循環培養モード、灌流培養モード、バッチ培養モード、及びフェドバッチ培養モードから選択される少なくとも２つの培養モードを有するように構成される。いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、少なくとも２つの培養モードの一方から少なくとも２つの培養モードの他方にモードを変更するように構成される。いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステムは、動作中に少なくとも２つの培養モードの一方から少なくとも２つの培養モードの他方にモードを変更するように構成された制御装置を含む。

００２０

００２１

いくつかの実施形態では、方法が実行され、動作するステップは、１．５～１０，０００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって行われる。

本明細書に開示される実施形態は、以下に示され、本明細書に記載されるように、様々な改善された結果をもたらすことができる。

本開示の様々な実施形態は、添付の図面を参照してさらに説明することができ、いくつかの図を通して同様の構造は同様の符号で参照される。示されている図面は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに一般に本開示の原理を説明することに重点が置かれている。したがって、本明細書に開示された特定の構造的及び機能的詳細は、必ずしも限定的であると解釈されるべきではなく、１つ又は複数の例示的な実施形態を様々に使用することを当業者に教示するための代表的な基礎としてのみ解釈されるべきである。
本開示のバイオリアクタシステムのいくつかの実施形態によるバイオリアクタシステムの様々な構成要素を示す概略ブロック図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態のいくつかの例示的な態様を例示する、本開示のバイオリアクタ制御システムの例示的な実施形態の結果を示すグラフである。 本開示の少なくともいくつかの実施形態のいくつかの例示的な態様を例示する、本開示のバイオリアクタ制御システムの例示的な実施形態の結果を示す別のグラフである。 本開示の少なくともいくつかの実施形態のいくつかの例示的な態様を例示する、本開示のバイオリアクタ制御システムの例示的な実施形態の結果を示すさらに別のグラフである。 本開示の少なくともいくつかの実施形態のいくつかの例示的な態様を例示する、本開示のバイオリアクタ制御システムの例示的な実施形態の結果を示す追加のグラフである。 本開示の少なくともいくつかの実施形態のいくつかの例示的な態様を例示する、本開示のバイオリアクタ制御システムの例示的な実施形態の結果を示す別の追加のグラフである。 本開示の少なくともいくつかの実施形態のいくつかの例示的な態様を例示する、本開示のバイオリアクタ制御システムの例示的な実施形態の結果を示すさらに別の追加のグラフである。 本開示の少なくともいくつかの実施形態のいくつかの例示的な態様を例示する、本開示のバイオリアクタ制御システムの例示的な実施形態の結果を示すなおさらに別の追加のグラフである。 本開示のバイオリアクタシステムのいくつかの実施形態によるバイオリアクタシステムの様々な構成要素を示す概略ブロック図である。 本開示のバイオリアクタシステムのいくつかの実施形態によるバイオリアクタシステムの様々な構成要素を示す別の概略ブロック図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態のいくつかの例示的な態様を例示する、本開示のバイオリアクタ制御システムの例示的な実施形態の結果を示すグラフを示す。 本明細書に開示される方法の一実施形態の例示的なフローチャートである。

添付の図面と併せて、本開示の様々な詳細な実施形態が本明細書に開示される。しかしながら、開示された実施形態は単なる例示であることを理解されたい。加えて、本開示の様々な実施形態に関連して与えられる例の各々は、例示的であり、限定的ではないことが意図される。

本明細書全体を通して、以下の用語は、文脈上他に明確に指示されない限り、本明細書に明示的に関連する意味をとる。本明細書で使用される「一実施形態では」及び「いくつかの実施形態では」という語句は、必ずしも同じ実施形態を指すとは限らないが、そうであってもよい。さらに、本明細書で使用される「別の実施形態では」及び「いくつかの他の実施形態では」という語句は、必ずしも異なる実施形態を指すわけではないが、そうであってもよい。したがって、以下に説明するように、本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、様々な実施形態を容易に組み合わせることができる。

加えて、「～に基づく」という用語は排他的ではなく、文脈上他に明確に指示されない限り、記載されていない追加の要因に基づくことを許容する。加えて、本明細書全体を通して、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」の意味は、複数の言及を含む。「～に（ｉｎ）」の意味は、「～内に（ｉｎ）」及び「～上に（ｏｎ）」を含む。

本明細書で使用される場合、「流体」という用語は、液体又は気体を指す。本明細書で使用される場合、「培地」という用語は、細胞が増殖することができる流体又は流体の組み合わせを指す。本明細書で使用される場合、「流れ（ｆｌｏｗ）」又は「流れ（ｆｌｏｗｓ）」という用語は、加えられた圧力及び／又は加えられたせん断応力下で連続的に変形する流体を指す。これに加えて、本明細書で使用される「流量」は、物質が流れる時間量当たりの速度である。また、本明細書で使用される場合、システム（入口）に入る、システム（出口）を出る、及び例示的なバイオリアクタシステムの部品間のポンプに出入りする物質の流れ又は移動は、物質の移送を可能にする任意の適切な一方向弁によるものである。本明細書で使用する場合、２つのチャンバが「流体接続」されている場合、これは、流体が２つのチャンバ間を前後に流れることができることを意味する。さらに、「流体接続された」という用語はまた、いくつかの実施形態のいくつかの構成に基づいて、流体の流れが特定の方向（例えば、１つのチャンバから別のチャンバへ）に指向性を有し得ることを意味する場合もある。

本明細書で使用される場合、「細胞の供給」又は「細胞供給」は、バイオリアクタに材料を導入することを指し、導入された材料は細胞増殖を促進する。本明細書で使用される場合、「廃棄培地」、「廃棄物」又は「使用済み廃棄物」は、細胞培地中に存在する場合、細胞増殖を妨げる、細胞増殖中に細胞によって分泌される任意の物質である。

本明細書で使用される場合、「バッチ培養モード」は、バイオリアクタシステムに所定量の培地を供給すること、及びこの新鮮又は新しい培地を使用して細胞を供給することを指す。この培養モードによって生成される廃棄物は、新しい培地を受け取るのと同じ速度で生成され得、すべての培地が消費されて廃棄物になったときにバッチモードが完了する。再循環はバッチ培養モードでは行われない。

本明細書で使用される場合、「フェドバッチ培養モード」はバッチ培養モードと同じであるが、すべての新鮮な培地が消費された各サイクルの後、新しい培地が導入される。サイクルは、所定の時間量にわたって継続する。再循環はフェドバッチ培養モードでは行われない。

本明細書で使用される場合、「灌流培養モード」は、細胞がバイオリアクタチャンバ内に保持されている間に、等体積の流体培地を同時にバイオリアクタシステムに供給及びバイオリアクタシステムから除去することを指す。この培養モードは、一定供給及び細胞廃棄物を一定除去する。

本明細書で使用される場合、「再循環培養モード」は、バイオリアクタの連続動作を指し、培地は２つのチャンバ間でのみ循環する。

本明細書で使用される場合、「設定点（ｓｅｔｐｏｉｎｔ）」又は「設定点（ｓｅｔｐｏｉｎｔｓ）」は、制御システムが到達しようとしている測定状態であり、制御システムは、設定点又は設定点の範囲を満たすようにパラメータを変更する。

本明細書で使用される場合、「レベル（ｌｅｖｅｌ）」又は「レベル（ｌｅｖｅｌｓ）」は、値又は値の範囲である。例えば、「ｐＨレベル」は、特定の具体的なｐＨ値又は特定のｐＨ範囲を意味することができる。

本開示において、いくつかの実施形態は、細胞を培養するために設計されたバイオリアクタ及びバイオリアクタシステムを含む細胞培養処理及び操作システムに関する。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、単一のユニット内で選択、培養、改変、活性化、増殖、洗浄、濃縮及び製剤化のすべての必要なステップを連続的に可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、細胞を培養するために必要に応じて様々な化学的パラメータを調節することができる。いくつかの実施形態によれば、例示的なバイオリアクタシステムは、限定されないが、バッチモード、フェドバッチモード、灌流モード、再循環モード、又はそれらの任意の組み合わせなどの様々な培養モードで使用することができる。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、閉鎖された無菌環境で完全に制御されてもよく、単回使用（１回の培養サイクル後に廃棄される）及び複数サイクル使用のために実装されてもよい。

いくつかの実施形態では、限定されないが、分泌因子（例えば、エキソソーム、増殖因子、例えば、ＦＧＦ、ＰＤＧＦ、及びサイトカイン、例えば、ＩＬ２、ＴＮＦａｌｆａ）、タンパク質、ペプチド、抗生物質又はアミノ酸を含む、例示的なバイオリアクタシステム内の細胞の任意の産物を収集することができる。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、最適かつ適応的な培養を提供することができ、細胞の操作を閉鎖系で実行することができ、操作を自動化することができる。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムで達成される高い増殖密度は、標準的な培養条件を使用して観察されるものの２倍であり得る。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムで達成される高い増殖密度は、標準的な培養条件を使用して観察されるものの５倍であり得る。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムで達成される高い増殖密度は、標準的な培養条件を使用して観察される１０倍超であり得る。

図１は、本開示の例示的なバイオリアクタシステム１００を概略的に示す。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、出口１０５も備え得るバイオリアクタ１０３を有する。いくつかの実施形態では、リザーバ１０７は、少なくとも２つのセクション（例えば、２つのポンプ１０９ａ、１０９ｂ）を備える流体回路（例えば、ポンプシステム）によってバイオリアクタ１０３に流体接続される。例示的なバイオリアクタシステムの流体回路は、例えばそれぞれがポンプ（１０９ａ、１０９ｂ）を有して構成された少なくとも２つのセクションを備え、流体回路又はポンプシステムは、以下では総称して１０９と呼ばれる。いくつかの実施形態では、リザーバ１０７は、入口１１１をさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、リザーバ１０７は、流体培地を有する別のチャンバであってもよい。いくつかの実施形態では、リザーバ内の流体培地は、バイオリアクタ内の流体培地と同じであってもよい。いくつかの実施形態では、リザーバ内の流体培地は、バイオリアクタ内の流体培地と異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、リザーバ１０７は細胞を含まない。いくつかの実施形態では、リザーバは、バイオリアクタ１０３への流体の送達を提供する培地を収容するように構成された容器である。いくつかの実施形態では、リザーバは、バイオリアクタ１０３から廃棄物を受け入れて収容するように構成された容器である。いくつかの実施形態では、バイオリアクタシステム１００は、少なくとも２つのリザーバ、すなわちバイオリアクタ１０３に流体を供給する培地を収容するように構成された第１のリザーバ１０７であって、流体が入口１１１を介して受け入れられる第１のリザーバ１０７と、流体回路（図１には示さず）を介して、又は出口１０５を介して、バイオリアクタ１０３から廃棄物を受け入れて収容するように構成された第２のリザーバ（図１には示さず）とを含む。

例示的なバイオリアクタシステムのいくつかの実施形態では、バイオリアクタ１０３は、内側チャンバ１０３ａをさらに備え、内側チャンバ１０３ａは、少なくとも複数の細胞を収容するように構成される。いくつかの実施形態では、バイオリアクタ１０３は、第１の流体培地を含む。いくつかの実施形態では、第１の流体培地は、少なくとも１つの気体、少なくとも１つの栄養素、液体、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができ、少なくとも１つの栄養素は、複数の細胞に供給するのに十分な量で存在する。第１の流体培地の液体は、バイオリアクタ１０３内の液体の体積をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、液体は、３７℃～４２℃の範囲の温度を有し得る。いくつかの実施形態では、液体は、２４℃～４２℃の範囲の温度を有し得る。いくつかの実施形態では、液体は、６．５ｐＨ～７．５ｐＨの範囲のｐＨレベルを有し得る。いくつかの実施形態では、液体は、５ｐＨ～８ｐＨの範囲のｐＨレベルを有し得る。

例示的なバイオリアクタシステムのいくつかの実施形態では、リザーバは、少なくとも第２の流体培地を収容するように構成された内側チャンバ１０７ａを有する。第２の流体培地は、少なくとも１つの気体、少なくとも複数の細胞に供給するのに十分な量の少なくとも１つの栄養素、液体、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。第２の培地の液体は、リザーバ１０７内の液体の体積、温度及びｐＨレベルをさらに含み得る。例示的なバイオリアクタシステムでの培養に使用することができる栄養素としては、限定されないが、グルコース、ラクタート、グルタミン、グルタマート、又はそれらの組み合わせが挙げられる。例示的なバイオリアクタシステムでの培養に使用することができる１つ又は複数の気体としては、限定されないが、酸素、窒素、二酸化炭素、空気、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の気体は溶解気体（例えば、培地に溶解する）である。

バイオリアクタ１０３は、いくつかの実施形態では、バイオリアクタに収容された流体培地及び細胞内の物理的及び化学的の両方の複数のパラメータを測定するように構成された少なくとも２つのセンサ（図示せず）をさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタ１０３は、少なくとも３つのセンサをさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタ１０３は、少なくとも４つのセンサをさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタは、５つ以上のセンサを備えてもよい。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムのリザーバ１０７は、リザーバに収容された流体培地中の物理的及び化学的の両方のパラメータを測定するように構成された少なくとも１つのセンサ（図示せず）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、リザーバ１０７は、少なくとも２つのセンサをさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、リザーバ１０７は、少なくとも３つのセンサをさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、リザーバ１０７は、少なくとも４つのセンサをさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、リザーバ１０７は、５つ以上のセンサをさらに備えてもよい。

いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムで（例えば、センサを介して）検知及び測定されるパラメータは、限定されないが、少なくとも以下から選択することができる：細胞濃度のレベル；少なくとも１つの栄養素のレベル；少なくとも１つの気体のレベル；第１の培地の液体の体積；第１の培地の液体のｐＨレベル；第１の培地の液体の温度；又はそれらの任意の組み合わせ。

いくつかの実施形態では、パラメータは、検知、検出、測定、制御されるか、又はそれらの任意の組み合わせである。例示的なバイオリアクタシステムのいくつかの実施形態では、これらのパラメータは、限定されないが、少なくとも以下から選択される：バイオリアクタチャンバに収容された細胞濃度のレベル；リザーバ内への流体の流量；バイオリアクタチャンバ内への同じ又は異なる流体の流量；少なくとも１つの流体の体積；少なくとも１つの流体のｐＨ；少なくとも１つの流体の温度；少なくとも１つの流体の溶存酸素のレベル；少なくとも１つの流体中の溶存ＣＯ_２のレベル；少なくとも１つの流体中のＨＣＯ_３のレベル；少なくとも１つの流体中の栄養素のレベル；及びそれらの任意の組み合わせ。

いくつかの実施形態では、検知及び測定されるパラメータは、限定されないが、温度、ｐＨレベル、グルコース濃度、溶存酸素濃度、ラクタート濃度、グルタミン濃度、グルタマート濃度、溶存二酸化炭素濃度、ＨＣＯ_３イオン濃度、及びそれらの任意の組み合わせであり得る。

いくつかの実施形態では、上記パラメータの少なくとも３つがバイオリアクタシステムのセンサによって検出される。いくつかの実施形態では、上記パラメータの少なくとも３つがバイオリアクタシステムによって測定される。いくつかの実施形態では、上記パラメータの少なくとも３つが、バイオリアクタシステムの構成によって（例えば、流体回路を制御するように構成された制御装置を介して）制御可能である。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、検知及び測定されたパラメータを、その測定値の所定の設定点又は所定の範囲に制御することができる。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、１～５個のパラメータを制御することができる。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタは、５～１０個のパラメータを制御することができる。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタは、少なくとも３つのパラメータを同時に、実質的に同時に制御することができるか、又は複数のパラメータの制御の入力は同時ではないが、制御の入力に基づくバイオリアクタシステム内の流体回路の起動が、これらのパラメータに対する変更に同時に影響を及ぼす。

図１に戻ると、流体回路は、第１のポンプ１０９ａがリザーバ１０７からバイオリアクタ１０３内に延在し、第２のポンプ１０９ｂが少なくとも１つのバイオリアクタから少なくとも１つのリザーバ内に延在するように構成され得る流体回路１０９を含む。いくつかの実施形態では、リザーバ１０７の入口１１１を使用して、バイオリアクタ培養のための材料を投入することができる。いくつかの実施形態では、リザーバ１０７の出口１０５を使用して、使用済み廃棄物、培地、又はそれらの任意の組み合わせを除去することができる。

いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムにおける流体回路（例えば、ポンプシステム）１０９のこの構成により、リザーバ１０７は、制御装置又はバイオリアクタへの構成要素を介してバイオリアクタへのすべての投入量を制御する。いくつかの実施形態では、リザーバ１０７は、リザーバと併せて固有のポンプシステムを使用して、バイオリアクタ内の生物反応又は細胞及び第１の流体培地のパラメータを制御することができる。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、バイオリアクタ内の少なくとも１つのパラメータを測定し、その測定値により、リザーバ内のパラメータを変更することによってそのパラメータを制御することができる。例示的なバイオリアクタシステムのいくつかの実施形態では、パラメータの測定はバイオリアクタ１０３で行われ、リザーバ１０７内のパラメータを変更することによって制御される。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、ポンプシステム１０９を使用して、リザーバ内のパラメータを変更して、バイオリアクタ１０３内のパラメータの変更に影響を及ぼすことができる。例示的なバイオリアクタシステムのいくつかの実施形態では、パラメータの測定はバイオリアクタ１０３で行われ、リザーバ１０７内のパラメータを変更することによってのみ制御される。例えば、いくつかの実施形態では、他の設定点を制御しながらリザーバの流体培地の範囲を５ｐＨ～８ｐＨの範囲に制御することによって、バイオリアクタの第１の培地のｐＨレベルを６．５ｐＨ～７．５ｐＨの範囲に制御することができる。いくつかの実施形態では、ポンプシステム１０９によって導入される以下のパラメータ、すなわち、バイオリアクタの液体のリザーバへの流量、リザーバからバイオリアクタへの液体の流量、又はそれらの任意の組み合わせも、バイオリアクタ又はリザーバのいずれかのセンサによって測定することができる。

いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、より多くの培地及び栄養素ならびにより大きな培養体積を必要とし得る。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、バイオリアクタの容積を変化させることを可能にし、細胞を別個の容器に移送する必要なく追加の培地を追加することを可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、ポンプシステムを用いてバイオリアクタに収容される培地の体積を調整することができる。いくつかの実施形態では、ポンプシステムは、バイオリアクタ液体の体積を調整可能であるように、バイオリアクタから液体の少なくとも一部を除去するか、リザーバ液体の少なくとも一部をバイオリアクタ液体に追加するか、又はそれらの任意の組み合わせを行うように構成される。

いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、以下に詳述するように、培養モードを交互に切り替えてもよい。いくつかの実施形態では、培養モードを交互に切り替えることにより、バイオリアクタシステムが複数のパラメータを同時に制御する能力を助けることができる。

いくつかの実施形態では、システムはバッチ培養モードを含む。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、リザーバ１０７が所定量の培地を受け入れ、培地をバイオリアクタに圧送１０２ａすることによって、バッチ培養モードを進行することができる。次いで、バイオリアクタは、廃棄物を出口１０５を通して放出することができる。

いくつかの実施形態では、システムはフェドバッチ培養モードを含む。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、リザーバ１０７が所定量の培地を受け入れ、この培地をバイオリアクタに圧送１０２ａすることによって、フェドバッチモードを進行することができる。いくつかの実施形態では、次いで、工程は所定の時間量にわたって繰り返される。いくつかの実施形態では、所定の時間量は、１日～２ヶ月である。いくつかの実施形態では、所定の時間量は、２日～４ヶ月である。

いくつかの実施形態では、システムは灌流培養モードを含む。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、リザーバ１０７が入口１１１を通して培地を受け入れ、この同じ培地をバイオリアクタに圧送１０２ａすることによって、灌流培養モードを進行することができる。センサは、同等の廃棄物のみがバイオリアクタの出口１０５を通って除去されるようにパラメータを検出する。

いくつかの実施形態では、システムは再循環モードを含む。いくつかの実施形態では、例示的なバイオリアクタシステムは、第１のポンプ１０９ａがリザーバからバイオリアクタに液体培地を連続的に圧送し、第２のポンプ１０９ｂがバイオリアクタからリザーバに液体培地を連続的に圧送するとによって、再循環培養モードを進行することができる。

図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、特定の非限定的な例として、同じ例示的なバイオリアクタシステムにおける細胞増殖を示す。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃのすべての特定の非限定的な例について、グループ１は灌流モードで処理され、グループ２は再循環モードで処理される。さらに、グループ１は、バイオリアクタ１０３内に８０パーセントのＤＯ（溶存酸素）及びリザーバ１０７内に１００パーセントのＤＯを有する４日間の培養物である。グループ１の播種は４．５×１０^７であり、収穫は１．２２×１０^８であった。グループ２は、バイオリアクタ１０３内に８０パーセントのＤＯ及びリザーバ１０７内に１００パーセントのＤＯを有する４日間の培養物である。グループ２の播種は４．５×１０^７であり、収穫は１．３３×１０^８であった。

図２Ａは、２つのグループのミリリットル単位の特定の培地消費量を示す。図２Ｂは、２つのグループの増殖倍率を示す。図２Ｃは、非限定的な具体例により、その設定点を維持するための２つ以上の動作オプションを有するバイオリアクタの第１の培地における設定点の制御を示す。ここで、バイオリアクタの第１の培地中の２時間にわたる７０パーセントＤＯの設定点は、リザーバからの培地が、ポンプ１０９ａを使用して所定の流量ミリリットル分及びリザーバ内の所定のＤＯパーセントレベルでバイオリアクタに灌流されることによって達成された。棒２０１は、８０パーセントＤＯのリザーバで毎分５．５２２１ミリリットルの流量である。棒２０３は、１００パーセントＤＯ割合で毎分１．７７５ミリリットルの流量である。例示的なバイオリアクタシステムの柔軟性は、この実験によって示されている。バイオリアクタ内の少なくとも１つの同じパラメータを制御するためのリザーバ内の複数の選択肢を比較し、例えばより低いせん断力及び効率的な培地使用による改善された方法を設計するために利用することができる。いくつかの実施形態では、改善された方法は、効率的な培地又は資源を使用しながら、高濃度の分泌因子及び／又はより高い細胞増殖又は正しい表現型を得ることを目的としていた。いくつかの実施形態では、正しい密度、パラメータ又は時間を読み取ると、エキソソームなどの分泌因子を廃棄物ポートを介して収集することができる。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄは、特定の非限定的な例により、例示的なバイオリアクタシステムにおいて制御することができる様々なパラメータを示すグラフを示す。図３Ａは、３０１によって示されるリザーバのｐＨレベル及び制御を、３０３によって示されるバイオリアクタ内のｐＨレベルと比較する。図３Ｂは、３０５によって示されるリザーバの温度及び制御を、３０７によって示されるバイオリアクタの温度と比較する。同様に、図３Ｃは、３０９によって示されるリザーバのＤＯレベル及び制御を、３１１によって示されるバイオリアクタのＤＯレベルと比較する。図３Ｄは、特定の非限定的な例により、この特定の非限定的な例では以下のパラメータである特定のパラメータ、すなわち、温度のみ；酸素、温度及びｐＨレベルを合わせて；ならびに酸素、温度、グルコース、ラクタート及びｐＨレベルを合わせて、を制御する場合の播種から収穫までの細胞増殖を示す。

図４は、例示的なバイオリアクタシステムのさらに別の実施形態のタイムラインデータグラフを示し、ここで、グルコースレベル及びラクタートレベルは、バイオリアクタ内の流体の体積を増加させる方法を使用して同時に制御される。いくつかの実施形態では、この制御方法は、図４のグラフに示すように、培地のより効率的な使用をもたらすことができる。

図５に示す代替の実施形態では、グルコースレベル及び／又はラクタートレベルはチャンバＡ内で測定されない。代わりに、グルコースレベル及び／又はラクタートレベルはチャンバＢの出口でのみ測定される。その結果、Ａ中の培地はより高いグルコースレベルを有し、チャンバＢ内の培地はより低いレベルになる。さらに、（Ｂからの）廃棄物出口及び（Ａ）中の新鮮な培地は、Ｂから出てくる培地の測定値のみに基づいて作動される。

図６は、本明細書に開示される制御スキーム及び方法の実施形態に従って動作された、バイオリアクタシステムの一実施形態を使用した特定の実験実行によるいくつかのタイムラインデータグラフ６００、６０２、６０４、６０６を示す。この例では、様々なパラメータが検出及び測定された。すなわち、生物反応チャンバ内の流体の溶存酸素（ＤＯ）、生物反応チャンバ内の流体の温度、生物反応チャンバ内の流体のｐＨ、生物反応チャンバ内の流体のＣＯ_２レベル、及び生物反応チャンバに流入する流体の流量である。これらのデータが収集された動作タイムラインにわたって、バイオリアクタシステムに収容された細胞は増殖した。ＤＯグラフ（６００）は、ＤＯの設定点が１５％に設定された場合に経時的に起こる事象を示す。温度グラフ（６０２）は、経時的な生物反応チャンバ内の温度の変化を示す。また、グラフ（６０４）に示すように、反応チャンバ内の乳酸の細胞分泌に起因して酸の必要性が少なく、経時的にリザーバから反応チャンバへの増加した流れ（６０６）があるので、リザーバへのＣＯ_２の流れはより低くなった。したがって、これらのグラフから得られる及び示される結果及びデータによって証明されるように、リザーバ内の流量、ＤＯレベル及びＣＯ_２レベルによって、生物反応チャンバ内のＤＯ及びｐＨを制御し、影響を及ぼすことができる。あるいは、様々なパラメータ（例えば、ＤＯ）の設定点を制御することによって、測定されたパラメータ（例えば、所定のパラメータ）をこれらの設定点に自動的に一致させるように、流体回路に影響を及ぼすことができることが分かる。すなわち、流量を制御（例えば、変更）することにより、例えば、生物反応チャンバ内のＤＯレベルを制御することができる。さらに、経時的に、生物反応チャンバ内に収容される細胞が多くなるにつれて、流量の増加及び酸分泌の増加に起因してリザーバ内で必要とされるＣＯ_２が少なくなることが認識される。

図７は、本明細書に開示される方法の一実施形態のフローチャートを示す。方法７００の実施形態は、複数のセンサを介して少なくとも３つのパラメータについてのセンサ測定値を取得するステップ７０２を含む。方法７００はまた、少なくとも３つのパラメータの各々に対して所定の設定点を提供するステップ７０４を含む。いくつかの実施形態では、取得するステップ７０２及び提供するステップ７０４は、任意の順序であり得る。いくつかの実施形態では、取得するステップ７０２は、提供するステップ７０４が実行される前に実行される。いくつかの実施形態では、取得するステップ７０２は、提供するステップ７０４が実行された後に実行される。いくつかの実施形態では、取得するステップ７０２及び提供するステップ７０４は、同じ時間に又はほぼ同じ時間に（すなわち、同時に）実行される。次に、図７に示す実施形態によれば、方法７００は、センサ測定値を少なくとも３つのパラメータの所定の設定点と比較するステップ７０６と、次いで、流体回路を制御するステップ７０８であって、センサ測定値の各々が少なくとも３つのパラメータの所定の設定点と実質的に一致するまで、第１の流体の一部をバイオリアクタチャンバから除去する、第２の流体の一部をバイオリアクタチャンバに追加する、又はそれらの組み合わせを行うステップ７０８とを含む。いくつかの実施形態では、パラメータの設定点及びセンサ測定値に基づいて、バイオリアクタシステムの動作の変更に影響を及ぼすために他の動作が行われる。

以下の態様は、本明細書に開示される実施形態を列挙し、その任意の態様の任意の部分は、任意の態様の任意の他の部分と組み合わせることができる。
態様１． 方法であって、
バイオリアクタシステムを動作させるステップを含み、
前記バイオリアクタシステムが、
バイオリアクタチャンバと、
少なくとも１つのリザーバと、
複数のセンサと、
流体回路と
を備え、
前記流体回路が、
前記流体回路の第１のセクションを備え、
前記第１のセクションが、前記バイオリアクタチャンバを前記少なくとも１つのリザーバに流体接続し、前記バイオリアクタチャンバに収容された第１の流体を前記少なくとも１つのリザーバに流すように構成され、
前記流体回路の第２のセクションを備え、
前記第２のセクションが、前記少なくとも１つのリザーバを前記バイオリアクタチャンバに流体接続し、前記少なくとも１つのリザーバに収容された第２の流体を前記バイオリアクタチャンバに流すように構成され、
前記バイオリアクタシステムを動作させるステップが、
前記複数のセンサを介して少なくとも３つのパラメータのセンサ測定値を取得するステップと、
前記少なくとも３つのパラメータの各々について所定の設定点を提供するステップと、
前記少なくとも３つのパラメータについて前記センサ測定値を前記所定の設定点と比較するステップと、
前記流体回路を制御するステップであって、
前記センサ測定値の各々が前記少なくとも３つのパラメータの前記所定の設定点と実質的に一致するまで、
前記バイオリアクタチャンバから前記第１の流体の一部を除去する、
前記第２の流体の一部を前記バイオリアクタチャンバに追加する、又は
それらの組み合わせを行うように、前記流体回路を制御するステップと
を含む、方法。
態様２． 少なくとも３つのパラメータが、
バイオリアクタチャンバに収容された細胞濃度のレベル、
少なくとも１つのリザーバ内への第１の流体の流量、
前記バイオリアクタチャンバ内への第２の流体の流量、
前記第１の流体の体積、
前記第１の流体のｐＨ、
前記第１の流体の温度、
前記第１の流体の溶存酸素のレベル、
前記第１の流体中の溶存ＣＯ_２のレベル、
前記第１の流体中のＨＣＯ_３のレベル、及び
前記第１の流体中の栄養素のレベル
から選択される、態様１に記載の方法。
態様３． 方法であって、
バイオリアクタシステムを動作させるステップを含み、
前記バイオリアクタシステムが、
バイオリアクタチャンバと、
複数のリザーバと、
複数のセンサと、
流体回路と
を備え、
前記複数のリザーバが、
第１のリザーバと
第２のリザーバと
を備え、
前記流体回路が、
前記流体回路の第１のセクションを備え、
前記第１のセクションが、前記バイオリアクタチャンバを前記第１のリザーバに流体接続し、前記バイオリアクタチャンバに収容された第１の流体を前記第１のリザーバに流すように構成され、
前記流体回路の第２のセクションを備え、
前記第２のセクションが、前記第２のリザーバを前記バイオリアクタチャンバに流体接続し、前記第２のリザーバに収容された第２の流体を前記バイオリアクタチャンバに流すように構成され、
前記動作させるステップが、
前記複数のセンサを介して少なくとも３つのパラメータのセンサ測定値を取得するステップと、
前記少なくとも３つのパラメータの各々について所定の設定点を提供するステップと、
前記少なくとも３つのパラメータについて前記センサ測定値を前記所定の設定点と比較するステップと、
前記流体回路を制御するステップであって、
前記センサ測定値の各々が前記少なくとも３つのパラメータの前記所定の設定点と実質的に一致するまで、
前記バイオリアクタチャンバから前記第１の流体の一部を除去する、
前記第２の流体の一部を前記バイオリアクタチャンバに追加する、又は
それらの組み合わせを行うように、前記流体回路を制御するステップと
を含む、方法。
態様４． 少なくとも３つのパラメータが、
バイオリアクタチャンバに収容された細胞濃度のレベル、
少なくとも１つのリザーバ内への第１の流体の流量、
前記バイオリアクタチャンバ内への第２の流体の流量、
前記第１の流体の体積、
前記第１の流体のｐＨ、
前記第１の流体の温度、
前記第１の流体の溶存酸素のレベル、
前記第１の流体中の溶存ＣＯ_２のレベル、
前記第１の流体中のＨＣＯ_３のレベル、及び
前記第１の流体中の栄養素のレベル
から選択される、態様３に記載の方法。
態様５． バイオリアクタシステムが、バイオリアクタチャンバに収容された複数の細胞を含む、態様１～４のいずれか１つに記載の方法。
態様６． 第１の流体が、液体、気体、栄養素、培地、又はそれらの組み合わせである、態様１～５のいずれか１つに記載の方法。
態様７． 第２の流体が、液体、気体、栄養素、培地、又はそれらの組み合わせである、態様１～６のいずれか１つに記載の方法。
態様８． 流体回路を制御するステップが、
少なくとも３つのパラメータのうちの１～３つを調整するステップを含み、前記流体回路が、前記少なくとも３つのパラメータのうちの前記１～３つの調整を自動的に調整する、
態様１～７のいずれか１つに記載の方法。
態様９． 流体回路を制御するステップが、
少なくとも３つのパラメータのすべてを調整するステップを含み、前記流体回路が、前記少なくとも３つのパラメータのすべての調整を自動的に調整する、
態様１～７のいずれか１つに記載の方法。
態様１０． 調整が同時である、態様９に記載の方法。
態様１１． バイオリアクタシステムを動作させるステップが、１．５～１０，０００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される、態様１～１０のいずれか１つに記載の方法。
態様１２． バイオリアクタシステムを動作させるステップが、１００～７，５００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される、態様１～１０のいずれか１つに記載の方法。
態様１３． バイオリアクタシステムを動作させるステップが、５００～２，５００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される、態様１～１０のいずれか１つに記載の方法。
態様１４． バイオリアクタシステムを動作させるステップが、５０～１，０００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される、態様１～１０のいずれか１つに記載の方法。
態様１５． バイオリアクタシステムが、
再循環培養モード、
灌流培養モード、
バッチ培養モード、及び
フェドバッチ培養モード
から選択される少なくとも２つの培養モードを有するように構成され、
前記バイオリアクタシステムを動作させるステップが、
前記少なくとも２つの培養モードを一方から他方に変更するステップ
をさらに含む、態様１～１４のいずれか１つに記載の方法。
態様１６． バイオリアクタチャンバと、
少なくとも１つのリザーバと、
複数のセンサと、
第１の制御された流体流路と、
第２の制御された流体流路と、
制御装置と
を備え、
前記第１の制御された流体流路が、前記バイオリアクタチャンバ及び前記少なくとも１つのリザーバに接続され、
前記第１の制御された流体流路が、前記少なくとも１つのリザーバから前記バイオリアクタチャンバに流体を流すように構成され、
前記第２の制御された流体流路が、前記バイオリアクタチャンバ及び前記少なくとも１つのリザーバに接続され、
前記第２の制御された流体流路が、前記バイオリアクタチャンバから前記少なくとも１つのリザーバに流体を流すように構成され、
前記制御装置が、前記複数のセンサと通信し、前記複数のセンサから複数のパラメータを受信するように構成され、
前記制御装置が、前記複数のセンサから受信した前記複数のパラメータに基づいて、前記第１の制御された流体流路、前記第２の制御された流体流路、又はその両方を制御するように構成される、
バイオリアクタシステム。
態様１７． 複数のパラメータが、
バイオリアクタチャンバに収容された細胞濃度のレベル、
少なくとも１つのリザーバ内への第１の流体の流量、
前記バイオリアクタチャンバ内への第２の流体の流量、
前記第１の流体の体積、
前記第１の流体のｐＨ、
前記第１の流体の温度、
前記第１の流体の溶存酸素のレベル、
前記第１の流体中の溶存ＣＯ_２のレベル、
前記第１の流体中のＨＣＯ_３のレベル、及び
前記第１の流体中の栄養素のレベル
から選択される少なくとも３つを含む、態様１６に記載のバイオリアクタシステム。
態様１８． 第１の流体が、液体、気体、栄養素、又はそれらの組み合わせである、態様１６又は１７に記載のバイオリアクタシステム。
態様１９． 第２の流体が、液体、気体、栄養素、又はそれらの組み合わせである、態様１６又は１７に記載のバイオリアクタシステム。
態様２０． バイオリアクタシステムが、１．５～１０，０００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される、態様１６～１９のいずれか１つに記載のバイオリアクタシステム。
態様２１． バイオリアクタシステムが、１００～７，５００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される、態様１６～１８のいずれか１つに記載のバイオリアクタシステム。
態様２２． バイオリアクタシステムが、５００～２，５００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される、態様１６～１８のいずれか１つに記載のバイオリアクタシステム。
態様２３． バイオリアクタシステムが、５０～１，０００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される、態様１６～１８のいずれか１つに記載のバイオリアクタシステム。
態様２４． バイオリアクタシステムが、
再循環培養モード、
灌流培養モード、
バッチ培養モード、及び
フェドバッチ培養モード
から選択される少なくとも２つの培養モードを有するように構成される、態様１６～２３のいずれか１つに記載のバイオリアクタシステム。
態様２５． 制御装置が、少なくとも２つの培養モードの一方から少なくとも２つの培養モードの他方にモードを変更するように構成される、態様２４に記載のバイオリアクタシステム。
態様２６． 制御装置が、動作中に少なくとも２つの培養モードの一方から少なくとも２つの培養モードの他方にモードを変更するように構成される、態様２４に記載のバイオリアクタシステム。
態様２７． 方法であって、
バイオリアクタを取得するステップを含み、
前記バイオリアクタが、
バイオリアクタチャンバと、
前記バイオリアクタチャンバが、少なくとも、
複数の細胞、及び
第１の培地
を収容するように構成され、
前記第１の培地が、
第１の液体、
前記第１の液体が、第１の体積、第１の温度、及び第１のｐＨを有し、
第１の気体、及び
第１の栄養素
の１つ又は複数を含み、
出口と、
複数のセンサと
を備え、
リザーバを取得するステップを含み、
前記リザーバが、
入口と、
リザーバチャンバと
を備え、
前記リザーバチャンバが、第２の培地を収容するように構成され、
前記第２の培地が、
第２の液体、
前記第２の液体が、第２の体積、第２の温度、及び第２のｐＨを有し、
第２の気体、及び
第２の栄養素
の１つ又は複数を含み、
複数のポンプを取得するステップを含み、
前記複数のポンプが、
第１のポンプであって、前記リザーバから前記バイオリアクタチャンバまで延在する、第１のポンプと、
第２のポンプであって、前記バイオリアクタから前記リザーバまで延在する、第２のポンプと
を備え、
前記リザーバ、前記バイオリアクタ、及び前記複数のポンプを動作させるステップを含み、
前記動作させるステップが、
前記バイオリアクタ内で前記複数の細胞を増殖させるステップと、
前記複数のセンサを介して少なくとも３つのパラメータの測定値を取得するステップであって、前記少なくとも３つのパラメータが、
前記複数の細胞の細胞濃度のレベル、
前記リザーバの前記リザーバチャンバ内への前記第１の液体の流量、
前記バイオリアクタチャンバ内への前記第２の液体の流量、
前記第１の気体の量、
前記第１の栄養素の量、
前記第１の体積、
前記第１のｐＨ、及び
前記第１の温度
から選択されるステップと
を含み、
前記バイオリアクタの前記少なくとも３つのパラメータの各々について設定点を提供するステップを含み、
前記設定点が、前記少なくとも３つのパラメータの各々についての所定の範囲に対応し、
前記少なくとも３つのパラメータの各々について前記測定値を前記所定の範囲と比較するステップを含み、
前記測定値の各々が前記少なくとも３つのパラメータの前記所定の範囲内に実質的に入るまで、
前記バイオリアクタから前記第１の液体の一部を除去すること、又は
前記第２の液体の一部を前記第１の液体に追加すること
を介して、前記第１の体積を調整することによって、前記少なくとも３つのパラメータを同時に制御するステップを含む、方法。

本開示の１つ又は複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例示的なものにすぎず、限定的なものではなく、本明細書に記載の本発明の方法論、本発明のシステム／プラットフォーム、及び本発明の装置の様々な実施形態を互いに任意に組み合わせて利用することができることを含む、多くの修正が当業者に明らかになり得ることが理解される。さらにまた、様々なステップは、任意の所望の順序で実行されてもよい（任意の所望のステップが追加されてもよく、及び／又は任意の所望のステップが削除されてもよい）。

Claims (26)

1. バイオリアクタシステムを動作させるステップを含み、
   該バイオリアクタシステムが、以下を備える、方法：
   バイオリアクタチャンバ、
   少なくとも１つのリザーバ、
   複数のセンサ、及び
   流体回路
   ただし、前記流体回路は以下を含む：
   前記流体回路の第１のセクション、
   ただし、前記第１のセクションは、前記バイオリアクタチャンバを前記少なくとも１つのリザーバに流体接続し、前記バイオリアクタチャンバに収容された第１の流体を前記少なくとも１つのリザーバに流すように構成されている、及び
   前記流体回路の第２のセクション、
   ただし、前記第２のセクションは、前記少なくとも１つのリザーバを前記バイオリアクタチャンバに流体接続し、前記少なくとも１つのリザーバに収容された第２の流体を前記バイオリアクタチャンバに流すように構成されている；
   ただし、前記バイオリアクタシステムを動作させるステップは以下を含む：
   前記複数のセンサを介して少なくとも３つのパラメータのセンサ測定値を取得するステップ、
   前記少なくとも３つのパラメータの各々について所定の設定点を提供するステップ、
   前記少なくとも３つのパラメータについて前記センサ測定値を前記所定の設定点と比較するステップ、及び
   以下を行う、前記流体回路を制御するステップ、
   前記バイオリアクタチャンバから前記第１の流体の一部を除去し、
   前記第２の流体の一部を前記バイオリアクタチャンバに追加すること、又は
   それらの組み合わせ、
   該ステップは、前記センサ測定値の各々が、前記少なくとも３つのパラメータの前記所定の設定点と実質的に一致するまで行われる。
2. 少なくとも３つのパラメータが、以下から選択される、請求項１に記載の方法；
   バイオリアクタチャンバに収容された細胞濃度のレベル、
   少なくとも１つのリザーバ内への第１の流体の流量、
   前記バイオリアクタチャンバ内への第２の流体の流量、
   第１の流体の体積、
   第１の流体のｐＨ、
   第１の流体の温度、
   第１の流体の溶存酸素のレベル、
   第１の流体中の溶存ＣＯ_２のレベル、
   第１の流体中のＨＣＯ_３のレベル、及び
   第１の流体中の栄養素のレベル。
3. バイオリアクタシステムを動作させるステップを含み、
   該バイオリアクタシステムが、以下を備える、方法：
   バイオリアクタチャンバ、
   以下を備える複数のリザーバ、
   第１のリザーバ、及び
   第２のリザーバ、
   複数のセンサ、及び
   流体回路、
   ただし、前記流体回路は、以下を備える：
   前記流体回路の第１のセクション、
   ただし、前記第１のセクションは、前記バイオリアクタチャンバを前記第１のリザーバに流体接続し、前記バイオリアクタチャンバに収容された第１の流体を前記第１のリザーバに流すように構成されている、
   及び
   前記流体回路の第２のセクション
   ただし、 前記第２のセクションは、前記第２のリザーバを前記バイオリアクタチャンバに流体接続し、前記第２のリザーバに収容された第２の流体を前記バイオリアクタチャンバに流すように構成されている、
   ただし、前記動作させるステップは、以下を含む：
   前記複数のセンサを介して少なくとも３つのパラメータのセンサ測定値を取得するステップ、
   前記少なくとも３つのパラメータの各々について所定の設定点を提供するステップ、
   前記少なくとも３つのパラメータについて前記センサ測定値を前記所定の設定点と比較するステップ、及び
   以下を行う、前記流体回路を制御するステップ、
   前記バイオリアクタチャンバから前記第１の流体の一部を除去すること、
   前記第２の流体の一部を前記バイオリアクタチャンバに追加すること、又は
   それらの組み合わせ、
   該ステップは、前記センサ測定値の各々が前記少なくとも３つのパラメータの前記所定の設定点と実質的に一致するまで行われる。
4. 少なくとも３つのパラメータが、以下から選択される、請求項３に記載の方法：
   バイオリアクタチャンバに収容された細胞濃度のレベル、
   少なくとも１つのリザーバ内への第１の流体の流量、
   前記バイオリアクタチャンバ内への第２の流体の流量、
   第１の流体の体積、
   第１の流体のｐＨ、
   第１の流体の温度、
   第１の流体の溶存酸素のレベル、
   第１の流体中の溶存ＣＯ_２のレベル、
   第１の流体中のＨＣＯ_３のレベル、及び
   第１の流体中の栄養素のレベル。
5. バイオリアクタシステムが、バイオリアクタチャンバに収容された複数の細胞を含む、請求項１～４のいずれかに記載の方法。
6. 第１の流体が、液体、気体、栄養素、培地、又はそれらの組み合わせである、請求項１～５のいずれかに記載の方法。
7. 第２の流体が、液体、気体、栄養素、培地、又はそれらの組み合わせである、請求項１～６のいずれかに記載の方法。
8. 流体回路を制御するステップが、
   少なくとも３つのパラメータのうちの１～３つを調整するステップを含み、前記流体回路が、前記少なくとも３つのパラメータのうちの前記１～３つの調整を自動的に調整する、
   請求項１～７のいずれかに記載の方法。
9. 流体回路を制御するステップが、
   少なくとも３つのパラメータのすべてを調整するステップを含み、前記流体回路が、前記少なくとも３つのパラメータのすべての調整を自動的に調整する、
   請求項１～７のいずれかに記載の方法。
10. 調整が同時に行われる、請求項９に記載の方法。
11. バイオリアクタシステムを動作させるステップが、１．５～１０，０００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される、請求項１～１０のいずれかに記載の方法。
12. バイオリアクタシステムを動作させるステップが、１００～７，５００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される、請求項１～１０のいずれかに記載の方法。
13. バイオリアクタシステムを動作させるステップが、５００～２，５００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される、請求項１～１０のいずれかに記載の方法。
14. バイオリアクタシステムを動作させるステップが、５０～１，０００の複数の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって実行される、請求項１～１０のいずれかに記載の方法。
15. 請求項１～１４のいずれかに記載の方法、
    ただし、バイオリアクタシステムが、以下から選択される培養モードを少なくとも２つ含むように構成されている：
    再循環培養モード、
    灌流培養モード、
    バッチ培養モード、及び
    フェドバッチ培養モード
    前記バイオリアクタシステムを動作させるステップが、以下をさらに含む：
    前記少なくとも２つの培養モードを、一方から他方に変更するステップ。
16. 以下を備えるバイオリアクタシステム：
    バイオリアクタチャンバ；
    少なくとも１つのリザーバ；
    複数のセンサ；
    第１の制御された流体流路、ただし、
    前記第１の制御された流体流路は、バイオリアクタチャンバ及び前記少なくとも１つのリザーバに接続され、及び
    前記第１の制御された流体流路は、前記少なくとも１つのリザーバから前記バイオリアクタチャンバに流体を流すように構成されている；
    第２の制御された流体流路、ただし、
    前記第２の制御された流体流路は、前記バイオリアクタチャンバ及び前記少なくとも１つのリザーバに接続され、及び
    前記第２の制御された流体流路は、前記バイオリアクタチャンバから前記少なくとも１つのリザーバに流体を流すように構成されている、
    制御装置
    前記制御装置は、前記複数のセンサと通信し、前記複数のセンサから複数のパラメータを受信するように構成されていて、
    前記制御装置は、前記複数のセンサから受信した前記複数のパラメータに基づいて、前記第１の制御された流体流路、前記第２の制御された流体流路、又はその両方を制御するように構成されている
17. 請求項１６に記載のバイオリアクタシステム、ただし、複数のパラメータが以下から選択される少なくとも３つを含む：
    バイオリアクタチャンバに収容された細胞濃度のレベル、
    少なくとも１つのリザーバ内への第１の流体の流量、
    前記バイオリアクタチャンバ内への第２の流体の流量、
    第１の流体の体積、
    第１の流体のｐＨ、
    第１の流体の温度、
    第１の流体の溶存酸素のレベル、
    第１の流体中の溶存ＣＯ_２のレベル、
    第１の流体中のＨＣＯ_３のレベル、及び
    第１の流体中の栄養素のレベル。
18. 第１の流体が、液体、気体、栄養素、又はそれらの組み合わせである、請求項１６又は１７に記載のバイオリアクタシステム。
19. 第２の流体が、液体、気体、栄養素、又はそれらの組み合わせである、請求項１６又は１７に記載のバイオリアクタシステム。
20. バイオリアクタシステムが、１．５～１０，０００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される、請求項１６～１９のいずれかに記載のバイオリアクタシステム。
21. バイオリアクタシステムが、１００～７，５００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される、請求項１６～１８のいずれかに記載のバイオリアクタシステム。
22. バイオリアクタシステムが、５００～２，５００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される、請求項１６～１８のいずれかに記載のバイオリアクタシステム。
23. バイオリアクタシステムが、５０～１，０００の細胞の増殖倍率を得るのに十分な時間にわたって動作するように構成される、請求項１６～１８のいずれかに記載のバイオリアクタシステム。
24. 請求項１６～２３のいずれかに記載のバイオリアクタシステム、ただし、バイオリアクタシステムは、以下から選択される少なくとも２つの培養モードを有するように構成されている、
    再循環培養モード、
    灌流培養モード、
    バッチ培養モード、及び
    フェドバッチ培養モード。
25. 制御装置が、少なくとも２つの培養モードの一方から少なくとも２つの培養モードの他方にモードを変更するように構成される、請求項２４に記載のバイオリアクタシステム。
26. 制御装置が、動作中に少なくとも２つの培養モードの一方から少なくとも２つの培養モードの他方にモードを変更するように構成される、請求項２４に記載のバイオリアクタシステム。

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