JP2023548434A - 細胞の大規模培養のためのマルチ足場システム - Google Patents

Abstract

本発明は、培養された細胞の大規模生産の分野にあり、任意選択で多層構成に配置された複数の足場を含むシステム、並びに培養食品、特に培養肉の生産を含む様々な用途のための細胞及び／又は組織培養物の生産のためのその使用方法を提供する。

Description

本発明は、培養された細胞の大規模生産の分野にあり、複数の足場を含むシステム、並びに培養食品、特に培養肉の生産を含む様々な用途のための細胞及び／又は組織培養物の生産のためのその使用方法を提供する。

細胞を、組織発生のための足場として作用する生体材料と組み合わせるアプローチは、組織工学及び修復から培養食品の生産まで、様々な分野で取られてきた。全ての使用のために、細胞は、足場上で増殖し得、そして所望の組織を生産するために必要とされる組織化及び機能を獲得し得るべきである。増殖した細胞及び／又は形成された組織は、更なる使用のために足場から分離され得るか、又は増殖した細胞及び／又は組織を有する足場の全組成物が使用され得る。培養食品産業において、食用材料で作られた足場は、培養食品製品の質感及び口当たりに寄与し得る。

足場を伴う又は伴わない最終産物を目的とする、培養された細胞及び／又は組織の生産における課題は、依然として培養された細胞及び／又は組織の所望の特徴を維持しながら、システム及びプロセスをスケールアップすることである。培養食品産業は、公衆が最終製品に対して喜んで支払うであろう価格を考慮して、生産が費用対効果の高いままでなければならないため、更に大きな課題に直面している。

本発明の出願人への国際（ＰＣＴ）出願公開第２０１９／０１６７９５号は、三次元多孔質足場及び複数のタイプの細胞（その筋芽細胞又はその前駆細胞、少なくとも１つのタイプの細胞外マトリックス（ＥＣＭ）－分泌細胞、及び潜在的に内皮細胞又はそれらの前駆細胞を含む）をインキュベートすることと、筋芽細胞の筋管への分化を誘導することと、を含む、食用組成物を生産する方法、並びにそのようにして製造された食用組成物を開示している。

本発明の出願人は、培養食品、特に培養肉を商業規模で生産するための培養システムを更に開示した。培養システムは、細胞培養バイオリアクタ内に配置された少なくとも１つの足場上で非ヒト動物由来の付着細胞を増殖させるための、少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタ、典型的には複数の細胞培養バイオリアクタを含み、可撓性バッグで作られたバイオリアクタは特定の例である（国際（ＰＣＴ）出願公開第２０２０／２２２２３９号）。

国際（ＰＣＴ）出願公開第２０１９／０５１４８６号は、組織足場を有し、それを通して灌流される培養培地を有するバイオリアクタを開示する。複数の独立した培養チャンバ及びリザーバ又はサブリザーバがあってもよい。センサは、様々な培養チャンバ内の条件を個々に制御することを提供することができ、種々の培養チャンバは、異なって、又は異なる持続時間の間、動作させられることができる。流速及び圧力低下に基づいて、足場の流体抵抗から細胞の数又はコンフルエンスへの進行を推測することが可能である。収穫は、以下の任意の組み合わせ又は順序を含み得、収穫試薬への曝露、振動、定常的、脈動的又は振動的な液体の流れ、足場を通る気体－液体界面の通路である。振動及び流れは、互いに補強するように適用され得る。

国際（ＰＣＴ）出願公開第２０２１／１０２３７５号は、細胞ベースの肉製品を調製するための装置及びシステム、並びにその使用方法を開示している。概して、本装置、システム、及び方法は、１つ以上の封入基材上で肉製品を成長させる。例えば、肉製品を調製するための装置は、キャビティを含むエンクロージャと、キャビティ内に配置され、長手方向軸の周りに湾曲した複数の入れ子状の表面と、肉製品の成長を支持するように構成された表面とを含む基材とを含み得る。基材は、長手方向軸に実質的に平行な流体を受容するように構成されてもよい。

コスト効率のよい方法で培養された細胞及び／又は組織の大規模生産の要件に答えることができる様々なシステム及び方法が大いに必要とされている。

本発明は、上記のニーズに応えるものであり、高度な細胞及び／又は組織培養のための、任意選択で培養食品の製造のためのシステム、方法、及びバイオリアクタを提供する。

第１の態様によれば、細胞及び／又は組織培養のための培養システムであって、少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタを備え、細胞培養バイオリアクタは、入口ポートを含む第１の表面、出口ポートを含む第２の表面、及び少なくとも１つのバイオリアクタ壁であって、少なくとも１つのバイオリアクタ壁は、第１の表面から第２の表面に向かって延在し、少なくとも１つの足場ユニットをその中に収容するように構成された内部チャンバを画定する、バイオリアクタ壁と、入口ポートに流体結合された入口マニホールド及び出口ポートに流体結合された出口マニホールドとを含み、各マニホールドは、それに沿って配置され、それを通って液体の流れを方向付けるように構成された開口部を含む。

培養システムは、複数の足場を含む少なくとも１つの足場ユニットを更に含み、各足場は、その隣接又は連続する足場から分離されて、それらの間に液体の流れを可能にする空間を形成し、各足場の少なくとも一部は細胞を含み、少なくとも１つの足場ユニットは、少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタ内に配置されるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、培養システムは、少なくとも１つのポンプを更に備え、マニホールドは少なくとも１つのポンプに流体結合され、少なくとも１つのポンプは、少なくとも１つの足場ユニットを通って流れる液体の流量を制御し、液体をシステム内で循環させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、複数の足場の各足場は、その隣接又は連続する足場から分離されて空間を形成し、当該空間は、足場ユニットの隣接又は連続する足場の間で液体がそこを通って流れることを可能にするように構成される。更なる実施形態では、隣接又は連続する足場の間の空間は、入口マニホールドと出口マニホールドとの間の流体連通を可能にするように構成される。

いくつかの実施形態によれば、複数の足場の各足場は、当該足場の長手方向軸に沿って及び／又は平行に反対方向に面する少なくとも２つの表面を含む。更なる実施形態によれば、表面のいずれも、その任意の断面にわたって囲まれた外周を画定しない。

いくつかの実施形態によれば、足場の各々は平面である。

いくつかの実施形態によれば、複数の足場の各足場の厚さは、約１ｍｍ～約１０ｃｍの範囲である。更なる実施形態によれば、足場の各々の厚さは、約１ｃｍ～約５ｃｍの範囲である。更なる実施形態によれば、足場の各々の厚さは、約１ｍｍ～約６ｍｍの範囲である。これらの実施形態によれば、足場の各々の幅軸及び長さ軸の各々の寸法は、当該足場の厚さと比較して少なくとも１０倍大きい。

いくつかの実施形態によれば、複数の足場の各足場の少なくとも２つの表面の各々の面積は、少なくとも５ｃｍ^２である。更なる実施形態によれば、２つの表面の各々の面積は、約１０ｃｍ^２～約１５，０００ｃｍ^２の範囲である。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプの動作時に、液体は、複数の足場の各足場の長手方向軸に沿って流れる。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプの動作時に、液体は、足場の少なくとも１つの表面上、隣接する足場間の空間内、又はそれらの組み合わせで流れる。

いくつかの実施形態によれば、足場は多孔質材料から作製される。更なる実施形態によれば、多孔質材料は、約２μｍ～約１．５ｍｍの範囲の直径を有する細孔を含む。また更なる実施形態によれば、細孔は、約５μｍ～約２５０μｍの範囲の平均直径を有する。また更なる実施形態によれば、細孔は、約１０μｍ～約１００μｍの範囲の平均直径を有する。いくつかの実施形態によれば、細孔の一部は相互接続されてチャネルを形成する。

いくつかの実施形態によれば、複数の足場における足場の各々は、同じタイプである。

いくつかの実施形態によれば、隣接する足場間を分離する空間は均一である。

いくつかの実施形態によると、隣接する足場の間に形成される各空間の高さは、約３０ｍｍ未満である。更なる実施形態によれば、隣接する足場間の各空間の高さは、０．１ｍｍ～１０ｍｍの範囲である。

いくつかの実施形態によれば、細胞培養バイオリアクタは、各足場をその隣接する足場から分離する複数の支持要素を更に含む。更なる実施形態によれば、複数の足場の各足場は、少なくとも１つの支持要素上に少なくとも部分的に配置される。更なる実施形態によると、複数の足場は、垂直軸に沿って、及び／又はそれに平行に、一方が他方の上に垂直に積み重ねられ、各足場は、少なくとも１つの支持要素によって、後続の足場から離間される。更なる実施形態によれば、少なくとも１つの支持要素が、連続する足場の間に配置され、それによって、それらの間を分離する空間を画定する。更に別の実施形態によれば、各足場は、少なくとも２つの支持要素の間に配置され、任意選択でそれに結合又は取り付けられる。

いくつかの実施形態によれば、複数の足場の各足場は、足場をその隣接する足場から分離するように構成された少なくとも１つの構造要素を更に含む。更なる実施形態によれば、少なくとも１つの構造要素は、当該足場材料から作製される。特定の実施形態によれば、少なくとも１つの構造要素は、足場の一体部分を形成する。

いくつかの実施形態によれば、複数の足場を含む少なくとも１つの足場ユニットは、足場の各々が、その２つの表面がバイオリアクタの底面に平行になるように配置されるように、細胞培養バイオリアクタ内に配置される。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプの動作中、液体は、隣接する足場の間で、各足場の少なくとも１つの表面に沿って各空間内で長手方向軸に平行に通過する。

いくつかの実施形態によれば、入口マニホールド及び出口マニホールドの各々は、その上に配置された複数の開口部を備える少なくとも１つの液体導管として形成される。いくつかの実施形態によれば、入口マニホールド及び出口マニホールドの各々は、バイオリアクタの表面又は壁に位置する複数の開口部を含むバイオリアクタの一部の一体部分として形成される。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの足場ユニットは、細胞培養バイオリアクタの内部チャンバ内に配置され、その結果、各マニホールドの開口部のうちの少なくとも１つが、足場ユニットの２つの隣接又は連続する足場間の対応する空間に直接対向して位置付けられ、入口マニホールドから足場ユニットの隣接する足場間の各空間内及び出口マニホールド内への直接液体流を可能にする。いくつかの実施形態によれば、各マニホールドの１つ以上の開口部は、足場ユニットの上部足場の上に位置し、上部足場の上のそれを通る直接液体流を可能にするように構成される。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプは、細胞培養バイオリアクタ内で実質的に一定の液体レベルを維持するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、液体の流量は、培養バイオリアクタ内で一定の液体レベルを維持するために、少なくとも１つのポンプによって制御される。

いくつかの実施形態によれば、培養システムは複数のポンプを含み、第１のポンプは、ある入口流量で入口マニホールドを介して少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタに液体を送達するように構成され、第２のポンプは、ある出口流量で出口マニホールドを介して細胞培養バイオリアクタから使用済み液体を収集するように構成される。更なる実施形態によれば、培養システムは、バイオリアクタに流体結合された第３のポンプを更に含む。また更なる実施形態によれば、第１のポンプ、第２のポンプ、及び任意選択で第３のポンプのうちの１つ以上は、バイオリアクタ内の液体レベルを制御するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、入口流量は、１日当たり約０．５体積交換量（ＶＶＤ）を上回る。いくつかの実施形態によれば、細胞培養バイオリアクタ内の所望の液体レベルは、足場ユニットの上部足場の少なくとも約０．１ｍｍ上である。更なる実施形態によれば、細胞培養バイオリアクタ内の所望の液体レベルは、足場ユニットの上部足場の少なくとも約６ｍｍ上である。

いくつかの実施形態によれば、培養システムは、少なくとも１つのセンサを更に備え、当該少なくとも１つのセンサは、細胞培養バイオリアクタ内の液体レベル、細胞培養バイオリアクタ内の液体の存在、並びに温度、ｐＨ、溶存酸素濃度、１つ以上の栄養素の濃度、及び１つ以上の廃棄物の濃度からなる群から選択される少なくとも１つの液体パラメータのうちの１つ以上を測定するように構成される。いくつかの実施形態によれば、培養システムは、細胞培養バイオリアクタ内の液体レベルを測定するように構成された少なくとも１つの液体レベルセンサ、及び／又はバイオリアクタ内の液体の存在を検出するように構成された少なくとも１つの液体接触センサを含む。

いくつかの実施形態によれば、培養システムは、少なくとも１つのセンサと動作可能に通信し、液体レベル、存在、及び少なくとも１つの液体パラメータのうちの１つ以上の測定値を受信し、その測定値に基づいてそれを調整するように構成される、制御ユニットを更に備える。

いくつかの実施形態によれば、液体は細胞培養培地である。

いくつかの実施形態によれば、システムは、均質な細胞培養培地を少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタに供給するための培地リザーバを更に備え、培地リザーバは、少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタと流体連通し、当該培地リザーバは、細胞及び／又は組織の培養のための均質な細胞培養培地を収容する。いくつかの実施形態によれば、培地リザーバは、細胞及び／又は組織の培養を支持するように構成された均質な細胞培養培地を、少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタに供給するように構成される。培地リザーバ内の培地の均質性を維持するのに適した任意の方法／装置を、本発明の教示と共に使用することができる。特定の例示的な実施形態によれば、培地リザーバは、培地を混合／撹拌するように構成される。特定の例示的な実施形態によれば、培地リザーバは、温度、ｐＨ、溶存酸素濃度、１つ以上の栄養素の濃度、１つ以上の廃棄物の濃度、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される培地パラメータを培地内で測定するための１つ以上のセンサを更に備える。特定の追加の例示的な実施形態によれば、培地リザーバは、その測定に基づいて少なくとも１つのパラメータの調整を可能にするように構成され、それによって、処理された均質な培地が得られ、その後、この培地を循環させてバイオリアクタに戻すことができる。

いくつかの実施形態によれば、システムは、それに入る培地から廃棄物を除去するように構成された分離システムと、システム内で培地を循環させるように、具体的には、入口マニホールドを介して培地リザーバから細胞培養バイオリアクタに培地を送達し、出口マニホールドを介して当該細胞培養バイオリアクタから使用済み培地を収集するように構成され、任意選択で、使用済み培地を分離システムに送達し、培地を当該分離システムから培養培地リザーバに送達するように更に構成された送達システムと、それらの組み合わせのうちの１つ以上を更に備える。

いくつかの実施形態によれば、システムは、細胞培養バイオリアクタの出口と培地リザーバへの入口との間に細胞トラップを更に含む。

いくつかの実施形態によれば、細胞培養培地の流量は、足場の各々の少なくとも１つの表面上又はその中で細胞培養を支持するように制御される。いくつかの実施形態によると、流量は、培地レベル、溶存酸素、ｐＨ、１つ以上の栄養素の栄養素濃度、１つ以上の廃棄物の濃度、及びそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つの尺度に従って制御される。

いくつかの実施形態では、システムは、複数の細胞培養バイオリアクタを備える。

いくつかの実施形態によれば、細胞培養バイオリアクタ及び／又は培地リザーバは、ステンレス鋼容器及び可撓性バッグからなる群から選択される。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

いくつかの実施形態によれば、細胞は非ヒト動物細胞である。いくつかの実施形態によれば、システムは、培養食品の生産に使用するためのものである。

いくつかの実施形態によれば、足場は、少なくとも１つの食用材料を含む。いくつかの実施形態によれば、足場は、少なくとも１つの食用材料から完全に作製される。

別の態様によれば、その上及び／又はその中に培養された細胞及び／又は組織を含む複数の足場を含む少なくとも１つの足場ユニットを生産するための方法が提供され、方法は、（ａ）複数の足場を含む少なくとも１つの足場ユニットを提供し、各足場はその隣接する足場から分離されて、それらの間に液体の流れを可能にする空間を形成し、各足場は多孔質であるステップを含む。

方法は、（ｂ）複数の足場の各足場の表面の少なくとも一部上に、及び／又は複数の足場の各足場内に細胞を播種するステップを更に含む。

方法は、任意選択で、ステップ（ｃ）当該細胞が足場の各々の少なくとも１つの表面を少なくとも部分的に覆うまで、又は細胞が足場の各々の細孔及び／若しくはチャネルの少なくとも一部を覆うまで、播種された細胞が足場ユニットに接着することを可能にする条件下に複数の足場を含む足場ユニットを置くステップを更に含む。

方法は、入口マニホールド及び出口マニホールドを含む細胞培養バイオリアクタ内に、当該細胞が播種された各足場の少なくとも一部を有する複数の足場を含む足場ユニットを配置するステップ（ｄ）を更に含み、各マニホールドは、それを通る液体の流れを方向付けるように構成された複数の開口部を備え、マニホールドは、当該液体の流量を制御するように構成された少なくとも１つのポンプに接続されている。

方法は、ステップ（ｅ）入口マニホールドから、少なくとも１つの足場ユニットの隣接する足場の間の当該空間に沿って、出口マニホールドの中へ液体を送達するように、少なくとも１つのポンプを動作させるステップを更に含む。

方法は、ステップ（ｆ）複数の足場の上及び／又は中で細胞を培養し、それによって、その上及び／又はその中に培養された細胞及び／又は組織を含む複数の足場を生産するステップを更に含む。

いくつかの実施形態によれば、細胞を播種するステップ（ｂ）は、各足場の表面の１つ又は２つに細胞を播種するステップを含む。

いくつかの実施形態によれば、細胞を播種するステップ（ｂ）は、各足場に、又は隣接する足場を分離する空間に細胞を直接投与するステップを含む。更なる実施形態によれば、各足場は細孔及び／又はチャネルを含み、細胞を播種するステップ（ｂ）は、各足場の細孔／チャネルの少なくとも一部に細胞を直接注入するステップを含む。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｄ）は、各マニホールドの少なくとも１つの開口部が、足場ユニットの連続又は隣接する足場を分離する対応する空間に直接対向して位置付けられ、それによって、それを通る直接液体流を可能にするように、細胞培養バイオリアクタ内に足場ユニットを配置するステップを含む。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｅ）は、細胞培養培地を、（ｉ）入口マニホールドの複数の開口部から、足場ユニットの連続又は隣接する足場を分離する各空間へ、（ｉｉ）空間から、出口マニホールドの複数の開口部へ、及び（ｉｉｉ）出口マニホールドの複数の開口部から、入口マニホールドの複数の開口部へと送達するステップと、それによって、バイオリアクタ内で液体を循環させるステップとを含む。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプは複数のポンプを含み、ステップ（ｅ）中に、第１のポンプは、ある入口流量で入口マニホールドを介して、液体を細胞培養バイオリアクタ内に送達し、第２のポンプは、ある出口流量で出口マニホールドを介して、細胞培養バイオリアクタから使用済み液体を収集し、任意選択で、第３のポンプは、バイオリアクタに流体結合され、第１のポンプ、第２のポンプ、及び任意選択で第３のポンプのうちの１つ以上は、細胞培養バイオリアクタ内の液体レベルを制御する。いくつかの実施形態によれば、入口流量は、１日当たり約０．５体積交換量（ＶＶＤ）を上回る。いくつかの実施形態によれば、細胞培養バイオリアクタ内の所望の液体レベルは、足場ユニットの上部足場の少なくとも約０．１ｍｍ上である。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｆ）は、所望の組織塊と、栄養摂取速度と、酸素摂取速度と、廃棄物生産速度と、それらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの予め設定されたパラメータに達するように、複数の足場上及び／又は複数の足場内で細胞を培養するステップと、それにより、上及び／又は中に培養された細胞及び／又は組織を含む複数の足場を生産するステップとを含む。

いくつかの実施形態によれば、栄養素は、グルコース及びグルタミンからなる群から選択される。

いくつかの実施形態によれば、廃棄物は、アンモニウム及び乳酸塩からなる群から選択される。

いくつかの実施形態によれば、足場の各々は、当該足場の長手方向軸に沿って反対方向に面する２つの表面を含む。いくつかの実施形態によれば、表面のいずれも、その任意の断面にわたって囲まれた外周を画定しない。いくつかの実施形態によれば、足場の各々は平面である。いくつかの実施形態によると、液体は、複数の足場のうちの各足場の長手方向軸に沿って通過する。いくつかの実施形態によれば、液体は、足場の少なくとも１つの表面上、足場体積内、又はそれらの組み合わせを通過する。いくつかの実施形態によると、複数の足場は、垂直軸に沿って、及び／又はそれに平行に、一方が他方の上に垂直に積み重ねられ、各足場は、少なくとも１つの支持要素によって、後続の足場から離間される。

いくつかの実施形態によれば、液体は細胞培養培地である。

いくつかの実施形態によれば、方法は無菌条件下で行われる。

いくつかの実施形態によれば、細胞は非ヒト動物細胞である。いくつかの実施形態によれば、足場ユニットは食用である。

いくつかの実施形態によれば、方法は、培養された細胞及び／又は組織を含む複数の足場のうちの少なくとも１つの足場を細胞培養バイオリアクタから取り出す最終ステップを更に含む。

いくつかの実施形態によれば、方法は、培養食品を生産するために使用される。いくつかの実施形態によれば、培養食品は、培養肉である。

いくつかの実施形態によれば、本明細書において上記に開示される方法によって生産される、培養された細胞及び／又は組織をその上及び／又はその中に含む複数の足場を含む足場ユニットが提供される。更なる実施形態によれば、本明細書に開示される少なくとも１つの足場ユニットを含む培養食品が提供される。

別の態様によれば、複数の足場に液体を送達するように構成されたバイオリアクタであって、バイオリアクタは、（ａ）内部チャンバを画定し、垂直軸に平行に底面と上面との間に延在し、そこに対して垂直に配置された少なくとも１つのバイオリアクタ壁と、（ｂ）垂直軸に沿って配置され、上面から垂直に延在する少なくとも１つの主管と、（ｃ）内部チャンバ内に配置された複数の培養トレイであって、当該複数の培養トレイは、主管に直接又は間接的に取り付けられた少なくとも１つの支持要素から半径方向に延び、各培養トレイは、少なくとも１つの足場を支持するように構成され、液体が各足場に沿って及び／又は各足場を通って流れることを可能にするように更に構成される、複数の培養トレイと、（ｄ）主管に取り付けられた少なくとも１つの混合装置であって、混合装置は、任意選択でバイオリアクタ内の液体の流量を制御するために、バイオリアクタ内で液体を循環させるように構成される、混合装置と、を備え、バイオリアクタは、その中に配置された複数の足場に液体を送達するように構成されている。

いくつかの実施形態によると、少なくとも１つの支持要素は、中空管として成形され、主管を包囲し、したがって、液体がそれを通って流れることを可能にするように構成された内側支持要素空間をその間に画定する。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの支持要素は、その周囲に沿って互いに離間した複数の開口部を備える。いくつかの実施形態によれば、複数の開口部の一部は、各それぞれの培養トレイの上方に位置する。いくつかの実施形態によれば、各培養トレイは、その中又はその上に配置された少なくとも１つの足場を含む。

いくつかの実施形態によれば、複数の培養トレイは、互いに流体結合された対応する複数の支持要素から半径方向に延在し、各支持要素は、少なくとも１つの培養トレイに取り付けられる。いくつかの実施形態によれば、複数の支持要素は、互いに流体結合され、各支持要素は、中空管として成形され、したがって、それらの間に内側支持要素空間を画定し、そこを通って液体が流れることができる。いくつかの実施形態によれば、各支持要素は、その周囲に沿って互いに離間した複数の開口部を備える。いくつかの実施形態によれば、複数の開口部の一部は、各それぞれの培養トレイの上方に位置する。

いくつかの実施形態によれば、各培養トレイは、底部トレイ及び上部トレイを備え、それらの間に配置された少なくとも１つの足場を支持する。いくつかの実施形態によると、底部トレイ及び上部トレイの各々は、流体がそれを通して、及び／又はそれに沿って通過し、その間に配置される少なくとも１つの足場に接触することを可能にするために、メッシュ及び／又は多孔質構造を備える。

いくつかの実施形態によれば、各培養トレイは平面である。いくつかの実施形態によれば、各培養トレイは、ディスク形状又は円形形状である。

いくつかの実施形態によれば、混合装置は、底面の近傍に配置される。いくつかの実施形態によれば、混合装置は、複数の足場を通過する及び／又は足場に沿って通過する液体の流量を制御するために、バイオリアクタ内で液体を循環させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、液体は、足場上及び／又は足場内に播種される複数の細胞を含む細胞懸濁培地、細胞及び／又は組織の培養を支持する細胞培養培地、及び水溶液から選択される。特定の実施形態によれば、水溶液は緩衝液である。緩衝液は、バイオリアクタ内部空間及び／又は足場を洗浄するために使用されてもよい。

いくつかの実施形態によれば、足場は多孔質材料から作製される。いくつかの実施形態によれば、足場は食用である。

いくつかの実施形態によれば、培養された細胞及び／又は組織をその上に含む複数の足場を作製するための方法であって、（ａ）本明細書において上記で開示されたバイオリアクタを提供するステップと、（ｂ）足場上及び／又は足場内に播種される複数の細胞を含む細胞懸濁培地を利用して、複数の足場の各足場の少なくとも一部の上及び／又は内部に細胞を播種し、それによって細胞播種足場を得るステップであって、播種がステップ（ａ）のバイオリアクタ内又はその外部で行われるステップと、（ｃ）バイオリアクタ内で細胞培養培地を循環させるステップであって、細胞を播種した足場はステップ（ｃ）の前にバイオリアクタ内に配置され、足場上及び／又は足場内に播種された細胞及びそこから発生した細胞／組織の培養を支持するように構成される、ステップと、（ｄ）複数の足場上及び／又は足場内で細胞を培養し、それにより、培養された細胞及び／又は組織を含む複数の足場を生成するステップと、を含む、方法が提供される。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｄ）は、所望の組織塊と、栄養摂取速度と、酸素摂取速度と、廃棄物生産速度と、それらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの予め設定されたパラメータに達するように、複数の足場上及び／又は複数の足場内で細胞を培養するステップと、それにより、培養された細胞及び／又は組織を含む複数の足場を生産するステップとを含む。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｂ）は、細胞懸濁培地をバイオリアクタに流入させるステップと、混合装置を回転させてその中で細胞懸濁培地を循環させるステップとを含み、任意選択で、バイオリアクタ内での細胞懸濁培地の循環が複数の足場上への細胞の播種を引き起こすか、又は代替的に、播種はバイオリアクタの外側で行われる。

いくつかの実施形態によれば、細胞懸濁培地は、各支持要素の複数の開口部から、各それぞれの培養トレイによって支持された複数の足場を通って及び／又はそれに沿って、回転混合装置を通って前方へ、複数の支持要素によって画定された内側支持要素空間に向かって流れることなどによって、バイオリアクタ内で循環される。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｂ）は、細胞懸濁培地をバイオリアクタに流入させるステップを含み、細胞懸濁培地をバイオリアクタに流入させることにより、複数の足場上に細胞が播種される。いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｂ）において複数の足場上に細胞を播種した後、かつステップ（ｃ）の前に、細胞培養培地が細胞懸濁培地と異なる場合、方法は、細胞懸濁培地を細胞培養培地と交換するステップを更に含む。

いくつかの代替的な実施形態によれば、ステップ（ｂ）は、バイオリアクタの外側で複数の足場上及び／又は複数の足場内に細胞を播種するステップを含み、ステップ（ｃ）は、最初に、好ましくはバイオリアクタ内で細胞培養培地を循環させる前に、バイオリアクタ内に細胞播種された足場を配置するステップを含む。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｃ）は、細胞培養培地をバイオリアクタ内で循環させるために混合装置を回転させるステップを含む。

いくつかの実施形態によれば、方法は、培養された細胞及び／又は組織を含む少なくとも１つの足場をバイオリアクタから取り出す最終ステップを更に含む。

いくつかの実施形態によれば、栄養素は、グルコース及びグルタミンからなる群から選択される。いくつかの実施形態によれば、廃棄物は、アンモニウム及び乳酸塩からなる群から選択される。いくつかの実施形態によれば、細胞は非ヒト動物細胞である。いくつかの実施形態によれば、当該方法は、培養食品を生産するためのものである。いくつかの実施形態によれば、培養食品は、培養肉である。

本明細書に開示される態様及び実施形態のそれぞれの任意の組み合わせは、本発明の開示内に明示的に包含されることを理解されたい。

本発明の更なる実施形態及び適用可能性の全範囲は、以下に与えられる詳細な記述から明らかになるであろう。しかしながら、本発明の趣旨及び範囲内での様々な変更及び改変は、この詳細な記述から当業者に明らかになるであろうから、詳細な記述及び具体的な実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、単に例示として与えられているにすぎないことは理解されたい。

特許又は出願ファイルは、カラーで作成された少なくとも１つの図面を含む。カラー図面を含む本特許又は特許出願公開のコピーは、請求及び必要な手数料の支払いに応じて特許庁によって提供される。

本発明のいくつかの実施形態は、添付の図を参照して本明細書に記載されている。説明は、図と共に、いくつかの実施形態がどのように実施され得るかを当業者に明らかにする。これらの図は、説明を説明するためのものであり、本発明の基本的な理解に必要なものよりも詳細に実施形態の構造の詳細を示す試みはなされていない。わかりやすくするために、図に示されている一部のオブジェクトは縮尺どおりではない。

図では、
本発明の異なる実施形態によるシステム１００を示す機能ブロック図である。 本発明の異なる実施形態によるシステム１００を示す機能ブロック図である。 本発明の異なる実施形態によるシステム１００を示す機能ブロック図である。 本発明の異なる実施形態によるシステム１００を示す機能ブロック図である。 本発明の異なる実施形態によるシステム１００を示す機能ブロック図である。 いくつかの実施形態による、足場ユニット１２０の斜視図である。 いくつかの実施形態による、バイオリアクタ１１０のいくつかの構成要素の斜視図である。 いくつかの実施形態による、マニホールドの斜視図である。 いくつかの実施形態による、バイオリアクタ２１０のスキームの断面図である。 いくつかの実施形態による、バイオリアクタ２１０の斜視断面図である。 いくつかの実施形態による、バイオリアクタ２１０のいくつかの構成要素の斜視図である。 いくつかの実施形態による、バイオリアクタ２１０のいくつかの構成要素の斜視図である。 いくつかの実施形態による、バイオリアクタ２１０のいくつかの構成要素の斜視図である。 バイオリアクタ１１０の対称平面の斜視図である。 １日当たり１．５容器体積交換量（ＶＶＤ）の流量での上部足場の上の培地レベルの効果を実証する。左側のカラーバーはｍｍｏｌ／ｍ^３での酸素濃度であり、右側のカラーバーはｍ／秒での速度である。高レベル培地構成は、入口、上部足場及び出口での循環、並びに全ての足場上に不均一に分布した低酸素濃度を示す。 １日当たり１．５容器体積交換量（ＶＶＤ）の流量での上部足場の上の培地レベルの効果を実証する。左側のカラーバーはｍｍｏｌ／ｍ^３での酸素濃度であり、右側のカラーバーはｍ／秒での速度である。低レベル培地構成は、入口のみでの循環と、０濃度ゾーンのない全ての足場上に均一に分布した酸素濃度とを示す。 実施例３の培養バイオリアクタの出口での連続ｐＨ、溶存酸素（ＤＯ）及び温度測定値を示す図である。 実施例３に記載のプロトコルに従って、培養期間の終わりに足場上での細胞培養を示す。

本発明は、高度な細胞及び／又は組織培養のための、任意選択で培養食品の生産のためのシステム及び方法を提供する。

以下の説明では、本開示の様々な態様について説明する。説明の目的で、本開示の異なる態様の完全な理解を提供するために、特定の構成及び詳細が記載されている。しかしながら、本明細書に提示される特定の詳細がなくても、本開示が実施され得ることも当業者には明らかであろう。更に、本開示を曖昧にしないために、周知の特徴は省略されるか、又は簡略化されている場合がある。図において、同様の参照番号は、全体を通して同様の部品を指す。
ここで、図１Ａ～図２Ｃを参照する。図１Ａ～図１Ｅは、本発明の異なる実施形態によるシステム１００を示す機能ブロック図である。図２Ａは、いくつかの実施形態による、足場ユニット１２０の斜視図である。図２Ｂは、いくつかの実施形態による、バイオリアクタ１１０の構成要素の斜視図である。図２Ｃは、いくつかの実施形態による、マニホールドの斜視図である。
第１の態様によれば、培養された細胞及び／又は組織の集団に液体を送達するように構成された培養システム１００が提供される。更なる実施形態によれば、システム１００は、細胞の培養を支持し、費用効果の高い方法で培養食品の大規模生産を可能にするために、培養された細胞及び／又は組織の当該集団に当該液体を送達するように構成される。本明細書で使用される場合、「細胞培養」又は「細胞の培養」という用語は、細胞成長（増殖）、分化及び成熟を含む細胞培養の任意及び全ての段階を指す。

いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、少なくとも１つの三次元（３Ｄ）多層足場ユニット１２０上及び／又はその中での細胞及び／又は組織培養を支持及び／又は可能にするように構成され、当該足場ユニット１２０は、その上及び／又はその中の細胞及び／又は組織の播種、成長及び拡大及び／又は分化を支持するのに適している。いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、少なくとも１つの三次元（３Ｄ）多層足場ユニット１２０上及び／又はその中での細胞及び／又は組織培養を支持及び／又は可能にするように構成され、当該足場ユニット１２０は、その上及び／又はその中の細胞及び／又は組織の播種、成長及び拡大及び／又は分化、並びに培養された細胞／組織による細胞生産物の更なる生産を支持するのに適している。特定の実施形態によれば、細胞生産物はタンパク質である。いくつかの実施形態によれば、タンパク質はコラーゲンである。

特定の実施形態によれば、足場ユニット１２０は、培養された細胞／組織による細胞生産物の生産、更に細胞及び／又は組織によって生産された化合物の液体への分泌を支持するのに適している。

いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、複数の三次元（３Ｄ）足場ユニット１２０上での細胞及び／又は組織培養を支持及び／又は可能にするように構成される。

本明細書で使用される場合、「複数」という用語は 「少なくとも２つ」 を指す。

いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、図１Ａに示すように、少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタ１１０を含む。更なる実施形態によれば、培養システム１００は、図１Ｂに示すように、少なくとも２つの細胞培養バイオリアクタ１１０を含む。いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、複数の培養バイオリアクタ１１０を含む。

いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、少なくとも１つのポンプ１１２と流体連通する少なくとも１つの培地リザーバ１１４と流体連通する少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタ１１０を備え、少なくとも１つのポンプ１１２は、培養システム１００内で液体を循環させ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１１０、少なくとも１つのポンプ１１２、及び培地リザーバ１１４は、それらを通る流体流を可能にするように構成された流体導管１０５（例えば、管又はパイプ）を介して互いに流体結合される。いくつかの実施形態では、培地リザーバ１１４は、その中に配置された液体を含み、液体は培地、典型的には細胞培養培地である。いくつかの実施形態では、バイオリアクタ１１０及び少なくとも１つのポンプ１１２は、少なくとも１つの流体導管１０５を介して互いに流体結合され、流体導管１０５は、それを通る流体の流れを可能にするように構成される。いくつかの実施形態では、培地リザーバ１１４及びバイオリアクタ１１０及び／又は少なくとも１つのポンプ１１２は、少なくとも１つの流体導管１０５を介して互いに流体結合される。

本明細書で使用される場合、「流体連通」という用語は、流体が２つの構成要素間を流れることを可能にする経路を指し、当該２つの構成要素は、互いに直接又は間接的に接合され得る。同様に、本明細書で使用される場合、「流体結合された」又は「流体接続された」という用語は、交換可能であり、流体が一方の構成要素から他方の構成要素に流れることを可能にする２つの構成要素間の接続を指し、当該接続は、直接的であってもよいし、流体がそこを通って流れることを可能にする中間構成要素を介して間接的であってもよい。流体結合のための様々な相補的構造が当技術分野で知られている。これらの中には、パイプ、管、チャンバ、容器、リザーバ、電気器具（例えば、ポンプ）、アダプタなどが含まれる。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタ１１０は、三次元（３Ｄ）構造を有する。いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ１１０は、少なくとも１つの足場ユニット１２０内に収容するように適合された形状又は構造を有する。本発明の細胞培養バイオリアクタ１１０は、本明細書では培養器又は培養チャンバとも呼ばれる。いくつかの実施形態によれば、細胞培養バイオリアクタ１１０は、培養肉生産物を生産又は製造するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ１１０は、入口ポート１２２と、出口ポート１２４と、内部チャンバ１２３を画定する少なくとも１つのバイオリアクタ壁１１１とを含む。更なる実施形態によれば、バイオリアクタ１１０は、内部チャンバ１２３を画定する複数のバイオリアクタ壁１１１を含む。更なる実施形態によれば、内部チャンバ１２３は、少なくとも１つの足場ユニット１２０が内部に配置される内部チャンバ空間１２１を画定する。

いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ１１０は、入口ポート１２２を含む第１の表面１２２ａと、それに実質的に平行に配置され、出口ポート１２４を含む第２の表面１２４ａとを含む。いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ１１０の第１の表面１２４ａ及び／又は第２の表面１２２ａはバイオリアクタ壁である。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのバイオリアクタ壁１１１は、第１の表面１２２ａ及び第２の表面１２４ａに対して垂直に配置される。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのバイオリアクタ壁１１１は、第１の表面１２２ａから第２の表面１２４ａに向かって延在する。いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ１１０は複数の壁１１１を含み、各壁は第１の表面１２２ａから第２の表面１２４ａまで延在する。バイオリアクタ１１０又はその少なくとも１つのバイオリアクタ壁１１１は、円筒、箱、球、又は当該技術分野における任意の他の好適な形状として成形され得る。各可能性は異なる実施形態を表す。

いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ１１０は、任意選択で、長手方向軸１０２に平行に、第１の表面１１１ａから第２の表面１２２ａまで延在する底面１２４ａを含む。いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ１１０は、第１の表面１２２ａから第２の表面１２４ａまで延在する上面を含む。

いくつかの実施形態によれば、入口ポート１２２は、内部チャンバ１２３によって画定される内部チャンバ空間１２１を介して出口ポート１２４と流体連通している。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの足場ユニット１２０は、バイオリアクタ１１０内に配置される。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの足場ユニット１２０は、内部チャンバ１２３内に、及び特に内部チャンバ空間１２１内に配置される。いくつかの実施形態によれば、複数の足場ユニット１２０がバイオリアクタ１１０内に配置される。

本明細書で使用される場合、「実質的に」という用語は、特徴的な特性の完全又はほぼ完全な範囲又は程度を指す。例えば、実質的に平行な表面は、平行な表面、又は約５°未満の角度で傾斜した表面であってもよい。

いくつかの実施形態によれば、各足場ユニット１２０は、長さＬ１、幅Ｗ１、及び足場ユニット高さＳＨを含む寸法を有する（図２Ａ参照）。

いくつかの実施形態によれば、長さＬ１は幅Ｗ１と同一であるか、又は幅Ｗ１とは異なる。

いくつかの実施形態によれば、長さＬ１は、約１ｃｍ超、約１０ｃｍ超、約２０ｃｍ超、約３０ｃｍ超、約４０ｃｍ超、約５０ｃｍ超、約６０ｃｍ超、約７０ｃｍ超、約８０ｃｍ超、約９０ｃｍ超、１００ｃｍ超、約５ｍ超、約１０ｍ超、又はそれ以上である。各可能性は異なる実施形態を表す。いくつかの実施形態によれば、長さＬ１は、約１ｃｍ～約１００ｃｍの範囲である。更なる実施形態によれば、長さＬ１は、約１ｃｍ～約２５ｃｍ、又は任意選択で約５ｃｍ～約１５ｃｍの範囲である。

いくつかの実施形態によれば、幅Ｗ１は、約１ｃｍ超、約１０ｃｍ超、約２０ｃｍ超、約３０ｃｍ超、約４０ｃｍ超、約５０ｃｍ超、約６０ｃｍ超、約７０ｃｍ超、約８０ｃｍ超、約９０ｃｍ超、又は１００ｃｍ超、５ｍ超、１０ｍ超、又はそれ以上である。各可能性は異なる実施形態を表す。いくつかの実施形態によれば、幅Ｗ１は、約１ｃｍ～約１００ｃｍの範囲である。更なる実施形態によれば、幅Ｗ１は、約１ｃｍ～約２５ｃｍ、又は任意選択で約１ｃｍ～約１０ｃｍの範囲である。

いくつかの実施形態によれば、培養システム１００又はその一部（例えば、培地リザーバ１１４）は、バッチ、流加、灌流、及びそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つから選択される動作モードで動作することができる。各可能性は異なる実施形態を表す。

いくつかの実施形態によれば、細胞培養バイオリアクタ１１０は、プラグフローリアクタ、ウェーブバイオリアクタ、当技術分野における任意の他の適切なバイオリアクタ、又はそれらの組み合わせを含む。各可能性は異なる実施形態を表す。いくつかの実施形態によれば、細胞培養バイオリアクタ１１０は非混合タンクである。

本明細書で使用される場合、「灌流モード」又は「開ループ灌流構成」という用語は互換的であり、使用済み又は消費済み培地を除去しながら、その中に配置され培養された細胞に新しい培地又は処理済み培地を連続的に供給することができるバイオリアクタシステムを指す。消費済み培地をシステムから連続的に除去し、それを新しい培地又は処理済み培地と交換することによって、バイオリアクタ内の栄養素レベルが最適な培養条件のために維持される一方で、細胞廃棄物は毒性を回避するために除去される。

いくつかの実施形態によれば、培地リザーバ１１４は、灌流モードで動作するように構成され、消費済み培地は、バイオリアクタ１１０を出て、培地リザーバ１１４内の新しい培地又は処理済み培地と交換され、次いで、バイオリアクタ１１０内に循環される。更なる実施形態によると、バイオリアクタ１１０に存在する消費済み培地は、培地リザーバ１１４内の新しい培地又は処理済み培地と連続的に交換され、同時に、培地は、バイオリアクタ１１０の中に連続的に循環される。

いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ１１０及び／又は培地リザーバ１１４は、ステンレス鋼容器及び可撓性バッグから選択される。

いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０は、複数の足場１４０を含み、複数の足場１４０の各々は、足場ユニット１２０内の単一層として構成される。いくつかの実施形態によれば、複数の足場１４０の各々は、長さＬ１、幅Ｗ１、及び垂直軸１０３に平行に配置された足場厚さを含む寸法を有することによって特徴付けられる。あるいは、いくつかの実施形態によれば、複数の足場１４０の各々の長さ及び／又は幅は、長さＬ１及び／又は幅Ｗ１と比較してわずかに短い寸法を有することによって特徴付けることができる。いくつかの実施形態によれば、各足場ユニット１２０は、垂直軸１０３に平行に、底部足場１４７から上部足場１４６に向かって延在し（図２Ｂ参照）、底部足場１４７及び上部足場１４６の各々は、各足場１４０と同一である。更なる実施形態によると、足場ユニット高さＳＨは、垂直軸１０３に平行に、底部足場１４７と上部足場１４６との間に画定される。

本明細書で使用される場合、「わずかに短い」という用語は、特定の値の少なくとも０．１％、任意選択で少なくとも１％、あるいは少なくとも５％、又はそれ以上小さい寸法を指す。

いくつかの実施形態によれば、足場は、少なくとも１つの食用材料を含む。特定の例示的な実施形態によれば、足場全体が食用である。

いくつかの実施形態によれば、少なくともいくつかの足場１４０は、それに付着した、又はその上及び／若しくはその中で培養された細胞の集団を含む。いくつかの実施形態によれば、各足場１４０は、それに付着した細胞の集団を含む。いくつかの実施形態によれば、各足場１４０は、その上及び／又はその中で培養された細胞の集団を含む。いくつかの実施形態によれば、各足場１４０は、その上及び／又はその中の細胞及び／又は組織の播種及び培養を支持するのに適切である。

いくつかの実施形態によれば、各足場１４０は、それに沿って液体（例えば、培養培地）が通過／流動し得る空間１４５を形成するために、その近隣又は隣接する足場１４０から分離され、任意選択で、各足場の表面の少なくとも一部は、その上に播種された細胞で覆われる。

いくつかの実施形態によれば、複数の足場１４０は、長手方向軸１０２に平行に、同じ方向に整列している。更なる実施形態によると、複数の足場１４０は、垂直軸１０３に沿って、及び／又はそれに平行に、一方が他方の上に垂直に積み重ねられ、各足場１４０は、後続の足場１４０から分離又は離間され、それらの間に空間１４５を形成し、各空間１４５は、空間高さＨ１によって画定される。当該空間高さＨ１は、連続又は後続の足場１４０間の垂直軸１０３に平行な距離又は高さを表す。いくつかの実施形態によれば、連続する又は後続の足場１４０は、互いから均等に離間され、それによって、それらの間に同一の空間１４５を形成し、当該同一の空間１４５は、全て、同じ空間高さＨ１を有する。

有利には、複数の足場１４０上及び／又は複数の足場内で培養された細胞及び／又は組織の成長及び／又は拡大及び／又は分化を支持するために、連続する又は後続の足場１４０の間の各空間１４５は、液体（例えば、培養培地）が隣接する足場１４０の間を流れ／通過し、それと共に及び／又はそれに沿って接触することを可能にすることができる。いくつかの実施形態によれば、空間１４５は、隣接する足場１４０の間を通過する液体の均一な分布を、任意選択でその表面全体に沿って可能にすることができる。

いくつかの実施形態によれば、各空間１４５の高さを画定する垂直軸１０３に平行な、連続する足場１４０間の空間高さＨ１は、約１００ｍｍ未満、好ましくは約５０ｍｍ未満、又はより好ましくは約３０ｍｍ未満である。更なる実施形態によると、隣接する足場の間に形成される空間高さＨ１は、０．１ｍｍ～１０ｍｍの範囲である。いくつかの実施形態によると、垂直軸１０３に平行な２つの隣接する足場の間に形成される各空間１４５の高さ（すなわち、空間高さＨ１）は、約３０ｍｍ未満、任意選択的に約１５ｍｍ未満、又は代替的に約８ｍｍ未満である。更なる実施形態によると、垂直軸１０３に平行な隣接する足場の間に形成される各空間１４５の高さ（すなわち、空間高さＨ１）は、０．１ｍｍ～１５ｍｍの範囲、代替的に、３ｍｍ～１０ｍｍの範囲、又は任意選択的に、５ｍｍ～８ｍｍの範囲である。各可能性は、異なる実施形態を表す。例示的な実施形態によれば、垂直軸１０３に平行な隣接する足場間に形成された各空間１４５の高さ（すなわち、空間高さＨ１）は、約６ｍｍである。

いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０は、各足場１４０をその隣接する足場から分離する複数の支持要素１４２を更に備える。更なる実施形態によると、複数の支持要素１４２は、複数の足場１４０に支持を提供し、液体がそこを通過／流動し、その上で培養される細胞及び／又は組織の成長及び／又は拡大及び／又は分化を支持することを可能にするために、それらの間に間隔を空けて各空間１４５を画定する空間高さＨ１を維持するように構成される。

いくつかの実施形態によると、複数の足場１４０は、垂直軸１０３に沿って、及び／又はそれに平行に、一方が他方の上に垂直に積み重ねられ、各足場１４０は、少なくとも１つの支持要素１４２によって、後続の足場１４０から離間される。いくつかの実施形態によると、少なくとも１つの支持要素１４２は、連続する足場１４０の間に配置され、それによって、それらの間の空間高さＨ１間隔によって画定される各空間１４５を形成する。いくつかの実施形態によれば、各足場１４０及び少なくとも１つの支持要素１４２は、空間高さＨ１によって画定される空間１４５が各２つの連続する足場１４０の間に形成されるように、一方が他方の上に交互に配置される。いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０は複数の空間１４５を含み、各空間１４５は、各２つの連続する足場１４０の間及び２つ以上の支持要素１４２の間に形成される。

いくつかの実施形態によれば、各足場１４０は、少なくとも１つの支持要素１４２上に少なくとも部分的に配置され、支持要素１４２は、長手方向軸１０２に対して平行又は垂直に配置される。いくつかの実施形態によれば、各足場１４０は、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、又はそれ以上の支持要素１４２の間に配置される。いくつかの実施形態によれば、複数の支持要素１４２が、後続の又は連続する足場１４０の間に長手方向軸１０２に対して垂直に配置され、それによって、それらの間の空間高さＨ１間隔を維持して、液体がそれらの間を水平に通過／流動して、その上及び／又はその中で培養される細胞及び／又は組織の成長及び／又は拡大及び／又は分化を支持することを可能にする。いくつかの実施形態によれば、複数の支持要素１４２は、後続の足場１４０の間で長手方向軸１０２に平行に配置され、それによって空間高さＨ１を維持する。いくつかの実施形態によれば、複数の支持要素１４２の各々は、空間高さＨ１を維持するために、長手方向軸１０２に対して様々なタイプの配向及び／又は様々な角度で後続の足場１４０間に配置され得る。

いくつかの実施形態によれば、各足場１４０は、その対向する縁部に位置する少なくとも２つの支持要素１４２に取り付けられ、少なくとも１つの追加の支持要素１４２は、後続の足場１４０間に長手方向軸１０２に平行に配置され、それによって空間高さＨ１を維持する。いくつかの実施形態によれば、各足場１４０は、その対向する縁部に位置する少なくとも２つの支持要素１４２に取り付けられ、少なくとも１つの追加の支持要素１４２は、後続の足場１４０間で長手方向軸１０２に垂直に配置され、それによって空間高さＨ１を維持する。

いくつかの実施形態によれば、各支持要素１４２は細長く、すなわち、その長い寸法（例えば、長さ）は、その短い寸法（例えば、幅又は直径）よりも大きい。例えば、当該細長い支持要素１４２の長さは、その幅又は直径の少なくとも３倍、少なくとも５倍、少なくとも１０倍、又はそれ以上であってもよい。いくつかの実施形態によれば、各支持要素１４２は繊維である。いくつかの実施形態によれば、各支持要素１４２は、図２Ａに示すように、細長い管又はロッドとして成形される。いくつかの実施形態によると、各支持要素１４２は、本明細書に開示されるように、各足場１４０と同じ材料から作製され、及び／又は同じ特性及び／又は直径（すなわち、足場厚さ）を有する。いくつかの実施形態によれば、複数の細長いロッド形状の支持要素１４２が、後続の足場１４０の間に配置される。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの細長い支持要素１４２が、後続の又は連続する足場１４０の間に、長手方向軸１０２に対して垂直に又は平行に配置され、それによって、それに対する支持を提供し、各２つの連続する足場１４０の間の空間高さＨ１間隔を維持する。更なる実施形態によれば、複数の細長い支持要素１４２が、後続の又は連続する足場１４０の間に、長手方向軸１０２に対して垂直に又は平行に配置され、それによって、それに対する支持を提供し、各２つの連続する足場１４０の間の空間高さＨ１間隔を維持する。いくつかの実施形態によれば、各支持要素１４２は、それが分離する連続する足場１４０に結合又は取り付けられる。

いくつかの実施形態によれば、各足場１４０は、その対向する縁部に位置する少なくとも２つの細長い支持要素１４２に取り付けられ、それによってそれに対する支持を提供し、複数の追加の支持要素１４２が、連続する足場１４０間で長手方向軸１０２に対して平行及び／又は垂直に配置され、それによってそれらの間に間隔を空ける（図２Ａ～図２Ｂ参照）。

いくつかの実施形態によれば、各足場１４０は、後続の足場１４０（図示せず）間を分離するように構成された少なくとも１つの構造要素を更に備える。更なる実施形態によると、少なくとも１つの構造要素は、足場１４０が作製されるのと同じ材料（複数可）で作製される。少なくとも１つの構造要素は、少なくとも１つの支持要素１４２の代わりに、又はそれに加えて、後続の足場１４０間の空間高さＨ１間隔を維持することができる。少なくとも１つの構造要素は、各足場１４０と一体的に形成することができる。特定の実施形態によれば、足場及び構造要素は、３Ｄ印刷によって一体的に形成される。

代替又は追加として、いくつかの実施形態では、足場ユニット１２０は、フレーム又は周囲筐体（図示せず）等の連続する足場１４０間の空間高さＨ１を支持及び維持するように構成される、支持構造（図示せず）内に配置される（又はそれによって包囲される）。当該支持構造体は、任意選択で他の支持要素（複数可）に加えて、上記で開示したような複数の支持要素１４２を含んでもよい。代替として、支持構造及び／又は足場ユニット１２０は、複数の支持要素１４２を含まない。

いくつかの実施形態によれば、細胞培養バイオリアクタ１１０は、その中に配置された少なくとも１つの入口マニホールド１３０及び少なくとも１つの出口マニホールド１３２を更に含む。更なる実施形態によれば、各マニホールドは、それに沿って配置された複数の開口部１３１を備え、開口部１３１は、各マニホールドの表面又は壁に沿って互いに離間している。

いくつかの実施形態によれば、複数の開口部１３１は、各マニホールドを通って延在しており、すなわち、複数の開口部１３１は、各マニホールドの表面又は壁に位置するか、又はその中に埋め込まれており、各マニホールドの内部空間と（細胞培養バイオリアクタ１１０内に配置された）足場ユニット１２０との間の液体の流れを可能にするように構成されている。いくつかの実施形態では、開口部１３１は、円形、楕円形、正方形、長方形、又は任意の他の多角形の形状である。

本明細書で使用される「上に配置される」及び「内に埋め込まれる」という用語は、各マニホールドの表面に関して本明細書で開示される開口部１３１の構成を集合的に指す。開口部は、表面の一体部分として形成されてもよいし、表面に形成された開口部が好ましくは１つ以上の開口部を有する連続した滑らかで継ぎ目のない表面を形成するように、（例えばレーザを使用して、例えば穿孔又は溶融によって）表面上に生成されてもよい。

いくつかの実施形態によれば、複数の開口部１３１が入口マニホールド１３０を通って（すなわち、上に配置される、又は内に埋め込まれる）延在し、それによってマニホールドの内部空間とバイオリアクタ１１０の内部チャンバ１２３との間の流体連通及び／又は流体流を可能にする。いくつかの実施形態によれば、複数の開口部１３１が出口マニホールド１３２を通って延在し、それによってマニホールドの内部空間とバイオリアクタ１１０の内部チャンバ１２３との間の流体連通を可能にする。

いくつかの実施形態によると、入口マニホールド１３０は、入口ポート１２２に流体接続され、出口マニホールド１３２は、出口ポート１２４に流体接続される。

いくつかの実施形態によれば、入口マニホールド１３０及び出口マニホールド１３２は、バイオリアクタ１１０の一部の一体部分として、又はそこから別個の構成要素として形成される。

いくつかの実施形態によれば、入口マニホールド１３０は入口ポート１２２と一体的に形成され、出口マニホールド１３２は出口ポート１２４と一体的に形成される。他の実施形態によれば、入口マニホールド１３０は、少なくとも１つのマニホールド開口部（図２Ｂ参照）に接続されたアダプタ１３３を備え、当該アダプタ１３３は、入口ポート１２２及び／又は少なくとも１つのポンプ１１２に流体接続される。いくつかの実施形態によれば、出口マニホールド１３２は、少なくとも１つのマニホールド開口部に接続されたアダプタ１３３を備え、当該アダプタ１３３は、出口ポート１２４及び／又は少なくとも１つのポンプ１１２に流体接続される。

本明細書で使用される「一体的に形成された」という用語は、複数の部品の組み立てを必要とせずに、一体的に、すなわち単一部品として製造される本体を指す。複数の部品は、それらが単一部品として形成される場合、互いに一体的に形成されてもよい。

いくつかの実施形態によれば、入口マニホールド１３０及び出口マニホールド１３２は、流体が（各マニホールドの内部空間を介して）それを通って流れることを可能にするように構成された液体導管（例えば、チューブ又はパイプ）であり、例えば図２Ｂに示すように、各々がそれを通って延びる複数の開口部１３１を備える。

代替実施形態によれば、入口マニホールド１３０は、バイオリアクタ壁と一体的に形成され、出口マニホールド１３２は、対向するバイオリアクタ壁と一体的に形成される。いくつかの実施形態によれば、例えば図２Ｃに示すように、入口マニホールド１３０は、バイオリアクタ１１０の第１の表面１２２ａと一体的に形成され、出口マニホールド１３２は、その第２の表面１２４ａと一体的に形成される。いくつかの実施形態によれば、入口マニホールド１３０は、バイオリアクタ１１０の第１の表面１２２ａ内に統合され、出口マニホールド１３２は、その第２の表面１２４ａ内に統合される。いくつかの実施形態によれば、入口マニホールド１３０は、バイオリアクタ１１０の第１の表面１２２ａ内に配置され、出口マニホールド１３２は、その第２の表面１２４ａ内に配置される。

いくつかの実施形態によれば、例えば図２Ｃに示されるように、入口マニホールド１３０の複数の開口部１３１は、バイオリアクタ１１０の第１の表面１２２ａ上に位置するか、又はその中に埋め込まれ、出口マニホールド１３２の複数の開口部１３１は、その第２の表面１２４ａ上に位置するか、又はその中に埋め込まれる。更なる実施形態によれば、液体は、入口ポート１２２から、（その中に配置された入口マニホールド１３０を含む）第１の表面１２２ａを通って、複数の開口部１３１を介して内部チャンバ空間１２１に流入し、次いで複数の開口部１３１を介して、（その中に配置された出口マニホールド１３２を含む）第２の表面１２４ａに流入し、最後に出口ポート１２４に流入することができる。

他の実施形態によれば、入口マニホールド１３０及び出口マニホールド１３２の各々は、少なくとも２つの導管アームに流体結合された主液体導管を備え、各アームは、そこを通って延在する複数の開口部１３１を備える（図示せず）。

いくつかの実施形態では、各マニホールドの複数の開口部１３１は、液体がそれを通って細胞培養バイオリアクタ１１０内に配置された足場ユニット１２０内に流れることを可能にするように構成される。いくつかの実施形態では、入口マニホールド１３０を通って延在する複数の開口部１３１は、そこから複数の空間１４５の中への液体の流れを可能にし、各空間１４５は、連続する足場１４０を離間させる。更なる実施形態では、液体は、各空間１４５内の連続する足場１４０を通って、出口マニホールド１３２を通って延在する複数の開口部１３１に流入する。

いくつかの実施形態によれば、マニホールドは、少なくとも１つのポンプ１１２（図１Ａ参照）に流体接続され、少なくとも１つのポンプ１１２は、システム１００内の液体の流量を制御し、任意選択で、システム１００の動作中にシステム１００内の液体を循環させるように構成される。いくつかの実施形態によれば、マニホールドは、入口マニホールド１３０から足場ユニット１２０を通って出口マニホールド１３２内への液体の流量を制御するように構成された少なくとも１つのポンプ１１２に流体結合又は接続される。

代替的な実施形態によれば、マニホールドは、複数のポンプ１１２に流体接続されている（図１Ｃ～図１Ｅ参照）。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、入口マニホールド１３０からの液体の流れを、足場ユニット１２０の連続する足場１４０を分離する複数の空間１４５（又は高さＨ１）を通して、出口マニホールド１３２へと、流れ方向１０１に平行に（長手方向軸１０２に平行に）向けるように構成される。更なる実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、液体の流れを、入口ポート１２２から入口マニホールド１３０内に、足場ユニット１２０を通って出口マニホールド１３２内に、そして出口ポート１２４内へと前方に向けるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのバイオリアクタ壁１１１は、図１Ａ～図１Ｅに示されるように、長手方向軸１０２に平行に、第１の表面１２２ａから第２の表面１２４ａまで延在する。更なる実施形態によれば、足場ユニット１２０は、その長さＬ１が長手方向軸１０２に平行に位置付けられるように、バイオリアクタ１１０内に配置される。更なる実施形態によれば、複数の足場１４０は、各足場１４０の長さＬ１が長手方向軸１０２に平行に位置決めされるように、バイオリアクタ１１０内に配置される。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、入口マニホールド１３０からの液体の流れを、足場ユニット１２０の連続する足場１４０を分離する複数の空間１４５（又は高さＨ１）を通して、出口マニホールド１３２へと、流れ方向１０１及び長手方向軸１０２に平行に向けるように構成される。いくつかの実施形態によれば、液体は、隣接する足場１４０の間を分離する複数の空間１４５を通って隣接する足場１４０の間を流れるように、足場ユニット１２０を通って長手方向軸１０２に沿って通過又は流れる。

いくつかの他の実施形態によれば、少なくとも１つのバイオリアクタ壁１１１は、垂直軸１０３（図示せず）に平行に、第１の表面１２２ａから第２の表面１２４ａまで延在している。更なる実施形態によると、足場ユニット１２０は、その長さＬ１が垂直軸１０３に平行であるように、バイオリアクタ１１０内に配置される。更なる実施形態によれば、複数の足場１４０は、各足場１４０の長さＬ１が垂直軸１０３に平行に位置決めされるように、バイオリアクタ１１０内に配置される。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、入口マニホールド１３０からの液体の流れを、足場ユニット１２０を通して、出口マニホールド１３２へと、垂直軸１０３に平行に方向付けるように構成される。いくつかの実施形態によると、液体は、重力の方向に、隣接する足場１４０の間の垂直軸１０３に沿って通過する。

いくつかの実施形態によれば、液体は、重力と反対方向に、隣接する足場１４０の間を垂直軸１０３に平行に通過する。

いくつかの実施形態によれば、足場１４０の各々は、各足場１４０の長手方向軸１０２に沿って反対方向に面する２つの表面を備える。更なる実施形態によれば、足場１４０の各々は、足場１４０の長手方向軸１０２に沿って反対方向に面する、第１の表面１４０ａ及び反対側の第２の表面１４０ｂを備える。

いくつかの実施形態によれば、マニホールド１３０及び１３２の複数の開口部１３１は、各マニホールドの表面に沿って互いに離間され、少なくとも１つの開口部１３１は、そこから流れる液体が２つの連続する足場１４０の間に位置する空間１４５に直接入ることを可能にするために、各空間容積の高さに位置付けられる。

いくつかの実施形態によれば、マニホールド１３０及び１３２の各々の少なくとも１つの開口部１３１は、それを通る直接液体流を可能にするために、バイオリアクタ１１０内の足場ユニット１２０の連続する足場１４０を分離する対応する空間１４５（空間高さＨ１によって画定される）に直接対向して位置付けられる。更なる実施形態によると、マニホールドの開口部１３１の各々は、２つの隣接する足場１４０の間の対応する空間１４５に直接対向して位置付けられ、それを通る直接液体流を可能にする。更なる実施形態では、各開口部１３１は、連続する足場１４０を分離する各空間１４５のレベルに直接対向して位置付けられる。いくつかの実施形態によれば、マニホールド１３０及び１３２の各々は、足場ユニット１２０の上部足場１４６の上に位置する少なくとも１つの上部開口部１３１を含み、そこから流れる液体が上部足場１４６に接触することを確実にし、上部足場１４６の上の細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルを維持する。

いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０は、バイオリアクタ１１０内に配置されるか、又はその内部チャンバ１２３に結合され、その結果、本明細書で上記に開示されるように、（その中に又はその一体部分として配置された入口マニホールド１３０を含む）第１の表面１２２ａ上に位置するか、又はその中に埋め込まれた複数の開口部１３１が、足場ユニット１２０の２つの隣接する足場１４０の間の対応する空間１４５に直接対向して位置付けられ、それを通る直接液体流を可能にする。同様に、（出口マニホールド１３２を含む）第２の表面１２４ａ上に配置された、又はその中に埋め込まれた複数の開口部１３１は、それを通る直接液体流を可能にするために、足場ユニット１２０の２つの隣接する足場１４０の間の対応する空間１４５に直接対向して配置される。

有利には、いくつかの実施形態では、マニホールド１３０及び１３２と、その中に配置された（本明細書に開示されるような）足場ユニット１２０とを備える細胞培養バイオリアクタ１１０の構成であって、少なくとも１つの開口部１３１が、各空間１４５内でそれを通る直接液体流を可能にするために、足場ユニット１２０の連続する足場１４０を分離する対応する空間１４５（又は空間高さＨ１）に直接対向して位置付けられる構成は、複数の足場１４０上及び／又はその中で培養される細胞及び／又は組織の成長及び／又は拡大及び／又は分化を効果的かつ均一に支持するために、隣接する足場１４０間を通過する液体の均一かつ均等な分配を可能にすることができる。更に、隣接する足場１４０の間を通過する液体の均一かつ均等な分布は、流れる液体と足場１４０及び／又はその上／その中に配置された細胞との間の応力の形成を低減又は防止することができ、それによって、プロセス中に足場１４０及び／又は細胞を害することなく、足場１４０及び／又は細胞に液体を均一かつ効果的に提供することを可能にする。

本明細書で使用される場合、「空間容積」という用語は、足場ユニット１２０の連続する足場１４０間の間隔である各空間１４５の容積（空間高さＨ１によって画定される）を指す。

いくつかの実施形態によると、各空間容積又は空間１４５は、連続する足場１４０の間を均等に分離する。更なる実施形態によると、足場ユニット１２０内の連続する足場１４０の間を分離する空間１４５の体積又は空間高さＨ１は、偶数であり、互いに同一である。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２の動作時に、液体は、連続する（すなわち、隣接する）足場１４０の表面１４０ａと１４０ｂとの間で長手方向軸１０２に沿って、及び／又はそれに平行に流れる。いくつかの実施形態によれば、液体は、連続する足場１４０の表面１４０ａと１４０ｂとの間の幅Ｗ１に沿って流れる。いくつかの実施形態によれば、液体は、足場１４０の少なくとも１つの表面１４０ａ及び１４０ｂ上、足場の体積内、又はそれらの組み合わせで流れる。いくつかの実施形態によれば、液体は、少なくとも１つのポンプ１１２の動作中に、複数の足場１４０の各々の少なくとも１つの表面１４０ａ又は１４０ｂ上で、空間高さＨ１によって画定される空間内で長手方向軸１０２に平行に水平に流れる。いくつかの実施形態によれば、液体は、液体が各足場１４０の第１の表面１４０ａ及び／又は第２の表面１４０ｂの少なくとも一部に接触するように、又は任意選択で、液体が各足場１４０の第１の表面１４０ａ及び／又は第２の表面１４０ｂ全体に接触するように、長手方向軸１０２に沿って流れる。

いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０の複数の足場１４０の表面１４０ａ及び１４０ｂのいずれも、足場ユニット１２０の任意の断面にわたって囲まれた外周を画定せず、したがって、液体が、いかなる妨害も伴わずに、空間高さＨ１によって画定される空間１４５内を通過／流動することを可能にする。更なる実施形態によると、複数の足場１４０の表面１４０ａ及び１４０ｂのいずれも、足場構造高さＳＨの断面に平行な囲まれた外周を画定しない。更なる実施形態によれば、複数の足場１４０の表面１４０ａ及び１４０ｂのいずれも、幅Ｗ１の断面に平行な囲まれた外周を画定しない。更なる実施形態によれば、複数の足場１４０の表面１４０ａ及び１４０ｂのいずれも、長さＬ１の断面に平行な囲まれた外周を画定しない。

いくつかの実施形態によれば、足場１４０の各々は平面である。いくつかの実施形態によれば、有利には、複数の表面１４０ａ及び１４０ｂを含む複数の足場１４０は平面であり、長手方向軸１０２に平行に同じ方向に位置合わせされ、したがって液体が空間１４５（各々空間高さＨ１によって画定される）内でそれらの間を均一かつ効果的に流れる／通過することを可能にする。

いくつかの実施形態によれば、足場１４０の各々は、約１ｍｍ～約１０ｃｍの範囲の足場厚さを有する。更なる実施形態によれば、各足場１４０の厚さは、約１ｍｍ～約６ｍｍの範囲である。更なる実施形態によれば、各足場１４０の厚さは、約１ｃｍ～約５ｃｍの範囲である。いくつかの実施形態によれば、各足場の厚さが約１～６ｍｍである場合、各足場１４０の当該厚さは、当該足場１４０の幅Ｗ１及び長さＬ１の各々の寸法と比較して少なくとも１０倍小さい。

いくつかの実施形態によれば、各足場１４０の２つの表面１４０ａ及び１４０ｂの各々は、少なくとも５ｃｍ^２の面積を有する。更なる実施形態によると、各足場１４０の２つの表面１４０ａ及び１４０ｂの各々の面積は、約１０ｃｍ^２、５０ｃｍ^２、１００ｃｍ^２、２００ｃｍ^２、５００ｃｍ^２、１，０００ｃｍ^２、５，０００ｃｍ^２、又はそれ以上を上回る。各オプションは異なる実施形態を表す。更なる実施形態によれば、２つの表面１４０ａ及び１４０ｂの各々の面積は、約１０ｃｍ^２～約１５，０００ｃｍ^２の範囲である。更なる実施形態によれば、２つの表面１４０ａ及び１４０ｂの各々の面積は、約５０ｃｍ^２～約１，０００ｃｍ^２の範囲である。

いくつかの実施形態によれば、足場１４０の各々は、少なくとも１つの生体適合性材料を含む。いくつかの実施形態によると、足場１４０の各々は、食用材料から作製される。特定の例示的な実施形態によれば、食用材料はヒトの消費に適している。本発明の足場の組成及びテクスチャは、当技術分野で公知であり、以下に記載される通りである。

いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０は、複数の押出された、印刷された、成形された、浸出された、又は電界紡糸された足場１４０を含み、足場１４０は、以下に記載されるような材料を含む。足場ユニット１２０及び／又は複数の足場１４０は、当技術分野で知られている３Ｄ印刷技法を使用して、３Ｄ印刷によって細胞なしで製作することができる。あるいは、足場ユニット１２０及び／又は複数の足場１４０は、３Ｄバイオプリンティングによって細胞を用いて製造され得る。

いくつかの実施形態によれば、足場１４０の各々は多孔質材料を含む。いくつかの実施形態によれば、足場１４０の各々は多孔性である。いくつかの実施形態によると、足場１４０の各々は、１つ以上の多孔質材料から作製される。いくつかの実施形態によれば、多孔質材料は、構造化された及び／又はランダムな細孔及び／又はチャネルを含む。更なる実施形態によれば、多孔質材料は、構造化多孔質材料、ランダム多孔質材料、又はそれらの組み合わせである。

いくつかの実施形態によれば、多孔質材料は、約２μｍ～約１．５ｍｍの直径を有する細孔（すなわち、穴又は開口部）を含む。いくつかの実施形態では、足場は、約２０μｍ～１．０ｍｍの範囲の直径を有する細孔を含む。また更なる実施形態によれば、細孔は、約５０μｍ～約２５０μｍの範囲の平均直径を有する。

いくつかの実施形態によれば、多孔質材料は、相互接続された細孔及び／又はチャネルを含む。いくつかの実施形態によれば、足場１４０の各々は、相互接続された細孔及び／又はチャネルを含む１つ以上の多孔質材料から作製され、細孔及び／又はチャネルは、その中に配置された培養された細胞及び／又は組織を含む。

本明細書で使用される場合、「チャネル」という用語は、多孔質材料内に配置され、それに沿って流体が通過することができる通路を指す。チャネルは、多孔質材料を通って延在するか、又は互いに接続されて、多孔質材料内に相互接続されたチャネル構造を形成することができる。

本明細書で使用される場合、「構造化多孔質材料」という用語は、細孔及び／又はチャネルを含む多孔質材料を指し、細孔又はチャネルは、寸法又は配向などの物理的特性に関して規則的かつ画定可能な様式で配置される。

本明細書で使用される場合、用語「ランダム多孔質材料」は、細孔及び／又はチャネルを含む多孔質材料を指し、キャビティ（細孔又はチャネル）の空間配向は制御可能ではない。

本明細書で使用される場合、「相互接続孔」という用語は、その細孔の全てが互いに接続されて材料内に内部容積又は空隙を形成し、したがって足場１４０の各々の外部からその嵩容量への液体のアクセスを可能にし、それによって流体連通をもたらす、足場１４０の各々の多孔質構造を指す。

いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０の足場１４０の各々は、同じタイプである。いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０、異なるタイプの足場１４０は、任意選択で、異なる材料から作製される。

いくつかの実施形態によれば、複数の足場１４０を含む足場ユニット１２０は、連続する足場１４０の表面１４０ａ及び１４０ｂが長手方向軸１０２に平行に、任意選択で底面１１１ａに平行に配置されるように、細胞培養バイオリアクタ１１０内に配置される。いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０は、細胞培養バイオリアクタ１１０内に配置され、その底部足場１４７は、バイオリアクタ１１０の底面１１１ａの上に、又はそれらの間の中間構造間隔（例えば、プラットフォーム又はホルダ）の上方に配置される。いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０は、その底部足場１４７が上部足場１４６に対してバイオリアクタ１１０の底面１１１ａにより近くなるように細胞培養バイオリアクタ１１０内に配置され、底部足場１４７及び上部足場１４６の両方が底面１１１ａに平行に配置される。いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０は、少なくともその底部足場１４７がバイオリアクタ１１０の底面１１１ａと平行に配置されるように、細胞培養バイオリアクタ１１０内に配置され、足場ユニット１２０は、バイオリアクタ１１０内に配置された支持構造体（本明細書において上記に開示されるような）に連結されるか、その中に配置される。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、特定の流量で、流れ方向１０１に平行に、入口マニホールド１３０から足場ユニット１２０を通って出口マニホールド１３２へと液体の流れを方向付けるように構成される。更なる実施形態によれば、液体の流量は、培養バイオリアクタ１１０内で一定の液体レベルを維持するように制御される。更なる実施形態によれば、液体の流量は、隣接する足場１４０の間の複数の空間１４５を各々通過する液体の均一な分布を可能にするように制御される。いかなる理論又は作用メカニズムにも束縛されることを望むものではないが、制御された流量は、足場上及び／又は足場内での細胞の培養を可能にする／支持する。

いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０の連続する足場１４０を分離する複数の空間１４５を通過する液体の流量は、少なくとも１つのポンプ１１２によって制御され、約０．５ＶＶＤ超、約１ＶＶＤ超、約５ＶＶＤ超、約１０ＶＶＤ超、約１５ＶＶＤ超、約２０ＶＶＤ超、約２５ＶＶＤ超、約３０ＶＶＤ超、約４０ＶＶＤ超、約５０ＶＶＤ超、又はそれ以上である。各可能性は異なる実施形態を表す。

いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０の連続する足場１４０を分離する複数の空間１４５を通過する液体の流量は、約０．５～５０ＶＶＤの範囲内である。更なる実施形態によれば、液体の流量は、約０．５～１０ＶＶＤの範囲である。更に別の実施形態によれば、液体の流量は約０．５～６ＶＶＤの範囲である。更に別の実施形態によれば、液体の流量は、約０．５～４ＶＶＤの範囲である。更なる実施形態によれば、液体の流量は、約０．５～１．５ＶＶＤの範囲内である。

いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、複数のポンプ１１２を備える。いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は２つ以上のポンプを備え、第１のポンプ１１２Ａは入口ポート１２２及び／又は入口マニホールド１３０に流体結合され、第２のポンプ１１２Ｂは出口マニホールド１３２及び／又は出口ポート１２４に流体結合される（図１Ｃ参照）。いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、入口ポート１２２及び／又は入口マニホールド１３０に流体結合された第１のポンプ１１２Ａと、出口マニホールド１３２及び／又は出口ポート１２４に流体結合された第２のポンプ１１２Ｂと、任意選択で、細胞培養バイオリアクタ１１０に直接流体結合された第３のポンプ１１２Ｃとを備える。いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、３つ以上のポンプを備え、第１のポンプ１１２Ａは、入口ポート１２２及び／又は入口マニホールド１３０に流体結合され、第２のポンプ１１２Ｂは、出口マニホールド１３２及び／又は出口ポート１２４に流体結合され、第３のポンプ１１２Ｃは、細胞培養バイオリアクタ１１０に直接流体結合される（図１Ｄ～図１Ｅ参照）。

いくつかの実施形態によれば、第１のポンプ１１２Ａは、入口ポート１２２及び／又は入口マニホールド１３０、並びに培地リザーバ１１４に流体結合される。いくつかの実施形態によれば、第１のポンプ１１２Ａは、入口マニホールド１３０から、入口において約０．５ＶＶＤを上回る流量でバイオリアクタ１１０内の足場ユニット１２０の連続する足場１４０を分離する複数の空間１４５の中へ液体を循環又は流動させるように構成される。更なる実施形態によれば、入口流量は、０．５～１０ＶＶＤ、任意選択で０．５～６ＶＶＤ、あるいは０．５～１．５ＶＶＤから選択される。

いくつかの実施形態によれば、第２のポンプ１１２Ｂは、出口マニホールド１３２及び／又は出口ポート１２４と、培地リザーバ１１４又は分離システム１１６とに流体結合される。いくつかの実施形態によれば、第２のポンプ１１２Ｂは、出口流量で、足場ユニット１２０から出口マニホールド１３２を介して使用済み液体を収集するように構成され、当該出口流量は、入口流量と同一であるか、それよりも小さいか、又はそれよりも大きい。更なる実施形態では、出口流量は、入口流量よりも低く、出口流量は、入口流量よりも約９５％未満、約９０％未満、約８０％未満、約７０％未満、約６０％未満、約５０％未満、又はそれ未満である。他の実施形態では、出口流量は、入口流量よりも大きく、出口流量は、入口流量よりも約１０５％超、約１１０％超、約１２０％超、又はそれ以上大きい。いくつかの実施形態では、出口流量は約０．５ＶＶＤを上回る。

いくつかの実施形態によれば、第３のポンプ１１２Ｃは、細胞培養バイオリアクタ１１０内の液体レベルを制御して、その中で一定の液体レベルを維持するように構成される（図１Ｄ～図１Ｅ参照）。いくつかの実施形態では、第３のポンプ１１２Ｃは、オン／オフポンプであり、ポンプは、バイオリアクタ１１０に結合された液体接触センサが液体の存在を検出したときに起動され、接触センサがバイオリアクタ１１０内の空気のみ又は液体の不在を検出したときに停止される。いくつかの実施形態では、バイオリアクタ１１０に連結された液体レベルセンサは、予めプログラムされたデータに従って、又はユーザからのリアルタイム入力に従って、細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の作業液体レベルを維持するように調整される。

代替的な実施形態によれば、第１のポンプ１１２Ａ及び第２のポンプ１１２Ｂは、入口流量及び／又は出口流量を適宜制御又は調整することによって、細胞培養バイオリアクタ１１０内の液体レベルを制御することができる。更なるそのような実施形態では、出口流量は、細胞培養バイオリアクタ１１０内の液体レベルを制御するために、入口流量よりも低く、同一であり、又は高くなるように調整され、逆もまた同様である。更に別のそのような実施形態では、培養システム１００は、第３のポンプ１１２Ｃを含まない（例えば、図１Ｃ参照）。

本明細書で使用される場合、「液体レベル」という用語は、長手方向軸１０２に平行な細胞培養バイオリアクタ１１０内の液体の平均高さレベルを指し、高さは、特定の基準面に対して測定される。いくつかの実施形態では、基準面は上部足場１４６であり、細胞培養バイオリアクタ１１０内の液体レベルは、足場ユニット１２０の上部足場１４６に対して測定される。

いくつかの実施形態によれば、足場ユニット１２０の１つ以上の部分は、ポンプの作動中にバイオリアクタ１１０内を流れる／通過する液体内に沈められ、液体は、その上部足場１４６より上の所望の液体レベルに達する。更なる実施形態によると、全体足場ユニット１２０は、バイオリアクタ１１０内を流動／通過する液体内に浸漬され、液体は、その上部足場１４６の上方の所望の液体レベルに到達する。

いくつかの実施形態によれば、第３のポンプ１１２Ｃは、任意選択で１つ以上の流体導管１０５を介して細胞培養バイオリアクタ１１０及び培地リザーバ１１４に流体結合され（図１Ｄ参照）、細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルを足場ユニット１２０の上部足場１４６より上に維持するために、過剰な液体をバイオリアクタ１１０から培地リザーバ１１４に直接移送するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、任意選択で第３のポンプ１１２Ｃの動作から生じる細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルは、足場ユニット１２０の上部足場１４６の少なくとも約０．１ｍｍ上である。更なる実施形態では、細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルは、足場ユニット１２０の上部足場１４６の少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約５ｍｍ、少なくとも約６ｍｍ、少なくとも約１０ｍｍ、又はそれ以上上である。各可能性は異なる実施形態を表す。ある特定の実施形態では、細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルは、足場ユニット１２０の上部足場１４６の少なくとも約６ｍｍ上である。

いくつかの実施形態によれば、細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルは、足場ユニット１２０の上部足場１４６の上方約０．１ｍｍ～約１００ｍｍの範囲である。更なる実施形態では、細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルは、足場ユニット１２０の上部足場１４６の上方約０．１ｍｍ～約３０ｍｍの範囲である。なお更なる実施形態では、細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルは、足場ユニット１２０の上部足場１４６の上方約０．１ｍｍ～約１ｍｍ、約１ｍｍ～約５ｍｍ、約５ｍｍ～約１０ｍｍ、約１０ｍｍ～約２０ｍｍ、又は約２０ｍｍ～約３０ｍｍの範囲である。各可能性は異なる実施形態を表す。いくつかの実施形態では、細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルは、足場ユニット１２０の上部足場１４６の上方約６ｍｍ～約３０ｍｍの範囲である。更なる実施形態では、細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルは、足場ユニット１２０の上部足場１４６の上方約１ｍｍ～約１０ｍｍの範囲である。例示的な実施形態では、細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルは、足場ユニット１２０の上部足場１４６の上方約６ｍｍである。

いくつかの実施形態によれば、細胞培養バイオリアクタ１１０内の（足場ユニット１２０の上部足場１４６の上方の）所望の液体レベルは、隣接する足場間に形成された各空間１４５の空間高さＨ１に対応するか、又は同一である。更なるそのような実施形態では、足場ユニット１２０の上部足場１４６の上方の細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベル及び各空間高さＨ１は、約０．１ｍｍ～約３０ｍｍ又は好ましくは約０．１ｍｍ～約１０ｍｍの範囲である。例示的実施形態では、足場ユニット１２０の上部足場１４６の上方の細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベル及び各空間高さＨ１は、約６ｍｍである。いくつかの実施形態では、細胞培養バイオリアクタ１１０内の（足場ユニット１２０の上部足場１４６の上方の）液体レベルを、隣接する足場間に形成された各空間１４５の空間高さＨ１と一致させることにより、本明細書で上記に開示したように、連続する足場１４０間に有利な均一で効果的な液体流分布を形成することが可能になると考えられる。

有利なことに、いくつかの実施形態では、第１のポンプ１１２Ａ、第２のポンプ１１２Ｂ、及び任意選択で第３のポンプ１１２Ｃは、足場ユニット１２０を通って流れる液体の流量を制御することを可能にし、更に培養バイオリアクタ１１０内で一定の液体レベルを維持することを可能にし、それによって複数の空間１４５を通過する液体の均一かつ効果的な分配を確実にする。連続する足場１４０間の均一かつ効果的な液体流分布の結果として、液体は、足場１４０の上及び／又は中で培養された細胞及び／又は組織の成長及び／又は拡大及び／又は分化を効果的に支持することができる。更に、複数の足場１４０を通過する液体の流量は、隣接する足場１４０の表面に沿った液体パラメータ（例えば、溶存酸素含有量）の最適な分布を可能にするために制御され、したがって、その上での最適かつ強化された細胞培養を支持する。加えて、連続する足場１４０間の均一かつ効果的な液体流分布は、流動する液体と足場１４０及び／又はその上／その中に配置された細胞との間の応力の形成を低減又は防止することができ、それによって、プロセス中に足場１４０及び／又は細胞を害することなく、足場１４０及び／又は細胞に液体を均一かつ効果的に提供することを可能にする。

いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、それに結合された少なくとも１つのセンサ１５２（例えば、図１Ａ参照）、又は任意選択で複数のセンサ１５２を更に備える。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのセンサ１５２は、培養バイオリアクタ１１０に結合された液体レベルセンサであり、その中の液体レベルを測定するように構成される。他の実施形態によれば、少なくとも１つのセンサ１５２は、バイオリアクタ１１０内の液体の存在又はその不在を検出するように構成された液体接触センサである。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのセンサ１５２は、バイオリアクタ１１０の内部チャンバ１２３の少なくとも１つの表面、培地リザーバ１１４、出口ポート１２４、出口ポート１２４から延在し、それに流体結合された流体導管１０５、又はそれらの組み合わせに結合される。各可能性は異なる実施形態を表す。

いくつかの実施形態によれば、システム１００は、制御ユニット１５４を更に備える（例えば、図１Ａを参照）。更なる実施形態によれば、制御ユニット１５４は、少なくとも１つのセンサ１５２、培地リザーバ１１４、少なくとも１つのポンプ１１２、又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上と（有線又は無線接続を介して）動作可能に通信する。更なる実施形態によれば、制御ユニット１５４は、第１のポンプ１１２Ａ、第２のポンプ１１２Ｂ、及び第３のポンプ１１２Ｃのうちの１つ以上と動作可能に通信している（例えば、図１Ｅ参照）。

いくつかの実施形態によれば、制御ユニット１５４は、少なくとも１つのセンサ１５２からデータを受信するように構成され、データは、バイオリアクタ１１０及び／又は培地リザーバ１１４内の液体の有無を示し、それに応じて少なくとも１つのポンプ１１２の起動及び動作を調整し、それによって、バイオリアクタ１１０内の所望の液体流量及び液体レベルを調整する。

他の実施形態によれば、制御ユニット１５４は、バイオリアクタ１１０及び／又は培地リザーバ１１４内の液体レベルの測定値を受信し、当該測定値に基づいて、液体レベル及び／又はそれを通る流量を調整するように構成される。更なるそのような実施形態によると、制御ユニット１５４は、少なくとも１つのセンサ１５２から内部チャンバ１２３内の液体レベルの測定値を受信し、少なくとも１つのポンプ１１２の動作を調整することによって、具体的には、第１のポンプ１１２Ａ、第２のポンプ１１２Ｂ、及び第３のポンプ１１２Ｃの動作を調整することによって、測定値に基づいて液体レベル及び／又はその流量を調整するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、制御ユニット１５４は、バイオリアクタ１１０及び／又は培地リザーバ１１４内の少なくとも１つの培地パラメータの測定値を受信し、必要に応じて当該少なくとも１つの培地パラメータを調整又は修正するように構成され、培地パラメータは、温度、ｐＨ、溶存酸素含有量、１つ以上の栄養素の濃度、１つ以上の廃棄物の濃度、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。各可能性は、別々の実施形態を表す。例えば、制御ユニット１５４は、温度測定値を受信し、適切な温度制御装置を作動又は調整することによって、培地リザーバ１１４及び／又はバイオリアクタ１１０内の温度を調整することができる。更なる実施形態によると、制御ユニット１５４は、バイオリアクタ１１０及び／又は培地リザーバ１１４内の複数の培地パラメータの測定値を受信し、当該複数の培地パラメータを同時に調節又は修正するように構成され、複数の培地パラメータは、例えば、温度、ｐＨ、及び溶存酸素含有量を含むことができる。

本明細書で使用される場合、少なくとも一つの培地パラメータを調整する文脈における「調節」という用語は、制御ユニット１５４が、上記で開示されるように、少なくとも１つの培地パラメータの測定値に従って１つ以上の適切な装置（例えば、温度装置、分離システム１１６などである）を作動させることを指す。

いくつかの実施形態によれば、制御ユニット１５４は、当技術分野で典型的に知られているように、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）又はプログラマブルコントローラを備える。いくつかの実施形態によれば、ＰＬＣは、少なくとも１つの入力／出力構成要素、少なくとも１つのプロセッサ、複数のメモリモジュール及びカーネルロジック、又は他の機能標準構成要素を備える。

いくつかの実施形態によれば、液体は、細胞及び／又は組織の培養を支持するように構成された細胞培養培地を含む。いくつかの実施形態によれば、培地は、水、栄養素、ミネラル、溶存酸素、ビタミン、アミノ酸、核酸、タンパク質（サイトカイン及び成長因子など）、ホルモン、血清、微量元素、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む。いくつかの実施形態によれば、本明細書で使用される培地は、細胞増殖及び／又は細胞成長及び／又は拡大の促進及び／又は細胞分化の促進に必要な液体物質を指す。

いくつかの実施形態によれば、システム１００は、少なくとも１つのバイオリアクタ１１０に流体結合された少なくとも１つの培地リザーバ１１４を更に備え、培地リザーバ１１４は、そこに細胞培養培地を供給するように構成される。いくつかの実施形態によれば、培地リザーバ１１４は、第３のポンプ１１２Ｃに更に流体結合される。いくつかの実施形態によれば、培地リザーバ１１４は、その中に培地を受容及び／又は収容するように構成される。更なる実施形態によれば、システム１００は、複数の培地リザーバ１１４を備える。いくつかの実施形態によれば、培地リザーバ１１４は、培地の均質性を維持するために、その中に配置された培地を混合又は撹拌するように構成された混合／撹拌容器を備える。いくつかの実施形態によれば、培地リザーバ１１４は、その中に配置された培地を混合／撹拌し、それによって均質な培地を形成するように構成された混合又は撹拌装置を含む。いくつかの実施形態によれば、培地リザーバ１１４は、ウェーブバイオリアクタ、撹拌バイオリアクタ、又はそれらの組み合わせを含む。各可能性は異なる実施形態を表す。

いくつかの実施形態によれば、培地リザーバ１１４は、それに結合された少なくとも１つのセンサを備え（例えば、図１Ｃ参照）、センサは、培地内の少なくとも１つの培地パラメータを測定するように構成され、培地パラメータは、温度、ｐＨ、溶存酸素、１つ以上の栄養素の濃度、１つ以上の廃棄物の濃度、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。各可能性は、別々の実施形態を表す。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの培地パラメータを測定するように構成される少なくとも１つのセンサは、本明細書で上記に開示されるようなセンサ１５２と同一であるか、又はセンサは、当技術分野で公知の別のタイプのセンサである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの培地パラメータを示すデータを制御ユニット１５４に転送するように構成され、制御ユニット１５４は、事前にプログラムされた培地要件に従って、及び／又はユーザの要求に従って、必要に応じて当該少なくとも１つの培地パラメータを調整又は修正するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、培地リザーバ１１４は灌流モードで動作され、使用済み又は消費済み培地がバイオリアクタ１１０からそこに入り、培地リザーバ１１４に入る使用済み培地を処理済み培地に変換するために、上記に開示されているように培地パラメータが測定及び調整され、次いで当該処理済み培地がバイオリアクタ１１０に循環し戻される、などである。代替的な実施形態では、培地リザーバ１１４に入る消費済み培地は、バイオリアクタ１１０に循環して戻される新しい又は新鮮な培地と交換される。

いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、図１Ｂに示すように、互いに並列に、かつ任意選択で少なくとも１つの培地リザーバ１１４に流体結合された少なくとも２つの細胞培養バイオリアクタ１１０を備える。

いくつかの実施形態によれば、システム１００は、少なくとも１つの分離システム１１６を更に備える（図１Ｅ参照）。更なる実施形態によれば、分離システム１１６は、バイオリアクタ１１０を出る消費済み培地を受け取り、その中に存在する廃棄物（アンモニア及び乳酸など）を除去し、それによって培地リザーバ１１４及び／又はバイオリアクタ１１０に移送される処理済み培養培地を提供するように構成される。いくつかの実施形態によれば、分離システム１１６は、サイズ排除、電気泳動、イオン交換、当技術分野で知られている他の分離方法、又はそれらの組み合わせからなる群から選択される１つ以上の分離方法又は技法を利用して、それを通って流れる培地内に存在する廃棄物を除去するように構成される。各可能性は異なる実施形態を表す。

いくつかの実施形態によれば、分離システム１１６は、上記で開示されたような１つ以上の分離方法又は技術を実行するのに望ましい器具をその中に含む処理容器を含む。更なる実施形態によれば、分離システム１１６は、互いに流体結合された複数の処理容器を備え、各処理容器は、少なくとも１つの分離方法のために所望される１つ以上の器具をその中に備える。

いくつかの実施形態によれば、分離システム１１６は、バイオリアクタ１１０及び培地リザーバ１１４に流体結合される。いくつかの実施形態によれば、分離システム１１６は、培地リザーバ１１４内に配置される。他の実施形態によれば、分離システム１１６は培地リザーバ１１４とは別個である。

いくつかの任意選択の実施形態によれば、分離システム１１６は、本明細書において上で開示されたような少なくとも１つの培地パラメータを培地中で測定するように構成された少なくとも１つのセンサ（例えば、センサ１５２）を備える。

いくつかの実施形態によれば、分離システム１１６は透析システム（図示せず）を含む。透析システムは、典型的には、透析器と、新鮮透析液リザーバと、使用済み透析液リザーバ（図示せず）とを備える。

いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ１１０は、細胞培養及び／又は成長に最適な温度を提供するために、その中の温度を制御するように構成され、任意選択でバイオリアクタ１１０内に配置された温度制御装置（図示せず）を更に含む。いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ１１０は、バイオリアクタ１１０内の温度を制御するように構成された温度制御容器（例えば、加熱ブランケット又はジャケット又はインキュベータ）内に配置される。

いくつかの実施形態によれば、システム１００は、入口マニホールド１３０を介して培地リザーバ１１４から少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタ１１０に培地を送達し、出口マニホールド１３２を介して当該細胞培養バイオリアクタ１１０から使用済み又は消費済み培地を収集するように構成された送達システムを更に備える。送達システムは、少なくとも１つのポンプ１１２、追加のポンプ（複数可）、他の好適な器具（例えば、管、パイプ、流体導管１０５等の液体ライン）、及びそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、複数のポンプ１１２（例えば、第１のポンプ１１２Ａ、第２のポンプ１１２Ｂ、及び第３のポンプ１１２Ｃ）を備える。培養システム１００は、任意選択でポンプ１１２とは異なる、追加のタイプのポンプを含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、１つ以上の容積式ポンプを含む。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、１つ以上の蠕動ポンプを含む。いくつかの実施形態によれば、送達システムは、使用済み又は消費済み培地を分離システム１１６及び／又は培地リザーバ１１４内に送達するように更に構成される。

いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は、複数のポンプ１１２を備え、当該複数のポンプ１１２は、互いに同一であってもよく、又はシステムにおける様々な用途のための異なるタイプのポンプを含んでもよい。いくつかの実施形態によれば、培養システム１００は複数のポンプ１１２を備え、少なくとも１つのポンプ１１２を使用して、システム内の培地パラメータ（例えば、ｐＨなど）の調整を可能にし、培地をシステムに流入及び／又はシステムから流出させ、他の関連するオプションを行うことができる。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、１つ以上のデュアルヘッドポンプを含む。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、蠕動ポンプ、ダイヤフラムポンプ、デュアルヘッドポンプ、それらの組み合わせ、又は当技術分野で知られている任意の他のポンプから選択される。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。いくつかの実施形態によると、第１のポンプ１１２Ａ、第２のポンプ１１２Ｂ、及び第３のポンプ１１２Ｃのうちの１つ以上は、蠕動ポンプ、ダイヤフラムポンプ、デュアルヘッドポンプ、それらの組み合わせ、又は当技術分野で公知の任意の他のポンプから選択される。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。特定の実施形態によれば、第１のポンプ１１２Ａ、第２のポンプ１１２Ｂ、及び第３のポンプ１１２Ｃの各々は、蠕動ポンプである。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、培地をバイオリアクタ１１０に、及び／又はそこからポンプで送り込む及び／又はポンプで送り出すように構成される。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、入口マニホールド１３０を介して培地リザーバ１１４から少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタ１１０内に培地を送達し、出口マニホールド１３２を介して細胞培養バイオリアクタ１１０から使用済み培地を収集し、任意選択でシステム１００内で培地を循環させるように構成される。更なる実施形態によれば、少なくとも１つのポンプ１１２は、入口マニホールド１３０を介して培地リザーバ１１４から少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタ１１０内に培地を送達し、出口マニホールド１３２を介して細胞培養バイオリアクタ１１０から使用済み培地を収集するように構成される。他の実施形態によれば、第１のポンプ１１２Ａは、入口流量で入口マニホールド１３０を介して培地リザーバ１１４から少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタ１１０内に培地を送達するように構成され、第２のポンプ１１２Ｂは、出口流量で出口マニホールド１３２を介して細胞培養バイオリアクタ１１０から使用済み培地を収集するように構成され、出口流量は、本明細書において上記に開示されるように、入口流量と同一であるか、又はそれよりも低い。

いくつかの実施形態によれば、システム１００は、温度、ｐＨ、溶存酸素含有量、１つ以上の栄養素の濃度、１つ以上の廃棄物の濃度、及びそれらの任意の組み合わせから選択される少なくとも１つの培地パラメータを培地中で測定するための１つ以上のセンサ１５２を備える。各可能性は、別々の実施形態を表す。更なる実施形態によると、１つ以上のセンサ１５２は、培地リザーバ１１４、バイオリアクタ１１０、分離システム１１６、送達システム、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つの中に位置する。また更なる実施形態によれば、１つ以上のセンサ１５２は、バイオリアクタ１１０の出口ポート１２４及び／又は内部チャンバ１２３の表面及び／又は培地リザーバ１１４に配置される。いくつかの実施形態によれば、制御ユニット１５４は、センサ１５２、分離システム１１６、送達システム、少なくとも１つのポンプ１１２、培地リザーバ１１４、バイオリアクタ１１０、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つと動作可能に通信する。各可能性は、別々の実施形態を表す。更なる実施形態によれば、制御ユニット１５４は、少なくとも１つのパラメータの測定値を受信し、その測定値に基づいてそれを調整するように構成される。

いくつかの任意選択の実施形態によれば、バイオリアクタ１１０及び／又は培地リザーバ１１４は、任意選択で、それに応じてバイオリアクタ１１０及び／又は培地リザーバ１１４に外部運動を提供することによって、そこを通って流れる液体の移動を生成するように構成された電気構成要素又はアクチュエータを備える。更なる実施形態によれば、運動は、振動、回転、傾斜、揺動、ロッキング、又は当技術分野で知られている任意の他の形態の運動から選択される。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。この移動は、バイオリアクタ１１０内の様々な培地パラメータ（例えば、溶存酸素含有量）の最適値を達成することを可能にすることができる。いくつかの実施形態によれば、複数の足場１４０を備える足場ユニット１２０は、液体の移動中のその移動を防止するために、内部チャンバ１２３の少なくとも１つの表面に直接又は間接的に取り付けられる。

いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ１１０内の溶存酸素含有量の最適値を達成するために、様々なガスがバイオリアクタ１１０内に流される（例えば、酸素及び／又は空気）。いくつかの実施形態によれば、システム１００内のｐＨを制御するために、５％ＣＯ_２（ｗ／ｗ）がバイオリアクタ１１０に流入している。いくつかの実施形態によれば、培地リザーバ１１４内のｐＨを制御するために、そこに流れる液体は、ｐＨを低下させるためのＣＯ_２ガス、又はｐＨを上昇させるための１つ以上の塩基分子を受け取る。

本明細書で使用される「アクチュエータ」という用語は、電気モータ、ソレノイドなど、回転運動を提供するための当技術分野で知られている任意の電動アクチュエータを指す。

いくつかの任意選択の実施形態によれば、システム１００は、バイオリアクタ１１０の出口ポート１２４と培地リザーバ１１４の入口との間に細胞トラップを更に含む。更なる実施形態によれば、送達システムは、バイオリアクタ１１０の出口ポート１２４と培地リザーバ１１４の入口との間に位置する細胞トラップを更に含む。

システム１００内の循環ガス気泡の存在は、システムの種々の器具（例えば、ポンプ１１２）、足場１４０上で培養される細胞のうちの少なくとも１つを損傷させ得、少なくとも１つの培地パラメータの測定誤差を引き起こし得る。いくつかの任意選択の実施形態によれば、システム１００は、システム１００からガス気泡を除去／排出するように構成された少なくとも１つのマイクロ流体気泡トラップ（「デバブラー」と呼ばれる）を更に備える。

いくつかの実施形態によれば、システム１００は、培地に酸素を連続的に供給するように構成された酸素供給器（図示せず）を更に備える。いくつかの実施形態によれば、酸素供給器は、通気を通じて酸素を培地に連続的に提供するように構成される。いくつかの実施形態によれば、酸素供給器は、培地リザーバ１１４に流体結合される。いくつかの実施形態によれば、酸素供給器（例えば、スパージャ）は、培地リザーバ１１４内に配置されるか、又はその一体部分である。

有利なことに、本発明のシステム１００は、広範な用途のために、様々なタイプの細胞及び／又はその産物を培養するのに適している。特定の例示的な実施形態によれば、培養された細胞は非ヒト動物細胞であり、システムは培養食品を生産するために使用される。これらの実施形態に従って使用される細胞は、当該分野で公知であり、そして以下に記載される。

別の態様によれば、上及び／又は中に培養された細胞及び／又は組織を含む少なくとも１つの複数の足場１４０を含む足場ユニット１２０を製造する方法が提供され、この方法は、
ａ．本明細書で上記に開示されるように、複数の足場１４０を含む少なくとも１つの足場ユニット１２０を提供するステップと、
ｂ．複数の足場１４０の表面の少なくとも一部又は各足場内に細胞を播種するステップと、
ｃ．任意選択で、当該細胞が足場１４０の各々の表面１４０ａ及び／又は１４０ｂを少なくとも部分的に覆うまで、又は細胞が足場１４０の各々の細孔及び／若しくはチャネルの少なくとも一部を覆うまで、播種された細胞が足場ユニットに接着することを可能にする条件下に複数の足場１４０を含む当該足場ユニット１２０を置くステップと、
ｄ．本明細書において上記に開示されるシステム１００を提供し、当該細胞が播種された各足場の少なくとも一部を有する複数の足場１４０を含む足場ユニット１２０を細胞培養バイオリアクタ１１０内に配置するステップであって、足場ユニット１２０は本明細書において上記に開示される構成であり、具体的には、各足場１４０は、液体が通過し得る空間１４５を形成するように隣接する足場から分離されており、当該細胞培養バイオリアクタ１１０は、複数の足場１４０を通る液体の流れを方向付けるようにそれぞれ構成された入口マニホールド１３０及び出口マニホールド１３２を更に含み、マニホールドは、複数の足場１４０を通る当該液体の流量を制御するように構成された少なくとも１つのポンプ１１２に流体接続されている、ステップと、
ｅ．細胞培養培地を入口マニホールド１３０から足場ユニット１２０の当該空間１４５に沿って出口マニホールド１３２に送達するように、少なくとも１つのポンプ１１２を動作させるステップと、
ｆ．複数の足場の上及び／又は中で細胞を培養し、それによって、培養された細胞及び／又は組織を含む複数の足場を生産するステップと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、方法は、培養された細胞及び／又は組織を含む足場ユニット１２０をバイオリアクタ１１０から取り出すステップを更に含む。

いくつかの実施形態によれば、細胞を播種するステップ（ｂ）は、足場１４０の少なくともいくつかの上に細胞を播種するステップを含む。いくつかの実施形態によれば、細胞を播種するステップ（ｂ）は、各足場１４０の表面１４０ａ及び１４０ｂのうちの１つ又は２つの上に細胞を播種するステップを含む。

代替的な実施形態によれば、細胞を播種するステップ（ｂ）は、各足場１４０内に、又は隣接する足場１４０を分離する空間１４５内に細胞を直接投与することを含む。いくつかの実施形態によれば、細胞を播種するステップ（ｂ）は、以下の動作、注入、滴下、ピペッティングなどのうちの１つ以上を行うことによって、細胞を各足場１４０に直接投与するステップを含む。各可能性は異なる実施形態を表す。更なる実施形態によれば、細胞を播種するステップ（ｂ）は、各足場１４０の細孔又はチャネルの少なくとも一部に細胞を直接注入するステップを含む。いくつかの実施形態によれば、細胞を播種するステップ（ｂ）は、隣接する足場１４０を分離する空間１４５内に細胞を投与するステップを含み、細胞は、細胞を含む懸濁培地内に投与され、懸濁培地は、当該空間１４５内に分散又は噴霧され、各足場１４０の表面に接触及び付着する。

いくつかの実施形態によれば、複数の足場１４０を含む足場ユニット１２０を、播種細胞の付着を可能にする条件下に置くステップ（ｃ）は、細胞培養バイオリアクタ１１０内又はその外側で実行される。いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｃ）は任意である。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｃ）が細胞培養バイオリアクタ１１０内で行われた場合、ステップ（ｄ）はステップ（ｃ）と組み合わされる。

いくつかの実施形態によれば、入口マニホールド１３０及び出口マニホールド１３２はそれぞれ、各マニホールドの表面に沿って互いに離間され、それを通って延在する複数の開口部１３１を備え、ステップ（ｄ）は、それを通る直接液体流を可能にするために、少なくとも１つの開口部１３１が、足場ユニット１２０の連続する足場１４０を分離する対応する空間１４５に直接対向して位置付けられるように、細胞培養バイオリアクタ１１０内に足場ユニット１２０を配置するステップを含む。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｅ）は、少なくとも１つのポンプ１１２を作動させることによって、入口マニホールド１３０の複数の開口部１３１から、各々足場ユニット１２０の連続する足場１４０を分離する各空間１４５に、次いで出口マニホールド１３２の複数の開口部１３１に細胞培養培地を送達するステップを含む。いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｅ）は、細胞培養培地を、入口マニホールド１３０の少なくとも１つの上部開口部１３１から、足場ユニット１２０の上部足場１４６の上方で、出口マニホールド１３２の少なくとも１つの上部開口部１３１内へ送達するステップを含む。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｅ）は、細胞培養培地を、出口マニホールド１３２の複数の開口部１３１から入口マニホールド１３０の複数の開口部１３１に、任意選択で１つ以上の中間システム構成要素又は装置を介して送達し、それによってシステム１００内で液体を循環させるステップを含む。いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｅ）は、細胞培養培地を、（ｉ）出口マニホールド１３２の複数の開口部１３１から培地リザーバ１１４内に、及び（ｉｉ）培地リザーバ１１４から入口マニホールド１３０の複数の開口部１３１内に送達するステップを含む。

いくつかの実施形態によれば、システム１００は複数のポンプを備え、ステップ（ｅ）の間、第１のポンプ１１２Ａは、入口流量で入口マニホールド１３０を介して培地を（任意選択で培地リザーバ１１４から）少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタ１１０に送達し、第２のポンプ１１２Ｂは、出口流量で出口マニホールド１３２を介して細胞培養バイオリアクタ１１０から使用済み培地を収集し、任意選択で第３のポンプ１１２Ｃは、バイオリアクタ１１０に流体結合され、第１のポンプ１１２Ａ、第２のポンプ１１２Ｂ、及び任意選択で第３のポンプ１１２Ｃのうちの１つ以上は、細胞培養バイオリアクタ１１０内の液体レベルを制御する。いくつかの実施形態によれば、入口流量は、約０．５ＶＶＤを上回る。いくつかの実施形態によれば、任意選択で第３のポンプ１１２Ｃの動作から生じる細胞培養バイオリアクタ１１０内の所望の液体レベルは、足場ユニット１２０の上部足場１４６の少なくとも約０．１ｍｍ上である。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｅ）は、出口マニホールド１３２を介してバイオリアクタ１１０を出る消費済み培地を、分離システム１１６、細胞トラップ、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つに流すことを更に含む。各可能性は異なる実施形態を表す。更なる実施形態によれば、消費済み培地は、分離システム１１６内で処理され、新鮮な培地又は処理済み培地は、培地リザーバ１１４を介してバイオリアクタ１１０内に再び循環される。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｆ）は、所望の組織塊と、栄養摂取速度と、酸素摂取速度と、廃棄物生産速度と、それらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの予め設定されたパラメータに達するように、複数の足場上及び／又は複数の足場１４０内で細胞を培養するステップと、それにより、上及び／又は中に培養された細胞及び／又は組織を含む複数の足場を生産するステップとを含む。いくつかの実施形態によれば、栄養素は、グルコース及びグルタミンからなる群から選択される。いくつかの実施形態によれば、廃棄物は、アンモニウム及び乳酸塩からなる群から選択される。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの予め設定されたパラメータは、少なくとも１つのセンサ１５２又は他の適切なセンサ（複数可）によって測定され、本明細書において上記で開示されたように、制御ユニット１５４にパラメータデータを送信する。

いくつかの実施形態によれば、液体は細胞培養培地である。いくつかの実施形態によれば、方法は無菌条件下で行われる。いくつかの実施形態によれば、細胞は非ヒト動物細胞である。

いくつかの実施形態によれば、方法は、培養食品を生産するように構成される。更なる実施形態では、培養食品は、培養肉である。

ここで、図３Ａ～図３Ｅを参照する。図３Ａは、いくつかの実施形態による、バイオリアクタ２１０のスキームの断面図である。図３Ｂは、いくつかの実施形態による、バイオリアクタ２１０の斜視断面図である。図３Ｃ～図３Ｅは、いくつかの実施形態による、バイオリアクタ２１０の構成要素の斜視図である。

別の態様によれば、複数の足場に液体を送達するように構成された培養システム２００が提供され、液体は、足場上及び／又は足場内に播種される細胞を含んでもよく、液体は、足場上に既に播種された細胞の集団の成長及び／又は増殖及び／又は分化及び／又は拡大を支持する培地である。いくつかの実施形態によれば、システム２００は、培養された細胞及び／又は組織、特に培養食品の生産を可能にするために、培養された細胞及び／又は組織の当該集団に当該液体を送達するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、培養システム２００は、本明細書において上記で開示された培養システム１００とは異なる。代替的な実施形態によれば、培養システム２００は、本明細書において以下に詳述されるようなバイオリアクタの構成を除いて、本明細書において上記に開示されるような培養システム１００と同一である。

いくつかの実施形態によれば、培養システム２００はバイオリアクタ２１０を含み、当該バイオリアクタ２１０は、任意選択で追加の器具を利用することなく、任意選択で培養された細胞及び／又は組織の集団を１つのユニットとして含む複数の足場に液体を送達するように構成された単一の容器である。更なる実施形態によれば、バイオリアクタ２１０は、複数の足場の少なくとも一部に細胞を播種するために、及び／又は費用効果的な方法で培養食品の大規模生産を可能にするために、当該液体を当該複数の足場に送達するように構成される。いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ２１０は、培養された細胞及び／又は組織、特に培養食品の生産を可能にするために、液体が吸引によって循環され、培養された細胞及び／又は組織の集団に送達されるように撹拌するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ２１０は、バッチ、流加、又は灌流モード（複数可）から選択されるモードで操作することができる。いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ２１０は撹拌バイオリアクタである。いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ２１０は、バッチ、流加、又は灌流モードから選択されるモードで操作される撹拌バイオリアクタである。

特定の実施形態によれば、液体は、足場上に播種される複数の細胞を含む細胞懸濁培地であり、細胞懸濁培地は、複数の足場の少なくとも一部に細胞を播種するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、液体は、本明細書に開示されたように、細胞及び／又は組織の培養を支持する細胞培養培地である。

いくつかの実施形態によれば、細胞培養培地は、細胞懸濁培地と同一である。いくつかの実施形態によれば、細胞培養培地は、細胞懸濁培地とは異なる。

いくつかの実施形態によれば、液体は、足場及び／又はバイオリアクタ２１０の内部容積を洗浄するための少なくとも１つの緩衝液を含む水溶液を含む。

いくつかの実施形態によれば、液体は、細胞懸濁培地、細胞培養培地、緩衝液、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。各可能性は異なる実施形態を表す。

いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ２１０は、に、底面２１１ａ及び上面２１１ｂに実質的に垂直に配置された内部チャンバ２２３を画定する少なくとも１つのバイオリアクタ壁２１１を備える。更なる実施形態によれば、少なくとも１つのバイオリアクタ壁２１１は、垂直軸２０３に平行に、底面２１１ａから上面２１１ｂまで延在している。いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ２１０は、垂直軸２０３に沿って位置付けられ、上面２１１ｂから内部チャンバ２２３に向かって垂直に延在する、少なくとも１つの主管２１３を備える。更なる実施形態によれば、少なくとも１つの主管２１３は、上面２１１ｂを通って延在する。

いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ２１０は、内部チャンバ２２３内に配置された当該複数の培養トレイ２１５を更に備え、複数の培養トレイ２１５は、少なくとも１つの主管２１３に直接的又は間接的に結合される。

いくつかの実施形態によれば、複数の培養トレイ２１５は、少なくとも１つの支持要素２４２に取り付けられ、それに沿って互いに離間され、当該少なくとも１つの支持要素２４２は、主管２１３に取り付けられる。更なる実施形態によると、複数の培養トレイ２１５は、少なくとも１つの支持要素２４２から半径方向に延在し、半径方向は、垂直軸２０３に垂直である。更なる実施形態によれば、少なくとも１つの支持要素２４２は、主管２１３を取り囲むか又は包含する中空管又は円筒として成形され、したがって、主管２１３と支持要素２４２との間に内側支持要素空間２４３を画定し、それを液体（例えば、細胞懸濁培地及び／又は細胞培養培地）が通過／流動することができる。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの支持要素２４２は、それを貫通して延在する複数の開口部２３１を備え、その周囲に沿って互いに離間しており、各々がそれを通る液体の流れを可能にするように構成されている。

いくつかの実施形態によると、複数の培養トレイ２１５は、対応する複数の支持要素２４２から半径方向に延在し、各支持要素２４２は、少なくとも１つの培養トレイ２１５に取り付けられ、半径方向は、垂直軸２０３に垂直である（図３Ａ～図３Ｅに図示される）。更なる実施形態によれば、複数の支持要素２４２は、主管２１３を取り囲む又は包含する。更なる実施形態によれば、各支持要素２４２は、その周囲に沿って互いに離間された複数の開口部２３１を備え、各開口部は、それを通る液体の流れを可能にするように構成される。更なる実施形態によると、複数の支持要素２４２は、互いに流体結合され、各支持要素２４２は、中空管又は円筒として成形され、したがって、それらの間に内側支持要素空間２４３を画定し、液体（例えば、細胞懸濁培地及び／又は細胞培養培地）が通過／流動することができる。

いくつかの実施形態によれば、各培養トレイ２１５は、底部トレイ２１４及び上部トレイ２１６を備え、それらの間に配置された少なくとも１つの足場２４０を支持する。更なる実施形態によれば、当該足場２４０は、底部トレイ２１４と上部トレイ２１６との間に配置される。いくつかの実施形態によれば、底部トレイ２１４及び上部トレイ２１６の各々は、液体がそれを通って進入／通過／流動し、それらの間に存在する少なくとも１つの足場２４０に接触することを可能にするために、メッシュ及び／又は多孔質構造を備える。

いくつかの実施形態によれば、複数の培養トレイ２１５は複数の足場２４０を含み、各培養トレイ２１５は、複数の足場２４０上で培養された細胞及び／又は組織の成長及び／又は拡大及び／又は分化を支持するために、液体（例えば、細胞懸濁培地及び／又は細胞培養培地）が、それを通って及び／又はそれに沿って、及び任意選択で隣接する又は連続する足場２４０の間を流れる／通過することを可能にするように構成される。

いくつかの実施形態によれば、複数の開口部２３１は、重力によって促進される、開口部２３１から足場２４０に向かう最適な液体通過を可能にするために、垂直軸２０３に沿って各それぞれの培養トレイ２１５の上方に位置する。

いくつかの実施形態によれば、複数の支持要素２４２は、各培養トレイ２１５の少なくとも１つの表面に沿って、複数の培養トレイ２１５を通して、及びそれらの組み合わせで、隣接する又は連続する培養トレイ２１５の間の最適な液体（例えば、細胞懸濁培地及び／又は細胞培養培地）の通過を可能にするために、複数の培養トレイ２１５の間に間隔を置いて配置され、それに支持を提供するように構成される。各可能性は、別の実施形態を表す。

いくつかの実施形態によれば、各足場２４０は、本明細書において上記で開示されたように、各足場１４０と同一である。いくつかの実施形態によれば、足場２４０は、上記で開示したように、足場１４０と同じ材料から作製され、同じ特性を有する。

いくつかの実施形態によれば、各培養トレイ２１５は平面である。いくつかの実施形態によれば、有利には、複数の足場２４０を備える複数の培養トレイ２１５は、平面であり、互いに平行に、かつ垂直軸２０３に垂直に、同じ方向に位置合わせされ、したがって、液体がそれらの間を均一に流れる／通過することを可能にする。

いくつかの実施形態によれば、各培養トレイ２１５は円板形状である。しかしながら、培養トレイ２１５は、球体、リング、卵形、楕円体、正方形、又は任意の他の多面体として別様に成形されるとき、同じ機能を果たすことを理解されたい。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

いくつかの実施形態によれば、複数の足場２４０の形状は、各培養トレイ２１５の形状に対応する。いくつかの実施形態によれば、複数の足場２４０は、ディスク又は円の少なくとも一部分として成形される（例えば、円板又は円の４分の１、図３Ｄ）。

いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ２１０は、主管２１３に取り付けられ、任意選択的に底面２１１ａ（図３Ａ～図３Ｂに示す）の近傍に配置された少なくとも１つの混合装置２５０を更に備える。いくつかの実施形態によれば、混合装置２５０は、底面２１１ａから離間されているので、底面２１１ａに直接接触せず、したがってそれらの間の液体の通過を可能にする。いくつかの実施形態によれば、混合装置２５０は、インペラ、ミキサ、プロペラ、ブレンダ、他の適切な混合装置、又はそれらの組み合わせから選択される。各可能性は異なる実施形態を表す。更なる実施形態によれば、混合装置２５０はインペラ２５０である。

本明細書で使用される場合、「近傍」という用語は、所与の三次元（３Ｄ）空間の約２００ｍｍ未満の半径内の距離を指す。いくつかの実施形態によれば、「近傍」という用語は、所与の３Ｄ空間の約５０ｍｍ未満、好ましくは約１０ｍｍ未満、より好ましくは約１ｍｍ未満、又は更により好ましくは約０．１ｍｍ未満の半径内の距離を指す。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

いくつかの実施形態によれば、混合装置２５０（例えば、インペラ２５０）は、複数の足場２４０を通過する液体の流量を制御するために、バイオリアクタ２１０内で液体を循環させるように構成される。インペラ２５０は、培養培地が各支持要素２４２の複数の開口部２３１を通って流れることを可能にすることができる。インペラ２５０は、複数の足場２４０を通過する低圧で高流量の液体を生成することができる。有利には、液体の流量は、インペラ２５０によって制御され、複数の足場２４０の表面に沿って、及び／又はそれを通して、上記で提示されるように、培地パラメータ（例えば、溶存酸素含有量）の均一、最適、及び均質な分布を可能にし、したがって、その上での細胞及び／又は組織培養を支持することができる。

いくつかの実施形態によれば、インペラ２５０は、バイオリアクタ２１０内で液体を循環させるように構成され、液体は、各支持要素２４２の複数の開口部２３１から、流れ矢印方向２０１（図３Ａ）に沿って各それぞれの培養トレイ２１５によって支持された複数の足場２４０を通って及び／又はそれに沿って、インペラ２５０を通って（吸引によって）、複数の支持要素２４２によって画定された内側支持要素空間２４３に向かって、底部支持要素２４２を通って延在する底部開口部２５２を介して（図３Ａ参照）、各支持要素２４２の複数の開口部２３１を通ってなどにより流れる。更なる実施形態によると、インペラ２５０は、複数の足場２４０を通して及び／又はそれに沿って流動する液体に吸引を提供し、それを流動方向２０１において内側支持要素空間２４３の中に送達することによって、バイオリアクタ２１０内で液体を循環／混合するように構成される。

有利には、バイオリアクタ２１０は、連続する足場２４０の間及び／又はそれを通る液体の均一及び／又は最適な流れを可能にするように構成される。特定の実施形態によれば、液体は、複数の足場２４０上で培養される細胞及び／又は組織の培養を支持する培養培地である。更に、バイオリアクタ２１０は、当該培養物が足場２４０上に配置された細胞に均一に送達されるように培養培地を撹拌するように構成される。バイオリアクタ２１０の設計は、足場２４０上への細胞の効率的な播種及びその後の供給を可能にして、強化された組織構造を作製することができる。

いくつかの実施形態によれば、システム２００及び／又はバイオリアクタ２１０は、システム１００に関連して本明細書において上記で開示されたように、制御ユニット、ポンプ、培地リザーバ、センサ、処理容器、透析システム、インキュベータ、送達システム、細胞トラップ、気泡トラップ、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを更に備える。各可能性は異なる実施形態を表す。

いくつかの実施形態によると、バイオリアクタ２１０は、その中の液体レベル、並びに／又は温度、ｐＨ、溶存酸素、１つ以上の栄養素の濃度、１つ以上の廃棄物の濃度、及びそれらの任意の組み合わせから選択される少なくとも１つの培地パラメータを測定するように構成される。更なる実施形態によれば、バイオリアクタ２１０は、その中に存在する液体レベル、インペラ２５０の回転速度、少なくとも１つの培地パラメータ、又はそれらの組み合わせを、それらの測定値に従って調整するように更に構成される。

いくつかの実施形態によれば、バイオリアクタ２１０は、任意選択で追加の器具（例えば、ポンプ、培地リザーバなど）を利用することなく、任意選択で培養された細胞及び／又は組織の集団を１つのユニットとして含む複数の足場２４０に液体を送達するように構成された単一の容器であり、したがって、費用効果が高く効率的な様式で培養された細胞、特に培養食品の大規模生産を可能にする。

いくつかの実施形態によれば、培養された細胞及び／又は組織をその上に含む複数の足場２４０を作製するための方法が提供され、
ａ．複数の培養トレイ２１５内に複数の足場２４０を備える、本明細書の上記に開示されるようなバイオリアクタ２１０を提供するステップと、
ｂ．足場上に播種される複数の細胞を含む細胞懸濁培地を利用して、複数の足場２４０の各足場の表面の少なくとも一部に細胞を播種するステップと、
ｃ．バイオリアクタ２１０内で細胞培養培地を循環させるステップであって、細胞培養培地が、足場上に播種される細胞及び／又は組織の培養を支持するように構成されるステップと、
ｄ．所望の組織塊と、栄養摂取速度と、酸素摂取速度と、廃棄物生産速度と、それらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの予め設定されたパラメータに達するように細胞を成長させるステップと、を含む。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｂ）は、細胞懸濁培地をバイオリアクタ２１０に流し込み、インペラ２５０を回転させて、その中で細胞懸濁培地を循環／混合するステップを含む。更なる実施形態によると、細胞懸濁培地は、各支持要素２４２の複数の開口部２３１から、各それぞれの培養トレイ２１５によって支持される複数の足場２４０を通して、及び／又はそれに沿って、回転インペラ２５０を通して前方に、複数の支持要素２４２によって画定される内側支持要素空間２４３に向かってなどで流動することによって、バイオリアクタ２１０内で循環／混合される。なお更なる実施形態によれば、バイオリアクタ２１０内の細胞懸濁培地の循環は、複数の足場２４０上への細胞の播種を引き起こす。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｂ）は、細胞懸濁培地をバイオリアクタ２１０に流入させるステップを含み、細胞懸濁培地をバイオリアクタ２１０に流入させることにより、複数の足場２４０上に細胞を播種する。更なる実施形態によれば、細胞懸濁培地は、少なくとも１つの液体ポート（図示せず）を介してバイオリアクタ２１０に入る。更なる実施形態によれば、細胞懸濁培地は、複数の液体ポートを介してバイオリアクタ２１０に入り、各液体ポートは、バイオリアクタ２１０の内面に沿った異なる部分に位置する。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｂ）において複数の足場２４０上に細胞を播種した後、かつステップ（ｃ）の前に、細胞培養培地が細胞懸濁培地と異なる場合、方法は、細胞懸濁培地を細胞培養培地と交換するステップを更に含む。更なるそのような実施形態によれば、培地を交換することは、任意選択で少なくとも１つの液体ポートを介して、細胞懸濁培地をバイオリアクタ２１０から流出させること、及び細胞培養培地をバイオリアクタ２１０に流入させることを含む。代替的な実施形態によれば、細胞培養培地が細胞懸濁培地と同一である場合、培地は交換されない。

いくつかの実施形態によれば、ステップ（ｃ）は、バイオリアクタ２１０内で細胞培養培地を循環／混合するためにインペラ２５０を回転させることを含み、細胞培養培地は、各支持要素２４２の複数の開口部２３１から、各それぞれの培養トレイ２１５によって支持された複数の足場２４０を通して及び／又はそれに沿って、インペラ２５０を通って、複数の支持要素２４２によって画定された内側支持要素空間２４３に向かって前方に流れるなどである。

いくつかの実施形態によれば、方法は、培養された細胞及び／又は組織を含む少なくとも１つの足場２４０をバイオリアクタ２１０から取り出す最終ステップを更に含む。

いくつかの実施形態によれば、栄養素は、グルコース及びグルタミンからなる群から選択される。いくつかの実施形態によれば、廃棄物は、アンモニウム及び乳酸塩からなる群から選択される。いくつかの実施形態によれば、細胞を播種するステップ（ｂ）は、各足場２４０の対向する表面の１つ又は２つに細胞を播種するステップを含む。いくつかの実施形態によれば、方法は無菌条件下で行われる。いくつかの実施形態によれば、細胞は非ヒト動物細胞である。

いくつかの実施形態によれば、方法は、培養食品を生産するように構成される。更なる実施形態では、培養食品は、培養肉である。

足場
本明細書で使用される場合、「足場」 という用語は、当該細胞の接着／付着、及び細胞の更なる培養（増殖及び／又は分化及び／又は成熟）に適した表面を提供する材料を含む三次元構造を指す。足場は更に機械的安定性及び支持を提供し得る。

本発明の特定の実施形態による足場（例えば、足場１４０及び／又は足場２４０）は、多孔質基材である。いくつかの実施形態では、多孔質材料は細孔を含み、細孔の少なくとも一部が相互接続され、任意選択でチャネルを形成する。相互接続細孔構造及び機械的特性は、細胞の培養を支持する。足場の多孔質構造は、細胞が足場の深さに浸透することを可能にし、好ましくは均一にそれを覆う分散を可能にするのに寄与し得る。更に、相互接続された細孔／チャネルは、足場への液体の流れを可能にし、細胞の栄養を約束し得る。

材料が本発明のバイオリアクタの設計に従って三次元構造を形成することができる限り、細胞適合性足場、好ましくは多孔質の足場を形成するのに適していることが当技術分野で公知の任意の材料を、本発明の教示に従って使用することができる。特定の実施形態によれば、本発明の足場（例えば、足場１４０及び／又は足場２４０）は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ－Ｌ－乳酸（ＰＬＬＡ）、乳酸－グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、セルロース、絹、ヒドロゲル並びにそれらの組み合わせ及び変形からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。いくつかの実施形態によれば、ヒドロゲルは、ゼラチン、コラーゲン、フィブリン、ＰＥＧ、アルギン酸塩、キトサン、及び当技術分野で公知の他のヒドロゲルから選択される天然及び合成ヒドロゲルである。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。特定の例示的な実施形態によれば、ヒドロゲルは食用である。

本発明の特定の例示的な実施形態によれば、足場は、食用材料、特にヒトの消費に適した食用材料から作製される。いくつかの実施形態では、足場材料はタンパク質を含む。

特定の実施形態によれば、タンパク質は、植物、真菌、藻類、単細胞微生物及びそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つに由来する。

特定の実施形態によれば、単細胞微生物は、酵母、微細藻類及び細菌からなる群から選択される。

特定の例示的な実施形態によれば、タンパク質は植物タンパク質である。いくつかの実施形態によれば、タンパク質が由来する植物は、小麦、大豆、トウモロコシ、エンドウ豆、ヒヨコ豆、レンズ豆、キャノーラ種子、ヒマワリ種子、イネ、アマランス、ルピナス、菜種、浮草、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

特定の実施形態によれば、食用足場材料は、少なくとも１種の食用多糖類を更に含む。いくつかの実施形態によれば、多糖類はまた、タンパク質源と同じ又は異なる、植物、真菌、藻類又は単細胞微生物に由来する。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

いくつかの実施形態では、足場は、少なくとも１つの植物多糖を任意選択で含む少なくとも１つの植物タンパク質を含み、植物は、小麦、大豆、ベニバナ、トウモロコシ、ピーナッツ、エンドウ豆、ヒマワリ、ヒヨコ豆、綿、ココナッツ、菜種、ジャガイモ、及びゴマからなる群から選択される。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

タンパク質及び任意選択で多糖類は、種子、葉、根、蒸気、塊茎、球根などを含む、同じものを含んだ任意の植物部分から得ることができ、いくつかの実施形態では、そこから得られる抽出物の一部を形成する。いくつかの実施形態において、抽出物は、追加のタンパク質を更に含む。いくつかの実施形態では、足場は、純粋な植物タンパク質を含む。

いくつかの実施形態では、足場はフーガ起源のものである。いくつかの実施形態では、足場材料は、食用真菌、典型的にはマクロ真菌から得られる。菌糸体、菌糸、及び子実体（子実体）を含む、食用真菌のどの部分でも使用することができる。

いくつかの実施形態では、植物又は真菌又は藻類に由来するタンパク質又は多糖は、ビルディングブロックの長鎖を含む。長鎖タンパク質／多糖類は、足場に繊維状のテクスチャを提供する。

植物又は真菌タンパク質は、当技術分野で知られているように、任意の方法によって三次元多孔質足場にテクスチャ化することができる。製造方法は、例えば国際出願公開第２０１９／０１６７９５号に記載されている。

いくつかの実施形態では、足場は、組織状タンパク質及び非組織状タンパク質から選択されるタンパク質を含み、任意選択で、多糖類を更に含む。

いくつかの実施形態によれば、食用足場は、タンパク質の組み合わせの総量のうち少なくとも４０％ｗ／ｗのグルテンを含むタンパク質の組み合わせと、少なくとも１つの追加の種類の非小麦類タンパク質（non-Triticeae protein）とを含む非押出製品である。特定の実施形態によれば、Ｔｒｉｔｉｃｅａｅ植物は小麦（Triticum）植物である。特定の例示的な実施形態によれば、小麦（Triticum）植物は、小麦（Triticum aestivum）（パン小麦）である。特定の追加の例示的な実施形態によれば、小麦（Triticum）植物は、スペルト小麦（Triticum spelta）（Ｓｐｅｌｔ）である。

特定の実施形態によれば、足場は水を更に含む。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの追加のタンパク質は、エンドウ豆タンパク質、トウモロコシ（Zea mays）タンパク質、大豆タンパク質及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

足場上及び／又は足場内に播種される細胞の初期密度は、足場上／足場内での最適な細胞培養を可能にしながら効率的でなければならない。播種される細胞の数は、足場材料の多孔性とその液体吸収能力に更に依存する。足場が吸収できる量が多いほど、播種できる細胞の数が多くなる。更に、足場の多孔性及び足場マトリックスの内部組織化は、足場内及び足場上の細胞の保持に寄与する。

本発明の特定の実施形態によれば、細胞は、複数の足場がバイオリアクタ内に配置される前に、複数の足場上及び／又は複数の足場内に播種される。特定の実施形態によれば、播種された細胞を有する足場は、播種された足場がバイオリアクタ内に配置される前に、足場への細胞接着を可能にする条件下に配置される。

ある特定の追加又は代替の実施形態によれば、細胞は、複数の足場がバイオリアクタ内に配置されるときに播種される。特定の例示的な実施形態によれば、細胞は、バイオリアクタ内に配置された足場上及び／又は足場内に播種される。これらの実施形態によれば、上記のバイオリアクタ２１０が典型的に使用される。

使用前に、足場は、典型的には滅菌されている。滅菌は、例えば、ガンマ線照射により、オートクレーブにより、アルコールでの洗浄により、又はエチレンオキシド（ＥｔＯ）ガス処理により行うことができる。

いくつかの実施形態では、細胞による足場の被覆率は、「被覆率％」と称される。本明細書で使用される場合、「適用範囲％」は、培養プロセス全体を通して細胞と接触している多孔質足場の面積又は体積を指す。いくつかの実施形態では、複数の細胞の適用範囲％は、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０、又は少なくとも９９％である。いくつかの実施形態では、複数の細胞の適用範囲％は、５～２０％、１５～３０％、２５～４０％、３５～５０％、４５～６０％、５５～７０％、６５～８０％、７５～９０％、８５～１００％、又はそれらの間の任意の範囲である。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

細胞の播種及び／又は培養は、適切な培地の存在下で行われる。いくつかの実施形態では、培地は、増殖因子、小分子、生物活性剤、栄養素、アミノ酸、抗生物質化合物、抗炎症化合物、又はそれらの任意の組み合わせを含む細胞培養培地である。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

いくつかの実施形態では、足場は、当技術分野において公知の任意の現在及び将来の方法によって、細胞の接着を増強するように調整される。

細胞
本発明の細胞培養バイオリアクタは、異なる目的のために様々な細胞を培養するのに適している。特定の実施形態によれば、細胞は非ヒト動物細胞である。いくつかの実施形態によれば、動物細胞は付着細胞である。

本発明の細胞培養バイオリアクタの例示的な使用は、培養食品、特に培養肉の生産のためである。これらの実施形態によれば、細胞は非ヒト動物細胞である。いくつかの実施形態によれば、細胞は非遺伝子改変である。

培養肉を生産するために、生産される肉部分の所望のタイプに従って、典型的には２つ以上のタイプの非ヒト動物細胞が選択される。生産された肉部分は、屠殺された肉の切り身、内臓、又は特定の料理の準備のために設計されたものを模倣することができる。

特定の実施形態によれば、非ヒト動物細胞は、間質細胞及び／又は内皮細胞及び／又は脂肪細胞を、筋細胞（肉片）、肝細胞（肝臓）、心筋細胞（心臓）、腎細胞（腎臓）、リンパ及び上皮細胞（胸腺及び膵臓から作られた腺）、神経及びニューロン細胞（脳）、繊毛上皮（舌）、胃細胞（ミノ）及びそれらの前駆細胞を含む、所望の最終肉製品に応じた少なくとも１つの細胞タイプと共に含む。各可能性は、本発明の別個の実施形態を表す。

特定の実施形態によれば、非ヒト動物細胞は、筋細胞、細胞外マトリックス（ＥＣＭ）－分泌細胞、脂肪細胞、内皮細胞、及びそれらの前駆細胞からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、非ヒト動物細胞は、筋細胞又はその前駆細胞、並びにＥＣＭ－分泌細胞、脂肪細胞、内皮細胞、及びそれらの前駆細胞からなる群から選択される少なくとも１つの追加のタイプを含む。いくつかの実施形態では、非ヒト動物細胞は、筋細胞又はその前駆細胞、ＥＣＭ－分泌細胞又はその前駆細胞、脂肪細胞又はその前駆細胞、並びに内皮細胞又はその前駆細胞を含む。

特定の実施形態によれば、非ヒト動物は、有蹄動物、家禽、水生動物、無脊椎動物、及び爬虫類からなる群から選択される。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

特定の実施形態によれば、有蹄動物は、ウシ、ヒツジ、ウマ、ブタ、キリン、ラクダ、シカ、カバ、又はサイからなる群から選択される。いくつかの実施形態によれば、有蹄動物は、ウシである。特定の例示的な実施形態によれば、ウシは、乳牛である。

いくつかの実施形態では、本発明の教示に従って足場上及び／又は足場内に播種される非ヒト動物由来の細胞は、多能性幹細胞を含む。特定の実施形態によれば、播種される非ヒト動物由来の細胞は、ウシ由来の多能性幹細胞（ｂＰＳＣ）を含む。特定の実施形態によれば、ｂＰＳＣは、ウシ胚性幹細胞である。特定の実施形態によれば、ｂＰＳＣは、ウシ誘導多能性幹細胞（ｂｉＰＳＣ）である。播種されたウシ由来の付着細胞は、所望の細胞タイプへの分化を可能にする条件下で増殖される。いくつかの特定の実施形態では、播種された多能性ウシ由来細胞は、筋細胞、ＥＣＭ－分泌細胞、脂肪細胞、及び／又は内皮細胞に分化する。

いくつかの実施形態では、本発明の教示に従って足場に播種される非ヒト動物由来の細胞は、分化した細胞を含む。

いくつかの実施形態では、非ヒト動物細胞は、多能性幹細胞、例えば、ウシ由来の多能性幹細胞（ＰＳＣ）を分化させることによって得られる。

本発明に従って使用される播種培地及び培養培地は、細胞の生存率、及び／又は増殖、及び／又は分化を維持するのに適していることが当技術分野で知られているものである。

いくつかの実施形態では、培養培地は、少なくとも１つの天然着色剤、シアノコバラミン（ビタミンＢ１２）、鉄、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるサプリメントで増強された非ヒト動物細胞のための無血清、動物由来成分を含まない液体培地であり、サプリメントは、細胞に赤褐色を与えるのに十分な量のものである。

いくつかの実施形態では、培養培地は、葉酸、亜鉛、セレン、ビタミンＤ、ビタミンＢ、ビタミンＥ、コエンザイムＱ１０、少なくとも１つの不飽和脂肪酸、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つのサプリメントを更に含む。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

いくつかの実施形態では、ビタミンＤは、ビタミンＤ３及びビタミンＤ２からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、ビタミンＢは、Ｂ１、Ｂ３、Ｂ６及びＢ１２からなる群から選択される。各可能性は、本発明の個別の実施形態を表す。

いくつかの実施形態では、不飽和脂肪酸は、オメガ３脂肪酸、オメガ６脂肪酸、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。

いくつかの実施形態では、培養培地は、培養された細胞の汚染を防止する少なくとも１つの抗菌ペプチド（ＡＭＰ）を更に含む。

本明細書で使用される場合、「約」という用語は、量、時間的持続時間（temporal duration）などの測定可能な値を指すとき、指定された値から、＋／－１０％、より好ましくは＋／－５％、更により好ましくは＋／－１％、なおより好ましくは＋／－０．１％の変動を含むことを意味し、その変動は、開示された装置、システム及び又は方法に好適である。

以下の実施例は、本発明のいくつかの実施形態を更に詳しく示すために提示される。しかしながら、それらは決して本発明の広い範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された原理の多くの変形及び改変を容易に考案することができる。

実施例１：流れモデル
多層足場ユニット（すなわち、足場ユニット１２０）を伴う１３．３リットルの体積を有する培養容器バイオリアクタを備える、バイオリアクタシステムが、流動モデル分析のために設計された。バイオリアクタシステム（すなわち、システム１００）構成は、図１Ａに提示される通りであり、多層足場ユニットは、図２Ａ～図２Ｂに提示される通りである。多層足場ユニットは、分離された支持要素（グリッド）（足場間の間隔６ｍｍ）を用いて一方が他方の上に積層された１２個の足場（各々３００×２１０×３．５ｍｍ）から構成された。グリッドは、各隣接する足場の間に６ｍｍの間隙又は空間を保ちながら、単一の足場層を支持及び固定するように設計された。このグリッド構成は、異なる足場層間の液体の自由な流れを可能にする。多層足場ユニットを、各々が１２対の穴を有する２つのマニホールド（入口及び出口）の間に配置し、隣接する足場の間の１２個の間隙又は空間レベルに調整した。これらのマニホールドを使用して、液体レベルを一定に保ちながら、足場層間で調整された流量で液体を循環させた。

培養容器バイオリアクタの形状は、（図４に示すように）対称面を含む。したがって、流れモデルは、容器形状の半分で展開された。このモデルの目的は、足場表面を通る流れの均一性、剪断応力及び酸素分布を評価することであった。流れの均一性及び剪断応力の評価には、０．５、１及び１．５ＶＶＤの３つの流量を使用した。酸素分布の計算のために、細胞密度を２．６７×１０^７細胞／ｃｍ^２とし、細胞酸素消費速度を０．７４ｐｍｏｌ／細胞／ｈとした。上部足場より上の液体レベルの影響も試験した。６ｍｍ及び３０ｍｍの２つのレベルを評価した。

上部足場より上の液体のレベルは、流れパターン及び酸素分布に影響を及ぼすことが見出された。上部足場の上のレベルが３０ｍｍ（図５Ｂ）と比較して６ｍｍ（図５Ａ）であった場合、足場層間のより均一な流れ及び酸素分布が得られた。上部足場の上のレベルが高い場合、この足場の上の液体の流れに対する抵抗は、流れをこの位置に導く足場層の間よりも低かったと考えられる。

マニホールドの幾何学的形状により、液体入口付近に大きな渦が発生した。この渦は、酸素分布に有益な効果をもたらした。液体の流量は、流れ場及び酸素分布パターンに対して小さな影響を有した。このことは、流量及び酸素分布に影響を与えることなく流量を変化させることができることを示唆している。剪断応力は最高流量で比較的低かったので（≦０．２ダイン／ｃｍ^２）、流量の増加は、剪断応力による細胞培養に有意に影響を及ぼすことなく、細胞の酸素摂取速度を支持するために使用することができる。

酸素が出口マニホールド近傍の足場領域にも供給されることを確実にするために、流れ循環切り替えシステムを追加した。このシステムは、液体の流れの方向を交互に切り替えるために使用することができる。加えて、酸素移動速度は、容器を回転させながらヘッドスペースを介して追加の酸素を供給することによって増加させることができる。

実施例２：流れ評価
概念実証として、４層足場ユニットを有する０．５５ＬのＰｅｒｓｐｅｘバイオリアクタ容器を設計した。１１５×６５×３．５ｍｍの足場寸法を有する４層足場ユニットを支持するために、４つのステンレス鋼グリッドトレイを製造した。各々４対の穴を有する２つのステンレス鋼マニホールドを製造して、入口流及び出口流を支持した。２つのマニホールドをダブルヘッド蠕動ポンプに接続して、同様の入口及び出口液体流量を支持した。容器を、上部足場層の上の２つの異なるレベルで水で満たした。β流動液としてカロテンエマルジョンを用い、流動方向を目視で検出できるようにした。ダブルヘッドポンプを２．３ｍＬ／分に設定し、足場間の流量を記録した。

流れ研究は、流れモデルの結論を裏付けた。足場層間のより均一な流れを維持するために、上部足場の上に低い液体レベルが必要であった。加えて、マニホールドの幾何学的形状のために、モデルによって予測されたように、大きな渦が液体入口付近に発生した。

実施例３：動作評価
プロセス評価のために、４層の足場ユニットを有する０．５０Ｌのステンレス鋼培養バイオリアクタ容器を設計した。１１０×６０×３．５ｍｍの足場寸法を有する４つの足場層を含む４層足場ユニットを支持するために、４つのステンレス鋼グリッドトレイを製造した。４つの足場に細胞を播種し、１０日間の培養期間にわたって培養バイオリアクタ内に置いた。

各々４対の穴を有する２つのステンレス鋼マニホールドを製造して、入口流及び出口流を支持した。３つの蠕動ポンプを使用して、培養バイオリアクタ内の液体レベルを制御し、バイオリアクタシステム内で細胞培養培地を循環させた。
１． １つの蠕動ポンプを入口マニホールドに接続した。このポンプの流量を所望の循環速度に設定した。
２． 第２の蠕動ポンプを出口マニホールドに接続した。このポンプの流量を所望の循環速度の８０％に設定した。
３． 第３の蠕動ポンプをレベル制御に接続し、オン／オフポンプとして使用して、上部足場の６ｍｍ上の液体のレベルを制御した。

制御された撹拌タンクガラスバイオリアクタ（１．５Ｌ作業体積）を、細胞培養培地を含む培地リザーバとして使用した。培地リザーバのｐＨ、ＤＯ及び温度をそれぞれ７．４０、６０％空気飽和及び３８．５℃に制御した。培養バイオリアクタの出口でのｐＨ、ＤＯ及び温度を連続的に監視し、循環速度を調節して、ｐＨレベルを７．２０～７．４０に維持し、ＤＯレベルを４０～６０％空気飽和に維持した。

図６は、１０日間の培養の間に培養バイオリアクタの出口で測定されたｐＨ、ＤＯ及び温度のレベルを示す。図７は、培養期間の終わりにおける４つの足場のうちの１つの表面上の細胞を示す。

図６及び図７から、培養バイオリアクタ内のプロセスパラメータが所望の動作範囲内に維持され、培養期間の終わりに、細胞が足場の表面上で検出されたことが推測され得る。

前述の特定の実施形態の説明は、本発明の一般的な性質を完全に明らかにするので、他の人は、現在の知識を適用することによって、過度の実験なしに、及び一般的な概念から逸脱することなく、かかる特定の実施形態の様々な用途に容易に修正及び／又は適合することができ、したがって、かかる適合及び修正は、本開示の実施形態の均等物の意味及び範囲内で理解されるべきであり、そのように意図されている。本明細書で使用される表現又は用語は、説明を目的としたものであり、限定を目的としたものではないことを理解されたい。様々な本開示の機能を実施するための手段、材料、及びステップは、本発明から逸脱することなく、様々な代替形態をとることができる。

Claims (53)

1. 細胞及び／又は組織培養のための培養システムであって、
   少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタであって、
   入口ポートを含む第１の表面、出口ポートを含む第２の表面、及び少なくとも１つのバイオリアクタ壁であって、前記少なくとも１つのバイオリアクタ壁は、前記第１の表面から前記第２の表面に向かって延在し、少なくとも１つの足場ユニットをその中に収容するように構成された内部チャンバを画定する、バイオリアクタ壁と、
   前記入口ポートに流体結合された入口マニホールド及び前記出口ポートに流体結合された出口マニホールドであって、各マニホールドは、それに沿って配置され、液体の流れを方向付けるように構成された開口部を備える、入口マニホールド及び出口マニホールドと、
   複数の足場を含む少なくとも１つの足場ユニットであって、各足場はその隣接する足場から分離されて、それらの間に液体の流れを可能にする空間を形成し、各足場の少なくとも一部は細胞及び／又は組織を含む、足場ユニットと、を含む、細胞培養バイオリアクタ
   を備える、培養システム。
2. 少なくとも１つのポンプを更に備え、前記マニホールドは前記少なくとも１つのポンプに流体結合され、前記少なくとも１つのポンプは、前記少なくとも１つの足場ユニットを通って流れる液体の流量を制御し、前記液体を前記システム内で循環させるように構成される、請求項１に記載の培養システム。
3. 前記足場の各々は、前記足場の長手方向軸に沿って及び／又は平行に反対方向に面する少なくとも２つの表面を備え、前記表面のいずれも、その任意の断面にわたって囲まれた外周を画定しない、請求項１又は２に記載の培養システム。
4. 前記少なくとも１つのポンプの動作時に、前記液体は、各足場の少なくとも１つの表面上、隣接する足場間の前記空間内、又はそれらの組み合わせで流れる、請求項２又は３に記載の培養システム。
5. 前記足場の各々は平面である、請求項３又は４に記載の培養システム。
6. 前記足場の各々の厚さは、約１ｍｍ～約５ｃｍの範囲である、請求項１から５のいずれか一項に記載の培養システム。
7. 前記足場の各々の幅軸及び長さ軸の各々の寸法は、前記足場の厚さと比較して少なくとも１０倍大きい、請求項６に記載の培養システム。
8. 各足場の前記２つの表面の各々の面積は少なくとも５０ｃｍ^２である、請求項２から７のいずれか一項に記載の培養システム。
9. 前記液体は、前記複数の足場の各足場の前記長手方向軸に沿って流れる、請求項４に記載の培養システム。
10. 前記足場は多孔質材料から作製される、請求項１から９のいずれか一項に記載の培養システム。
11. 前記多孔質材料は、約２μｍ～約１．５ｍｍの範囲の直径を有する細孔を含む、請求項１０に記載の培養システム。
12. 前記複数の足場内の前記足場の各々は同じタイプである、請求項１から１１のいずれか一項に記載の培養システム。
13. 隣接する足場の間を分離する前記空間は均一である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の培養システム。
14. 隣接する足場間の各空間の高さは約３０ｍｍ未満である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の培養システム。
15. 前記足場ユニットは、各足場をその隣接する足場から分離する複数の支持要素を更に含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の培養システム。
16. 各足場は、少なくとも１つの支持要素上に少なくとも部分的に配置される、請求項１５に記載の培養システム。
17. 各足場は少なくとも２つの支持要素の間に配置される、請求項１６に記載の培養システム。
18. 前記少なくとも１つの足場ユニットは前記細胞培養バイオリアクタ内に配置され、その結果、前記足場の各々は前記２つの表面が前記バイオリアクタの底面に平行になるように配置され、前記少なくとも１つのポンプの動作中、前記液体は、隣接する足場の間で、前記足場の各々の少なくとも１つの表面に沿って各空間内で前記長手方向軸に平行に通過する、請求項４から１７のいずれか一項に記載の培養システム。
19. 前記少なくとも１つの足場ユニットは前記バイオリアクタの前記内部チャンバ内に配置され、その結果、各マニホールドの前記開口部のうちの少なくとも１つが、前記足場ユニットの隣接する足場間の対応する空間に直接対向して位置付けられ、それを通る直接液体流を可能にする、請求項２から１８のいずれか一項に記載の培養システム。
20. 前記少なくとも１つのポンプは、前記細胞培養バイオリアクタ内で実質的に一定の液体レベルを維持するように構成されている、請求項２から１９のいずれか一項に記載の培養システム。
21. 複数のポンプを備え、第１のポンプは、ある入口流量で前記入口マニホールドを介して前記少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタ内に液体を送達するように構成され、第２のポンプは、ある出口流量で前記出口マニホールドを介して前記細胞培養バイオリアクタから液体を収集するように構成される、請求項２から２０のいずれか一項に記載の培養システム。
22. 前記バイオリアクタに流体結合された第３のポンプを更に備え、前記第３のポンプは、その中の液体レベルを制御するように構成される、請求項２１に記載の培養システム。
23. 前記入口流量は、１日当たり約０．５体積交換量（ＶＶＤ）を上回る、請求項２１又は２２に記載の培養システム。
24. 前記細胞培養バイオリアクタ内の前記液体レベルは、前記足場ユニットの上部足場の少なくとも約０．１ｍｍ上である、請求項２０から２３のいずれか一項に記載の培養システム。
25. 少なくとも１つのセンサを更に備え、前記少なくとも１つのセンサは、前記細胞培養バイオリアクタ内の液体レベル、前記細胞培養バイオリアクタ内の液体の存在、並びに温度、ｐＨ、溶存酸素含有量、１つ以上の栄養素の濃度、及び１つ以上の廃棄物の濃度からなる群から選択される少なくとも１つの液体パラメータのうちの１つ以上を測定するように構成される、請求項１から２４のいずれか一項に記載の培養システム。
26. 前記少なくとも１つのセンサと動作可能に通信し、前記液体レベル、存在、又は前記少なくとも１つの液体パラメータのうちの１つ以上の測定値を受信し、その測定値に基づいてそれを調整するように構成される、制御ユニットを更に備える、請求項２５に記載の培養システム。
27. 前記液体は、細胞培養培地である、請求項１から２６のいずれか一項に記載の培養システム。
28. 細胞培養培地を前記少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタに供給するための培地リザーバを更に備え、前記培地リザーバは、前記少なくとも１つの細胞培養バイオリアクタと流体連通し、前記培地リザーバは、細胞及び／又は組織の前記培養のための均質な細胞培養培地を収容する、請求項２７に記載の培養システム。
29. 前記細胞培養バイオリアクタの前記出口と前記培地リザーバへの入口との間に位置する細胞トラップを更に含む、請求項２８に記載の培養システム。
30. それに入る前記培地から廃棄物を除去するように構成された分離システムを更に含む、請求項２８又は２９のいずれか一項に記載の培養システム。
31. 前記細胞培養培地の前記流量は、前記足場の各々の少なくとも１つの表面上又はその中での前記細胞培養を支持するように制御される、請求項２７から３０のいずれか一項に記載の培養システム。
32. 前記流量は、溶存酸素、ｐＨ、１つ以上の栄養素の栄養素濃度、１つ以上の廃棄物の濃度、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つのパラメータの尺度に従って制御される、請求項３１に記載の培養システム。
33. 前記細胞は非ヒト動物細胞である、請求項１から３２のいずれか一項に記載の培養システム。
34. 培養食品の生産に使用するための、請求項３３に記載の培養システム。
35. 前記足場は、少なくとも１つの食用材料から作製される、請求項１から３４のいずれか一項に記載の培養システム。
36. 培養された細胞及び／又は組織を含む複数の足場を含む少なくとも１つの足場ユニットを生産するための方法であって、前記方法は、
    ａ．複数の足場を含む少なくとも１つの足場ユニットを提供し、各足場はその隣接する足場から分離されて、それらの間に液体の流れを可能にする空間を形成し、各足場は多孔質であるステップと、
    ｂ．前記複数の足場の各足場の表面の少なくとも一部上に、又は前記複数の足場の各足場内に細胞を播種するステップと、
    ｃ．任意選択で、前記細胞が前記足場の各々の少なくとも１つの表面を少なくとも部分的に覆うまで、又は前記細胞が前記足場の各々の前記細孔及び／若しくはチャネルの少なくとも一部を覆うまで、前記足場ユニットを、前記播種された細胞が前記足場ユニットに接着することを可能にする条件下に置くステップと、
    ｄ．入口マニホールド及び出口マニホールドを備える細胞培養バイオリアクタ内に前記足場ユニットを配置するステップであって、各マニホールドは、それを通る液体の流れを方向付けるように構成された複数の開口部を備え、前記マニホールドは、前記液体の流量を制御するように構成された少なくとも１つのポンプに接続されている、ステップと、
    ｅ．前記入口マニホールドから、少なくとも１つの足場ユニットの隣接する足場の間の前記空間に沿って、前記出口マニホールドの中へ前記液体を送達するように、前記少なくとも１つのポンプを動作させるステップと、
    ｆ．前記複数の足場上及び／又は足場内で前記細胞を培養するステップと、
    それにより、培養された細胞及び／又は組織を含む複数の足場を生産するステップと、を含む方法。
37. 前記細胞を播種するステップ（ｂ）は、前記細胞を各足場に、又は隣接する足場を分離する前記空間に直接投与するステップを含む、請求項３６に記載の方法。
38. ステップ（ｄ）は、各マニホールドの少なくとも１つの開口部が、隣接する足場を分離する対応する空間に直接対向して位置付けられ、それによって、それを通る直接液体流を可能にするように、前記細胞培養バイオリアクタ内に前記足場ユニットを配置するステップを含む、請求項３６又は３７に記載の方法。
39. ステップ（ｅ）は、前記細胞培養培地を、（ｉ）前記入口マニホールドの前記複数の開口部から、前記足場ユニットの隣接する足場を分離する各空間へ、（ｉｉ）前記空間から、前記出口マニホールドの前記複数の開口部へ、及び（ｉｉｉ）前記出口マニホールドの前記複数の開口部から、前記入口マニホールドの前記複数の開口部へと送達するステップと、それによって、前記バイオリアクタ内で前記液体を循環させるステップとを含む、請求項３６から３８のいずれか一項に記載の方法。
40. 前記少なくとも１つのポンプは複数のポンプを含み、ステップ（ｅ）中に、第１のポンプは、ある入口流量で前記入口マニホールドを介して、前記液体を前記細胞培養バイオリアクタ内に送達し、第２のポンプは、ある出口流量で前記出口マニホールドを介して、前記細胞培養バイオリアクタから使用済み液体を収集し、任意選択で、第３のポンプは、前記バイオリアクタに流体結合され、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、及び任意選択で前記第３のポンプのうちの１つ以上は、前記細胞培養バイオリアクタ内の前記液体レベルを制御する、請求項３９に記載の方法。
41. ステップ（ｆ）は、所望の組織塊と、栄養摂取速度と、酸素摂取速度と、廃棄物生産速度と、それらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの予め設定されたパラメータに達するように、前記複数の足場上及び／又は前記複数の足場内で前記細胞を培養するステップと、それにより、上及び／又は中に培養された細胞及び／又は組織を含む複数の足場を生産するステップとを含む、請求項３６から４０のいずれか一項に記載の方法。
42. 前記液体は細胞培養培地である、請求項３６から４１のいずれか一項に記載の方法。
43. 前記方法は無菌条件下で実施される、請求項３６から４２のいずれか一項に記載の方法。
44. 前記細胞は非ヒト動物細胞である、請求項３６から４３のいずれか一項に記載の方法。
45. 前記足場ユニットは食用である、請求項４４に記載の方法。
46. 培養食品の生産に使用するための、請求項３６から４５のいずれか一項に記載の方法。
47. 前記培養食品は培養肉である、請求項４６に記載の方法。
48. 請求項３６から４５のいずれか一項に記載の方法によって生産された、培養された細胞及び／又は組織をその上及び／又はその中に含む複数の足場を備える足場ユニット。
49. 請求項４８に記載の少なくとも１つの足場ユニット又はその一部を備える、培養食品。
50. 複数の足場に液体を送達するように構成されたバイオリアクタであって、前記バイオリアクタは、
    （ａ）内部チャンバを画定し、垂直軸に平行に底面と上面との間に延在する少なくとも１つのバイオリアクタ壁と、
    （ｂ）前記垂直軸に沿って配置され、前記上面から垂直に延在する少なくとも１つの主管と、
    （ｃ）前記内部チャンバ内に配置された複数の培養トレイであって、前記複数の培養トレイは、前記主管に直接又は間接的に取り付けられた少なくとも１つの支持要素から半径方向に延び、各培養トレイは、少なくとも１つの足場を支持するように構成され、液体が各足場に沿って及び／又は各足場を通って流れることを可能にするように更に構成される、複数の培養トレイと、
    （ｄ）前記主管に取り付けられた少なくとも１つの混合装置であって、前記混合装置は前記バイオリアクタ内で前記液体を循環させるように構成される、混合装置と、を備え、
    前記バイオリアクタは、その中に配置された複数の足場に前記液体を送達するように構成されている、バイオリアクタ。
51. 前記少なくとも１つの支持要素は、前記主管を取り囲む中空管として成形され、したがって、前記液体がそれを通って流れることを可能にするように構成された内側支持要素空間をその間に画定し、前記少なくとも１つの支持要素は、その周囲に沿って互いに離間した複数の開口部を備える、請求項５０に記載のバイオリアクタ。
52. 前記複数の開口部の一部は、各それぞれの培養トレイの上方に位置し、各培養トレイは、その中又はその上に配置された少なくとも１つの足場を含む、請求項５１に記載のバイオリアクタ。
53. 前記複数の培養トレイは、互いに流体結合された対応する複数の支持要素から半径方向に延在し、各支持要素は少なくとも１つの培養トレイに取り付けられている、請求項５２に記載のバイオリアクタ。

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