JP5824527B2 - 供給物混合装置およびその使用 - Google Patents

Description

本明細書では、非生理学的なpH値を有する2種類以上の供給液を培養培地に同時に供給することを可能とし、そのため、組み合わされた供給物溶液のpH値が、供給物混合装置内において培養培地に添加される前に、例えば生理学的なpH値に調整される、供給物混合装置が報告される。

発明の背景
哺乳動物細胞の培養において生産収量または培養時間を増大させるために、本質的な培地成分の濃度を限界値またはそれを上回る値に維持するよう培養培地に供給液が添加される。

培養培地とは異なる物理的特性を持つ水溶液の供給は、重量オスモル濃度またはpH値のような培養培地の物理的パラメータに影響を及ぼす。異なる成分の低い溶解性または必要な安定化のために、供給液のpH値は往々にして、非生理学的な値に変更されなければならない。

Luan, Y.T.らは、培養におけるハイブリドーマの寿命を延長するため、およびモノクローナル抗体の産生を促進するための方法について報告している（Biotechnol. Lett. 9 (1987) 691-696（非特許文献1））。Dempsey, J.らはヒト抗体およびグルタミンシンセターゼを発現するNS0細胞株における改善された発酵プロセスについて報告している（Biotechnol. Prog. 19 (2003) 175-178（非特許文献2））。Bibila, T.A.らは、培地濃縮物を用いたモノクローナル抗体のプロセス開発を報告している（Biotechnol. Prog. 10 (1994) 87-96（非特許文献3））。

国際公開公報第2008/013809号（特許文献1）では、細胞培養方法が報告されている。米国特許第2006/0003448号（特許文献2）では、乾燥粉末細胞および細胞培養試薬ならびにその製造方法が報告されている。米国特許第5,081,036号（特許文献3）では、細胞培養方法および器具が報告されている。米国特許第5,681,748号（特許文献4）では、培地濃縮技術が報告されている。米国特許第6,924,124号（特許文献5）では、細胞培養のための供給方法が報告されている。

国際公開公報第2009/132616号（特許文献6）では、供給システムが報告されている。国際公開公報第2010/045168号（特許文献7）では、商業規模でのバイオリアクターを用いたアルコールまたは糖の生産方法および器具が報告されている。米国特許第2003/0092652号（特許文献8）では、核酸分子のための保護された1バイアル製剤、それをインライン混合によって作成する方法、ならびに関連する生成物および方法が報告されている。

国際公開公報第2008/013809号 米国特許第2006/0003448号 米国特許第5,081,036号 米国特許第5,681,748号 米国特許第6,924,124号 国際公開公報第2009/132616号 国際公開公報第2010/045168号 米国特許第2003/0092652号

Luan, Y.T.ら、Biotechnol. Lett. 9 (1987) 691-696 Dempsey, J.ら、Biotechnol. Prog. 19 (2003) 175-178 Bibila, T.A.ら、Biotechnol. Prog. 10 (1994) 87-96

本明細書において報告する供給物混合装置を用いると、供給物の成分を、例えば、当該成分が良好な溶解性および／または良好な安定性を有するpH値の溶液として提供することができ、そのため、当該pH値は培養培地のpH値とは異なり得／異なり、即ち、pH 6.5〜pH 7.5である生理学的に許容可能なpH値とは異なり、即ち、当該溶液は、互いに独立してpH 6.5よりも低いまたはpH 7.5よりも高いpH値を有する。このことは、例えば、供給物溶液のpH値が培養培地のpH値前後の狭い範囲に制限される培養に比べて、より柔軟な培養の実施を可能とする。

本明細書において報告する一つの局面は、それぞれ非生理学的なpHを持つ少なくとも2種類の溶液を、細胞培養容器への添加前に該溶液を混合するためのチャンバーを含む細胞培養容器に添加するための装置である。

一つの態様において、培養容器中の培養培地の体積に対する、溶液を混合するためのチャンバーの容積の割合が、0.8 ml/lから1.2 ml/lである。一つの態様において、本割合は0.9 ml/lから1.1 ml/lである。一つの態様において、本割合は約1 ml/lである。一つの態様において、本割合は0.95 ml/lである。一つの態様において、培養培地の体積は、培養容器中の培養開始時の液体の体積である。

一つの態様において、それぞれ非生理学的なpH値を有する少なくとも2種類の溶液は、少なくとも1種類の酸性の溶液および少なくとも1種類のアルカリ性の溶液である。一つの態様において、それぞれ非生理学的なpH値を有する少なくとも2種類の溶液は、互いに独立してpH 6.5よりも低いまたはpH 7.5よりも高いpH値を有する。一つの態様において、それぞれ非生理学的なpH値を有する少なくとも2種類の溶液は、互いに独立してpH 0〜pH 6.49またはpH 7.51〜pH 14のpH値を有する。

一つの態様において、酸性およびアルカリ性の溶液のpH値は、培養培地のpH値と少なくとも0.5 pH単位異なる。一つの態様において、酸性の溶液は、pH 6.5またはそれよりも低いpH値を有する。一つの態様において、酸性の溶液は、pH 4.0またはそれよりも低いpH値を有する。一つの態様において、アルカリ性の溶液は、pH 8.0またはそれよりも高いpH値を有する。一つの態様において、アルカリ性の溶液は、10.0またはそれよりも高いpH値を有する。

一つの態様において、装置は、非生理学的なpH値を有する2種類ないし4種類の別々の溶液を添加するための装置であり、そのうち、任意で少なくとも1種類は酸性の溶液であり、少なくとも1種類はアルカリ性の溶液である。

一つの態様において、各溶液は、アミノ酸、糖、ビタミン、微量元素、乳酸塩および成長因子から選択される少なくとも1種類の化合物を含む供給物の溶液である。

一つの態様において、溶液を混合するためのチャンバーは、培養容器から分離されており、培養容器の内部への出口を含む。一つの態様において、チャンバーは、培養容器の外部または培養容器の内部にある。

一つの態様において、チャンバーは0.1 ml〜50,000 mlの容積を有する。一つの態様において、チャンバーは0.25 ml〜30,000 mlの容積を有する。一つの態様において、チャンバーは0.5 ml〜1,000 mlの容積を有する。

一つの態様において、チャンバーは、約1.15 ml、または約8 ml、または約80 ml、または約200 ml、または約400 ml、または約800 ml、または約1.6 l、または約4 l、または約8 l、または約16 l、または約40 lの容積を有する。

一つの態様において、混合は、培養容器への添加の直前に行われる。

一つの態様において、溶液を混合するためのチャンバーは、各溶液のための個々のコネクターを有する入り口を含む。

一つの態様において、装置は滅菌可能である。

本明細書において報告する別の局面は、細胞の流加培養または連続培養における本明細書において報告する装置の使用である。

本明細書において報告する一つの局面は、本明細書において報告する装置を含む培養容器である。

本明細書において報告する一つの局面は、以下の工程を含むポリペプチドの生産方法である：
− 本明細書において報告する装置を含む培養容器内で、ポリペプチドをコードする核酸を含む細胞を、流加培養または連続培養にて培養する工程であって、少なくとも1種類の酸性の供給物溶液および少なくとも1種類のアルカリ性の供給物溶液が培養中に添加される、工程、および
− 培養培地または細胞からポリペプチドを回収する工程であって、それによってポリペプチドが生産される工程。

一つの態様において、混合された供給物溶液は、培養容器への添加時点でpH 4.5からpH 9.5までのpH値を有する。一つの態様において、混合された供給物溶液は、培養培地への添加時点でpH 6.5からpH 7.5のpH値を有する。

一つの態様において、培養容器は約2 l、または10 l、または20 l、または100 l、または250 l、または500 l、または1,000 l、または2,000 l、または5,000 l、または10,000 l、または20,000 l、または50,000 lの容積を有する。

一つの態様において、培養培地の体積は約1.2 l、または約8 l、または約16 l、または約80 l、または約200 l、または約400 l、または約800 l、または約1,600 l、または約4,000 l、または約8,000 l、または約16,000 l、または約40,000 lである。

一つの態様において、本明細書において報告する装置は室温で操作される。

本明細書において報告する一つの局面は、G(0)グリコフォームが減少し、かつ／またはG(1)グリコフォームが増加しているポリペプチドを得るための方法であって、
− 当該ポリペプチドをコードする核酸を含む細胞を、本明細書において報告する装置を含む培養容器内での流加培養または連続培養にて培養する工程であって、少なくとも1種類の酸性供給物溶液および少なくとも1種類のアルカリ性供給物溶液が培養中に添加される、工程、および
− 当該培養培地または当該細胞から当該ポリペプチドを回収する工程であって、それによって、G(0)グリコフォームが減少し、かつ／またはG(1)グリコフォームが増加しているポリペプチドが得られる工程
を含み、混合された供給物溶液が、培養容器への添加の時点でpH 4.0〜pH 6.0のpH値を有する、方法である。

一つの態様において、ポリペプチドは抗体またはFc融合ポリペプチドである。
以下に、本発明の基本的な諸特徴および種々の態様を列挙する。
［１］
それぞれ非生理学的なpH値を有する少なくとも2種類の供給物溶液を細胞培養容器に添加するための装置であって、該供給物溶液のための別々の入り口、該供給物溶液を混合するためのチャンバー、および混合した供給物溶液を該細胞培養容器に添加するための単一の出口を含み、該培養容器中の培養培地の体積に対する、該供給物溶液を混合するための該チャンバーの容積の比率が、0.8 ml/l〜1.2 ml/lである、装置。
［２］
前記比率が約1 ml/lであることを特徴とする、［1］記載の装置。
［３］
前記培養容器から分離されており、かつ前記出口が該培養容器の内部への出口であることを特徴とする、前記［1］〜［2］のいずれか一項記載の装置。
［４］
前記供給物混合装置が前記培養容器の外部または該培養容器の内部にあることを特徴とする、前記［1］〜［3］のいずれか一項記載の装置。
［５］
前記供給物溶液を混合するための前記チャンバーが0.5 ml〜1,000 mlの容積を有することを特徴とする、前記［1］〜［4］のいずれか一項記載の装置。
［６］
滅菌可能な材料で作られていることを特徴とする、前記［1］〜［5］のいずれか一項記載の装置。
［７］
以下を含む細胞培養器具：
a）細胞培養容器、
b）ガス供給装置、
c）それぞれ非生理学的なpH値を有する供給物溶液のための少なくとも2つの液体貯蔵ユニット、
d）該細胞培養容器中のpH値を決定するための少なくとも1つのセンサー、および
e）［1］〜［6］のいずれか一項記載の装置。
［８］
細胞の流加培養または連続培養における、［1］〜［6］のいずれか一項記載の装置または［7］記載の器具の使用。
［９］
以下の工程を含む、ポリペプチドを生産するための方法：
− 該ポリペプチドをコードする核酸を含む細胞を、［1］〜［6］のいずれか一項記載の装置または［7］記載の器具を含む培養容器を用いた流加培養または連続培養にて培養する工程であって、それぞれ非生理学的なpH値を有する少なくとも2種類の供給物溶液が培養培地に添加される、工程、および
− 該培養培地または該細胞から該ポリペプチドを回収する工程。
［１０］
以下を特徴とする、［9］記載の方法：
− 任意の酸性供給物溶液がpH 6.5またはそれよりも低いpH値を有し、かつ／または任意のアルカリ性供給物溶液がpH 8.0またはそれよりも高いpH値を有すること、ならびに
− 混合された供給物溶液がpH 7〜pH 7.5のpH値を有すること。
［１１］
混合が培養容器への添加の直前になされることを特徴とする、［9］または［10］記載の方法。
［１２］
任意の酸性供給物溶液がpH 4.5またはそれよりも低いpH値を有し、かつ／または任意のアルカリ性供給物溶液がpH 10.0またはそれよりも高いpH値を有することを特徴とする、［9］〜［11］のいずれか一項記載の方法。
［１３］
2種類〜4種類の別々の供給物溶液が前記培養培地に添加され、そのうちの少なくとも1種類が酸性供給物溶液であり、かつ少なくとも1種類がアルカリ性供給物溶液であることを特徴とする、［9］〜［12］のいずれか一項記載の方法。
［１４］
アルカリ性供給物溶液または酸性供給物溶液の各々が、アミノ酸、糖、ビタミン、微量元素、乳酸塩、および成長因子から選択される少なくとも1種類の化合物を含むことを特徴とする、［9］〜［13］のいずれか一項記載の方法。
［１５］
G（0）グリコフォームが減少し、かつ／またはG（1）グリコフォームが増加したポリペプチドを得るための方法であって、
− 該ポリペプチドをコードする核酸を含む細胞を、［1］〜［6］のいずれか一項記載の装置を含む培養容器を用いて、または［7］記載の器具において流加培養または連続培養にて培養する工程であって、少なくとも1種類の酸性供給物溶液および少なくとも1種類のアルカリ性供給物溶液が培養培地に添加される、工程、ならびに
− 該培養培地または該細胞から該ポリペプチドを回収する工程
を含み、混合された供給物溶液が、該培養容器への添加の時点でpH 4.0からpH 6.0のpH値を有する、方法。

発明の詳細な説明
治療用のポリペプチドまたはバイオマスの生産のために広く用いられている様式は、流加発酵である。流加発酵では、哺乳動物細胞培養物の細胞密度が100×10⁵細胞/mlを超えることが多く、その結果、特定の物質または物質クラスの低溶解性および／または安定性低下のために、十分な量の必要な培養基質を提供することが困難となる。

従って、一般的なアプローチは、必要な量のこれらの物質を溶解または安定化するために、非生理学的なpH値を有する供給物溶液を使用することである。例えば、アミノ酸であるチロシンを液体供給物溶液にて十分に供給するには、pH 7前後のpH値を達成することは、チロシンの溶解性が低いために困難である。しかし、この場合、非生理学的な高いpH値では溶解性が向上し、非生理学的なpH値を有する供給物溶液を用いた流加プロセスにて全チロシン消費に見合う供給方法が可能である。特に、連続した供給方法は安定した供給物溶液を必要とする。従って、供給物成分の有効期間は少なくとも供給期間を超えなければならない。

さらに、非生理学的なpH値、即ち、アルカリ性または酸性のpH値を有する供給物溶液の添加は、培養装置のpH制御メカニズム応答の引き金となる。この結果、非生理学的なpH値を有する供給物溶液の添加に誘発されるpHの変化を代償するために、酸または塩基の多量かつ望ましくない添加に至る。

高いまたは低いpH値などの非生理学的なpH値を有する供給物溶液の使用によって生じる影響を避けるために、本明細書において報告する供給物混合装置を用いることができ、培養容器への添加の直前に少なくとも2種類の供給物溶液の連続混合を可能とする。本明細書に記載されるような供給物混合装置を用いることによって、供給物成分はこれらが良好な溶解性および／または良好な安定性を有するpH値で溶解され、これによって、そのpH値は、培養培地のpH値とは明らかに異なる、即ち、生理学的なpH値とは異なることができる。このことは、pH値が培養培地および細胞懸濁液への添加の直前に直接調整されるので、供給物溶液のpH値について、より高い柔軟性を可能とする。

本明細書において報告する装置は、流加培養または連続培養のように、培養中に化合物を添加しなければならない細胞の培養において有用な供給物混合装置である。本明細書において報告する供給物混合装置を用いると、少なくとも1つのさらなる自由度で培養を実施することができ、そのため、より高い柔軟性で培養を実施することができる。本明細書において報告する装置を用いると、非生理学的なpH値および／または高い化合物濃度を有する供給物溶液を使用することが可能である。非生理学的なpH値は、例えば、pH感受性の供給物成分を安定化させるために必要な場合がある。培養容器への添加前に、それに加えて培養培地への添加前に、任意のpH値が調整され得る。これは、所定の量の化合物を添加するために、非連続的または連続的な供給プロセスにおいて可能である。例えば、所定の量のイオンの添加によって、予め定められた重量オスモル濃度に調整することができる。

本明細書において報告する装置を用いることによって可能となる供給物溶液のpH値の可変性の増大により、任意のpH値を有する供給物溶液、即ち、アルカリ性、中性または酸性の溶液、ならびに個々の成分の任意の濃度を有する供給物溶液を用いることができる。添加する供給物のpHに勾配をつけることも可能であり、本明細書において記載する装置を用いない従来の供給方法と比べて本質的に同じ量の物質を添加することもできる。従って、成分が、それらの低い溶解性または安定性の低下のために極端にアルカリ性または酸性の、即ち、非生理学的なpH値で提供されなければならない供給物溶液であっても使用することができる。

供給物混合装置に投入されて培養培地に添加される混合された供給物溶液のpH値は、個々の供給物の混合体積比および混合チャンバー内での滞留時間、それに加えて個々の供給物溶液の体積流量に依存する。

一つの態様において、供給物混合装置を介する培養容器への総体積流量は、1〜1.5 g/時/lである。一つの態様において、体積流量は1.15 g/時/l〜1.35 g/時/lである。一つの態様において、体積流量は約1.25 g/時/lである。g/時/lの単位は、供給物の質量/培養時間/培養体積を示す。一つの態様において、培養体積は、培養開始時の培養容器内の液体の体積である。

本明細書において報告する装置を供給物溶液の混合に使用することによって、培養される細胞の生存性は予め決められたレベルより長い時間にわたって維持することが可能であり、そのため、より長い総培養時間が可能となる。同時に、乳酸塩の濃度およびブドウ糖の消費が低減され得る。

細胞培養のpH値の一般的な推移を図1に示す。播種（図1、「1」）の後、培養のpH値は低下して、予め定められたpH範囲の下限（図1、「2」）に接近する。これは、培養培地中での乳酸塩の形成および二酸化炭素の蓄積に起因する。作用するpH制御メカニズムは、塩基を添加することによってpH値を予め設定されたpH範囲の下限値に確実に維持する。塩基の添加は、細胞代謝が変化して培養培地中の乳酸塩が再度代謝されるまで、および／または蓄積した二酸化炭素が除去されるまで、継続される（図1、「3」）。その後、pH値は、pHが予め設定されたpH範囲の上限（図1、「4」）に達するまで上昇する。pH制御メカニズムは、酸を添加することによってpH値をこの上限値に維持する。

アルカリ性の供給物溶液は、例えば、pH制御メカニズムを作用させることなく、培養培地のpH値を予め設定されたpH範囲の下限値よりも高く維持することができる。従って、培養容器内のpH値の変化は、本明細書において報告する供給物混合装置を用いて培養培地に添加される2種類以上の供給物溶液の個々の体積流量の割合を変化させることによって、相殺することができる。このように、本明細書において報告する装置を用いると、pH制御メカニズムを不要にするか、または少なくとも当該メカニズムを作用させる時間（同様に、酸および塩基の添加量）を短縮することができる。

個々の供給量のアルカリ性供給物溶液および酸性供給物溶液、ならびに本明細書において報告する供給物混合装置を用いることによって、組み合わせた供給物溶液のpH値を任意の目標値に調整することができる。培養プロセス中に個々の供給量および／または供給物溶液を変化させることによって、組み合わせた供給物溶液のpH値を培養中に変化させることができる。従って、培養細胞の代謝に応じたpH値の調節および／または制御が可能である。組み合わせた供給物溶液の可変性のpH値は、培養pH値を調節するためのその他の手段を支援または代替するために使用することができる。

本明細書において報告する供給物混合装置を用いることによって、2種類以上の供給物溶液を連続的に組み合わせることができる。供給物溶液は任意の化合物を含んでもよい。例えば、ビタミンのような化合物は、（高い）非生理学的なpH値で安定化され得る。このpH値は、本明細書において報告する供給物混合装置による培養培地への添加の前に、生理学的な範囲のpH値に調節される。従って、添加された化合物が安定性を損なうpH値に維持される時間が短縮される。

1種類以上のアルカリ性溶液および1種類以上の酸性溶液を用いることによって、可変性のpH値の調節が可能である。本明細書において報告する装置を用いて、供給物溶液の割合および個々の流量を調節することによって、培養培地のpH値をオンラインで制御することができる（図1、「5」）。

異なる特性の供給物溶液を用いることによって、例えば、イオン濃度、pH値、重量オスモル濃度、化合物の割合、粘度、表面張力、伝導性、水和性、比抵抗、および／または密度などを、時間依存的に調節することが可能である。

オンラインセンサーを用いることによって、本明細書において報告する装置を用いて異なる物理的および／または化学的特性を有する異なる供給物溶液を組み合わせることが可能である。それによって、各種パラメーターを、予め設定したスケジュールに従って変化させることができる。

本明細書において報告する装置を用いることによって、固体、分散系、およびほとんど混合不可能な化合物／溶液を供給物溶液として使用することが可能である。供給物溶液の化学的特性および／または物理的特性は様々なものであり得る。

本明細書において報告する供給物混合装置を用いることによって、培養中に添加された混合された供給物溶液のpHに勾配をつけることができる。

個々の供給物は、互いに独立して、分散系、エマルジョンまたは溶液であってもよい。溶液は、通常のポンプの使用または任意のその他の公知の機械的方法もしくはフローメカニカル方法によって、供給物混合装置に移送することができる。供給物が真の溶液でない場合は、例えば機械的な移送方法によって供給物を添加してもよい。

供給物混合装置のスケールは変更可能であり、従って、本装置は、例えば、培養容器（撹拌タンク）、ティップ、またはフローパイプ反応器を用いるなど、任意の種類およびサイズの培養装置と共に使用することができる。

本明細書において報告する装置を用いると、供給物溶液のpH値は、培養培地への添加前の個々の供給物溶液の混合時に大きく変化するが、混合チャンバー内でほとんど沈殿が形成されない。

本明細書において報告する装置を用い、それによって、別々の供給物を、組み合わせた（酸性の）供給物へと調整することによって、単一のアルカリ性供給物を用いて本明細書において報告する装置を用いない培養に比べて、生産されるポリペプチド、特に生産される免疫グロブリンのG(0)グリコフォームを減少させることができる。同様に、本明細書において報告する装置を用いて、別々の供給物を、混合された酸性供給物へと調整することによって、単一のアルカリ性供給物を用いて本明細書において報告する装置を用いない培養に比べて、G(1)グリコフォームを増加させることができる。

細胞培養条件を調整することによって、ダウンストリームプロセッシングの前に培養培地中の宿主細胞タンパク質の含有量を変化させることができる。これは、特別な供給物溶液を用いることによって可能であるはずである。従って、所定の濃度のプロトン、即ち、所定のpH値を有するpH調整された供給物溶液を含む、調整された供給物の戦略により、同一または少なくとも同等の量の供給物成分を添加することができ、同時に、培養培地のpH値を修正するために必要な塩基または酸の量を抑制することができ、同時に、培養上清中の宿主細胞タンパク質含有量を抑制することもできる。

従って、一つの態様において、本明細書において報告する供給物混合装置は細胞培養上清中の宿主細胞タンパク質含有量を減らすために使用される。

以下の実施例および図は本発明の理解を促進するために提供されるものであり、その真の範囲は添付の特許請求の範囲に記載される。本発明の精神から逸脱することなく手順に変更が行われ得ることが理解される。

細胞培養のpH値の一般的な推移に関するスキーム。 生存可能細胞の密度の推移：白抜き：単一の供給物（供給物1）；黒塗り：別々の供給物（供給物2および供給物3）；丸印：塩化カリウム添加；四角：塩化ナトリウム添加。 生存可能性の推移：白抜き：単一の供給物（供給物1）；黒塗り：別々の供給物（供給物2および供給物3）；丸印：塩化カリウム添加；四角：塩化ナトリウム添加。本明細書において報告する混合装置を用いることによって、生存率が90％よりも高い値により長時間留まることが分かる。 pH値の推移：白抜き：単一の供給物（供給物1）；黒塗り：別々の供給物（供給物2および供給物3）；丸印：塩化カリウム添加；四角：塩化ナトリウム添加。推移は供給開始（72時間後）までは同等であった。 ブドウ糖消費の推移：白抜き：単一の供給物（供給物1）；黒塗り：別々の供給物（供給物2および供給物3）；丸印：塩化カリウム添加；四角：塩化ナトリウム添加。本明細書において報告する混合装置を用いると、ブドウ糖消費は減少する。 乳酸塩形成の推移：白抜き：単一の供給物（供給物1）；黒塗り：別々の供給物（供給物2および供給物3）；丸印：塩化カリウム添加；四角：塩化ナトリウム添加。乳酸塩の形成および再代謝の開始は本明細書において報告する混合装置の使用により改善する。 グルタミン消費の推移：白抜き：単一の供給物（供給物1）；黒塗り：別々の供給物（供給物2および供給物3）；丸印：塩化カリウム添加；四角：塩化ナトリウム添加。 アンモニア蓄積の推移：白抜き：単一の供給物（供給物1）；黒塗り：別々の供給物（供給物2および供給物3）；丸印：塩化カリウム添加；四角：塩化ナトリウム添加。 酸性ピーク画分：左側：本明細書において報告する装置を使用；黒塗りの右側：本明細書において報告する装置不使用。 供給物溶液のpH値に対する、添加される塩基の必要量（14日間培養後）の依存性。丸印：本明細書において報告する装置不使用；四角：本明細書において報告する装置使用。 供給物溶液のpH値に対する、乳酸塩形成（14日間培養後）の依存性。丸印：本明細書において報告する装置不使用；四角：本明細書において報告する装置使用。 供給物溶液のpH値に対する、培養培地中のグルタミン濃度（14日間培養後）の依存性。丸印：本明細書において報告する装置不使用；四角：本明細書において報告する装置使用。 供給物溶液のpH値に対する、培養培地の重量オスモル濃度（14日間培養後）の依存性。丸印：本明細書において報告する装置不使用；四角：本明細書において報告する装置使用。 供給物溶液のpH値に対する、溶存二酸化炭素（14日間培養後）の依存性。丸印：本明細書において報告する装置不使用；四角：本明細書において報告する装置使用。 供給物溶液のpH値に対する、生存可能細胞密度（14日間培養後）の依存性。丸印：本明細書において報告する装置不使用；四角：本明細書において報告する装置使用。 供給物溶液のpH値に対する、G（0）画分の依存性。 供給物溶液のpH値に対する、G（1）画分の依存性。 本明細書において報告する装置の例示的スキーム 本明細書において報告する装置の例示的スキーム 供給物溶液のpH値に対する、宿主細胞タンパク質含有量の依存性。

材料
抗体
本明細書において報告する方法および実施例で用いられる例示的な抗体は、（参照により本明細書に組み入れられる）国際公開公報第2010/034443号に報告される抗IL17抗体である。

供給物溶液
供給物1：この溶液は、約9.5のpH値ですべての供給物成分（アミノ酸およびピルビン酸塩）を含む。
供給物2：この溶液は、pH 約1.5の酸性pH値で可溶性の成分を2倍の濃度で含む。
供給物3：この溶液は、pH 約10の塩基性pH値において可溶性の成分を2倍の濃度で含む。

この工程では、添加される供給物1の成分の濃度および数、ならびに体積が供給物2および供給物3の組み合わせ後と同一であることが確保される。供給物1のpH値はpH 約9.5であり、組み合わせた供給物2および3のpH値はpH 約7.2である。

供給物混合装置の大きさ
供給物溶液混合のためのチャンバーの容積：1.146 ml
2 l培養容器を用いた培養開始時の培養培地の体積：1.2 l
供給物混合装置を通過する供給物の流れ：36 g/日

実施例1
4つの2 l培養容器（Sartorius Biostat B-DCU Quad, Sartorius, Goettingen, Germany）に、同一の振盪フラスコで前培養した播種液を同時に播種した。2つの培養容器は本明細書において報告する装置を含み、その他の2つの培養容器は、ルアーフィッティングは付いているが混合チャンバーは持たない2つの個別の従来型供給装置を含んだ。

培養はすべて、培養全体を通じて一定の通気割合、一定の温度、および一定の撹拌速度で実施した。すべての供給物割合は初期作業体積に基づいて算出して、一日当たり発酵開始体積当たりの供給物の体積として示す。

供給物混合装置を含む培養容器における供給は、同一の体積流量の連続的な供給として、供給物2および供給物3を用いて72時間培養時間後に開始した。供給物は、供給物混合装置で組み合わせて、混合後に培養培地に添加した。

従来の供給装置を含む培養容器における供給物は、供給物混合装置を用いた対応する培養の2倍の体積流量で供給物1を用いた72時間培養時間後に、開始した。

従って、すべての供給物成分の添加された体積および添加された量は4つのすべての培養において一致する（表1および2 参照）。

培養中の生存可能細胞密度の推移を図2に示し、細胞生存性の推移を図3に示し、培養培地中のpH値の推移を図4に示し、ブドウ糖消費の推移を図5に示す。図6は培養中の乳酸塩の推移を示す。培養中のグルタミン濃度の推移は図7に示す。図8は培養中のアンモニア濃度の推移を示す。生産される免疫グロブリンの酸性ピークの量を図9に示す。

図から分かる通り、生存率は、本明細書において報告する装置を使用することによって延長した期間の間、90％を上回る値に維持することができる。pH値の推移は最初の72時間、即ち、供給開始前は同等である。その後、供給物混合装置を用いた培養のpH値はその他の培養のそれを下回る。ブドウ糖消費は、本明細書において報告する装置を用いた培養において抑制される。供給物混合装置を用いた培養プロセス中の最大乳酸塩濃度は、供給物混合装置を用いない培養の最大乳酸塩濃度に比べて低い。

実施例2
この実施例では、塩基消費、乳酸塩形成、増殖キネティクスまたは産物形成などの培養の異なるパラメータに対する供給物溶液のpH値の影響についてのみ分析する。その他のすべてのパラメータは同等に維持した。

供給物溶液は、混合後のpH値のみが異なり、供給物成分の添加量、供給物の体積または重量オスモル濃度のようなその他のパラメータはすべて同等であるように作られた。従って、供給物溶液は一定の供給割合ではなく重量式供給コントローラーによって添加された。

pO₂値は空気飽和度の35％の値に調整され、pO₂プローブ（Mettler-Toledo InPro 6820）で決定された。pO₂プローブは保証されたガス分析（GA4, Dasgip）を用いて決定された平均値に基づいて72時間ガス処理後にプロセスの条件にて検量した。培養中の通気処理は、窒素、空気、純粋酸素および二酸化炭素の混合物について、75 ml/分にて一定割合で維持した。総ガス流中の二酸化炭素画分は、総ガス流の7容積％にて一定として、pH制御の必要性が増大した場合にのみ変化させた。

培養培地のpH値は、塩基として1 mol/lの炭酸ナトリウム溶液を、酸として二酸化炭素を用いて、7.0 +/- 0.05 pH単位の設定値に調整した。必要な二酸化炭素を75 ml/分の総二酸化炭素流に添加した。pHプローブ（Mettler Toledo 405-DPAS-SC-K8S/200）は、血中ガス分析装置（Bioprofile, PHOx BGA）の平均値として、プロセスの条件下で少なくとも72時間、培養培地の平衡後にpH値 7.0および4.01の参照緩衝液を用いて検量した。

培養は約230rpmの一定撹拌速度で実施した。混合機ディッシュスターラーを使用した。所要電力は約80W/m³であった。比較性を確保して条件の急激な変化を避けるために、同一の所要電力を前培養において使用した。

消泡液は気泡形成に基づいて添加した。消泡プローブを使用した。最も多い気泡形成の見られる培養容器に必要とされる消泡剤の量をその他の培養容器にも添加した。消泡剤として1％医療用Dowを用いた。

培養培地は既知組成培地であった。各発酵について培地1リットルを用いた。播種体積は200 mlであった。従って、培養は初期体積1,200 mlで実施した。

細胞株として、抗IL-17抗体をコードする核酸をトランスフェクトしたCHO細胞を使用した。200 ml播種体積における細胞密度は、培養において約3.5×10⁵細胞/mlの細胞密度を確保するように調整した。播種培養における所要電力は、その後の次の主たる培養と同一の値に維持した。播種培養は約36.5℃、7％CO₂、および相対湿度 85％にて実施した。

播種培地を主たる培養に移した後、試料を毎日採取した。主たる培養は流加培養として実施して、供給は主たる培養開始後約72時間にて開始した。

異なる5つの培養を同時に実施した。そのパラメータを表3に示す。

結果：
供給物溶液を使用することによって、培養培地のpH値は直接影響を受ける。pH制御メカニズムによって培養中に添加しなければならない酸および／または塩基の量も影響を受けるが間接的である。

図10〜17では、添加された塩基の量、添加された酸の量、14日間の培養時間後の培養培地中のpCO₂といったパラメータに対する、供給物溶液のpH値の影響を示す。

図10から分かる通り、添加された塩基の量は供給物溶液のpH値に依存する。

図11から分かる通り、14日間培養後の培養培地中の乳酸塩の量は供給物溶液のpH値に依存し、pH値 9.5の供給物溶液の使用が最も多量の乳酸塩をもたらした。本明細書において報告する装置を使用することによって、乳酸塩の全量は、組み合わせ済みの供給物に比べて約30％減少する。

図12から分かる通り、14日間培養時間後の培養培地中のグルタミンの量は供給物溶液のpH値に依存する。

図13から分かる通り、14日間培養時間後の培養培地中の重量オスモル濃度は供給物溶液のpH値に依存する。

図14では、14日間培養時間後の培養培地におけるpCO₂値が示される。pCO₂は供給物溶液のpH値に依存し、そのため、最も高いpCO₂値は、単独の供給物として、または本明細書において報告する装置を用いた混合供給物として、アルカリ性の供給物溶液の場合に得られたことが分かる。より低いpH値の供給物を用いることによって、14日間の培養時間後のpCO₂値を劇的に下げることができ、培養培地における非生理学的に高いpCO₂値が避けられることが分かる。

図15では、14日間の培養時間後の生存可能細胞密度を示す。培養の生存可能細胞密度は90％の値またはこれを上回る値である。

図16では、供給物溶液のpH値に依存するG（0）グリコフォームの量を示す。中性およびアルカリ性の供給物溶液で、ほぼ同量のG（0）グリコフォームが得られたことが分かる。酸性の供給物溶液ではG（0）グリコフォームの量は減少した。

図17では、供給物溶液のpH値に依存するG（1）グリコフォームの量を示す。中性およびアルカリ性の供給物溶液で、ほぼ同量のG（1）グリコフォームが得られたことが分かる。酸性の供給物ではG（1）グリコフォームの量が増加した。

実施例3
混合供給物の挙動
目標pH値約pH 6.5を得るために、pH値11.3のアルカリ性供給物溶液およびpH値約1.0の酸性供給物溶液を組み合わせた。個々の溶液の混合は、室温および4℃において、それぞれの温度の各供給物溶液10 mlを組み合わせて実施した。

110分間のインキュベート時間後、室温で混合してインキュベートした供給物で若干の沈殿が観察された。4℃で混合してインキュベートした供給物では、混合実施後すぐに、早くも沈殿が形成された。

Claims (12)

1. 以下の工程を含む、ポリペプチドを生産するための方法：
   − 該ポリペプチドをコードする核酸を含む細胞を、装置を含む培養容器を用いて、または器具において、流加培養または連続培養にて培養する工程であって、
   それぞれ互いに独立してpH6.5よりも低いまたはpH 7.5よりも高いpH値を有する少なくとも2種類の供給物溶液が培養培地に添加され；
   前記装置が、それぞれ互いに独立してpH6.5よりも低いまたはpH 7.5よりも高いpH値を有する少なくとも2種類の供給物溶液を細胞培養容器に添加するための装置であって、該供給物溶液のための別々の入り口、該供給物溶液を混合するためのチャンバー、および混合した供給物溶液を該細胞培養容器に添加するための単一の出口を含み、該培養容器中の培養培地の体積に対する、該供給物溶液を混合するための該チャンバーの容積の比率が、0.8 ml/l〜1.2 ml/lである、装置であり；ならびに
   前記器具が、以下のa）〜e）：
   a）細胞培養容器、
   b）ガス供給装置、
   c）それぞれ互いに独立してpH6.5よりも低いまたはpH 7.5よりも高いpH値を有する供給物溶液のための少なくとも2つの液体貯蔵ユニット、
   d）該細胞培養容器中のpH値を決定するための少なくとも1つのセンサー、および
   e）それぞれ互いに独立してpH6.5よりも低いまたはpH 7.5よりも高いpH値を有する少なくとも2種類の供給物溶液を細胞培養容器に添加するための装置であって、該供給物溶液のための別々の入り口、該供給物溶液を混合するためのチャンバー、および混合した供給物溶液を該細胞培養容器に添加するための単一の出口を含み、該培養容器中の培養培地の体積に対する、該供給物溶液を混合するための該チャンバーの容積の比率が、0.8 ml/l〜1.2 ml/lである、装置
   を含む、器具
   である、工程、および
   − 該培養培地または該細胞から該ポリペプチドを回収する工程。
2. 前記比率が1 ml/lであることを特徴とする、請求項1記載の方法。
3. 前記装置が前記培養容器から分離されており、かつ前記出口が該培養容器の内部への出口であることを特徴とする、請求項1または2記載の方法。
4. 前記供給物混合装置が前記培養容器の外部または該培養容器の内部にあることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項記載の方法。
5. 前記供給物溶液を混合するための前記チャンバーが0.5 ml〜1,000 mlの容積を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項記載の方法。
6. 前記装置が滅菌可能な材料で作られていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項記載の方法。
7. 以下を特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項記載の方法：
   − 任意の酸性供給物溶液がpH 6.5よりも低いpH値を有し、かつ／または任意のアルカリ性供給物溶液がpH 8.0またはそれよりも高いpH値を有すること、ならびに
   − 混合された供給物溶液がpH 7〜pH 7.5のpH値を有すること。
8. 混合が培養容器への添加の直前になされることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項記載の方法。
9. 任意の酸性供給物溶液がpH 4.5またはそれよりも低いpH値を有し、かつ／または任意のアルカリ性供給物溶液がpH 10.0またはそれよりも高いpH値を有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項記載の方法。
10. 2種類〜4種類の別々の供給物溶液が前記培養培地に添加され、そのうちの少なくとも1種類が酸性供給物溶液であり、かつ少なくとも1種類がアルカリ性供給物溶液であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項記載の方法。
11. アルカリ性供給物溶液または酸性供給物溶液の各々が、アミノ酸、糖、ビタミン、微量元素、乳酸塩、および成長因子から選択される少なくとも1種類の化合物を含むことを特徴とする、請求項10記載の方法。
12. G（0）グリコフォームが減少し、かつ／またはG（1）グリコフォームが増加したポリペプチドを得るための方法であって、
    − 該ポリペプチドをコードする核酸を含む細胞を、装置を含む培養容器を用いて、または器具において流加培養または連続培養にて培養する工程であって、
    少なくとも1種類の酸性供給物溶液および少なくとも1種類のアルカリ性供給物溶液が培養培地に添加され；
    前記装置が、それぞれ互いに独立してpH6.5よりも低いまたはpH 7.5よりも高いpH値を有する少なくとも2種類の供給物溶液を細胞培養容器に添加するための装置であって、該供給物溶液のための別々の入り口、該供給物溶液を混合するためのチャンバー、および混合した供給物溶液を該細胞培養容器に添加するための単一の出口を含み、該培養容器中の培養培地の体積に対する、該供給物溶液を混合するための該チャンバーの容積の比率が、0.8 ml/l〜1.2 ml/lである、装置であり；ならびに
    前記器具が、以下のa）〜e）：
    a）細胞培養容器、
    b）ガス供給装置、
    c）それぞれ互いに独立してpH6.5よりも低いまたはpH 7.5よりも高いpH値を有する供給物溶液のための少なくとも2つの液体貯蔵ユニット、
    d）該細胞培養容器中のpH値を決定するための少なくとも1つのセンサー、および
    e）それぞれ互いに独立してpH6.5よりも低いまたはpH 7.5よりも高いpH値を有する少なくとも2種類の供給物溶液を細胞培養容器に添加するための装置であって、該供給物溶液のための別々の入り口、該供給物溶液を混合するためのチャンバー、および混合した供給物溶液を該細胞培養容器に添加するための単一の出口を含み、該培養容器中の培養培地の体積に対する、該供給物溶液を混合するための該チャンバーの容積の比率が、0.8 ml/l〜1.2 ml/lである、装置
    を含む、器具
    である、工程、ならびに
    − 該培養培地または該細胞から該ポリペプチドを回収する工程
    を含み、混合された供給物溶液が、該培養容器への添加の時点でpH 4.0からpH 6.0のpH値を有する、方法。

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