JP6858713B2

JP6858713B2 - 細胞をマイクロキャリアから分離するための方法及び装置

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Description

記載される実施形態は、細胞をマイクロキャリアから分離するための方法及び装置に関する。

マイクロキャリア技法は、バイオリアクタの中で細胞を培養するのに利用される。詳細には、マイクロキャリアが支持母材として作用することで接着依存性細胞が培養の中で成長することを可能にする。

細胞をマイクロキャリアから分離する従来の方法は、費用がかかり、時間を浪費する場合があり、媒質中に懸濁した細胞とマイクロキャリアがバイオリアクタの底部に向けて沈殿するようにさせることと、バイオリアクタに酵素を投入することと、この混合物を攪拌して細胞をマイクロキャリアから切り離すまたは解放することと、その後混合物をフィルタを通過させて細胞をマイクロキャリアから分離することが含まれる。

したがってそのような従来技術の方法の１つまたは複数の欠点に対処するもしくはそれを改善する、または少なくともそれに対する有益な代替案を提供することが望ましい。

本明細書に含まれる文献、作用、物質、装置、物品などのいかなる考察も、このような事柄の一部または全てが従来技術の原理の一部を形成する、またはそれが本出願の各クレームの優先日より前に存在していたように、本開示が関連する分野における一般的な知識であったということの承認とみなすべきではない。

この明細書を通して「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」もしくは「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という変形は、述べられる要素、整数もしくはステップまたは要素、整数もしくはステップの群を含むことを示唆するが、任意の他の要素、整数もしくはステップ、または要素、整数もしくはステップの群も除外しないものと理解されたい。

一部の実施形態は、細胞をマイクロキャリアから分離するための装置に関し、該装置は、本体と、底部とを有し、細胞とマイクロキャリアとを含む混合物を受け入れるように構成されたチャンバと、該チャンバの内部に配設され本体に結合され、混合物からマイクロキャリアを選別するように構成された濾過要素と、チャンバに結合され、濾過要素をチャンバの底部に対して移動させるためにチャンバの本体の少なくとも一部を選択的に伸張及び収縮させるように構成された調節機構とを備える。

いくつかの実施形態において、調節機構の選択的な作動に応じてチャンバの本体の少なくとも一部を選択的に伸張することによって、本体の少なくとも一部をチャンバの底部から離れるように引き伸ばすことができ、調節機構の選択的な作動に応じてチャンバの本体の少なくとも一部を選択的に収縮させることによって、本体の少なくとも一部をチャンバの底部に向けて収縮させることができる。

いくつかの実施形態において、調節機構の選択的な作動に応じてチャンバの本体の少なくとも一部を選択的に伸張することによって、濾過要素をチャンバの底部から離れるように移動させることができ、調節機構の選択的な作動に応じてチャンバの本体の少なくとも一部を選択的に収縮させることによって、濾過要素をチャンバの底部に向けて移動させることができる。

例えばチャンバは、調節機構の選択的な作動に応じて伸張した状態と、収縮した状態とを移行するように構成されてよい。

濾過要素は、細胞がフィルタを通過することを許可し、マイクロキャリアがフィルタを通過は阻止するように構成されたフィルタを備えてよい。濾過要素は、装置が収縮した状態にあるとき、フィルタの底部をチャンバの底部と同一面に着座させるようにチャンバの底部と協働するように構成されたフィルタの底部を備えてよい。

本体は細長い本体であってよく、底部は円錐形の底部であってよい。いくつかの実施形態において、本体は、本体の拡張と縮小を可能にするために蛇腹を含む場合もある。本体は、可撓性の材料で構成されてよい。

調節機構は、１つまたは複数の作動装置を備えることができる。例えば１つまたは複数の作動装置は、１つまたは複数の電気シリンダを備える。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の作動装置は、チャンバの本体に結合される。いくつかの実施形態において、チャンバは、本体の第１の端部に結合されたカバーを備え、１つまたは複数の作動装置が該カバーに結合される。

いくつかの実施形態において、装置はさらに、チャンバ内の混合物の攪拌を推進するための攪拌機構を備える場合がある。例えば攪拌機構は、振動テーブル、ドロップカム及び空気のうちの少なくとも１つを備えることができる。

一部の実施形態は、上記に記載した装置と、チャンバ内の混合物を攪拌するための攪拌システムとを備えるバイオリアクタに関する。攪拌システムは、１つまたは複数の攪拌羽根を備えてよい。

一部の実施形態は、細胞をマイクロキャリアから分離するための方法に関し、該方法は、装置が伸張した状態にあるとき、細胞と、マイクロキャリアを含む混合物を上記に記載した装置の濾過要素に投入することと、マイクロキャリアと、マイクロキャリアに付着した細胞を濾過要素内に保持することと、調節機構を作動して濾過要素をチャンバの底部に向けて移動させることと、マイクロキャリアからの細胞の切り離しを促進するための薬剤をチャンバに投入することと、チャンバ内で混合物を攪拌して細胞の少なくとも一部をマイクロキャリアから切り離すことと、マイクロキャリアを濾過要素内に保持し、かつ切り離された細胞と、薬剤が濾過要素を通過するのを許可することとを含む。

いくつかの実施形態において、混合物はさらに媒質を含んでおり、マイクロキャリアと、マイクロキャリアに付着した細胞を濾過要素内に保持することはさらに、チャンバから媒質を運び出すことを含んでよい。

いくつかの実施形態において、細胞をマイクロキャリアから切り離し易くするための薬剤は、チャンバの底部に配設された出入り口を介してチャンバに投入されてよい。方法はさらに、チャンバに空気を運ぶことで、薬剤と、細胞と、マイクロキャリアの混合作用を促進するのを助けることを含む場合もある。

いくつかの実施形態において、方法はさらに、薬剤と、切り離された細胞をチャンバから運び出し、第２の装置の第２のチャンバに運ぶことを含む場合がある。方法はさらに、チャンバに搬送空気を運ぶことで、薬剤と、切り離された細胞をチャンバから運び出しやすくするのを補助する場合もある。方法はさらに、チャンバに緩衝剤を運ぶことで、薬剤と、切り離された細胞をチャンバから運び出し易くするのを補助する場合もある。いくつかの実施形態において、方法は、薬剤の作用を抑制するために薬剤阻害剤を第２のチャンバに投入することを含む。

いくつかの実施形態において、方法はさらに、調節機構を作動させて濾過要素をチャンバの底部から離れるように移動させることと、薬剤の作用を抑制するために阻害剤をチャンバに投入することとを含む場合がある。方法は、濾過要素とチャンバを洗い流すためにチャンバに緩衝剤を搬送することを含んでよい。

方法は、切り離された細胞を収集貯蔵所まで搬送することを含んでよい。

一部の実施形態は、細胞をマイクロキャリアから分離するための方法に関し、該方法は、細胞と、マイクロキャリアを含む混合物を上記に記載した装置の濾過要素に投入することと、マイクロキャリアと、マイクロキャリアに付着した細胞を濾過要素内に保持することと、マイクロキャリアからの細胞の切り離しを促進するための薬剤をチャンバに投入することと、チャンバ内で混合物を攪拌して細胞の少なくとも一部をマイクロキャリアから切り離すことと、マイクロキャリアを濾過要素内に保持し、かつ切り離された細胞と、薬剤が濾過要素を通過するのを許可することと、調節機構を作動させて濾過要素をチャンバの底部から離れるように移動させることと、薬剤の作用を抑制するために阻害剤をチャンバに投入することを含んでよい。

一部の実施形態は、細胞をマイクロキャリアから分離するための方法に関し、該方法は、細胞と、マイクロキャリアを含む混合物を上記に記載した装置の濾過要素に投入することと、マイクロキャリアと、マイクロキャリアに付着した細胞を濾過要素内に保持することと、マイクロキャリアからの細胞の切り離しを促進するための薬剤をチャンバに投入することと、チャンバ内で混合物を攪拌して、細胞の少なくとも一部をマイクロキャリアから切り離すことと、マイクロキャリアを濾過要素内に保持し、かつ切り離された細胞と、薬剤が濾過要素を通過するのを許可することとを含む。

方法は、調節機構を作動させることで濾過要素をチャンバの底部から離れるように移動させることと、薬剤の作用を抑制するために阻害剤をチャンバに投入することを含んでよい。

いくつかの実施形態において、装置が伸張した状態にあるとき、混合物が装置に投入されてよく、方法は、チャンバに薬剤を投入する前に、調節機構を作動させることで濾過要素をチャンバの底部に向けて移動させることを含んでよい。

いくつかの実施形態において、混合物は媒質を含んでよく、マイクロキャリアと、マイクロキャリアに付着した細胞を濾過要素内に保持することはさらに、チャンバから媒質を運び出すことを含んでよい。

一部の実施形態は、細胞をマイクロキャリアから分離するための上記に記載した装置の利用に関する。

一部の実施形態は、細胞をマイクロキャリアから分離するための上記に記載したバイオリアクタの利用に関する。

一部の実施形態は、混合工程において事前に設定された媒質の量を差し替えるための上記に記載したバイオリアクタの利用に関する。

一部の実施形態による、細胞をマイクロキャリアから分離するための装置の前面図である。一部の実施形態による、伸張した状態の図１Ａの装置の前面図である。一部の実施形態による、細胞をマイクロキャリアから分離するための装置の前面図である。一部の実施形態による、伸張した状態の図２Ａの装置の前面図である。一部の実施形態による、図１Ａ及び図１Ｂの装置を含む、細胞をマイクロキャリアから分離するための組立体の概略図である。一部の実施形態による、細胞をマイクロキャリアから分離するための方法の工程のフロー図である。一部の実施形態による、細胞をマイクロキャリアから分離するための方法の工程のフロー図である。図４Ａ及び図４Ｂの細胞をマイクロキャリアから分離するための方法に関連する、図１Ａ及び図１Ｂの装置の概略図である。図４Ａ及び図４Ｂの細胞をマイクロキャリアから分離するための方法に関連する、図１Ａ及び図１Ｂの装置の概略図である。図４Ａ及び図４Ｂの細胞をマイクロキャリアから分離するための方法に関連する、図１Ａ及び図１Ｂの装置の概略図である。図４Ａ及び図４Ｂの細胞をマイクロキャリアから分離するための方法に関連する、図１Ａ及び図１Ｂの装置の概略図である。図４Ａ及び図４Ｂの細胞をマイクロキャリアから分離するための方法に関連する、図１Ａ及び図１Ｂの装置の概略図である。図４Ａ及び図４Ｂの細胞をマイクロキャリアから分離するための方法に関連する、図１Ａ及び図１Ｂの装置の概略図である。図４Ａ及び図４Ｂの細胞をマイクロキャリアから分離するための方法に関連する、第２の装置の概略図である。図４Ａ及び図４Ｂの細胞をマイクロキャリアから分離するための方法に関連する、第２の装置の概略図である。一部の実施形態による、細胞をマイクロキャリアから分離する方法の工程フロー図である。一部の実施形態による、細胞をマイクロキャリアから分離する方法の工程フロー図である。図６Ａ及び図６Ｂに関連する、図１Ａ及び図１Ｂの装置のチャンバの概略図である。図６Ａ及び図６Ｂに関連する、図１Ａ及び図１Ｂの装置のチャンバの概略図である。

記載される実施形態は、細胞をマイクロキャリアから分離するための方法及び装置に関する。いくつかの実施形態において、装置は、媒質と、細胞と、マイクロキャリアとの混合物を受け入れるためのチャンバと、混合物からマイクロキャリアを選別するための濾過要素とを備える。チャンバは、底部と、伸張させたり収縮させたりすることが可能な調節可能な本体とを備えることができる。濾過要素は、本体に対して直接的または間接的に装着または結合されてよい。調節機構が設けられてよく、これは作動される際、チャンバと協働して、チャンバの本体の少なくとも一部の選択可能な伸張及び収縮と、チャンバの底部から離れる及び底部に向かう濾過要素の移動とをそれぞれ生じさせるように構成されている。この方法において、チャンバが選択式に調節されることで、以下に記載されるように多様な工程にチャンバを利用することを可能にする。いくつかの実施形態において、装置は、細胞をマイクロキャリアから分離する方法を実施するのに利用されてよい。いくつかの実施形態において、装置は、バイオリアクタとして利用される場合もある。いくつかの実施形態において、装置は、バイオリアクタとして利用されてよく、細胞をマイクロキャリアから分離する方法を実施するため、及び／または灌流及び洗浄作業を含めた他のバイオリアクタ工程に利用されることもある。

図１Ａから図１Ｂを参照すると、一部の実施形態によって細胞をマイクロキャリアから分離するための装置１００が図示されている。装置１００は、混合物を受け入れ中に収容するためのチャンバ１０２と、チャンバ１０２の選択的な調節を可能にするための調節機構１０４とを備える。いくつかの実施形態において、装置１００は、チャンバ１０２を受け入れるための筐体１０６を備える場合もある。筐体１０６は、協働してチャンバ１０２を収容するように構成されたコンテナまたは貯蔵所であってよい。

チャンバ１０２は、本体１０８と、底部１１０とを備えることができる。本体１０８は実質的に細長くてよく、底部１１０は本体１０８から先細になってよい。例えば本体１０８は概ね円筒形の本体であってよく、底部１１０は概ね円錐形の底部であってよい。いくつかの実施形態において、チャンバ１０２は、チャンバ１０２の本体１０８の第１の端部１１４に結合または装着されたカバーまたは蓋１１２を備えてよい。いくつかの実施形態において、カバー１１２はディスクを有する場合もある。

本体１０８は、その長さに沿って伸張可能かつ収縮可能または縮小可能であってよい。例えば本体１０８は、本体１０８を伸張させ、かつ収縮または圧縮させることができるように、可撓性材料などのしなやかで、延伸可能または可撓性の材料で構成されてよい。いくつかの実施形態において、本体１０８の拡張及び縮小を可能にするために、本体１０８には蛇腹または波形のしわ（図示せず）が備わっている場合がある。いくつかの実施形態において、以下でより詳細に考察するように、調節機構１０４がチャンバ１０２に結合または装着されており、調節機構１０４の作動に応じて本体１０８を底部１１０に対して伸張または収縮させることができる。

チャンバ１０２は、チャンバ１０２と、そこに接続された導管（図示せず）との流体連通を可能にするために入口／出口または出入り口１１６を備えることができる。例えばいくつかの実施形態において、入口／出口または出入り口１１６は、チャンバ１０２の第１の端部１１４に向けてまたは第１の端部１１４に設けられてよく、カバー１１２を貫通して延在することができる。入口／出口または出入り口１１６が設けられることで、生物資源をチャンバ１０２に搬送することを可能にする。いくつかの実施形態において、入口１１８が設けられることで、空気及び／または緩衝剤などの流体をチャンバ１０２に搬送することも可能にする。例えば入口１１８は、チャンバ１０２の本体１０８の第１の端部１１２に向けてまたは第１の端部１１２に配置される場合があり、カバー１１２を貫通して延在することができる。

チャンバ１０２は、チャンバ１０２と、そこに接続された導管（図示せず）との流体連通を可能にするために入口／出口または出入り口１２０を備えることができる。例えばいくつかの実施形態において、入口／出口または出入り口１２０は、チャンバ１０２の底部１１０に設けられてよく、底部１１０は、本体１０８の第２の端部１２２から出入り口１２０に向かって先細になってよい。いくつかの実施形態において、筐体１０６もまた、チャンバ１０２と、チャンバ１０２に接続された導管（図示せず）との流体連通を可能にするために出入り口１１０と協働する入口／出口または出入り口１２４を備える場合もある。

図１Ａ及び図１Ｂに描かれるように、装置１００は、チャンバ１０２内に配設され、出入り口１１６、及びもし在るとすれば入口１１８と流体連通する濾過バッグなどの濾過要素１２６を備えることができる。濾過要素１２６は、側壁１２８と、側壁１２８から延びる先細になったまたは円錐形の底部などのフィルタ底部１３０とを備えることができる。フィルタ底部１３０は、メッシュフィルタを備える、またはメッシュフィルタで構成されてよい。例えばメッシュフィルタは、細胞がメッシュフィルタを通過することは許可するが、マイクロキャリアは選別して残す、またはマイクロキャリアが通過するのは阻止するように構成される、またはそのようにサイズが決められてよい。

濾過要素１２６は、例えば本体１０８の第１の端部１１４においてチャンバの本体１０８に直接結合または装着されてよい、及び／またはチャンバ１０２のカバー１１２に対して直接結合または装着される場合もある。

図１Ａ及び図１Ｂに示されるようにいくつかの実施形態において、調節機構１０４は、１つまたは複数の作動装置１３２を備えてよい。例えば１つまたは複数の作動装置１３２は、電気シリンダ、または例えばカムなどの機械式の作動装置を備えることができる。

１つまたは複数の作動装置１３２は、チャンバ１０２の本体１０８に直接的または間接的に結合されてよい。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の作動装置１３２は、本体の第１の端部１１４及び／またはチャンバ１０２のカバー１１２に結合されてよく、本体１０８は、１つまたは複数の作動装置１３２の選択的な作動に応じて、チャンバ１０２の底部１１０に対して移動するように構成されてよく、例えばチャンバ１０２の底部１１０から離れるように、またはチャンバの底部に向かって移動するように構成されてよい。

いくつかの実施形態において、調節機構１０４は、本体１０８の第１の端部１１４と第２の端部１２２の間に位置する特定の領域において、例えば１つまたは複数のフランジ１３３によってチャンバ１０２の本体１０８に固定式に結合または装着されてよい。本体１０８はそれ故、本体１０８の第２の端部１２２に近接した相対的に固定された区域１３４と、本体１０８の第１の端部１１４に近接した相対的に調節可能な区域１３６とを備えることができる。例えば相対的に調節可能な区域１３６は、１つまたは複数の作動装置１３２の作動に応じて伸張及び収縮するように構成されてよい。

チャンバ１０２の本体１０８の第１の端部１１４を底部１１０に向かって移動させる１つまたは複数の作動装置１３２の作動によって、図１Ａに例示されるようにチャンバ１０２の本体１０８の少なくとも一部、例えば相対的に調節可能な区域１３６を収縮または縮小させ、かつ濾過要素１２６をチャンバ１０２の底部１１０に向けて移動させることができる。同様にして、チャンバ１０２の本体１０８の第１の端部１１４を底部１１０から離れるように移動させる作動装置１３２の作動によって、図１Ｂに例示されるようにチャンバ１０２の本体１０８の少なくとも一部、例えば相対的に調節可能な区域１３６を伸張させ、かつ濾過要素１２６をチャンバ１０２の相対的に固定された区域１３４及び／または底部１１０から離れるように移動させることができる。

こうして、１つまたは複数の作動装置１３２の作動に応じて、チャンバ１０２は、図１Ａに示されるような少なくともある程度または完全に収縮されたまたは縮小された状態と、図１Ｂに示されるような少なくともある程度または完全に伸張したまたは拡張した状態を採ることができる。調節機構１０４は、チャンバ１０２が完全に収縮した状態と、ある程度収縮した状態と、ある程度伸張した状態と、完全に伸張した状態とを移行し、これにより濾過要素１２６がチャンバ１０２の底部１１０に向かって及びそこから離れるように移動することを可能にする。

濾過要素１２６の全長は、チャンバ１０２の全長より短くてよい。いくつかの実施形態において、濾過要素１２６の側壁１２８の長さは、チャンバ１０２の本体１０８の長さより短い。いくつかの実施形態において、フィルタ底部１３０は、底部１１０と協働して、装置１００が収縮したまたは圧縮された状態にあるとき、フィルタの底部１３０をチャンバ１０２の底部と同一面にまたはほぼ同一面に着座させるように構成されている。

いくつかの実施形態において、装置１００は、チャンバ１０４内の混合物を攪拌または混合作用を促進するために攪拌機構３３８（図３）を備える。例えば攪拌機構３３８は、振動テーブル、ドロップカム及び／または空気を有することができる。

図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、一部の実施形態による細胞をマイクロキャリアから分離するための装置２００が図示されている。装置２００は、図１Ａ及び図１Ｂに描かれる装置１００のものと同様の構成要素及び部品を備えており、故にそのような同様の構成要素及び部品は同様の数字で示される。

いくつかの実施形態において、装置２００はバイオリアクタであってよい。例えば装置２００は、バイオリアクタとして利用することができ、攪拌羽根２０４を含む攪拌システム２０２を備えることができる。いくつかの実施形態において、攪拌システム２０２は、チャンバ１０２の濾過要素１２６の内部に保持される混合物２０６を攪拌するように構成されてよい。例えば攪拌羽根２０４は、チャンバ１０２の濾過要素１２６の内部に配置されてよい。いくつかの実施形態において、攪拌羽根２０４は、本体１０８の第１の端部１１４に及び／またはチャンバ２１２のカバー１１２に結合されてよく、調節機構１０４の作動に応じて、濾過要素１２６と一緒にチャンバ１０２の底部１１０に対して移動するように構成されてよい。装置２００は、装置１００の攪拌機構３３８を含む場合、あるいは含まない場合がある。

いくつかの実施形態において、装置２００は、チャンバ１０２を受けるための支持構造体２０８を備えることができる。例えば支持構造体２０８は、チャンバ１０２の底部１１０を受けるための円錐形状の座面などの座面２１０と、チャンバ１０２の本体１０８の少なくとも一部を受けるための壁２１２とを備えることができる。チャンバ１０２の出入り口１２０と筐体１０６の出入り口１２４に適合するように座面２１０に開口部２１４を配設することができる。いくつかの実施形態において、支持構造体２０８はまた、脚部２１６を備えることで、座面２１０、及び故にチャンバ１０２を高い位置にすることを可能にすることもできる。

いくつかの実施形態において、チャンバ１０４の底部１１０は、支持構造体２０８の座面２１０に密着するように構成されてよい。いくつかの実施形態において、底部１１０の外側面及び／または座面２１０の内側面に接着剤（図示せず）が設けられる。いくつかの実施形態において、真空口（図示せず）が支持構造体２０８に配設され、真空ポンプに接続することによって吸引力を提供することで底部１１０を座面２１０に引き寄せ密着させるように構成される場合もある。

いくつかの実施形態において、筐体１０６は、先細になったまたは円錐形の底部と、ほぼ平坦であり得る載せ台である底部の間を選択的に移行することが可能な調節可能な底部（図示せず）を備える場合がある。筐体が載せ台底部を呈するまたは載せ台底部へと移行する際、底部１１０が筐体と合致するように押しつけられるように、チャンバ１０２の底部１１０は、調節可能な底部と協働するように構成されてよい。

図３を参照すると、一部の実施形態による細胞をマイクロキャリアから分離するための組立体３００の概略的な全体像が図示されている。組立体３００は、バイオリアクタ３０２と、チャンバ１０２の出入り口１１６の間に配設されたバイオリアクタ流体導管３０４を介してバイオリアクタ３０２と流体連通する装置１００を備える。例えば流体導管３０４内にバイオリアクタポンプ３０６が設けられることで、生物資源をバイオリアクタ３０２から装置１００のチャンバ１０２へと運ぶことができる。いくつかの実施形態において、チャンバ１０２は、中に供給された内容物をおおよそ３７℃の温度で維持するように構成される。いくつかの実施形態において、チャンバ１０２が筐体（図示せず）の中に収容されることで、チャンバ１０２の内容物を所望の温度で維持し易くする及び／または他の流体導管に接続し易くすることができる。

組立体３００はさらに、緩衝剤タンク３１０とチャンバ１０２の出入り口１１６の間に配設された緩衝剤流体導管３１２を介して装置１００のチャンバ１０２と流体連通する緩衝剤タンク３１０を備えることができる。例えば緩衝剤流体導管３１２に緩衝剤ポンプ３１６が設けられることで、緩衝剤タンク３１０から装置１００のチャンバ１０２に緩衝剤を運ぶことができる。いくつかの実施形態において、緩衝剤タンク３１０は、緩衝剤を設定温度で、例えばおおよそ３７℃で貯蔵するように構成される。

組立体３００はさらに、空気タンク３１８とチャンバ１０２の入口１１８の間に配設された空気導管３２０を介して装置１００のチャンバ１０２と流体連通する空気タンク３１８を備えることができる。

組立体３００はさらに、薬剤流体導管３２６と、導管３３２とを介して装置１００のチャンバ１０２の出入り口１２０と流体連通する薬剤タンク３２４を備えることができる。薬剤流体導管３２６に薬剤ポンプ３２８が設けられることで薬剤タンク３２４から装置１００のチャンバ１０２に薬剤を運ぶことができる。いくつかの実施形態において、薬剤タンク３２４は、薬剤を設定温度で、例えばおおよそ３７℃で貯蔵するように構成される。例えば薬剤は分離剤であってよい。いくつかの実施形態において、分離剤は、トリプシンなどの酵素を含んでよい。いくつかの実施形態において、分離剤は、カチオンキレーターなどの非酵素系薬剤を含む場合もある。

組立体３００はさらに、阻害剤タンク３３０を備える場合がある。阻害剤タンク３３０は、阻害剤タンク３３０とチャンバ１０４の出入り口１２０の間に配設された流体導管３３２を介して装置１００のチャンバ１０２と流体連通することができる。例えば流体導管３３２に阻害剤ポンプ３３４が設けられることで阻害剤タンク３３０からチャンバ１０２に阻害剤を運ぶことができる。いくつかの実施形態において、阻害剤タンク３３０は、阻害剤を設定温度で、例えばおおよそ４℃で貯蔵するように構成される。

いくつかの実施形態において、組立体３００はさらに、第２のチャンバ３３６を備える第２の装置３３４を備えることができる。第２の装置３３４もまた、第２のチャンバ３３６の中に保持されるまたはその中に含まれる混合物を攪拌するための攪拌機構３３８を備えることができる。第２のチャンバ３３６は、第２のチャンバ３３６の流入口３４２に接続された流体導管３４０を介して装置１００のチャンバ１０２の出入り口１２０と流体連通することができる。第２のチャンバ３３６はまた、導管３３２、３２６、３３４及び３２０をそれぞれ介して、かつ例えば流体導管３４０を介して、阻害剤タンク３２４、薬剤タンク３２４及び／または空気タンク３１８と流体連通することもできる。

空気タンク３１８、薬剤タンク３２４、阻害剤タンク３３０、装置１００のチャンバ１０２及び／または第２の装置３３４の第２のチャンバ３３６の間の流体の搬送を制御するために複数の流れ制御弁３４４が利用されてよい。

組立体３００はさらに、装置１００のチャンバ１０２から及び／または第２の装置３３４の第２のチャンバ３３６から混合物を受け取るための収集貯蔵所３４６を備えることができる。例えば収集貯蔵所３４６は、収集導管３４８を介してチャンバ１０２及び／または第２のチャンバ３３６と流体連通することができ、かつ導管３３２と流体連通することもできる。いくつかの実施形態において、収集貯蔵所３４６は、再利用、収集及び／または廃棄のために混合物または物質を収容するように構成され得る複数の小室３５０を備えることができる。

導管３０４、３１２、３２０、３２６、３３２、３４０及び３４８は各々、流体を運ぶのに適したチャネルを含んでよく、かつ例えば管及び／またはパイプを有することができる。

図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、一部の実施形態による細胞をマイクロキャリアから分離する方法４００の工程フローが示されている。図５Ａから図５Ｆは、装置１００のチャンバ１０２の概略図を描いており、図５Ｇ及び図５Ｈは、図４Ａ及び図４Ｂの工程フローの細胞をマイクロキャリアから分離する方法に関連する第２の装置３３４の第２のチャンバ３３６の概略図を描いている。

４０２において、媒質と、細胞と、マイクロキャリアとを含む混合物が、装置１００のチャンバ１０２内の濾過要素１２６に投入される。チャンバ１０２は、図１Ｂに示されるように少なくともある程度伸張した状態または完全に伸張した状態を採ることで、混合物を収容するためにより大きな容量を可能にすることができる。チャンバ１０２の内容物は好ましくは、設定温度で、例えばおおよそ３７℃で維持される。

４０４において、図５Ａに描かれるように、チャンバ１０２の底部１１０に設けられた出入り口１２０を介して媒質がチャンバ１０２から搬送され、細胞と、細胞を付着させたマイクロキャリアは、濾過要素１２６によって選別される。いくつかの実施形態において、出入り口１２０にまたはその近傍に配設された流れ制御弁３４４が開放されることで、装置１００のチャンバ１０２から媒質を運び出すことができる。第１のチャンバ１０２から運び出される媒質は、例えば導管３３２を介して直接的に、または例えば第２の装置３３４の第２のチャンバ３３６と、導管３４８とを介して間接的に収集貯蔵所３４６または収集貯蔵所３４６の小室３５０の１つに運ばれてよい。第２の装置３３４の第２のチャンバ３３６に対応付けられた流れ制御弁３４４か開放されることで、媒質が導管３４８を介して第２のチャンバ３３６を通って収集貯蔵所３４６または収集貯蔵所３４６の小室３５０の１つに運ばれることを可能にすることができる。媒質がひとたび収集貯蔵所３４６または小室３５０の１つに運ばれてしまうと、第２のチャンバ３３６に対応付けられた流れ制御弁３４４を閉鎖することができる。

４０６において、図５Ｂに描かれるように、空気導管３２０を介して空気タンク３１８からの空気をチャンバ１０２へと運ぶことで、チャンバ１０２から媒質を運び出し易くするのを補助することができる。

４０８において、調節機構１０４が作動されて、チャンバ１０２の本体１０８を収縮または圧縮することで装置のチャンバ１０２の容量を縮小し、かつ濾過要素１２６をチャンバ１０２の底部１１０に向けて移動させる。４１０において、図５Ｃに描かれるようにチャンバ１０２からの流体の流れを阻止する、または遮るために出入り口１２０に配設された流れ制御弁３４４が閉鎖される。

４１２において、特定の薬剤、例えば分離剤がチャンバ１０２に投入されることで、チャンバ１０２内の濾過要素１２６が、薬剤と、細胞と、マイクロキャリアとを含む混合物を含むことになる。例えば薬剤は、薬剤導管３２６を介して薬剤タンク３２４から運ばれ、出入り口１２０を介してチャンバ１０２内に投入されてよい。薬剤は、チャンバ１０２の底部１０８から本体１０６に向かって広がるまたは分散することができる。チャンバの底部においてチャンバ１０２に薬剤を投入することで、混合物の浸透を高めることができる。薬剤を利用することで、細胞をマイクロキャリアから切り離したり解放したりし易くする。４１４において、攪拌機構１３６を利用して混合物が攪拌されて、細胞をマイクロキャリアから切り離すまたは解放するのを補助する。

調節機構１０４を作動することによって、チャンバ１０２の本体１０６が収縮され、濾過要素１２６がチャンバ１０２の底部１１０に向けて移動される。結果として、細胞と、細胞担体がチャンバ１０２の底部に向かって集結され、細胞をマイクロキャリアから分離させるのにチャンバに投入するのに必要な分離剤の量を減らすことができる。

４１６において、図５Ｄに描かれるように、空気タンク３１８からの空気が空気導管３２０を介してチャンバ１０２へと運ばれることで、薬剤と、細胞と、マイクロキャリアの混合作業及びマイクロキャリアからの細胞の分離を促進するのを補助することができる。

４１８において、出入り口１２０に配設された流れ制御弁３４４が開放されて、薬剤と、マイクロキャリアから切り離された細胞がチャンバ１０２から運び出されるようにし、マイクロキャリアは、濾過要素１２６によって選別されて濾過要素１２６の中に残る。いくつかの実施形態において、薬剤と、切り離された細胞は、第２の装置３３４のチャンバ３３６へと運ばれる。いくつかの実施形態において、図５Ｅに描かれるように、空気がチャンバ１０２に運ばれることで、チャンバ１０２から薬剤と細胞を搬送し易くすることができる。例えば空気は、空気タンク３１８から空気導管３２０を介してチャンバ１０２の入口１１８へと運ぶことができる。

４２０において、いくつかの実施形態では、図５Ｆに描かれるように、緩衝剤と空気がチャンバ１０２に運ばれることで薬剤と細胞をチャンバ１０２から洗い流すまたは押し流すことができる。例えば緩衝剤は、導管３１２を介して緩衝剤タンク３１０からチャンバ１０２の出入り口１１６に運ばれてよく、空気は空気導管３２０を介して空気タンク３１８からチャンバ１０２の出入り口１２０に運ばれてよい。

４２２において、緩衝剤と、薬剤と、細胞の混合物が第２の装置３３４の第２のチャンバ３３６へと運ばれる。いくつかの実施形態において、図５Ｇに描かれるように、第２のチャンバ３３６は、第２のチャンバ３３６に流れ込む流体の流れを制御することができるように弁またはダイバータ要素３５２を備えることができる。第２のチャンバ３３６に対応付けられた流れ制御弁３４４が閉鎖されることで、第２の装置３３４の第２のチャンバ３３６からの緩衝剤と、薬剤と、細胞の混合物の搬送を許可しない、または阻止することができる。

４２４において、例えば薬剤阻害剤などの阻害剤が、第２のチャンバに運ばれて、混合物中の薬剤の作用を低下させるまたは阻害する。いくつかの実施形態において、図５Ｇに描かれるように、阻害剤は、導管３３２を介して阻害剤タンク３３０から第２のチャンバ３３４に搬送されてよい。第２のチャンバ３３４の内容物は好ましくは、設定温度で、例えばおおよそ４℃で維持される。

４２６において、第２のチャンバ３３６に対応付けられた流れ制御弁３４４が開放されて、緩衝剤と、薬剤と、細胞と、阻害剤の混合物を第２の装置３３４の第２のチャンバ３３６から収集貯蔵所３４６に搬送することを可能にする。空気を第２のチャンバ３３６に投入することで、緩衝剤と、薬剤と、細胞と、阻害剤の混合物を第２のチャンバ３３６から収集貯蔵所３４６に搬送するのを補助することができる。

図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、一部の実施形態による細胞をマイクロキャリアから分離する方法６００の工程フローが示されている。図５Ａから図５Ｄならびに図７Ａ及び図７Ｂは、図６Ａ及び図６Ｂの工程フローの細胞をマイクロキャリアを分離する方法に関連する装置１００のチャンバ１０２の概略図を描いている。

方法６００のステップ６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、６１４及び６１６は、方法４００のステップ４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４及び４１６に対応している。しかしながら阻害剤を投入する前に、薬剤と、マイクロキャリアから切り離された細胞を別の液体容器またはチャンバに移すのとは対照的に、方法６００は、装置１００のチャンバ１０２に阻害剤を投入することを含む。

図７Ａに描かれるように、６１８において、調節機構１０４が作動されて、チャンバ１０２の本体１０８を伸張させて、濾過要素１２６をチャンバ１０２の底部１１０から離れるように移動させる。例えば及び図７Ａに描かれるように、濾過要素１２６は高い位置に上げられる、またはチャンバ１０２の底部１１０から特定の距離のところに保持される。マイクロキャリアは、濾過要素１２６内に保持される、または濾過要素１２６によって選別することができ、切り離された細胞と、薬剤は、濾過要素１２６を通り抜けることができ、チャンバ１０２の底部１１０に向けて誘導される、または底部１００に留まることができる。

６２０において、いくつかの実施形態において、緩衝剤及び／または空気がチャンバ１０２に運ばれることで、濾過要素１２６とチャンバ１０２を洗い流し、薬剤と、細胞が濾過要素１２６を通り抜けて押し流されるようにすることができる。例えば緩衝剤は、導管３１２を介して緩衝剤タンク３１０からチャンバ１０２に運ばれてよく、空気は、空気導管３２０を介して空気タンク３１８からチャンバ１０２の入口１１８に運ばれてよい。

６２２において、薬剤阻害剤がチャンバ１０２に投入される。薬剤阻害剤は、細胞と、薬剤を含む混合物と混合されて混合物における薬剤の作用を阻害する。例えばいくつかの実施形態において、分離剤が酵素を含む場合、薬剤阻害剤は、分離剤の反応を止めるための酵素阻害剤である。

図７Ｂに描かれるように、阻害剤は、出入り口１２０を介して装置１００のチャンバ１０２に投入されてよく、阻害剤は、底部１１０からチャンバ１０２の本体１０８に向かって広がるまたは分散することができる。いくつかの実施形態において、チャンバ１０２の底部１１０においてチャンバ１０２に阻害剤を投入することで、混合物の浸透を高めることができる。阻害剤は、阻害剤導管３３２を介して阻害剤タンク３３０からチャンバ１０２に運ばれてよい。チャンバ１０２の内容物の温度が下げられ、好ましくはおおよそ４℃の温度に維持されてよい。

６２４において、流れ制御弁３４４が開放されて、細胞と、薬剤と、阻害剤と、あるとすれば緩衝剤とを含む混合物を装置１００のチャンバ１０２から収集貯蔵所３４６へ搬送することを可能にする。一部の実施形態において、空気及び／または緩衝剤がチャンバ１０２に投入されてチャンバ１０２から収集貯蔵所３４６への混合物の搬送を補助することができる。

図２Ａ及び図２Ｂに関連して考察したように、装置１００は、バイオリアクタ装置２００として利用される場合もある。上記に記載した方法４００及び６００は、装置１００とは対照的に、図２Ａ及び図２Ｂのバイオリアクタ装置２００を利用して実施することもできる。マイクロキャリアからの細胞の分離、ならびに灌流及び洗浄作業を含めた他のバイオリアクタ工程を実施するのにバイオリアクタ装置２００を利用することができる。例えばバイオリアクタ装置２００は、混合工程において事前に設定した媒質の量を差し替えるのに利用することができる。これにより、工程を止める必要なしに、媒質の事前に設定した量を差し替える、例えばバイオリアクタ装置２００に加える及び／またはそこから除去することが可能になる。したがって工程を継続して行うことができる。さらに事前に設定した媒質の量を差し替えるのに追加の設備は必要ない。

本開示の広範な包括的な範囲から逸脱することなく、上記に記載した実施形態に対して多くの変形形態及び／または修正形態が作成され得ることを当業者によって理解されるであろう。本実施形態は故に、全ての点において例示としてみなされるべきであり、制限的なものとみなすべきではない。

１００細胞をマイクロキャリアから分離するための装置
１０２チャンバ
１０４調節機構
１０６筐体
１０８本体
１１０底部
１１２カバーまたは蓋
１１４第一の端部
１１６入口／出口または出入り口
１１８入口
１２０入口／出口または出入り口
１２２第２の端部
１２４入口／出口または出入り口
１２６濾過要素
１２８側壁
１３０フィルタ底部
１３２作動装置
１３３フランジ
１３４相対的に固定された区域
１３６相対的に調節可能な区域
２００細胞をマイクロキャリアから分離するための装置
２０２攪拌システム
２０４攪拌羽根
２０６内部に保持される混合物
２０８支持構造体
２１０座面
２１２チャンバ
２１４開口部
２１６脚部
３００組立体
３０２バイオリアクタ
３０４バイオリアクタ流体導管
３０６バイオリアクタポンプ
３１０緩衝剤タンク
３１２緩衝剤流体導管
３１６緩衝剤ポンプ
３１８空気タンク
３２０空気導管
３２４薬剤タンク
３２６薬剤流体導管
３２８薬剤ポンプ
３３０阻害剤タンク
３３２流体導管
３３４阻害剤ポンプ
３３４装置
３３６第２のチャンバ
３３８攪拌機構
３４０流体導管
３４２流入口
３４４流れ制御弁
３４６収集貯蔵所
３４８収集導管
３５０小室
３５２弁またはダイバータ要素
４００細胞をマイクロキャリアから分離する方法
４０２ステップ
４０４ステップ
４０６ステップ
４０８ステップ
４１０ステップ
４１４ステップ
４１６ステップ
６００細胞をマイクロキャリアから分離する方法
６０２ステップ
６０４ステップ
６０８ステップ
６１０ステップ
６１２ステップ
６１４ステップ
６１６ステップ

Claims

本体と、底部とを有し、細胞と、マイクロキャリアとを含む第１の混合物を受け入れるように構成されたチャンバと、
前記チャンバ内に配設され、前記本体に結合されており、前記第１の混合物からマイクロキャリアを選別するように構成された濾過要素と、
前記チャンバに結合され、前記チャンバの前記本体の少なくとも一部を選択的に伸張及び収縮させることで、前記濾過要素を前記チャンバの前記底部に対して移動させるように構成された調節機構とを備える、細胞をマイクロキャリアから分離するための装置。
前記調節機構の選択的な作動に応じて前記チャンバの前記本体の少なくとも一部を選択的に伸張することによって、前記本体の少なくとも一部を前記チャンバの前記底部から離れるように引き伸ばし、前記調節機構の選択的な作動に応じて前記チャンバの前記本体の少なくとも一部を選択的に収縮させることによって、前記本体の少なくとも一部を前記チャンバの前記底部に向けて収縮させる、請求項１に記載の装置。
前記調節機構の選択的な作動に応じて前記チャンバの前記本体の少なくとも一部を選択的に伸張することによって、前記濾過要素を前記チャンバの前記底部から離れるように移動させ、前記調節機構の選択的な作動に応じて前記チャンバの前記本体の少なくとも一部を選択的に収縮させることによって、前記濾過要素を前記チャンバの前記底部に向けて移動させる、請求項１または２に記載の装置。
前記チャンバが、前記調節機構の選択的な作動に応じて伸張した状態と、収縮した状態とを移行するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
前記濾過要素が、細胞がフィルタを通過することを許可し、マイクロキャリアがフィルタを通過することを阻止するように構成されたフィルタを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
前記濾過要素が、装置が収縮した状態にあるとき、フィルタの底部を前記チャンバの前記底部と同一面に着座させるように前記チャンバの前記底部と協働するように構成されたフィルタの底部を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
前記本体が、前記本体の拡張と縮小を可能にするために蛇腹を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
細胞と、マイクロキャリアを含む第１の混合物を請求項１から７のいずれか一項に記載した前記装置の前記濾過要素に投入することと、
マイクロキャリアと、マイクロキャリアに付着した細胞を前記濾過要素内に保持することと、
前記マイクロキャリアからの前記細胞の切り離しを促進するための薬剤を前記チャンバに投入して、前記薬剤、前記細胞、及び前記マイクロキャリアを含む第２の混合物を生成することと、
前記チャンバ内で前記第２の混合物を攪拌して前記細胞の少なくとも一部を前記マイクロキャリアから切り離すことと、
前記マイクロキャリアを前記濾過要素内に保持し、かつ前記切り離された細胞と、薬剤が前記濾過要素を通過するのを許可することとを含む、細胞をマイクロキャリアから分離するための方法。
前記装置が伸張した状態にあるとき前記第１の混合物が前記装置に投入され、前記チャンバに前記薬剤を投入する前に、前記調節機構を作動させることで前記濾過要素を前記チャンバの前記底部に向けて移動させることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
前記マイクロキャリアからの前記細胞の切り離しを促進するための前記薬剤は、前記チャンバの前記底部に配設された出入り口を介して前記チャンバに投入される、請求項９に記載の方法。
前記チャンバに空気を運ぶことで、前記薬剤と、細胞と、マイクロキャリアの混合作用を促進するのを助けることをさらに含む、請求項９または１０に記載の方法。
前記薬剤と、前記切り離された細胞を前記チャンバから運び出し、第２の装置の第２のチャンバに運ぶこと、前記薬剤の作用を抑制するために薬剤阻害剤を前記第２のチャンバに投入することをさらに含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
前記チャンバに、（ｉ）空気及び緩衝剤、又は、（ｉｉ）空気もしくは緩衝剤を運ぶことで、前記薬剤と、切り離された細胞を前記チャンバから運び出し易くするのを補助することをさらに含む、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
前記調節機構を作動させて前記濾過要素を前記チャンバの前記底部から離れるように移動させることと、
前記薬剤の作用を抑制するために阻害剤を前記チャンバに投入することとをさらに含む、請求項９または１０に記載の方法。
前記第１の混合物はさらに媒質を含んでおり、マイクロキャリアと、マイクロキャリアに付着した細胞を前記濾過要素内に保持することはさらに、前記チャンバから媒質を運び出すことをさらに含む、請求項８から１４のいずれか一項に記載の方法。