JP7360022B2 - 細胞処理システム - Google Patents

Description

本発明は細胞処理システムに関し、詳しくは内容の異なる処理を行う複数のアイソレータを備え、各アイソレータにおいて無菌環境下で細胞操作に伴う異なる処理を行う細胞処理システムに関する。

今日、細胞を用いた治療が行われており、このような治療で用いる細胞は、患者から採取した後、体外で培養して増殖させる必要がある。
このような細胞の培養を効率的に行うため、内容の異なる処理を行う複数のアイソレータを備え、各アイソレータ内でそれぞれ異なる処理を行うことにより、細胞操作に伴う一連の細胞処理を複数の工程に分割した細胞処理システムが知られている（特許文献１）。

特開２０１８－３８３０９号公報

上記特許文献１の培養処理システムでは、細胞操作のための一連の細胞処理を複数の培養操作器によって分担して行っているが、そのうちの一つの培養操作器において内部の処理手段の故障やその他のトラブルが発生すると、その他の培養操作器での細胞処理も中断せざるを得なくなる。その結果、培養途中の細胞を廃棄しなければならないなど、それまでの作業や細胞が無駄になるという問題があった。
このような問題に鑑み、本発明は、無菌環境下で細胞操作に伴う異なる処理を行う少なくとも２つのアイソレータを備え、各アイソレータ内で順次一連の細胞処理を行う細胞処理システムであって、いずれかのアイソレータにおいて処理不能となった場合であっても、一連の細胞処理を継続することが可能な細胞処理システムを提供するものである。

すなわち請求項１の発明にかかる細胞処理システムは、無菌環境下で細胞操作に伴う異なる処理を行う少なくとも３つのアイソレータを備え、各アイソレータ内で順次一連の細胞処理を行う細胞処理システムであって、
細胞を培養容器に播種する播種処理を行う播種装置が内部に設けられた第１のアイソレータと、培養容器の培地を交換する培地交換処理を行う培地交換装置が内部に設けられた第２のアイソレータと、増殖した細胞を複数の培養容器に分配する継代処理を行う継代装置が内部に設けられた第３のアイソレータと、上記各アイソレータと無菌状態を維持しつつ接離可能な収容庫とを備え、
さらに、上記第１および第２および第３のアイソレータにおいて一連の細胞処理を行う間、待機状態に維持される共通アイソレータを備えて、当該共通アイソレータに上記播種処理および培地交換処理および継代処理と同じ処理を行う処理装置を設けるとともに、上記収容庫を無菌状態を維持しつつ接離可能とし、
上記第１もしくは第２もしくは第３のアイソレータのいずれかにおいて処理不能となった際に、上記収容庫を介して上記共通アイソレータに細胞を収容した培養容器を受け渡すことにより、共通アイソレータにおいて当該処理不能となったアイソレータにおける処理を行うことを特徴としている。

上記発明によれば、上記播種処理、培地交換処理および継代処理と同じ処理を行う処理装置を設けた共通アイソレータを備えたことで、仮に第１のアイソレータから第３のアイソレータのいずれかにおいて処理不能となった場合であっても、上記一連の細胞処理を継続することが可能となっている。

細胞処理システムが設置された細胞加工施設の平面図

以下図示実施例について説明すると、図１は本発明にかかる細胞処理システム１が設置された細胞加工施設２の平面図を示している。
本実施例の細胞処理システム１によれば、例えば、細胞操作として様々な細胞を培養することが可能であるが、いずれの細胞も培養するためには複数の処理が必要となっている。
例えば、患者より採取した血液や体液から培養の対象となる細胞を抽出して、これを培養容器に播種する播種処理、細胞の培養中に培養容器中の培地を交換する培地交換処理、ある程度培養が進んだ細胞を他の培養容器に継代する継代処理、培養された細胞を培養容器から回収する回収処理等が必要となる。

上記細胞加工施設２は、細胞の培養に使用する資材を準備するための資材供給室２Ａと、上記細胞を培養する細胞操作室２Ｂと、培養された細胞を回収するための細胞回収室２Ｃとを備えている。
これら資材供給室２Ａ、細胞操作室２Ｂ、細胞回収室２Ｃの内部空間は、細胞加工施設２の外部空間に対して気密を保った状態で区画されており、また外部空間よりも高い清浄度に保たれており、このうち細胞操作室２Ｂは資材供給室２Ａおよび細胞回収室２Ｃよりも高度な清浄度に維持され、かつ陽圧に維持されている。
そして上記細胞操作室２Ｂと資材供給室２Ａとの間、および細胞操作室２Ｂと細胞回収室２Ｃとの間には、後述する資材を収容した移送容器１２を受け渡すための資材用パスルーム２Ｄ、２Ｅと、細胞を収容した収容庫１３を受け渡すための細胞用パスルーム２Ｆ、２Ｇが設けられている。

上記資材用パスルーム２Ｄには資材供給室２Ａおよび細胞操作室２Ｂと連通する開閉可能な開閉扉が設けられ、当該資材用パスルーム２Ｄの内部は上記資材供給室２Ａよりも気圧が高く、細胞操作室２Ｂよりも気圧が低く設定されている。
これと同様、上記資材用パスルーム２Ｅには細胞操作室２Ｂおよび細胞回収室２Ｃと連通する開閉可能な開閉扉が設けられ、当該資材用パスルーム２Ｅの内部は上記細胞操作室２Ｂよりも気圧が低く、細胞回収室２Ｃよりも気圧が高く設定されている。
さらに資材用パスルーム２Ｄ、２Ｅには、これらの内部空間を過酸化水素蒸気などの除染媒体によって除染するための除染手段を備えており、これにより上記移送容器１２の外面を除染することが可能となっている。

上記細胞用パスルーム２Ｆは資材供給室２Ａおよび細胞操作室２Ｂと連通する開閉可能な開閉扉を備え、また内部には開閉扉を備えた隔壁が設けられ、資材供給室２Ａ側の空間２Ｆａと細胞操作室２Ｂ側の空間２Ｆｂとに区画されている。
上記資材供給室２Ａ側の空間２Ｆａは上記資材供給室２Ａよりも気圧が高く設定され、これに対し細胞操作室２Ｂ側の空間２Ｆｂは、当該資材供給室２Ａ側の空間２Ｆａよりも気圧が高く、かつ細胞操作室２Ｂよりも気圧が低く設定されている。
これと同様、細胞用パスルーム２Ｇも隔壁によって区画されており、細胞回収室２Ｃ側の空間２Ｇａは上記細胞回収室２Ｃよりも気圧が高く設定され、これに対し細胞操作室２Ｂ側の空間２Ｇｂは、当該細胞回収室２Ｃ側の空間２Ｇａよりも気圧が高く、かつ細胞操作室２Ｂよりも気圧が低く設定されている。

上記資材供給室２Ａには、細胞の培養に使用する資材を準備するための資材供給アイソレータ３と、培養する細胞を準備するための細胞準備アイソレータ４とが設けられている。
上記細胞操作室２Ｂには、上記播種処理を行う第１のアイソレータ５と、上記培地交換処理を行う第２のアイソレータ６と、上記継代処理を行う第３のアイソレータ７とを備えている。
さらに細胞操作室２Ｂには、上記第１～第３のアイソレータ５～７において処理不能となったときに備え、上記播種処理、培地交換処理、継代処理を行うことが可能な共通アイソレータ８が設けられている。
また上記細胞操作室２Ｂには、後述する収容庫１３が接続されて当該収容庫１３に収容された細胞の培養をするための培養ステーションＳ１と、上記収容庫１３を除染するための除染ステーションＳ２とが設けられている。
そして上記細胞回収室２Ｃには、培養された細胞を回収するための細胞回収アイソレータ９と、使用済みの資材を回収して廃棄するための資材回収アイソレータ１０とが設けられている。

本実施例において、上記各アイソレータは内部が無菌状態に維持され、細胞を培養する作業などの細胞操作を無菌環境下で行うことが可能となっている。
上記アイソレータ自体は従来公知であるため詳細な説明は省略するが、内部空間の無菌状態が維持されるように構成され、また側面には作業者が装着して内部空間での作業を行うためのグローブが設けられている。
さらに、各アイソレータには過酸化水素蒸気等の除染媒体によってその内部空間を除染するための除染装置１１が設けられており、ある患者についての細胞の培養が完了したら、内部空間を除染装置１１によって除染することが可能となっている。

また本実施例の細胞処理システム１では、アイソレータとアイソレータとの間で細胞を無菌環境下で移送するため、各アイソレータにはそれぞれ移送容器１２および収容庫１３が無菌状態を維持しつつ接離可能に設けられている。
上記移送容器１２は上記資材供給室２Ａの資材供給アイソレータ３から他のアイソレータに資材を移送するために用いられ、また収容庫１３はインキュベータとして構成され、内部に培養容器ごと細胞を収容可能となっている。
上記移送容器１２または収容庫１３を各アイソレータに接続するための接続手段は従来公知であり、詳細な説明については省略するが、ここでは一例として資材供給アイソレータ３と移送容器１２とを接続する接続手段について説明する。
資材供給アイソレータ３および移送容器１２には、開閉扉によって開閉可能な開口部が形成されるとともに、当該開口部を囲繞するように連結部材が設けられている。
上記連結部材と連結部材とを連結すると、開口部と開口部との間に外部より区画された空間が形成され、当該空間に除染装置１１から除染媒体を供給して当該空間を除染することが可能となっている。
上記除染が終了したら、資材供給アイソレータ３および移送容器１２の開閉扉を開放することで、資材供給アイソレータ３の内部空間と移送容器１２の内部空間とが無菌状態を維持したまま連通し、資材等の移動を行うことが可能となっている。
なお、本実施例では、移送容器１２の開口部が収容庫１３の開口部よりも大きく、移送容器１２の接続位置と収容庫１３の接続位置とが異なっているが、開口部の大きさを統一してこれらを同じ接続位置に接続してもよい。

以下、各アイソレータについて説明すると、上記資材供給室２Ａに設けられた上記資材供給アイソレータ３は、細胞の培養に必要な資材を他のアイソレータに分配するために用いられる。
細胞を培養するための資材としては、シャーレ、フラスコ、ウェルプレート等の培養容器の他、遠沈管および分注装置やアスピレータ等で用いるピペット等がある。
細胞加工施設２の外部より資材供給室２Ａの内部に搬入された資材は、資材供給アイソレータ３内に収容されると、上記除染装置１１が除染媒体を資材供給アイソレータ３内に充満させ、これにより資材の外面を除染する。
続いて、資材を予め接続された移送容器１２に収容し、その後移送容器１２を資材供給アイソレータ３より離脱させて、上記資材供給室２Ａと細胞操作室２Ｂとの間に設けられた資材用パスルーム２Ｄ内に載置し、当該移送容器１２の外面を除染する。
その後、資材用パスルーム２Ｄの細胞操作室２Ｂ側の扉を開放すれば、当該移送容器１２を細胞操作室２Ｂ内に移動させて、所要のアイソレータに接続することができる。

次に、上記資材供給室２Ａに設けられた上記細胞準備アイソレータ４は、供給された細胞を培養作業に適した状態に調製するためのアイソレータとなっている。そして、細胞準備アイソレータ４には上記収容庫１３が接続可能となっている。

細胞準備アイソレータ４から他のアイソレータへと細胞を受け渡す作業を説明すると、まず、作業者は細胞を収容した容器を細胞加工施設２の外部より搬入し、当該容器等を細胞準備アイソレータ４内に収容する。
細胞準備アイソレータ４で細胞懸濁液を調製して遠沈管などの容器に収容する準備作業が終了したら、この容器を予め接続させた上記収容庫１３に収容し、その後収容庫１３を細胞準備アイソレータ４より離脱させ、上記資材供給室２Ａと細胞操作室２Ｂとの間に設けられた細胞用パスルーム２Ｆ内に載置する。
最初に上記資材供給室２Ａ側の空間２Ｆａに収容庫１３を収容し、開閉扉を閉鎖した状態でこの収容庫１３をアルコール等を用いて清拭する。すなわち、除染に要する時間に対する細胞への影響を考慮して、細胞を収容した収容庫１３については過酸化水素蒸気のような除染媒体を用いた除染を行わず、アルコール等の殺菌剤により外面を殺菌をするようにしている。
その後、当該収容庫１３を細胞操作室２Ｂ側の空間２Ｆｂに移動させて、空間２Ｆａ側の開閉扉を閉鎖した状態で、細胞操作室２Ｂ側の開閉扉を開放して空間２Ｆｂから細胞操作室２Ｂへと収容庫１３を移動させる。
ここで、これらの作業において開閉扉の開閉がなされるものの、各部屋に差圧を設けていることから、細胞操作室２Ｂへの外部雰囲気の進入を可及的に防止することが可能となっている。

上記細胞操作室２Ｂに設けられた第１のアイソレータ５は、細胞懸濁液の状態で遠沈管に収容されて搬入された細胞を培養容器に播種する播種処理を行うために用いられる。
第１のアイソレータ５の内部には上記播種処理を行う第１処理装置としての播種装置１４が設けられており、上記播種処理の詳細な手順や播種装置１４の詳細な説明については省略するが、例えば培地や細胞懸濁液の給排を行う分注装置、液体を吸引して除去するアスピレータや遠心分離機、これら分注装置やアスピレータや遠心分離機との間で遠沈管や培養容器を移動させる移動手段等によって構成され、図示しない制御手段によって制御されるようになっている。

上記第２のアイソレータ６は、細胞を播種した培養容器の培地を交換する培地交換処理を行うために用いられる。
第２のアイソレータ６の内部には第２処理装置としての培地交換装置１５が設けられており、上記培地交換処理の詳細な手順や培地交換装置１５の詳細な説明については省略するが、例えば上記培養容器から培地を吸引して除去するアスピレータ、新たな培地を培養容器内に供給する分注装置や洗浄液を供給する洗浄液供給手段、これらアスピレータや分注装置や洗浄液供給手段との間で遠沈管や培養容器を移動させる移動手段等によって構成され、図示しない制御手段によって制御されるようになっている。

上記第３のアイソレータ７は、培養により増殖した細胞を複数の培養容器に分配する継代処理を行うために用いられる。
第３のアイソレータ７の内部には第３処理装置としての継代装置１６が設けられており、上記継代処理の詳細な手順や継代装置１６の詳細な説明については省略するが、培地や細胞懸濁液を給排する分注装置、液体を吸引して除去するアスピレータや遠心分離機、洗浄液を供給する洗浄液供給手段や、これら分注装置やアスピレータや遠心分離機、洗浄液供給手段との間で遠沈管や培養容器を移動させる移動手段等によって構成され、図示しない制御手段によって制御されるようになっている。

このようにして上記第１～第３のアイソレータ５～７において処理された細胞を収容した培養容器は、その後収容庫１３に収容された状態で上記培養ステーションＳ１に移動し培養されるようになっている。
上記第１～第３のアイソレータ５～７と収容庫１３とを上記接続手段によって無菌状態を維持したまま連通させると、これらのアイソレータで処理された細胞を収容した培養容器を収容庫１３に収容する。
その後、当該収容庫１３は各アイソレータから分離した後、培養ステーションＳ１に接続され、上記収容庫１３はインキュベータとして構成されていることから、培養ステーションＳ１から各収容庫１３に電力や炭酸ガス等の供給を行い、上記収容庫１３の内部が細胞の培養に適した環境に維持される。
そして培養ステーションＳ１に収容庫１３を所定期間接続することにより、収容庫１３の内部で細胞の培養が行われるようになっている。

そして本実施例の共通アイソレータ８は、上記第１～第３のアイソレータ５～７において処理不能となった際に、当該処理不能となったアイソレータに代わって処理を行うために用いられる。
具体的に説明すると、上記共通アイソレータ８には、上記第１のアイソレータ５と同じ上記播種装置１４、第２のアイソレータ６と同じ培地交換装置１５、第３のアイソレータ７と同じ継代装置１６が設けられており、このため共通アイソレータ８を構成するアイソレータは第１～第３のアイソレータ５～７を構成するアイソレータよりも大型となっている。
上記第１～第３のアイソレータ５～７において正常に一連の細胞処理が行われている間、共通アイソレータ８は待機状態に維持され、いずれかのアイソレータで処理不能となると、細胞を収容した培養容器を共通アイソレータ８に受け渡すために、当該処理不能となったアイソレータに収容庫１３が接続されて、処理中の細胞を収容し、この収容庫１３を共通アイソレータ８に接続する。
続いて、共通アイソレータ８では収容庫１３から細胞を搬入し、処理不能となったアイソレータの処理装置と同じ処理装置を作動させ、上記トラブルが発生したアイソレータで行う処理を行うようになっている。
ここで、上記第１～第３のアイソレータ５～７の制御手段と、共通アイソレータ８の制御手段とを通信可能にすることで、上述した処理不能時の動作を制御手段が自動的に判断して処理するようにできる。
なお、共通アイソレータ８には、必ずしも第１～３のアイソレータ５～７と同じ上記播種装置１４、培地交換装置１５、継代装置１６を設置する必要はなく、これらを構成する分注装置やアスピレータ、遠心分離機、洗浄液供給手段等を備えて、同じ処理を実行することができるよう構成されていればよい。

上記細胞回収室２Ｃに設けられた細胞回収アイソレータ９は、培養された細胞を培養容器から回収するためのアイソレータとなっており、本実施例では作業者による手作業によって回収処理を行うようになっている。
最初に、上記細胞操作室２Ｂの培養ステーションＳ１から収容庫１３を離脱させ、当該収容庫１３を細胞操作室２Ｂと細胞回収室２Ｃとの間に設けた細胞用パスルーム２Ｇに収容する。
最初に、収容庫１３は細胞操作室２Ｂ側の空間２Ｇｂに収容され、上記細胞用パスルーム２Ｆと同様の手順で、その外面がアルコール等を用いて清拭された後、細胞回収室２Ｃ側の空間２Ｇａに移動される。
その後収容庫１３を細胞回収室２Ｃに移動させ、これを上記細胞回収アイソレータ９に接続すると、当該細胞回収アイソレータ９に細胞を収容した培養容器が移載され、培養された細胞を回収するとともに、これを一つの回収容器に集約する作業を行う。
そして、細胞が一つの容器に集約されると、当該容器が密閉され、その後作業者が細胞回収アイソレータ９から当該容器を取り出すとともに、細胞回収室２Ｃより細胞加工施設２の外部へと搬出する。
なお、この細胞回収アイソレータ９についても、内部に分注装置やアスピレータやその他の手段からなる回収装置を設けて、当該回収処理を自動的に行うようにしてもよく、その場合、上記共通アイソレータ８に当該回収装置を設けて、細胞回収アイソレータ９において処理不能となった場合には、上記共通アイソレータ８において回収処理を行うようにしてもよい。

上記細胞回収室２Ｃに設けられた資材回収アイソレータ１０は、上記各アイソレータで使用された培養容器やピペットといった資材を廃棄するため、廃棄用の袋等に回収するためのアイソレータとなっており、上記移送容器１２を接続することが可能となっている。
ここで、上記移送容器１２は、細胞操作室２Ｂの各アイソレータに接続されると、上記資材供給アイソレータ３で収容された資材をこれらのアイソレータに受け渡すとともに、使用済みの資材を受け取るようになっている。
各アイソレータでの処理が終了すると、移送容器１２は各アイソレータより離脱し、その後細胞操作室２Ｂと細胞回収室２Ｃとの間に設けた資材用パスルーム２Ｅに収容され、除染媒体によってその外面が除染される。
その後、移送容器１２を細胞回収室２Ｃに移動させ、これを上記資材回収アイソレータ１０に接続したら、作業者は移送容器１２内の使用済みの資材を廃棄用の袋などに回収し、回収終了後には上記袋の外面を改めて除染する。
そして、所定量の資材が袋に回収されると、当該袋が密閉され、その後作業者が資材回収アイソレータ１０から当該袋を取り出すとともに、細胞回収室２Ｃより細胞加工施設２の外部へと搬出する。

そして、上記細胞を培養する際に使用した移送容器１２、収容庫１３については、それぞれの使用後に上記細胞操作室２Ｂに設けた除染ステーションＳ２に接続されるようになっている。
除染ステーションＳ２は、これら移送容器１２、収容庫１３が接続されると、これらの内部空間に除染媒体を供給して除染を行う除染装置として構成されている。

本実施例によれば、第１～第３のアイソレータ５～７のいずれかにおいて処理不能となった場合であっても、当該処理不能となったアイソレータと同じ処理を共通アイソレータ８において処理することが可能であるため、処理不能によって一連の細胞処理を中断させることなく、細胞操作を継続することが可能であり、細胞を無駄にすることがなくなる。

なお、上記実施例では上記収容庫１３をインキュベータとして構成しているが、収容庫１３は単なる収納容器として上記培養ステーションＳ１をインキュベータとして構成してもよく、その場合、培養ステーションＳ１と収容庫１３とを、アイソレータと収容庫１３とを接続するような上述した接続手段を用いて、無菌状態を維持したまま接離可能に構成し、収容庫１３を介して各アイソレータから培養ステーションＳ１に培養容器を受け渡して培養するようにする。
また、収納庫１３にＨＥＰＡフィルタ等の清浄化フィルタを設けて、内部の無菌状態を維持しつつ外部との通気を可能に構成し、培養容器を収容庫１３に収納したままインキュベータである培養ステーションＳ１に搬入して、細胞を培養するようにすることもできる。
また上記実施例では、細胞操作に必要な所定の細胞処理を行うアイソレータとして第１～第３のアイソレータ５～７を備えているが、細胞を培養するという目的以外において、異なる処理によって構成された細胞操作を行うことも可能であり、これに伴ってアイソレータの台数を増減することが可能である。また各アイソレータ内に設ける各処理装置の構成も、これらの処理に適したものを用いることができる。

１ 細胞処理システム ２ 細胞加工施設
３ 資材供給アイソレータ ４ 細胞準備アイソレータ
５ 第１のアイソレータ ６ 第２のアイソレータ
７ 第３のアイソレータ ８ 共通アイソレータ
１２ 移送容器 １３ 収容庫
１４ 播種装置（第１処理装置） １５ 培地交換装置（第２処理装置）
１６ 継代装置（第３処理装置）

Claims (1)

1. 無菌環境下で細胞操作に伴う異なる処理を行う少なくとも３つのアイソレータを備え、各アイソレータ内で順次一連の細胞処理を行う細胞処理システムであって、
   細胞を培養容器に播種する播種処理を行う播種装置が内部に設けられた第１のアイソレータと、培養容器の培地を交換する培地交換処理を行う培地交換装置が内部に設けられた第２のアイソレータと、増殖した細胞を複数の培養容器に分配する継代処理を行う継代装置が内部に設けられた第３のアイソレータと、上記各アイソレータと無菌状態を維持しつつ接離可能な収容庫とを備え、
   さらに、上記第１および第２および第３のアイソレータにおいて一連の細胞処理を行う間、待機状態に維持される共通アイソレータを備えて、当該共通アイソレータに上記播種処理および培地交換処理および継代処理と同じ処理を行う処理装置を設けるとともに、上記収容庫を無菌状態を維持しつつ接離可能とし、
   上記第１もしくは第２もしくは第３のアイソレータのいずれかにおいて処理不能となった際に、上記収容庫を介して上記共通アイソレータに細胞を収容した培養容器を受け渡すことにより、共通アイソレータにおいて当該処理不能となったアイソレータにおける処理を行うことを特徴とする細胞処理システム。

Images