KR20210020109A - 세포 배양 시스템 및 세포 배양 방법 - Google Patents

세포 배양 시스템 및 세포 배양 방법 Download PDF

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KR20210020109A
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고이치 가메쿠라
다카토 미즈누마
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가부시키가이샤 아이에이치아이
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Abstract

세포 분리 장치는, 유체력 분리 장치와 송액부를 포함한다. 유체력 분리 장치는, 직사각형 단면을 가지는 만곡 유로를 구비하고, 만곡 유로를 흐르는 것에 의해 생기는 와류를 이용하여 액체 배지에 포함되는 세포로부터 상대적으로 큰 세포를 분리한다. 송액부는, 유체력 분리 장치를 유통하는 동안의 액체 배지에서의 압력 변동에 의한 세포 생존률의 저하가 억제되도록 제어된 압력 환경에서 액체 배지를 유체력 분리 장치에 유통시킨다.

Description

세포 배양 시스템 및 세포 배양 방법
본 개시는, 세포 배양을 통해 유용한 물질을 효율적으로 입수하기 위한 세포 배양 시스템 및 세포 배양 방법에 관한 것이다.
최근, 의약품 업계를 비롯한 폭넓은 분야에 있어서, 동물세포가 생산하는 항체 물질이나 기능성 물질 등의 유용한 물질을 이용하는 것이 주목되고 있다. 유용 물질의 시장 공급을 실현하기 위해, 세포 배양에서의 조건의 호적화(好適化; optimization) 및 효율화, 생성되는 유용 물질의 단리(單離) 정제 방법 등에 있어서 다양한 연구나 개량이 행해지고 있다.
세포의 배양 방법은, 대체로, 배치식(batch type) 및 연속식의 2개로 분류로 된다. 배치식 배양 방법에서는, 소정량의 액체 배지(liquid medium) 및 세포를 배양 탱크에 투입하고, 어느 정도의 농도까지 세포가 증식하면, 영양소의 부족 또는 대사물에 의한 피독(被毒; poisoning)에 의해 증식은 정지하므로, 그 시점에서 배양을 종료한다. 연속식 배양 방법에서는, 소정량의 액체 배지 및 세포를 배양 탱크에 투입하여 세포를 증식시키는 동시에, 액체 배지의 일부를 추출하여 새로운 액체 배지와 교환하여 투입하고, 보충한 영양소를 이용하여 세포 배양을 계속한다. 연속식의 배양 방법의 장점으로서, 배양을 장기간 계속할 수 있어, 고농도의 배양 세포를 얻을 수 있으므로, 생산성의 향상 및 설비비가 전망된다. 단, 추출한 액체 배지에는 세포가 포함되므로, 추출한 액체 배지로부터 세포를 분리하여 배양 탱크로 되돌릴 필요가 있다. 액체 배지에 포함되는 세포를 분리 또는 농축하는 수단으로서, 막분리나 원심(遠心) 분리가 이용된다. 그러나, 막분리는, 눈막힘(clogging)이 쉽게 생겨, 세포가 손상되기 쉽다. 또한, 원심 분리는, 분리에 시간이 필요하며, 실험 레벨의 소량의 분리는 양호해도, 실용에 대한 적용성은 결코 높지 않다.
일본 특표 2017-502666호 공보(하기 특허문헌 1)는, 세포 배양을 위한 장치에 관한 것이며, 바이오리액터의 출구에 유통(流通)하는 음향 정재파(定在波) 세포 분리기가 기재되어 있다. 음향 정재파에 의한 분리에 있어서는, 상이한 방향으로부터 높은 주파수의 파동을 작용시켜 정재파를 생성시키면, 정재파의 노드(node)에 입자가 집중된다. 이 현상을 이용하여, 정재파의 노드에 세포를 집중시켜 액체 배지로부터 세포가 분리된다.
한편, 유체(流體)에 포함되는 입자의 분리에 관한 문헌으로서, 일본 특표 2016-526479호 공보(하기 특허문헌 2)가 있고, 만곡 채널을 구비하는 유체 역학적 분리 디바이스가 기재되어 있다. 이 디바이스에서는, 입자를 포함하는 유체를 만곡 채널에 공급하여, 만곡 채널을 흐르는 유체에 작용하는 힘을 이용하여 입자를 분리할 수 있다.
일본 특표 2017-502666호 공보 일본 특표 2016-526479호 공보
상기 문제점을 해결하기 위해, 배지로부터 세포를 분리할 때 세포에 미치는 영향에 대하여 검토하고, 유체력 분리 기술을 이용하여, 배지보다 효율적으로 세포를 농축 분리하여 배양을 계속할 수 있는 것을 발견하였다.
본 발명의 일 태양(態樣)에 의하면, 세포 배양 시스템은, 세포를 배양하는 액체 배지를 수용하는 배양조와, 세포 분리 장치를 구비하는 세포 배양 시스템으로서, 상기 세포 분리 장치는, 직사각형 단면(斷面)을 가지는 만곡 유로(curved flow channel)를 구비하고, 상기 만곡 유로를 흐르는 것에 의해 생기는 와류를 이용하여 액체 배지에 포함되는 세포로부터 상대적으로 큰 세포를 분리하는 유체력 분리 장치와, 상기 유체력 분리 장치를 유통하는 동안의 상기 액체 배지에서의 압력 변동에 의한 세포 생존률의 저하가 억제되도록 제어된 압력 환경에서 상기 액체 배지를 상기 유체력 분리 장치에 유통시키는 송액부(送液部)를 구비하는 것을 요지로 한다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 세포 배양 시스템은, 세포를 배양하는 액체 배지를 수용하는 배양조와, 세포 분리 장치를 구비하는 세포 배양 시스템으로서, 상기 세포 분리 장치는, 직사각형 단면을 가지는 만곡 유로를 구비하고, 상기 만곡 유로를 흐르는 것에 의해 생기는 와류를 이용하여 액체 배지에 포함되는 세포로부터 상대적으로 큰 세포를 분리하는 유체력 분리 장치와, 상기 유체력 분리 장치를 유통하는 동안의 상기 액체 배지에서의 세포 생존률의 저하가 억제되도록 상기 액체 배지를 상기 유체력 분리 장치에 유통시키는 송액부를 구비하는 것을 요지로 한다.
상기 유체력 분리 장치는, 상기 액체 배지를 입수하는 단일의 도입구(導入口)와, 분리한 액체 배지를 배출하는 2개 이상의 도출구(導出口)를 구비하고, 상기 도출구의 하나로부터 상대적으로 큰 세포가 농축되어 포함되는 액체 배지가 배출되고, 또한 1개의 도출구로부터 상대적으로 작은 세포가 포함되는 잔부(殘部)의 액체 배지가 배출되도록 구성하면 된다. 상기 송액부는, 상기 유체력 분리 장치에 액체 배지를 공급하기 위한 유동압(流動壓)을 액체 배지에 가압하는 가압(付勢) 장치를 가진다. 상기 송액부는, 상기 유체력 분리 장치에 도입되는 액체 배지와, 상기 유체력 분리 장치로부터 도출되는 액체 배지와의 압력차가 소정값 이하로 되도록 압력 환경을 제어하는 압력 제어 기구(機構)를 구비한다. 압력 제어에 의해, 세포의 생존률이 높게 유지된다.
상기 압력 제어 기구는, 상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 압력을 감시하는 압력 감시부와, 상기 압력 감시부에 의해 감시되는 압력에 기초하여, 상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 압력을 조정하는 압력 조정 부재를 가지면 된다. 상기 송액부는, 또한 상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 유량(流量)을 제어하는 유량 제어 기구를 가지면 된다. 상기 유량 제어 기구는, 상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 유량을 감시하는 유량계와, 상기 유량계에 의해 감시되는 유량에 기초하여, 상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 유량을 조정하는 유량 조정 부재를 구비하고, 분리하는 세포의 크기에 대응하여, 상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 유량이 바람직하게 조정된다.
세포 배양 시스템은, 또한 상기 세포 분리 장치의 상기 유체력 분리 장치에 의해 분리되는 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지를 상기 배양조에 환류(還流)하여, 상기 배양조와 상기 세포 분리 장치와의 사이에서 액체 배지를 순환시키는 순환 시스템을 가진다. 또한, 잔부의 액체 배지의 양에 대응하는 새로운 액체 배지를 상기 배양조에 보충하는 배지 보충부를 가진다. 이로써, 세포 배양을 계속적으로 행할 수 있다. 상기 배지 보충부는, 상기 배양조에 보충되는 새로운 액체 배지의 양을 감시하는 감시 장치와, 상기 감시 장치에 의해 감시되는 양에 기초하여, 상기 배양조에 보충되는 새로운 액체 배지의 유량을 조정하는 유량 조정 부재를 구비하고, 유량계, 액면계(液面計) 또는 중량계 등을 사용하여 상기 감시를 행할 수 있다.
상기 세포 분리 장치는, 또한 상기 유체력 분리 장치의 다른 하나의 도출구로부터 배출되는 잔부의 액체 배지를 수용하는 일시 수용기와, 추가의 유체력 분리 장치와, 추가의 송액부를 가지도록 구성해도 된다. 추가의 송액부는, 상기 추가의 유체력 분리 장치를 유통하는 동안의 상기 액체 배지에서의 압력 변동에 의한 세포 생존률의 저하가 억제되도록 제어된 압력 환경에서, 상기 일시 수용기에 수용되는 액체 배지를 상기 추가의 유체력 분리 장치에 유통시킬 수 있다. 또한, 상기 추가의 송액부는, 상기 추가의 유체력 분리 장치에 액체 배지를 공급하기 위한 유동압을 액체 배지에 가압하는 가압 장치를 가지면 되고, 상기 가압 장치는, 상기 일시 수용기와 상기 추가의 유체력 분리 장치를 접속하는 접속로에 있어서 액체 배지에 가압하는 펌프, 또는 상기 일시 수용기 내를 가압하여, 수용되는 액체 배지에 유동압을 공급하는 가압 장치를 가지도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 세포 분리 장치는, 또한 상기 유체력 분리 장치의 다른 하나의 도출구로부터 배출되는 잔부의 액체 배지를 수용하는 일시 수용기와, 상기 일시 수용기에 수용되는 잔부의 액체 배지를 상기 유체력 분리 장치에 재차 공급하기 위한 리턴로와, 상기 배양조로부터 상기 유체력 분리 장치로의 액체 배지의 공급과, 상기 리턴로로부터 상기 유체력 분리 장치로의 잔부의 액체 배지의 공급을 전환하는 전환 기구를 가져도 된다. 전환 기구의 전환에 의해, 상기 배양조의 액체 배지 및 상기 일시 수용기의 잔부의 액체 배지가 교호적(交互的)으로 상기 유체력 분리 장치에 공급되도록 구성할 수 있다. 상기 송액부는, 상기 배양조와 상기 유체력 분리 장치를 접속하는 공급로, 및 상기 유체력 분리 장치에 액체 배지를 공급하기 위한 유동압을 액체 배지에 가압하는 가압 장치를 구비하고, 상기 리턴로는, 상기 공급로에 합류하도록 접속되어도 된다. 상기 가압 장치는, 상기 공급로에 있어서 액체 배지에 가압하는 펌프, 또는 상기 공급로에 있어서 일시적으로 액체 배지를 수용하고, 수용되는 액체 배지를 가압하여 유동압을 부여하는 가압 용기를 가지면 된다.
또는, 상기 송액부는, 상기 배양조와 상기 유체력 분리 장치를 접속하는 공급로, 및 상기 공급로에 있어서 일시적으로 액체 배지를 수용하고, 수용되는 액체 배지를 가압하여 상기 유체력 분리 장치에 액체 배지를 공급하기 위한 유동압을 부여하는 가압 용기를 가지도록 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 세포 분리 장치는, 또한 상기 유체력 분리 장치의 다른 하나의 도출구로부터 배출되는 잔부의 액체 배지를 수용하는 일시 수용기와, 상기 공급로에서의 상기 가압 용기의 하류측과 상기 일시 수용기를 접속하고, 상기 일시 수용기에 수용되는 잔부의 액체 배지를 상기 유체력 분리 장치에 재차 공급하는 리턴로와, 전환 기구를 가지면 된다. 전환 기구는, 상기 배양조로부터 상기 유체력 분리 장치로의 액체 배지의 공급과, 상기 리턴로로부터 상기 유체력 분리 장치로의 잔부의 액체 배지의 공급을 전환하고, 상기 전환 기구의 전환에 의해, 상기 배양조의 액체 배지 및 상기 일시 수용기의 잔부의 액체 배지가 교호적으로 상기 유체력 분리 장치에 공급할 수 있다.
상기 전환 기구는, 상기 공급로에서의 상기 가압 용기의 상류측 및 하류측, 및 상기 리턴로의 각각에 설치되는 개폐 밸브 또는 체크 밸브를 가지면 된다. 상기 세포 분리 장치는, 또한 상기 유체력 분리 장치의 상기 도출구의 하나로부터, 상대적으로 큰 세포가 농축되어 포함되는 액체 배지를 상기 배양조에 보내는 환유로(還流路)를 가지면 된다. 상기 공급로의 입구를 상기 환유로의 출구와 겸용 가능하도록, 상기 환유로의 출구측 말단은, 상기 공급로의 입구 가까이에 접속되도록 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 태양에 의하면, 세포 배양 방법은, 액체 배지로 세포를 배양하는 세포 배양과, 상기 액체 배지로부터 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지를 분리하는 세포 분리를 구비하는 세포 배양 방법으로서, 상기 세포 분리는, 직사각형 단면을 가지는 만곡 유로를 흐르는 것에 의해 생기는 와류를 이용하여, 세포를 포함하는 액체 배지로부터 상대적으로 큰 세포가 농축되어 포함되는 배지를 분리하는 분리 처리와, 상기 만곡 유로를 유통하는 동안의 액체 배지에서의 압력 변동에 의한 세포 생존률의 저하가 억제되도록, 상기 분리 처리를 유통하는 상기 액체 배지의 압력 환경을 제어하는 압력 제어를 포함하는 것을 요지로 한다.
상기 세포 배양 방법은, 또한 상기 분리 처리에 의해 분리되는 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지를 상기 세포 배양에 환류하여, 상기 세포 배양과 상기 분리 처리와의 사이에서 액체 배지를 순환시키는 순환 처리를 가진다. 또한, 상기 분리 처리에 있어서 분리된 상대적으로 작은 세포를 포함하는 잔부의 액체 배지의 양에 대응하는 새로운 액체 배지를 상기 세포 배양에 보충하는 배지 보충을 포함는 것에 의해, 계속적인 세포 배양이 가능하다.
본 개시에 의하면, 배양 세포를 포함하는 액체 배지보다 효율적으로 세포를 분리하고, 또한 분리 후의 세포의 증식 능력을 바람직하게 유지할 수 있다. 그러므로, 효율적으로 연속 배양을 실시 가능한 세포 배양 시스템 및 세포 배양 방법을 제공하여, 세포가 생산하는 유용 물질을 효율적으로 얻는 것이 가능하다.
도 1은 세포 배양 시스템의 일 실시형태를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 2는 세포 배양 시스템의 다른 실시형태를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 3은 유체력 분리 장치에 의한 세포 분리에서의 De수와 분리 효율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 세포 분리에 있어서 사용하는 펌프와 세포의 생존률의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 세포 분리에 따른 배양과 배치(batch) 배양을 비교하기 위한 그래프로서, (a)는 배양 시간(시간)과 생세포 밀도(×106 cells/mL)와의 관계, (b)는 배양 시간(시간)과 평균 세포 직경(㎛)과의 관계를 나타낸다
도 6은 도 5에 나타낸 배양에서의 배양 시간(시간)과 세포의 생존률(%)과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 세포 배양 시스템의 다른 실시형태를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 8은 세포 배양 시스템의 다른 실시형태를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 9는 세포 배양 시스템의 다른 실시형태를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 10은 세포 배양 시스템의 다른 실시형태를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 11은 세포 배양 시스템의 다른 실시형태를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 12는 세포 배양 시스템의 다른 실시형태를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 13은 세포 배양 시스템의 다른 실시형태를 나타낸 개략적인 구성도이다.
본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여, 이하에 상세하게 설명한다. 그리고, 실시형태에 있어서 나타내는 치수, 재료, 그 외의 구체적인 수치 등은, 내용의 이해를 용이하게 하기 위한 기재로서, 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 본 개시를 한정하는 것은 아니다. 또한, 본원 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 및 구성을 구비하는 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략하고, 본 개시에 직접 관계가 없는 요소(要素)는, 도시를 생략한다.
액체 중에 포함되는 입자를 분리하는 분리 기술 중 하나로, 유체에 발생하는 딘와류(dean vortex)의 작용을 이용하는 것이 있다(상기 특허문헌 2 참조, 이하, 이 기술을 유체력 분리라고 한다). 이것은, 흐름 방향에 수직인 단면이 직사각형인 일측으로 만곡된 만곡 유로를 흐르는 액체에 딘와류가 발생함으로써, 액체 중의 입자의 분포에 치우침이 생기는 것을 이용한 분리 기술이다. 만곡 유로를 흐르는 입자는, 그 크기에 따라 유로(流路; flowpath)에서의 분포가 상이한 변화를 한다(상기 특허문헌 2 참조). 구체적으로는, 유로의 단면에 있어서 링을 그리는 것과 같은 입자 분포가 형성되고, 입자는 나선형으로 유로를 흐르고, 이 때, 상대적으로 큰 입자가 링의 외측에, 상대적으로 작은 입자가 내측에 위치한다. 또한, 소정의 분리 조건으로 설정함으로써, 입자의 분포 형태는 더 변화되고, 일정한 크기를 초과하는 입자가 유로의 외주측에 수속한다.
본 개시에 있어서는, 액체 배지에 포함되는 배양 세포의 분리에 전술한 유체력 분리를 적용하고, 소정의 크기 이상의 세포가 만곡 유로의 외주측에 수속하는 분리 형태를 이용한다. 본 발명의 배양 시스템에 있어서는, 비교적 높은 유속(流速; flow rate)으로 액체 배지를 만곡 유로에 공급한다. 공급되는 액체 배지가 만곡 유로를 흐르는 동안에, 상대적으로 작은 세포는, 전술한 바와 같이, 유로의 단면에 있어서 링을 그리도록 분포하지만, 상대적으로 큰 세포는, 만곡 유로의 외측(외주측)에 편재하도록 수속한다. 따라서, 큰 세포가 집중되는 분획(畵分; fraction)과 잔부의 분획으로 분리함으로써, 상대적으로 큰 세포가 농축된 액체 배지를 분취할 수 있다. 큰 세포가 농축된 분획은, 상대적으로 작은 세포를 소량 포함하지만, 분리 전에 비해 작은 세포의 농도는 대폭 감소한다. 잔부의 분획에는, 작은 세포의 대부분이 포함되고, 또한 세포 배양에 의해 생기는 대사물, 노폐물의 미소(微小) 응축물, 사세포(死細; dead cell) 편[데브리(debris)] 등의 많은 것도 포함된다. 이와 같이 하여, 액체 배지를 유통시키는 조건에 따라 분리 상태를 조정하여, 상대적으로 큰 입자와 작은 입자를 분별(分別)할 수 있다. 공급하는 액체 배지의 유속(유량), 및 만곡 유로에서의 단면의 크기의 설정에 의해, 농축하는 세포의 크기를 조정할 수 있다.
세포는, 활성이 높은 상태에 있어서는 크게 생육하지만, 활성이 저하되면, 비교적 작은 상태로 사멸하여 분해된다. 상대적으로 작은 세포의 상당수는, 사세포 또는 사세포 편이며, DNA 합성 도중의 활성인 세포가 포함되는 비율은 적다. 그러므로, 상대적으로 큰 세포가 농축한 분획을 액체 배지로부터 분취함으로써, 대사물 등의 불필요물이 제거되어 그 양이 저하된다. 분취한 상대적으로 큰 세포의 분획을 배양조에 환류시키는 동시에, 제거한 잔부의 분획에 상당하는 양의 새로운 액체 배지를 배양조에 가함으로써, 영양소가 보급되므로, 세포 배양의 계속이 가능하다. 따라서, 상기와 같은 세포 분리와, 분리 세포의 환류를 반복하여, 세포 배양이 연속하여 진행한다.
유체력 분리는, 세포의 분리에 있어서 매우 유효하지만, 효율적인 세포 배양을 계속하기 위해, 분리 중인 세포에 대한 손상을 억제할 수 있는 분리 조건이 정돈된다. 이 분리 조건으로 하여, 분리 중에 세포에 가해지는 압력의 변동(압력 저하)이 일정 레벨을 초과하지 않도록, 만곡 유로에 액체 배지를 공급하는 압력 환경이 제어된다. 세포는, 비교적 고압 하에서도 내성(耐性)을 가지고, 예를 들면, 1 MPa 정도의 가압 공급에 있어서도 세포의 생존률은 유지된다. 그러나, 압력 변동이 크면, 0.6 MPa 정도의 압력(입구 압력)에서도, 세포의 손상이 크므로, 생존률이 저하된다. 따라서, 분리 중에 세포에 가해지는 압력의 변동(입구 압력과 출구 압력과의 차)이 소정값 이하로 되도록 액체 배지의 공급이 제어된다. 구체적으로는, 압력 변동(압력차)이 0.60 MPa 미만으로 되도록 제어되고, 바람직하게는 0.45 MPa 이하, 더욱 바람직하게는 0.40 MPa 이하로 되도록 설정하면 된다. 상기한 바와 같이 압력 변동이 억제된 분리 조건에 있어서는, 세포의 생존률은 98% 정도 이상으로 유지할 수 있으므로, 농축 분리된 큰 세포를 배양조에 환류시켜, 증식 효율을 유지할 수 있다.
이하에, 세포 배양 시스템의 구성에 대하여, 도 1에 나타낸 일 실시형태를 참조하여 설명한다. 도 1의 세포 배양 시스템(1)은, 세포를 배양하는 액체 배지를 수용하는 배양조(2)와, 세포 분리 장치(3)를 구비한다. 세포 분리 장치(3)는, 유체력 분리 장치(4)와 송액부(5)를 구비하고, 배양조(2)의 액체 배지(C)는, 송액부(5)를 통해 유체력 분리 장치(4)에 공급된다. 유체력 분리 장치(4)는, 흐름 방향에 수직인 일정한 직사각형 단면을 가지는 만곡 유로를 내부에 가지고, 만곡 유로의 일단(一端)에 있어서 액체 배지(C)를 입수하는 단일의 도입구(41)와, 만곡 유로의 타단에 있어서 액체 배지를 분리하여 배출하는 2개 이상의 도출구(42, 43)를 구비한다. 유체력 분리 장치(4)는, 만곡 유로를 흐르는 것에 의해 일방향으로 선회(旋回)하는 액체에 생기는 와류를 이용하여, 액체 배지(C)에 포함되는 세포로부터 상대적으로 큰 세포를 유로의 외측(외주측)에 편재시킨다. 따라서, 만곡 유로로부터 배출되는 액체 배지를, 외측의 분획과 내측의 분획으로 분할함으로써, 외측의 분획으로서, 상대적으로 큰 세포가 농축된 액체 배지를 분리할 수 있다. 1개의 도출구(42)로부터 상대적으로 큰 세포가 농축되어 포함되는 액체 배지가 배출되고, 또한 1개의 도출구(43)로부터 상대적으로 작은 세포가 포함되는 잔부의 액체 배지가 배출된다. 만곡 유로의 만곡 형상은, 대략 원주형, 대략 원호(부분 원주)형, 나선형 등을 들 수 있고, 이들 형상 중 어느 것이라도 된다. 유체력 분리 장치(4)는, 1개의 만곡 유로를 구비하는 유로 유닛을 구성 단위로 하여 설계할 수 있다. 구체적으로는, 유로 유닛으로서, 내부에 1개의 만곡 유로가 형성된 평층형(平層狀)의 성형체를 플라스틱 등으로 형성하고, 이 때, 만곡 유로의 양 말단이 성형체의 단면(端面)에 개구되어 1개의 도입구와 2개 이상의 도출구를 가지도록 구성한다. 이와 같은 성형체를 유로 유닛으로서 사용하여, 1개의 유로 유닛, 또는 복수의 유로 유닛의 조합에 의해 유체력 분리 장치를 구성할 수 있다. 복수의 유로 유닛을 적층하여 병렬형의 유로를 구성함으로써, 액체 배지의 처리 유량을 높일 수 있다.
송액부(5)는, 배양조(2)와 유체력 분리 장치(4)를 접속하는 배관으로 구성되는 공급로(6)를 구비하고, 배양조(2)의 세포를 포함하는 액체 배지(C)는, 공급로(6)를 통해 유체력 분리 장치(4)에 보내진다. 도 1의 세포 배양 시스템(1)은, 환유로(7)를 구성하는 배관을 가지고, 환유로(7)는, 배양조(2)와 세포 분리 장치(3)와의 사이에서 액체 배지를 순환 가능하도록, 세포 분리 장치(3)의 유체력 분리 장치(4)와 배양조(2)를 접속한다. 즉, 세포 배양 시스템(1)은, 공급로(6) 및 환유로(7)에 의해 구성되는 순환 시스템을 가진다.
세포 분리 장치(3)의 유체력 분리 장치(4)에 의해 분리되는 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지의 분획은, 환유로(7)를 통해 배양조(2)에 환류되고, 또한 세포 배양이 계속된다. 상대적으로 작은 세포를 포함하는 잔부의 액체 배지(C)의 분획(내주측의 분획)은, 유체력 분리 장치(4)로부터 회수로(8)를 통해 배출된다. 또한, 유체력 분리 장치(4)로부터 배출되는 잔부의 액체 배지(C)의 양에 대응하는 새로운 액체 배지(C0)를 배양조(2)에 보충하기 위해, 배지 보충부(9)가 구비되어 있고, 배양조(2) 내의 액체 배지(C)는, 새로운 액체 배지(C0)의 보충에 의해, 일정량으로 유지된다.
유체력 분리 장치(4)에서의 세포의 분리 효율은, 만곡 유로에 공급되는 액체에서의 De수 및 압력에 의해 변화되고, 바람직한 분리가 가능한 De수 및 압력의 적정한 범위가 존재한다. 딘수는, 식: De=Re(D/2 Rc)1/2로 표현된다[Re: 레이놀드수(-), D: 대표 길이(m)], Rc: 유로의 선회 반경(m). De수는, 액체의 유속(flow rate)에 비례하므로, 유체력 분리 장치에 공급되는 액체의 유속 및 압력을 적절하게 제어함으로써, 바람직한 세포 분리가 실시된다. 대체로, De수가 30 이상 또한 100 이하인 것이 바람직하고, 50∼80 정도이면 더욱 바람직하다. 따라서, 이와 같은 범위의 De수로 되도록 액체 배지의 유속(유량)이 설정된다.
세포 배양 시스템(1)의 송액부(5)는, 유체력 분리 장치(4)에 액체 배지(C)를 공급하기 위한 유동압을 액체 배지(C)에 가압하는 가압 장치, 구체적으로는, 펌프(10)를 구비한다. 펌프(10)가 부여하는 유동압에 의해, 액체 배지(C)가 유체력 분리 장치(4)에 공급되는 유량 및 유압(流壓)은 변화한다. 분리된 상대적으로 큰 세포를 배양조(2)에 환류하여 세포 배양을 계속하는 데 있어서, 세포의 생존률은 중요한 요소이다. 이 점에 관하여, 유체력 분리 장치(4)에서의 분리의 동안에 세포의 생존률은, 압력 변동의 크기에 따라 변화하는 것이 판명되었다. 즉, 생존률의 저하를 방지하기 위해서는, 세포 분리에서의 압력 변동을 적게 하는 것이 유효하다. 따라서, 이 점에 기초하여, 송액부(5)가 액체 배지(C)를 유체력 분리 장치(4)에 유통시키는 압력 환경은, 유체력 분리 장치(4)를 유통하는 동안의 액체 배지에서의 압력 변동에 의한 세포 생존률의 저하가 억제되도록 제어된다.
즉, 송액부(5)는, 압력 제어 기구를 구비하고, 이로써, 유체력 분리 장치(4)에 도입되는 액체 배지와, 유체력 분리 장치(4)로부터 도출되는 액체 배지와의 압력차가 소정값 이하로 되도록 압력 환경을 제어한다. 압력 제어 기구는, 유체력 분리 장치(4)에 공급되는 액체 배지의 압력을 감시하는 압력 감시부와, 압력 감시부에 의해 감시되는 압력에 기초하여, 유체력 분리 장치(4)에 공급되는 액체 배지의 압력을 조정하는 압력 조정 부재에 의해 구성할 수 있다. 구체적으로는, 도 1의 세포 배양 시스템(1)에 있어서는, 압력 감시부로서 압력계(11)가, 압력 조정 부재로서 압력 조정 밸브(12)가 공급로(6) 상에 설치된다. 이 세포 배양 시스템(1)에 있어서는, 유체력 분리 장치(4)의 도출구(42, 43)에서의 도출 측 압력은, 대기압에 개방되므로, 도입되는 액체 배지와 도출되는 액체 배지와의 압력차는, 압력계(11)에 의해 측정되는 압력(게이지압)과 같다. 따라서, 이 측정값에 기초하여 압력 제어를 행할 수 있다. 분리 중인 세포에서의 생존률의 저하를 방지하기 위해, 압력차가 0.60 MPa 미만으로 되도록 압력 환경은 제어되고, 바람직하게는, 0.45 MPa 이하, 더욱 바람직하게는 0.40 MPa 이하로 되도록 제어된다.
전술한 바와 같이, 유체력 분리 장치(4)에서의 분리 효율은, 만곡 유로를 유통하는 액체 배지의 유속에 의존한다. 따라서, 송액부(5)는, 또한 유체력 분리 장치(4)에 공급되는 액체 배지의 유량을 제어하는 유량 제어 기구를 구비하고, 유체력 분리 장치(4)의 만곡 유로를 유통하는 액체 배지가 적정한 유속으로 되도록, 공급로(6)를 유통하는 액체 배지의 유량이 제어된다. 유량 제어 기구는, 유량계(13)와, 유량 조정 밸브(14)에 의해 구성된다. 유량계(13)는, 유체력 분리 장치(4)에 공급되는 액체 배지(C)의 유량을 감시하고, 유량 조정 밸브(14)는, 유량계(13)에 의해 감시되는 유량에 기초하여, 유체력 분리 장치(4)에 공급되는 액체 배지(C)의 유량을 조정하는 유량 조정 부재로서 기능한다. 분리하는 세포의 크기에 대응하여, 유체력 분리 장치(4)에 공급되는 액체 배지의 유량이 조정된다.
세포 배양 시스템(1)에 있어서, 유체력 분리 장치(4)에 공급하는 액체 배지의 유량을, 펌프(10)의 구동 제어에 의해 적절하게 조정 가능한 경우, 유량 조정 밸브(14)를 생략할 수 있다. 또한, 유체력 분리 장치(4)에 공급하는 액체 배지의 공급압을, 펌프(10)의 구동 제어에 의해 적절하게 조정 가능한 경우, 압력 조정 밸브(12)를 생략 가능하다. 따라서, 유체력 분리 장치(4)에서의 처리 능력(유로 단면의 크기 및 유로 수)에 기초하여, 공급로(6) 및 환유로(7)의 치수를 적절하게 설계함으로써, 세포 배양 시스템의 구성을 간략화할 수 있다.
세포는, 유체력 분리 장치(4)에서의 압력 변동이 상기와 같은 범위이면, 어느 정도 높은 정압(靜壓)에도 내성을 가진다. 즉, 유체력 분리 장치(4)로부터 배출되는 액체 배지에서의 압력이 높으면, 유체력 분리 장치(4)에 도입되는 액체 배지에 적용 가능한 압력 범위의 상한은 높아진다. 따라서, 유체력 분리 장치(4)에 도입되는 액체 배지에 가해지는 압력이 0.6 MPa 이상으로 되는 조건 설정에 대해서도, 액체 배지의 도입(導入) 시와 배출 시의 압력차를 감소시켜 대응할 수 있다. 즉, 환유로(7) 및 회수로(8)에 압력 조정 밸브를 설치하여, 유체력 분리 장치(4)의 도출구(42, 43)로부터 배출되는 액체 배지에서의 출구 압력을 증가시켜, 압력차를 감소시키면 된다. 이 경우, 환유로(7) 및 회수로(8)에 압력계를 설치하여, 적절한 압력차로 되도록 배출 압력을 감시하는 것이 바람직하다. 이 때, 환유로(7)를 흐르는 액체 배지에 대해서도 급격한 압력 변동이 생기지 않도록 압력 환경을 확인하는 것이 바람직하다.
세포 배양 시스템(1)의 배지 보충부(9)는, 새로운 액체 배지(C0)를 수용하는 배지 탱크(15), 및 배지 탱크(15)와 배양조(2)를 접속하는 보급로(16)를 구비하고, 배지 탱크(15)의 새로운 액체 배지(C0)를 배양조(2)에 보충하여, 배양조(2) 내의 액체 배지를 일정량으로 유지한다. 즉, 분할된 잔부의 액체 배지(C)(내주측의 분획)의 양에 대응하는 양의 새로운 액체 배지(C0)가, 배지 탱크(15)로부터 보급로(16)를 통해 보충된다. 이 때문에, 배지 보충부(9)는, 배양조(2)에 보충되는 새로운 액체 배지(C0)의 양을 감시하는 감시 장치와, 감시 장치에 의해 감시되는 양에 기초하여, 배양조(2)에 보충되는 새로운 액체 배지의 유량을 조정하는 유량 조정 부재를 가진다. 도 1의 세포 배양 시스템(1)에 있어서는, 감시 장치로서, 배양조(2)에 설치되는 액면계(17)가 설치되고, 유량 조정 부재로서, 유량 조정 밸브(18)가 보급로(16)에 설치된다. 액면계(17)가 검출하는 액면(液面) 레벨에 따라, 유량 조정 밸브(18)가 제어되고, 배양조(2)의 액체 배지의 액면이 일정하게 유지되도록, 배지 탱크(15)에 부설(付設)되는 롤러 펌프(19)에 의해 공급되는 액체 배지(C0)의 양이 조정된다. 유체력 분리 장치(4)로부터 배양조(2)에 환류되는 액체 배지의 양은, 유체력 분리 장치(4)에 있어서 분할되는 상대적으로 작은 세포를 포함하는 잔부의 액체 배지의 분획만큼 감소하고 있다. 따라서, 배양조(2) 내의 액면을 유지함으로써, 상대적으로 작은 세포를 포함하는 잔부의 액체 배지의 분획에 대응한 보충이 행해진다. 액면계 대신에, 배양조(2)의 중량을 측정하는 중량계를 사용해도, 이와 같은 보충을 행할 수 있어, 중량이 일정하게 유지되도록 새로운 액체 배지를 보충하면 된다. 또는, 배양조(2)에 환류되는 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지의 양, 또는 상대적으로 작은 세포를 포함하는 잔부의 액체 배지의 양을 측정하는 측정 장치(유량계)를 사용하여 이와 같은 보충을 행해도 된다. 구체적으로는, 환유로(7) 또는 회수로(8)에 유량계를 설치하고, 그 측정값에 기초하여, 새로운 액체 배지를 공급할 수 있다.
회수로(8)에는, 회수 탱크(20)가 접속되고, 상대적으로 작은 세포나 데브리 등을 포함한 액체 배지가 수용된다. 이 액체 배지는, 필터(21)에 의해 데브리나 응집물이 제거되고, 이 후, 정제 처리에 의해 액체 배지로부터 유용한 성분을 회수 가능하다. 필터(21)는, 제거 대상에 따라, 적절한 구멍 직경의 것을 선택하면 되고, 예를 들면, 정밀 여과막, 한외(限外) 여과막 등을 들 수 있다.
배양조(2), 배지 탱크(15) 및 회수 탱크(20)는, 미생물 오염을 방지할 수 있는 용기이며, 각각, 히터 또는 냉각기, 및 온도 조절 기능이 장비된 것이 사용되고, 내부의 액체 배지는, 세포 배양 또는 보관에 적절한 온도로 유지된다. 배양조(2)는, 세포를 손상시키지 않는 적절한 속도로 교반 가능한 교반 장치를 구비하고, 액체 배지를 균일화한다. 또한, 필요에 따라, 배양하는 세포에 적절한 배양 환경으로 조정 가능하도록, 산소/이산화탄소/공기의 양, pH, 도전율(導電率), 광량 등의 조정 기능을 구비한 것을 적절히 이용하면 된다.
전술한 바와 같이, 세포 배양 시스템에 있어서는, 세포의 생존률을 바람직하게 유지하기 위해, 유체력 분리 장치(4)에 공급되는 액체 배지의 압력 환경이 제어된다. 세포의 생존률은, 세포를 포함한 액체 배지에 유동압을 공급하는 펌프(10)에 의한 영향도 받으므로, 세포의 생존률을 유지하는 데 있어서 바람직한 송액(送液) 수단을 펌프(10)로서 선택하는 것이 바람직하다. 세포의 생존률에 대한 영향을 억제하기 위해서는, 세포에 전단력(剪斷力)을 가하지 않는 방식의 펌프인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 왕복동(reciprocating) 또는 회전 이동에 의한 용적 변화를 이용하여 일정 용적의 액을 압출(押出)하는 용적식(容積式) 펌프를 사용하는 것이 바람직하다. 용적식 펌프로서, 예를 들면, 피스톤 펌프, 플런저(plunger) 펌프, 다이어프램 펌프, 윙 펌프(wing pump) 등의 왕복 펌프, 기어 펌프, 베인 펌프, 스크루 펌프 등의 회전 펌프를 들 수 있다. 일 실시형태로서, 압축기를 부설한 가압 탱크를 이용하는 것을 들 수 있고, 가압 탱크에 수용한 액체 배지에 압축기로 가압함으로써, 가압 탱크로부터 유체력 분리 장치에 액체 배지를 압송(壓送)할 수 있다.
전술한 바와 같은 세포 배양 시스템(1)에 있어서 실시 가능한 세포 배양 방법에 대하여, 이하에 기재한다. 세포 배양 방법은, 액체 배지로 세포를 배양하는 세포 배양 단계와, 액체 배지로부터 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지를 분리하는 세포 분리 단계를 포함한다. 세포 배양 단계는, 상기 배양조(2)에 있어서 행해지고, 세포 분리 단계는, 상기 세포 분리 장치(3)에 있어서 실시된다. 세포 분리 단계는, 상기 유체력 분리 장치(4)에 있어서 실시되는 분리 처리 단계와, 분리 처리를 유통하는 상기 액체 배지의 압력 환경을 제어하는 압력 제어 단계를 포함한다. 상기 분리 처리에 있어서는, 직사각형 단면을 가지는 만곡 유로를 흐르는 것에 의해 생기는 와류를 이용하여, 세포를 포함하는 액체 배지로부터 상대적으로 큰 세포가 농축되어 포함되는 배지를 분리한다. 압력 제어는, 만곡 유로를 유통하는 동안의 액체 배지에서의 압력 변동에 의한 세포 생존률의 저하가 억제되도록 실시된다.
분리 처리에 있어서, 세포를 포함하는 액체 배지는, 직사각형 단면을 가지는 만곡 유로에 단일의 도입구로부터 도입되고, 균일한 상태로 만곡 유로에 공급된다. 유체력 분리 장치의 만곡 유로는, 흐름 방향에 수직인 단면(직경 방향 단면)이 직사각형의 유로이다. 균일한 액체 배지가 만곡 유로를 흐르는 동안에, 상대적으로 작은 세포 및 미세 입자는, 딘와류에 실려, 직사각형 단면에 있어서 링을 그리도록 분포가 변화하는 한편, 상대적으로 큰 세포는, 유로의 외주측에 체류하는 양력(揚力)이 비교적 강하고 작용하므로, 분포가 외주측에 집중된다. 만곡 유로의 말단 출구는, 외주측에 위치하는 도출구(42)와 내주측의 도출구(43)으로 2분할된다. 외주측의 도출구(42)로부터 상대적으로 큰 세포가 농축되어 포함되는 액체 배지가 배출되고, 내주측의 도출구(43)로부터 상대적으로 작은 세포 및 미세 입자가 포함되는 잔부의 액체 배지가 배출된다.
전술한 식에서 나타낸 바와 같이, De수는, 만곡 유로의 선회 반경 Rc 및 유로의 단면 치수에 따라 변화한다(전술한 식에서의 대표 길이 D는, 만곡 유로의 폭이라고 볼 수가 있다). 따라서, 만곡 유로의 설계에 기초하여 De수가 바람직한 값으로 되도록 조정할 수 있고, 그에 따라, 유체력 분리 장치는, 세포의 농축 분리를 양호한 분리 효율로 실시할 수 있다. 또한, 유체의 유량은, 만곡 유로의 단면의 폭(직경 방향) 및 높이 중 어느 하나의 설정에 의해 조절 가능하므로, 만곡 유로의 설계에 기초하여, 적정한 압력 및 원하는 유량으로 세포의 분리 처리를 실시 가능하도록 유체력 분리 장치를 구성할 수 있다. 따라서, 만곡 유로의 설계는, 분리 대상의 조건(세포의 치수 분포, 배지의 점도 등)에 따라, 바람직한 분리가 가능하도록 적절히 변경할 수 있다. 세포의 분리 효율의 관점에서, 만곡 유로가, 어스펙트비(폭/높이)가 10 이상의 직사각형의 단면을 가지는 유로인 것이 바람직하다. 이와 같은 만곡 유로에, 액체 배지를 100∼500 mL/분 정도의 유량으로 공급함으로써, 분리가 양호하게 진행하고, 50억∼250억 세포/분 정도의 효율로 세포의 분리 처리를 행할 수 있다. 상대적으로 큰 세포로서, 입경(粒徑)이 70㎛ 정도 이상의 세포를, 외주측의 분획으로서 농축 분취할 수 있고, 링형으로 분포하는 20㎛ 정도 이하의 상대적으로 작은 세포의 대부분은, 내주측의 분획으로서 분취할 수 있다. 만곡 유로의 말단 출구의 설계(도출구의 분할 위치)에 의해, 외주측의 분획에 포함되는 세포의 크기 및 분리 정밀도를 조정할 수 있어, 외주측의 분획에 포함되는 세포의 크기의 하한을 70㎛보다 작게 하는 것도 가능하다. 큰 세포는, 작은 세포에 비해 생존률 및 활성이 높고, 외주측의 분획을 분취함으로써, 사세포나 세포편(cell fragments)을 감량할 수 있다. 따라서, 분리 처리에 의해 분리되는 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지를 배양조에서의 세포 배양에 환류하여, 세포 배양과 분리 처리와의 사이에서 액체 배지를 순환시키는 순환 처리를 행하면, 세포의 배양 효율을 높일 수 있다. 이 때, 분리 처리에 있어서 분리된 상대적으로 작은 세포를 포함하는 잔부의 액체 배지(내주측의 분획)의 분만큼, 환류하는 액체 배지의 양이 감소하므로, 이 양에 대응하는 새로운 액체 배지를 배양조에 첨가하여, 세포 배양에서의 액체 배지를 보충하는 배지 보충을 행한다. 이로써, 세포가 사용하는 영양소가 계속적으로 보충되고, 대사물의 농도가 희석되므로, 연속하여 배양을 행할 수 있다.
유체력 분리 장치에 있어서의 세포의 분리 상태(분취하는 세포의 크기, 분취 비율)는, 출구에서의 도출구의 분할 위치에 따라서 상이하다. 대체로, 외주측 분획/내주측 분획의 분할 비율(용적비)이, 90/10∼50/50 정도로 되도록 유로 출구에서의 단면적비(斷面績比)를 설계하면, 전술한 바와 같은 세포의 농축 분리에 바람직하다. 도 1의 세포 배양 시스템에 있어서, 유체력 분리 장치는, 만곡 유로의 출구로서, 2개의 도출구를 가지지만, 3개 이상의 도출구로 분할해도 된다. 말단 출구를 3개 이상의 도출구로 분할한 경우, 배양조에 환류시키는 분획의 양을 상황에 따라서 변경 가능하도록 구성해도 된다.
세포 배양 시스템은, 도 2에 나타낸 실시형태와 같이, 유체력 분리 장치를 복수 사용하도록 응용할 수 있다. 도 2의 세포 배양 시스템(1a)는, 2개의 유체력 분리 장치(4, 4a)를 사용하여 2 단계의 분리 처리를 실시하도록 구성된다. 구체적으로는, 액체 배지(C)의 분리에 의해 유체력 분리 장치(4)로부터 배출되는 잔부의 액체 배지(C), 즉, 내주측의 분획에 포함되는 상대적으로 작은 세포를 다시 분리하기 위한 2단째의 유체력 분리 장치(4a)를 가지도록 구성된다. 1단째의 유체력 분리 장치(4)로부터 회수로(8)를 통해 배출되는 잔부의 액체 배지(C)를 수용하는 회수 탱크(20a)는, 공급로(6a)에 의해 2단째의 유체력 분리 장치(4a)와 접속된다. 공급로(6a)에는, 펌프(10a), 압력계(11a), 압력 조정 밸브(12a), 유량계(13a) 및 유량 조정 밸브(14a)가 설치된다. 회수 탱크(20a)의 액체 배지(C)가 펌프(10a)에 의해 유체력 분리 장치(4a)의 도입구(41a)에 공급되고, 액체 배지(C)는, 다시 2개의 분획으로 분할된다. 액체 배지(C)에 포함되는 세포 중 상대적으로 큰 것을 포함하는 분획(외주측)은, 도출구(42a)로부터 환유로(7a)를 통해 배양조(2)에 환류로 된다. 상대적으로 작은 것을 포함하는 잔부의 액체 배지(C")(내주측의 분획)는, 도출구(43a)로부터 회수로(8a)를 통해 회수 탱크(20b)에 공급된다. 회수 탱크(20b)에 수용되는 액체 배지(C")는, 필터(21)를 통해, 정제 처리에 공급된다.
도 2의 세포 배양 시스템(1a)에서는, 2단계의 세포 분리를 행함으로써, 액체 배지에 포함되는 성분이 3개로 분할된다. 2단째의 유체력 분리 장치(4a)에서의 분리 조건은, 공급로(6a)를 통해 공급되는 액체 배지(C)의 유량 및 공급압의 제어에 의해 조정할 수 있다. 2개의 유체력 분리 장치(4, 4a)에서의 분리 조건을 적절히 설정함으로써, 세포의 분리 정밀도 및 농축도의 개선이 가능하다. 일례로서, 용량이 200L의 배양조(2)를 사용하여 구성한 도 2의 세포 배양 시스템(1a)에 있어서, 예를 들면, 다음과 같은 배양 방법을 실시할 수 있다.
정격의 처리 유량이 300 mL/분인 유로 유닛을 6기 사용하여 유체력 분리 장치(4)를 구성하고, 같은 유로 유닛을 2기 사용하여 유체력 분리 장치(4a)를 구성한 경우, 1단째의 유체력 분리 장치(4)에 있어서는 1800 mL/분의 유량으로 분리 처리를 진행 가능하다. 이 분리에 의해 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지를 1200 mL/분의 유량으로 배양조(2)에 환류하고, 잔부의 액체 배지(C)를, 회수 탱크(20a)로부터 2단째의 유체력 분리 장치(4a)에 공급하면, 2단째의 유체력 분리 장치(4a)에 있어서 600 mL/분의 유량으로 분리 처리가 적절하게 진행 가능하다. 2단째의 유체력 분리 장치(4a)로부터 400 mL/분의 유량으로 외주측의 액체 배지를 배양조(2)에 환류하면, 200 mL/분의 유량으로 액체 배지(C")가 회수 탱크(20b)로부터 정제 단계로 공급된다. 배양조(2)에 있어서는, 액체 배지의 양을 유지하기 위해, 200 mL/분의 유량으로 새로운 액체 배지가 보충되고, 하루의 배지 교환량은, 288 L(배지 교환율: 약 1.4배)로 된다. 이와 같이, 농축된 상대적으로 큰 세포를 계속적으로 세포 배양에 도입하고, 또한 새로운 액체 배지의 첨가에 의해 영양소가 보충되므로, 배양을 계속적으로 진행시킬 수 있다. 배양조(2)의 액체 배지로부터 사세포 등이 서서히 제거되고, 상대적으로 큰 배양 세포가 증가한다.
세포 배양 시스템(1,1a)의 시스템 설계에 있어서는, 유체력 분리 장치에 있어서의 적정한 처리 유량(정격 유량)이 기본이 되므로, 배양조(2)의 용량과 유체력 분리 장치의 처리 유량과의 밸런스가 적절하게 되도록 세포 배양 시스템을 구성하면 된다. 배양조(2)의 액체 배지 용량이, 유체력 분리 장치에 있어서의 처리를 연속하여 행하면 적정한 배지 교환율을 초과하도록 한 비교적 적은 양인 경우에는, 배지 교환율이 적정한 값으로 되도록 유체력 분리 장치에 있어서의 처리량을 설정한다. 그리고, 정격 유량에 기초하여 처리 시간을 계산하고, 분리 처리를 복수회로 나누어 일정 시간 걸러서 단속적(斷續的)으로 실시하면 된다.
전술한 바와 같은 세포 배양 시스템을 사용하여, 다양한 세포에 대하여 세포 배양 방법을 행할 수 있고, 배양 세포가 생산하는 단백질이나 효소 등의 각종 유용 물질을 회수하여 의약품 등의 제조에 이용할 수 있다. 구체적으로는, 동물세포(포유류, 조류 또는 곤충의 세포)와 같은 진핵(眞核) 세포, 및 진균류 세포(대장균등의 균류 또는 효모의 세포)의 배양에 적용 가능하며, 예를 들면, 차이니즈 햄스터의 난소 세포, 베이비 햄스터 신장(BHK) 세포, PER. C.6 세포, 골수종 세포, HER 세포 등을 들 수 있다. 이와 같은 세포 배양에 의해 얻어지는 유용 물질로서, 예를 들면, 면역 글로블린(단일 클론 항체 또는 항체 플래그먼트), 융합 단백질, 인슐린 류, 성장 호르몬 류, 사이토카인(cytokine)류, 인터페론류, 글루카곤(glucagon), 알부민, 리소좀 효소, 인간 혈청알부민, HPV 백신, 혈액 응고(凝固) 인자(因子), 에리스로포이에틴(erythropoietin)류, NS0나 SP2/0등의 항체 등을 들 수 있다. 세포 배양은, 각 세포에 대하여 판명되어 있는 배양 조건에 기초하여, 상법(常法)에 따라 배양을 행하면 된다. 세포 배양에 사용하는 액체 배지에 대해서도, 합성 배지, 반합성 배지, 천연 배지 중 어느 것의 액체 배지라도 되고, 배양하는 세포에 적절한 것을 적절히 선택하여 사용하면 된다. 대체로, 특정한 균종을 증식시키도록 처방된 선택증균 배지나 선택 분리 배지가 바람직하게 사용된다. 시판 중인 액체 배지로부터 적절히 선택하여 사용해도, 또는 기지(旣知)의 처방에 따라 영양소 및 정제수(精製水) 등을 사용하여 조제해도 되고, 검사를 목적으로 하는 감별제(pH지시약, 효소 기질, 당류 등)나, 목적외 미생물의 발육을 억제하는 선택제 등을 필요에 따라 첨가하여 이루어진다. 유체력 분리를 효율적으로 진행시키기 위해, 점성(粘性)이 너무 높지 않은 액체 배지를 사용하는 것이 바람직하다.
배양 세포가 생산하는 유용 물질이 액체 배지에 포함되는 경우, 유체력 분리 장치로부터 회수되는 내주측의 분획의 정제에 의해, 유용 물질을 회수할 수 있다. 생산하는 유용 물질이 배양 세포 내에 있는 경우에도, 유체력 분리 장치로부터 회수되는 내주측의 분획에는, 사세포로부터 방출된 유용 물질이 포함될 수 있으므로, 마찬가지로, 회수 분획으로부터 유용 물질을 회수 가능하다. 그러나, 세포 배양과 병행하여, 배양조(2)의 액체 배지를 일정 비율로 추출하여 세포를 분취하면, 세포로부터 유용 물질을 효율적으로 회수할 수 있다. 이 때, 세포 배양 시스템(1,1a)의 유체력 분리 장치(4)를 이용하여, 세포를 농축하여 회수할 수 있다. 이를 위해서는, 유체력 분리 장치(4)의 환유로(7)를 분기시켜, 도출구(42)로부터 배출되는 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지의 공급처를 배양조(2)로부터 전환 가능하도록 변경하면 된다. 이 회수 형태에 있어서는, 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지의 추출과, 배양조(2)로의 환류를 교호적으로 행하는 방법, 및 배양조(2)에서의 세포의 증식 속도에 따른 소정 비율로 추출을 연속하여 행하는 방법 중 어느 쪽도 가능하다.
도 3은, 유체력 분리 장치에 있어서의 분리 효율과 De수와의 관계를 조사한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 3은, 유로의 치수가 상이한 5종류의 유체력 분리 장치[장치 (A1)∼(A5)] 중 어느 하나와, 폴리머 입자(스티렌-디비닐 벤젠 공중합체) 또는 CHO 세포(차이니즈 햄스터의 난소 세포) 중 어느 하나의 분리 대상을 사용하여, 유체력 분리 장치에 의한 분리를 행한 결과이다. 어느 쪽의 분리 대상도 평균 입자 직경이 14∼18㎛의 범위에 있다. 분리 효율은, [1-(x/X)]×100(%)로서 계산한 값이며, 계산식 중의 X는, 분리 전방의 액체에 포함되는 분리 대상의 농도, x는, 분리 후의 내주측의 분획에 포함되는 분리 대상의 농도를 나타낸다. 어느 쪽의 분리 대상도 입경 분포가 좁으므로, 입자 또는 세포의 전량이 외주측의 분획으로 농축되는 상태의 분리 효율을 100%로 본 평가이다. 그래프로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 폴리머 입자 및 동물세포 중 어느 것이라도, De수가 70 전후에 있어서 가장 분리 효율이 높아지고, 대체로, De수가 50∼80의 범위가 되는 조건에 있어서 높은 분리 효율을 달성할 수 있다.
도 4는, 유체력 분리 장치에 액체 배지를 보내는 펌프의 종류에 의한 세포의 생존률에 대한 영향을 조사한 결과를 나타낸다. 세포를 배양한 액체 배지를, 펌프를 사용하여 0.3 MPa의 토출압으로 유체력 분리 장치에 공급하고, 분리 장치로부터 배출되는 액체 배지의 2개의 분획을 모아 수집하고, 소량을 샘플링했다. 세포 계측 장치(베크맨 콜터사 제조, 제품명: Vi-Cell)에 의해 샘플의 세포의 생존률(%, 전세포 중의 생세포의 비율)을 계측한 결과이다. 그래프 중의 「가스 압송」은, 압축기가 접속된 가압 탱크로부터 액체 배지를 압축 공기로 압송하는 형태이며, 용적식 펌프로서 분류할 수 있다. 도 4로부터, 원심 펌프에 있어서는 세포에서의 손상이 커서, 용적식 펌프에 분류되는 다른 펌프에서는, 생존률의 저하가 방지되는 것을 알 수 있다.
도 2와 같이 추가의 유체력 분리 장치를 사용하여 2단째의 분리를 행함으로써, 증식이 진행된 고밀도의 세포 배양액에 대해서도 바람직한 분리를 실시할 수 있다. 도 1, 도 2의 세포 배양 시스템에 관한 설명에서는, 유로의 유통을 규제하는 밸브 제어에 대하여 생략하고 있지만, 세포 배양 시스템에 있어서는, 통상, 유로에 개폐 밸브가 설치되고, 조작의 개시 시 및 종료 시에 개폐 작업이 행해진다. 이하에, 유로의 단속(斷續)을 전환하는 개폐 밸브에 대하여, 도 7을 참조하여 설명한다. 그리고, 도 7에 대하여, 새로운 배지를 배양조에 보급하는 배지 보충부에 대해서는, 도 1, 도 2와 마찬가지이므로, 그 도시 및 설명은 생략하고, 전술한 것을 참조하는 것으로 한다.
도 7은, 도 2의 세포 배양 시스템(1a)에서의 개폐 밸브의 설치를 기재하고 있다. 즉, 추가의 유체력 분리 장치(4a)를 사용하여 2 단계의 유체력 분리를 행하는 시스템이다. 배양조(2)로부터 1단째의 유체력 분리 장치(4)에 액체 배지를 공급하는 공급로(6)에는 개폐 밸브(V1)가 설치되고, 유체력 분리 장치(4)의 도출구(42)로부터 외주측의 분획을 배양조(2)에 환류시키는 환유로(7)에는 개폐 밸브(V2)가 설치된다. 유체력 분리 장치의 다른 하나의 도출구(43)로부터 배출되는 잔부의 액체 배지(내주측의 분획)는, 회수 탱크(20a)에 일시 수용되고, 공급로(6a)를 통해 유체력 분리 장치(4a)에 공급된다. 공급로(6a)는, 일시 수용기와 유체력 분리 장치(4a)를 접속 구하는 접속로이며, 개폐 밸브(V3)가 설치된다. 공급로(6a)를 흐르는 액체 배지는, 추가의 송액부(5a)에 의해 압력 및 유량이 적절히 제어된다. 그와 같이 제어된 압력 환경에서, 유체력 분리 장치(4a)를 유통하는 동안의 액체 배지에서의 압력 변동에 의한 세포 생존률의 저하는 억제된다. 유체력 분리 장치(4)에 의해 분리된 액체 배지의 외주측의 분획은, 환유로(7a)를 통해 배양조(2)에 환류한다. 환유로(7a)에는 개폐 밸브(V4)가 설치된다. 또한, 새로운 액체 배지를 보급하는 보급로(16)에 개폐 밸브(V5)가 설치된다.
세포 배양의 조작을 개시하는데 있어서, 개폐 밸브(V1)∼(V5)가 개방되고, 조작 정지(停止) 후에는, 유로로부터 액체 배지가 배양조(2) 또는 회수 탱크(20a), (20b)로 배출된 것을 확인하여 개폐 밸브(V1)∼(V5)가 폐쇄된다.
전술한 바와 같이, 유동압을 부여하는 가압 장치로서 사용하는 펌프의 종류는, 세포의 생존률에 영향을 주어, 내압(耐壓) 용기를 사용한 가스 압송을 이용하면, 바람직하게 세포 배양을 계속하는 데 있어서 유리하다. 가스 압송에 의해 유체력 분리 장치에 액체 배지를 공급하는 실시형태에 대하여, 도 8∼도 10을 참조하여 설명한다. 그리고, 도 8∼도 10에 대해서도, 새로운 배지를 배양조에 보급하는 배지 보충부에 대해서는, 도 1, 도 2와 마찬가지이므로, 그 도시 및 상세 설명은 생략하고, 전술을 참조하는 것으로 한다.
도 8의 세포 배양 시스템(1b)은, 도 7의 세포 배양 시스템(1a)에 있어서 펌프(10a) 대신에 가스 압송을 가압 수단으로서 이용하도록 회수 탱크(20a)를 이용하여 설계 변경한 구성을 가진다. 따라서, 펌프(10a)는 사용하지 않는다. 그 이외의 구성은, 도 7의 세포 배양 시스템(1a)과 같으므로, 그 설명은 생략한다.
도 8에 있어서, 유체력 분리 장치(4)의 도출구(43)로부터 회수로(8)를 통해 배출되는 잔부의 액체 배지(C)(내주측의 분획)는, 내압성(耐壓性)의 밀폐된 일시 수용기(50)에 수용된다. 액체 배지(C)를 유체력 분리 장치(4a)에 공급하는 공급로(6a)는, 그 말단이 일시 수용기(50)에 저류되는 액체 배지(C)의 액면보다 낮게 되도록 일시 수용기(50)에 접속된다. 공급로(6a)에는 개폐 밸브(V6)가 설치된다. 일시 수용기(50)에는, 가압 공기를 공급하는 가스 라인(51)이 접속되고, 공급되는 가압 공기에 의해, 저류되는 액체 배지가 가압된다. 따라서, 개폐 밸브(V6)가 개방되면, 일시 수용기(50)의 액체 배지(C)는, 공급로(6a)를 유통하여 유체력 분리 장치(4a)에 공급된다. 이 때의 유량 및 압력은, 송액부(5a)에 의해 적절히 제어된다. 이와 같이 하여, 가스 라인(51)은, 일시 수용기(50) 내를 가압하여 액체 배지(C)에 유동압을 공급하는 가압 장치로서 작용한다. 따라서, 일시 수용기(50)와 유체력 분리 장치(4a)를 접속하는 회수로(8) 및 공급로(6a)에 있어서, 펌프 대신에, 액체 배지에 유동압을 가압한다. 그리고, 가스 라인(51)에는, 공기를 퇴피(escape)시켜 탈압(脫壓)하기 위한 잔압(殘壓) 배제 밸브(V7)가 설치되고, 가압 및 탈압을 반복하여, 펌프와 마찬가지로 액체 배지를 반복하여 송출할 수 있다.
세포 배양의 조작을 개시하는데 있어서, 개폐 밸브(V1, V2, V4∼V6)가 개방된다. 조작 정지 후에는, 유로로부터 액체 배지가 배양조(2) 또는 회수 탱크(20a), (20b)로 배출된 것을 확인하여 개폐 밸브(V1, V2, V4∼V6)가 폐쇄되고, 잔압 배제 밸브(V7)로부터 가스 라인(51)의 공기를 퇴피시킴으로써 탈압한다.
도 9의 세포 배양 시스템(1c)는, 도 1의 세포 배양 시스템(1)에 있어서 회수 탱크(20)를 이용하여 가스 압송을 행하도록 변경한 구성을 가진다. 가스 압송은, 유체력 분리 장치(4)로부터 배출되는 잔부의 액체 배지(C)(내주측의 분획)를 유체력 분리 장치(4)에 재차 공급 가능하도록 구성된다.
세포 배양 시스템(1c)에 있어서, 공급로(6) 및 환유로에는 개폐 밸브(V1) 및 개폐 밸브(V2)가 각각 설치되고, 새로운 액체 배지를 보급하는 보급로(16)에 개폐 밸브(V5)가 설치된다. 개폐 밸브(V1, V2, V5)를 개방하여 조작을 개시하면, 배양조(2)의 액체 배지(C)는, 유체력 분리 장치(4)에 공급된다. 유체력 분리 장치(4)의 도출구(42)로부터 배출되는 액체 배지(외주측의 분획)는, 배양조(2)에 환류한다.
세포 배양 시스템(1c)는, 회수 탱크(20) 대신에, 내압성의 밀폐된 일시 수용기(50)를 구비하고, 유체력 분리 장치(4)의 다른 하나의 도출구(43)는, 회수로(8)에 의해 일시 수용기(50)와 접속된다. 도출구(43)로부터 배출되는 잔부의 액체 배지(C)(내주측의 분획)는, 회수로(8)로부터 일시 수용기(50)에 공급되고, 일시 수용기(50)에 수용된다. 일시 수용기(50)에는, 도 8과 마찬가지로, 가압 공기를 공급하는 가스 라인(51)이 접속되고, 공급되는 가압 공기에 의해, 저류되는 액체 배지(C)의 표면이 압압(押壓)된다. 또한, 일시 수용기(50)에는 리턴로(52)가 접속되고, 리턴로(52)는, 공급로(6)의 개폐 밸브(V1)의 하류측에 합류한다. 리턴로(52)에는 개폐 밸브(V8)가 설치된다.
따라서, 개폐 밸브(V8)를 개방하면, 일시 수용기(50)의 액체 배지(C)는, 리턴로(52)로부터 공급로(6)에 환류되어, 유체력 분리 장치(4)에 재차 공급된다. 개폐 밸브(V1, V8)를 전환하는 것에 의해, 배양조(2)의 액체 배지(C) 및 일시 수용기(50)의 액체 배지(C) 중 어느 한쪽을 유체력 분리 장치(4)에 공급할 수 있다. 즉, 개폐 밸브(V1, V8)는, 배양조(2)로부터 유체력 분리 장치(4)로의 액체 배지의 공급과, 리턴로(52)로부터 유체력 분리 장치(4)로의 잔부의 액체 배지(C)의 공급을 전환하는 전환 기구로서 기능한다. 따라서, 개폐 밸브(V1), (V8)의 전환에 의해, 배양조(2)의 액체 배지 및 일시 수용기의 잔부의 액체 배지(C)를 교호적으로 유체력 분리 장치(4)에 공급할 수 있다.
도 9의 실시형태는, 도 2의 실시형태와 마찬가지로, 유체력 분리를 반복하는 것에 의해 세포 밀도(용적 당의 세포수)가 낮은 내주측의 분획을 얻을 수 있다. 따라서, 배양조(2)의 액체 배지의 세포 밀도가 높고, 한 번의 유체력 분리에 의해 잔부의 액체 배지의 세포 밀도가 충분히 저하하지 않을 경우에 유용하다. 이와 같이 하여 세포 밀도가 저하된 분획을 회수하기 위해, 회수로(8)로부터 분기되는 배출로(53)가 설치되고, 배출로(53)에 개폐 밸브(V9)가 설치된다. 따라서, 개폐 밸브(V1, V8)의 전환과 동시에, 개폐 밸브(V9)의 전환도 행해지고, 두 번의 유체력 분리에 의해 세포 밀도가 저하된 분획이 배출로(53)로부터 단속적으로 회수된다. 그리고, 개폐 밸브(V1, V8) 대신에, 리턴로(52)가 공급로에 합류하는 합류점에 전환 밸브를 설치하여 유로의 접속을 전환하도록 해도 된다.
도 10의 세포 배양 시스템(1d)은, 도 9의 세포 배양 시스템(1c)에 있어서, 펌프(10) 대신의 가압 장치로서, 가스 압송하는 가스 라인을 사용하도록 변경한 구성을 가진다. 이 때문에, 액체 배지(C)를 일시적으로 수용하여 유동압을 부여하기 위한 가압 용기(54)가 설치된다.
상세하게는, 배양조(2)의 액체 배지(C)를 유체력 분리 장치(4)에 공급하는 공급로는, 가압 용기(54)가 개재(介在)하는 공급로(6b) 및 공급로(6c)에 의해 구성된다. 가압 용기(54)의 상류측의 공급로(6b)에는 개폐 밸브(V1)가 설치되고, 하류측의 공급로(6c)에는 개폐 밸브(V11)가 설치된다. 개폐 밸브(V1)를 개방하면, 배양조(2)의 액체 배지(C)는, 가압 용기(54)에 공급되어 수용된다. 가압 용기(54)에는, 가압 공기를 공급하는 가스 라인(51')이 접속되고, 공급되는 가압 공기에 의해, 저류되는 액체 배지(C)가 가압된다. 따라서, 유동압이 부여되고, 개폐 밸브(V11)의 개방에 의해, 액체 배지(C)는 공급로(6c)로부터 유체력 분리 장치(4)에 공급된다. 액체 배지(C)를 공급하는 압력 및 유량은, 송액부(5)에 있어서 적절하게 제어된다. 가스 라인(51')에는, 공기를 퇴피시켜 탈압하기 위한 잔압 배제 밸브(V10)가 설치된다.
세포 배양 시스템(1d)은, 도 9의 세포 배양 시스템(1c)과 마찬가지로, 일시 수용기(50)를 구비한다. 유체력 분리 장치(4)의 도출구(42)는 환유로(7)에 의해 배양조(2)와 접속되고, 다른 하나의 도출구(43)는, 회수로(8)에 의해 일시 수용기(50)와 접속된다. 유체력 분리 장치(4)의 도출구(43)로부터 배출되는 잔부의 액체 배지(C)(내주측의 분획)는, 회수로(8)로부터 일시 수용기(50)에 공급되고, 일시 수용기(50)에 수용된다. 일시 수용기(50)에는, 도 8과 마찬가지로, 가압 공기를 공급하는 가스 라인(51)이 접속되고, 공급되는 가압 공기에 의해, 저류되는 액체 배지(C)를 가압한다. 일시 수용기(50)에는 리턴로(52)가 접속되고, 리턴로(52)는, 공급로(6c)에서의 개폐 밸브(V11)의 하류측 또한 송액부(5)의 상류측에 합류한다. 리턴로(52)에는 개폐 밸브(V8)가 설치된다.
따라서, 개폐 밸브(V8)를 개방하면, 일시 수용기(50)의 액체 배지(C)는, 리턴로(52)로부터 공급로(6c)에 환류되어, 유체력 분리 장치(4)에 재차 공급된다. 개폐 밸브(V1, V8)를 전환하는 것에 의해, 배양조(2)의 액체 배지(C) 및 일시 수용기(50)의 액체 배지(C) 중 어느 한쪽을 유체력 분리 장치(4)에 공급할 수 있다. 따라서, 도 9의 세포 배양 시스템(1c)과 마찬가지로, 개폐 밸브(V11), (V8)의 전환에 의해, 배양조(2)의 액체 배지 및 일시 수용기의 잔부의 액체 배지(C)를 교호적으로 유체력 분리 장치(4)에 공급할 수 있다. 이로써, 유체력 분리를 반복하여 세포 밀도가 낮은 내주측의 분획을 얻을 수 있다. 그러므로, 배양조(2)의 액체 배지의 세포 밀도가 높고, 한 번의 유체력 분리에 의해 잔부의 액체 배지의 세포 밀도가 충분히 저하하지 않을 경우에 유용하다.
도 10에 있어서, 가압 공기를 공급하는 가스 라인(51), (51')은, 가스원을 공통으로 하는 분기된 라인이지만, 개별적으로 제어되므로, 개별적인 2개의 라인이라도 된다.
세포 배양 시스템(1d)에서의 다단(多段)의 분리 처리는, 배양조(2)의 액체 배지(C)를 가압 용기(54)에 수용한 상태에서, 개폐 밸브(V1, V8, V9)를 폐지(閉止; closing)하고, 개폐 밸브(V2, V11)를 개방하여 개시하고, 1회째의 유체력 분리가 행해진다. 외주측의 분획은 배양조(2)에 환류하고, 내주측의 분획은 일시 수용기(50)에 수용된다. 2회째의 유체력 분리는, 개폐 밸브(V11)를 폐지하고, 개폐 밸브(V8, V9)를 개방하여 개시한다. 외주측의 분획은 배양조(2)에 환류하고, 내주측의 분획은 배출로(53)로부터 배출된다. 유체력 분리 장치(4)에서의 처리를 행하지 않는 대기 중에는, 개폐 밸브(V1, V2, V9)를 폐지한다.
도 11의 세포 배양 시스템(1d')은, 유체력 분리 장치(4)의 도출구(43)로부터 배출되는 잔부의 액체 배지(C)(내주측의 분획)를 일시 수용기(50)에 공급하는 회수로(8)에 개폐 밸브(V12)가 설치되어 있다. 그 이외의 구성은, 도 10의 세포 배양 시스템(1d)과 같으므로, 그 설명은 생략한다. 또한, 새로운 배지를 배양조에 보급하는 배지 보충부에 대해서는, 도 1, 도 2와 마찬가지이므로, 그 도시 및 설명은 생략하고, 전술을 참조하는 것으로 한다.
도 11의 세포 배양 시스템(1d')에서는, 도 10의 세포 배양 시스템(1d)과 마찬가지로, 도 2의 세포 배양 시스템(1a)의 2개의 유체력 분리 장치(4, 4a)에서의 분리 처리를 교호적으로 행할 수 있다. 이로써, 도 11에서의 유체력 분리 장치(4)의 도출구(43)로부터, 도 2에서의 액체 배지(C)와 액체 배지(C")가 교호적으로 배출된다. 회수로(8)로부터 분기되는 배출로(53)에 개폐 밸브(V9)가, 회수로(8)에 개폐 밸브(V12)가 각각 설치된다. 따라서, 개폐 밸브(V1, V11, V12)의 전환과 동시에, 개폐 밸브(V9)의 전환이 행해지고, 두 번의 유체력 분리에 의해 세포 밀도가 저하된 분획이 배출로(53)로부터 단속적으로 회수된다. 개폐 밸브(V12)는, 유체력 분리 장치(4)에서의 두번째의 분리에 의해 배출되는 잔부의 액체 배지(C")가, 1차 용기(50)에 공급되는 것을 방지하고, 배출로(53)로부터의 회수를 확실하게 한다. 그리고, 개폐 밸브(V8, V11) 대신에, 리턴로(52)가 공급로(6c)에 합류하는 합류점에 전환 밸브를 설치하여 유로의 접속을 전환하도록 해도 된다.
세포 배양 시스템(1d')에서도, 단일의 유체력 분리 장치(4)를 사용하여 유체력 분리를 반복함으로써, 세포 밀도가 낮은 내주측의 분획을 얻을 수 있다. 그러므로, 도 2의 세포 배양 시스템(1a)과 마찬가지로, 배양조(2)의 액체 배지의 세포 밀도가 높으므로, 한 번의 유체력 분리로 잔부의 액체 배지의 세포 밀도가 충분히 저하되지 않을 경우에 유용하다.
세포 배양 시스템(1d')에서의 다단의 분리 처리는, 배양조(2)의 액체 배지(C)를 가압 용기(54)에 수용한 상태에서, 개폐 밸브(V1, V8, V9)를 폐지하고, 개폐 밸브(V2, V11, V12)를 개방하여 개시하고, 1회째의 유체력 분리가 행해진다. 외주측의 분획은 배양조(2)에 환류하고, 내주측의 분획은 일시 수용기(50)에 수용된다. 2회째의 유체력 분리는, 개폐 밸브(V11, V12)를 폐지하고, 개폐 밸브(V8, V9)를 개방하여 개시한다. 외주측의 분획은 배양조(2)에 환류하고, 내주측의 분획은 배출로(53)로부터 배출된다. 유체력 분리 장치(4)에서의 처리를 행하지 않는 대기 중에는, 개폐 밸브(V1, V2, V9)를 폐지한다.
도 12의 세포 배양 시스템(1e)은, 도 11의 세포 배양 시스템(1d')에서의 개폐 밸브(V1, V2, V8, V11, V12)를 체크 밸브(Va∼Ve)로 변경한 실시형태를 나타낸다. 이로써, 밸브 제어의 조작에서의 번거로움을 경감시킬 수 있다.
상세하게는, 공급로(6b)에는 체크 밸브(Va)가 설치되고, 가압 용기(54)로부터 배양조(2)로의 역류가 방지된다. 공급로(6c)에는 체크 밸브(Vb)가 설치되고, 유체력 분리 장치(4) 및 리턴로(52)로부터 가압 용기(54)로의 유입이 방지된다. 환유로(7)에는 체크 밸브(Vc)가 설치되고, 배양조(2) 측으로부터 유체력 분리 장치(4) 측으로의 흐름이 방지된다. 따라서, 배양조(2)와 유체력 분리 장치(4) 사이에서의 액체 배지의 순환은 일방향으로 규정된다. 회수로(8)에는 체크 밸브(Vd)가 설치되고, 유체력 분리 장치(4)의 도출구(43)로부터 배출되는 액체 배지의 공급처는, 개폐 밸브(V9)의 개폐만에 의해 전환할 수 있다. 리턴로(52)에는 체크 밸브(Ve)가 설치되고, 가압 용기(54) 및 유체력 분리 장치(4)로부터 리턴로(52)로의 유입이 방지된다.
따라서, 세포 배양 시스템(1c)에 있어서는, 개폐 밸브(V9)를 폐지하고, 가스 라인(51')으로부터의 가스 압송에 의해 분리 처리를 개시한다. 배양조(2)의 액체 배지는, 가압 용기(54)를 통해 유체력 분리 장치(4)에 공급되어 분리되고, 외주측의 분획은, 배양조(2)에 환류하고, 내주측의 분획은 일시 수용기(50)에 수용된다. 다음에, 개폐 밸브(V9)를 개방하여, 가스 압송을 가스 라인(51)으로부터 행하면, 일시 수용기(50)의 액체 배지(C)는, 리턴로(52)로부터 유체력 분리 장치(4)에 공급되어 분리된다. 외주측의 분획은, 배양조(2)에 환류하고, 내주측의 분획은, 배출로(53)로부터 배출되고, 가압되는 일시 수용기(50)에는 돌아오지 않는다.
도 12의 세포 배양 시스템(1e)에 있어서는, 배양조(2)의 액체 배지는, 가압 용기(54)에 일단 수용된 후에 유체력 분리 장치(4)에 있어서 분리된다. 즉, 공급로(6b)에서의 액체 배지의 유통과, 환유로(7)에서의 액체 배지의 유통은, 교호적으로 행해진다. 따라서, 공급로(6b) 및 환유로(7)는, 배양조 측의 말단을 1개로 통합하여 겸용할 수 있다. 도 13은, 도 12의 세포 배양 시스템에 있어서 환유로(7)의 배양조 측의 말단을 공급로(6b)의 말단에 일체화한 실시형태를 나타낸다
도 13의 세포 배양 시스템(1f)에 있어서, 배양조(2)로부터 가압 용기(50)에 액체 배지(C)를 공급하는 공급로(6b)에는, 체크 밸브가 아니고 개폐 밸브(V1)가 설치된다. 가압 용기(54)의 액체 배지(C)는, 전술한 바와 마찬가지로 유체력 분리 장치(4)에 있어서 분리되고, 상대적으로 큰 세포가 농축되어 포함되는 액체 배지는 도출구(42)로부터 배출된다. 도출구(42)에는, 액체 배지를 배양조(2)에 보내기 위한 환유로(7)의 일단이 접속되고, 체크 밸브(Vc)가 설치된다. 환유로(7)의 타단, 즉, 출구측 말단은, 공급로(6b)의 입구 가까이에 접속되므로, 공급로(6b)의 입구를 환유로(7)의 출구와 겸용 가능하다.
세포 배양 시스템에 있어서 분리 처리를 정지하면, 배양조로부터 액체 배지를 빨아 올리는 공급로, 및 유체력 분리 장치(4)로부터 액체 배지를 반송(返送)하는 환유로를 구성하는 배관 내에는, 액체 배지가 체류하기 쉽다. 배관에 가두어져 있었던 세포는 호흡을 하지 못하고, 분리 처리의 재개에 의해 유로로부터 배양조에 세포가 되돌려지면, 증식에 악영향을 미칠 가능성이 있다. 이 점에 관하여, 도 13의 세포 배양 시스템(1f)에서는, 환유로(7)로부터 배양조(2)로의 환류에 의해 조작을 정지하고, 공급로(6)및 환유로(7)의 개폐 밸브(V1) 및 체크 밸브(Vc)는, 배양조(2)로부터의 액체 배지의 역류를 방지한다. 따라서, 처리 정지 후의 배관 내에 액체 배지가 체류하기 어렵다. 공급로 및 환유로를 일체화하는 구성 이외에는, 도 12의 세포 배양 시스템과 같으므로, 그 설명은 생략하고, 전술을 참조하는 것으로 한다.
이와 같이, 유체력 분리 기술을 이용하여, 배양 중인 액체 배지로부터 상대적으로 큰 세포를 선택적으로 농축 분리할 수 있으므로, 이와 동시에 새로운 액체 배지를 배양조에 환류함으로써, 증식력을 높게 유지한 채 세포 배양을 계속할 수 있다. 유체력 분리는, 원심 분리보다 극히 효율적으로 세포의 농축 분리를 진행시킬 수 있고, 필터 분리 등에 비교하여, 세포를 손상시키지 않고 높은 생존률로 농축 분리할 수 있다. 분리 제거된 상대적으로 작은 세포를 포함하는 분획은, 필터 등을 사용하여 세포편 등의 불필요물을 제거한 후에 정제함으로써, 유용 성분을 회수할 수 있다. 유체력 분리에 있어서, 액체 배지를 비교적 높은 속도로 만곡 유로에 공급하므로, 본 발명의 세포 배양 시스템은, 세포의 농축 분리를 행하는 처리 능력이 높고, 제품 제조 규모의 세포 배양에 충분히 적용할 수 있다.
실시예 1
<배치 배양(Batch culture)>
1.5L의 액체 배지(GE 헬스케어사 제조, 제품명: SH30934.01 HyCell CHO Medium)에 아미노산(L-아라닐- L-글루타민) 및 항생 물질(페니실린, 스트렙토마이신, 암포테리신 B)을 적당량 첨가하였다. 온도를 36.5∼37.0℃ 로 유지한 액체 배지 중에서, CHO 세포(차이니즈 햄스터의 난소 세포)를 배양했다. 배양 중, pH가 6.70 미만으로 되지 않도록 액체 배지의 pH를 관리하였다.
배양 중에 샘플링을 행하여, 세포 계측 장치(베크맨 콜터사 제조, 제품명: Vi-Cell)를 사용하여, 생세포 밀도(×106 cells/mL) 및 평균 세포 직경(㎛)을 측정하였다. 결과를 도 5의 (a) 및 (b)의 그래프에 나타낸다. 또한, 이 동안의 세포의 생존률을 도 6의 그래프에 나타낸다
<배양 E1>
상기 특허문헌 2에 기재되는 입자 분리기를 모방해, 원호형의 만곡 유로가 내부에 형성된 평판형의 수지제 성형체를 제작하였다. 이 성형체를 유로 유닛으로서 사용하여 유체력 분리 장치를 구성하였다. 액체 배지를 압송하기 위한 펌프(10)로서 가스 압송을 사용하고, 유체력 분리 장치를 사용하여, 도 1의 세포 배양 시스템(1)을 구성하고, 배양조(2)에 있어서, 전술한 배치 배양을 100시간 행하였다.
이 후, 1회의 분리 처리에 있어서 소정량의 액체 배지를 배양조로부터 추출하여, 0.28∼0.36 MPa의 압력으로 액체 배지를 유체력 분리 장치에 압송했다(De수: 47∼70 정도). 유체력 분리 장치로부터 배출되는 외주측의 분획을 배양조로 되돌려, 내주측의 분획과 같은 양의 새로운 액체 배지를 추가하였다. 이 분리 처리를, 1일의 배지 교환율이 0.5∼1.4의 범위로 되도록, 일정 시간마다 반복하여 행하면서, 배양을 계속하였다. 이 동안에 샘플링을 행하여, 생세포 밀도(×106 cells/mL) 및 평균 세포 직경(㎛)을 측정하였다. 결과를 도 5의 (a) 및 (b)의 그래프에 나타낸다. 또한, 이 동안의 세포의 생존률을 도 6의 그래프에 나타낸다
도 5 및 도 6로부터, 배치 배양에서의 배양 시간이 110시간을 넘으면, 영양소의 부족 또는 대사물의 피독(poisoning)에 의해 세포의 증식이 곤란하도록 되어, 생존률이 대폭 저하되는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 전술한 배양(E1)과 같이, 액체 배지를 추출하여 상대적으로 큰 세포를 농축 분리하여, 새로운 액체 배지와 함께 배양조에 공급하면, 배양 시간이 110 시간을 초과해도 세포의 증식은 진행하고, 300시간 이상 배양을 계속할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 배양되는 세포는, 16㎛ 이상의 세포 직경을 유지하고 있고, 유체력 분리 장치에 있어서 상대적으로 큰 세포가 바람직하게 분리 농축되어 있는 것을 이해할 수 있다.
실시예 2
<세포 분리 시험>
실시예 1과 마찬가지의 액체 배지 및 CHO 세포를 사용하여 세포 배양을 100시간 행하였다. 이 액체 배지를 원액으로 하여, 세포 계측 장치(베크맨 콜터사 제조, 제품명: Vi-Cell)를 사용하여 세포의 생존률(전세포 중의 생세포의 비율)을 계측하였더니, 92.9%였다. 또한, 세포 농도를 측정한 바, 전세포 농도는 2.86×106 cells/mL, 생세포 농도는, 2.66×106 cells/mL이며, 평균 세포 직경은, 14.87㎛였다. 플런저 펌프를 사용하여, 상기 원액을 실시예 1의 유체력 분리 장치의 만곡 유로에 0.25 MPa의 압력으로 압송하여(De수: 78), 외주측의 분획과 내주측의 분획으로 분할하였다.
내주측의 분획에 대하여, 마찬가지로, 세포 농도, 평균 세포 직경 및 세포의 생존률을 측정한 바, 전세포 농도는 0.25×106 cells/mL, 생세포 농도는, 0.18×106 cells/mL이며, 평균 세포 직경은, 11.46㎛였다. 세포의 생존률은, 70.0%였다.
외주측의 분획에 대해서도 마찬가지로 측정을 행했던 바, 전세포 농도는 5.72×106 cells/mL, 생세포 농도는, 5.37×106 cells/mL이며, 평균 세포 직경은, 14.96㎛였다. 세포의 생존률은, 93.8%였다.
상기 결과로부터, 먼저, 세포 농도를 비교하면, 액체 배지가 만곡 유로를 흐르는 것에 의해, 세포의 분포가 외주측으로 이행하는 것이 명백하다. 또한, 평균 세포 직경의 비교로부터, 내주측의 분획에는 상대적으로 작은 세포(세포 직경: 11.46㎛가 포함되고, 외주측의 분획에 상대적으로 큰 세포(세포 직경: 14.96㎛가 농축되는 것이 명백하다. 따라서, 액체 배지를 외주측과 내주측의 2개의 분획으로 분할함으로써, 상대적으로 큰 세포를 선택적으로 고농도로 분취할 수 있는 것이 이해된다. 또한, 내주측의 분획에서의 생존률이 낮으므로, 상대적으로 작은 세포를 제거함으로써, 사세포가 제거되고, 원액보다 생존률이 높은 세포군을 포함하는 액체 배지를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
실시예 3
<압력 환경에 의한 세포에 대한 영향>
유체력 분리 장치에 있어서의 압력 환경에 의한 세포에 대한 영향을 조사하기 위해, 다음과 같은 시험 시스템을 구성하였다. 내압 탱크와 유체력 분리 장치의 도입구를, 일방향 밸브 및 시린지(syringe) 펌프를 통해 배관으로 접속하고, 유체력 분리 장치로부터 배출되는 2개의 분획이 함께 내압 탱크에 환류하도록, 유체력 분리 장치의 2개의 도출구와 내압 탱크를 Y자 배관으로 접속하였다. 유체력 분리 장치에 있어서의 액체 배지의 공급압 및 출구압을 계측하는 압력계를 배관에 부설(敷設)했다.
실시예 1과 마찬가지의 액체 배지 및 CHO 세포를 사용하여 세포 배양을 100시간 행하여, 배양 후의 액체 배지를, 약 0.3 MPa의 가압 공기와 함께 내압 탱크에 충전하여, 이하의 시험 T1∼T10을 행하였다. 시험을 행하기 전 후에, 액체 배지에 포함되는 세포의 생존률을 세포 계측 장치(베크맨 콜터사 제조, 제품명: Vi-Cell)를 사용하여 계측하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 그리고, 이하의 시험에 있어서는, 실시예 1의 만곡 유로를 포함하는 3종류의 만곡 유로(L1∼L3, 동일 폭이며 높이 또는 길이가 상이함)를 제작하여, 어느 하나를 구비하는 유체력 분리 장치를 사용하였다.
(시험 T1∼T8)
시린지 펌프를 사용하여 표 1과 같은 공급압으로 조절하면서, 내압 탱크에 수용되는 액체 배지를 유체력 분리 장치에 압송하여 분리 처리를 행하였다. 유체력 분리 장치로부터 배출되는 2개의 분획은, 병행하여 내압 탱크에 환류 되었다. 이 분리 처리를 반복하여, 액체 배지에 10회의 분리 처리를 행하였다. 그리고, 유체력 분리 장치로부터 배출되는 분획의 압력은 대기압에 개방되므로, 유체력 분리 장치에 있어서의 압력 변동은, 유체력 분리 장치에 압송되는 공급압(입구압)과 같다.
(시험 T9, T10)
상기한 시험 시스템에 있어서, 또한 유체력 분리 장치의 2개의 도출구에 접속되는 배관에 압력 조정 밸브를 장착하여, 유체력 분리 장치로부터 배출되는 분획의 출구압의 조절을 가능하게 했다. 이 시험 시스템에 있어서, 공급압 및 출구압을 표 1과 같이 조절하여, 시험 T1∼T8과 마찬가지로 분리 처리를 반복하여 행하고, 액체 배지에 10회의 분리 처리를 행하였다. 유체력 분리 장치에 있어서의 압력 변동은, 유체력 분리 장치에 압송되는 공급압(입구압)과, 도출구의 압력 조정 밸브에 의해 조절되는 압력(출구압)과의 차이다.
Figure pct00001
세포의 생존률의 측정에 있어서는, ±0.5%의 범위는, 오차라고 보는 것이 가능하므로, 시험 T6의 공급압이 0.6 MPa에서의 생존률의 저하는, 명백하게 의미가 있는 결과이다. 표 1의 시험 T1∼T8의 결과로부터, 생존률의 저하가 억제할 수 있는 임계값은, 0.45 MPa 부근인 것으로 생각된다. 단, 시험 T9에 있어서는, 공급압이 0.6 MPa라도, 세포의 생존률은 높게 유지되어 있고, 이 결과로부터 세포의 생존률을 저하시키는 원인은, 정압이 아니고, 압력 변동의 크기인 것을 알 수 있다.
[산업 상의 이용 가능성]
배양 세포 중 상대적으로 큰 세포를 선택적으로 농축 분리하여 배양을 계속할 수 있다. 따라서, 바이오 기술을 이용한 의약품의 제조에 이용하여, 호르몬, 사이토카인, 효소, 항체, 백신 등의 제품의 제공에 있어서, 경제성, 품질의 향상에 기여하고, 현 실정에 있어서 희소 또는 고가의 의약품의 보급, 범용화를 진행시키는 것이 가능하게 된다.
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1d', 1e, 1f: 세포 배양 시스템
2: 배양조
3: 세포 분리 장치
4, 4a: 유체력 분리 장치
5, 5a: 송액부
6, 6a, 6b, 6c, 6': 공급로
7, 7a, 7': 환유로
8, 8', 8a: 회수로
9: 배지 보충부
10, 10a: 펌프
11, 11a: 압력계
12, 12a: 압력 조정 밸브
13, 13a: 유량계
14, 14a, 18: 유량 조정 밸브
15: 배지 탱크
16: 보급로
17: 액면계
19: 롤러 펌프
20, 20a, 20b: 회수 탱크
21: 필터
41: 도입구
42, 42a, 43, 43a: 도출구
50: 일시수용 용기
51,51': 가스 라인
52: 리턴로
53: 배출로
54: 가압 용기
V1, V2, V3, V4, V5, V6, V8, V9, V11: 개폐 밸브
V7, V10: 잔압 배제 밸브
Va, Vb, Vc, Vd, Ve: 체크 밸브
C, C0, C', C": 액체 배지

Claims (21)

  1. 세포를 배양하는 액체 배지(liquid medium)를 수용하는 배양조; 및
    세포 분리 장치;
    를 포함하고,
    상기 세포 분리 장치는,
    직사각형 단면(斷面)을 가지는 만곡 유로(curved flow channel)를 구비하고, 상기 만곡 유로를 흐르는 것에 의해 생기는 와류를 이용하여 액체 배지에 포함되는 세포로부터 상대적으로 큰 세포를 분리하는 유체력(流體力) 분리 장치; 및
    상기 유체력 분리 장치를 유통(流通)하는 동안의 상기 액체 배지에서의 압력 변동에 의한 세포 생존률의 저하가 억제되도록 제어된 압력 환경에서 상기 액체 배지를 상기 유체력 분리 장치에 유통시키는 송액부(送液部);를 구비하는,
    세포 배양 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체력 분리 장치는, 상기 액체 배지를 입수하는 단일의 도입구(導入口)와, 분리한 액체 배지를 배출하는 2개 이상의 도출구(導出口)를 구비하고, 상기 도출구의 하나로부터 상대적으로 큰 세포가 농축되어 포함되는 액체 배지가 배출되고, 또한 1개의 도출구로부터 상대적으로 작은 세포가 포함되는 잔부(殘部)의 액체 배지가 배출되는, 세포 배양 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 송액부는, 상기 유체력 분리 장치에 액체 배지를 공급하기 위한 유동압(流動壓)을 액체 배지에 가압하는 가압(付勢) 장치를 구비하는, 세포 배양 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송액부는, 상기 유체력 분리 장치에 도입되는 액체 배지와, 상기 유체력 분리 장치로부터 도출되는 액체 배지와의 압력차가 소정값 이하로 되도록 압력 환경을 제어하는 압력 제어 기구를 구비하는, 세포 배양 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 압력 제어 기구는,
    상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 압력을 감시하는 압력 감시부; 및
    상기 압력 감시부에 의해 감시되는 압력에 기초하여, 상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 압력을 조정하는 압력 조정 부재;를 구비하는, 세포 배양 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송액부는, 상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 유량(流量)을 제어하는 유량 제어 기구를 더 구비하는, 세포 배양 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유량 제어 기구는,
    상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 유량을 감시하는 유량계; 및
    상기 유량계에 의해 감시되는 유량에 기초하여, 상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 유량을 조정하는 유량 조정 부재;를 구비하고,
    분리하는 세포의 크기에 대응하여, 상기 유체력 분리 장치에 공급되는 액체 배지의 유량이 조정되는, 세포 배양 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세포 분리 장치의 상기 유체력 분리 장치에 의해 분리되는 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지를 상기 배양조에 환류(還流)하여, 상기 배양조와 상기 세포 분리 장치 사이에서 액체 배지를 순환시키는 순환 시스템을 더 포함하는, 세포 배양 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    잔부의 액체 배지의 양에 대응하는 새로운 액체 배지를 상기 배양조에 보충하는 배지 보충부를 더 포함하는, 세포 배양 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배지 보충부는,
    상기 배양조에 보충되는 새로운 액체 배지의 양을 감시하는 감시 장치; 및
    상기 감시 장치에 의해 감시되는 양에 기초하여, 상기 배양조에 보충되는 새로운 액체 배지의 유량을 조정하는 유량 조정 부재;를 구비하는, 세포 배양 시스템.
  11. 액체 배지로 세포를 배양하는 세포 배양 단계; 및
    상기 액체 배지로부터 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지를 분리하는 세포 분리 단계;
    를 포함하고,
    상기 세포 분리 단계는,
    직사각형 단면을 가지는 만곡 유로를 흐르는 것에 의해 생기는 와류를 이용하여, 세포를 포함하는 액체 배지로부터 상대적으로 큰 세포가 농축되어 포함되는 배지를 분리하는 분리 처리 단계; 및
    상기 만곡 유로를 유통하는 동안의 액체 배지에서의 압력 변동에 의한 세포 생존률의 저하가 억제되도록, 상기 분리 처리를 유통하는 상기 액체 배지의 압력 환경을 제어하는 압력 제어 단계;를 포함하는,
    세포 배양 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분리 처리 단계에 의해 분리되는 상대적으로 큰 세포를 포함하는 액체 배지를 상기 세포 배양에 환류하여, 상기 세포 배양 단계와 상기 분리 처리 단계 사이에서 액체 배지를 순환시키는 순환 처리 단계를 더 포함하는, 세포 배양 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 분리 처리 단계에서 분리된 상대적으로 작은 세포를 포함하는 잔부의 액체 배지의 양에 대응하는 새로운 액체 배지를 상기 세포 배양에 보충하는 배지 보충 단계를 더 포함하는, 세포 배양 방법.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 세포 분리 장치는
    상기 유체력 분리 장치의 다른 하나의 도출구로부터 배출되는 잔부의 액체 배지를 수용하는 일시 수용기;
    추가의 유체력 분리 장치; 및
    상기 추가의 유체력 분리 장치를 유통하는 동안의 상기 액체 배지에서의 압력 변동에 의한 세포 생존률의 저하가 억제되도록 제어된 압력 환경에서, 상기 일시 수용기에 수용되는 액체 배지를 상기 추가의 유체력 분리 장치에 유통시키는 추가의 송액부;를 더 구비하는, 세포 배양 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 추가의 송액부는, 상기 추가의 유체력 분리 장치에 액체 배지를 공급하기 위한 유동압을 액체 배지에 가압하는 가압 장치를 구비하고,
    상기 가압 장치는,
    상기 일시 수용기와 상기 추가의 유체력 분리 장치를 접속하는 접속로에 있어서 액체 배지에 가압하는 펌프, 또는
    상기 일시 수용기 내를 가압하여, 수용되는 액체 배지에 유동압을 공급하는 가압 장치를 구비하는, 세포 배양 시스템.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 세포 분리 장치는,
    상기 유체력 분리 장치의 다른 하나의 도출구로부터 배출되는 잔부의 액체 배지를 수용하는 일시 수용기;
    상기 일시 수용기에 수용되는 잔부의 액체 배지를 상기 유체력 분리 장치에 재차 공급하기 위한 리턴로; 및
    상기 배양조로부터 상기 유체력 분리 장치로의 액체 배지의 공급과, 상기 리턴로로부터 상기 유체력 분리 장치로의 잔부의 액체 배지의 공급을 전환하는 전환 기구;를 구비하고,
    상기 전환 기구의 전환에 의해, 상기 배양조의 액체 배지 및 상기 일시 수용기의 잔부의 액체 배지가 교호적(交互的)으로 상기 유체력 분리 장치에 공급되는, 세포 배양 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 송액부는, 상기 배양조와 상기 유체력 분리 장치를 접속하는 공급로, 및 상기 유체력 분리 장치에 액체 배지를 공급하기 위한 유동압을 액체 배지에 가압하는 가압 장치를 구비하고, 상기 리턴로는, 상기 공급로에 합류하도록 접속되고,
    상기 가압 장치는,
    상기 공급로에 있어서 액체 배지에 가압하는 펌프, 또는
    상기 공급로에 있어서 일시적으로 액체 배지를 수용하고, 수용되는 액체 배지를 가압하여 유동압을 부여하는 가압 용기를 구비하는, 세포 배양 시스템.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 송액부는, 상기 배양조와 상기 유체력 분리 장치를 접속하는 공급로; 및 상기 공급로에 있어서 일시적으로 액체 배지를 수용하고, 수용되는 액체 배지를 가압하여 상기 유체력 분리 장치에 액체 배지를 공급하기 위한 유동압을 부여하는 가압 용기;를 구비하고,
    상기 세포 분리 장치는,
    상기 유체력 분리 장치의 다른 하나의 도출구로부터 배출되는 잔부의 액체 배지를 수용하는 일시 수용기;
    상기 공급로에서의 상기 가압 용기의 하류측과 상기 일시 수용기를 접속하고, 상기 일시 수용기에 수용되는 잔부의 액체 배지를 상기 유체력 분리 장치에 재차 공급하는 리턴로; 및
    상기 배양조로부터 상기 유체력 분리 장치로의 액체 배지의 공급과, 상기 리턴로로부터 상기 유체력 분리 장치로의 잔부의 액체 배지의 공급을 전환하는 전환 기구;를 구비하고,
    상기 전환 기구의 전환에 의해, 상기 배양조의 액체 배지 및 상기 일시 수용기의 잔부의 액체 배지가 교호적으로 상기 유체력 분리 장치에 공급되는, 세포 배양 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전환 기구는, 상기 공급로에서의 상기 가압 용기의 상류측 및 하류측, 및 상기 리턴로의 각각에 설치되는 개폐 밸브 또는 체크 밸브를 구비하는, 세포 배양 시스템.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 세포 분리 장치는, 상기 유체력 분리 장치의 상기 도출구의 하나로부터, 상대적으로 큰 세포가 농축되어 포함되는 액체 배지를 상기 배양조에 보내는 환유로(還流路)를 더 구비하고,
    상기 공급로의 입구를 상기 환유로의 출구와 겸용 가능하도록, 상기 환유로의 출구측 말단은, 상기 공급로의 입구 가까이에 접속되는, 세포 배양 시스템.
  21. 세포를 배양하는 액체 배지를 수용하는 배양조; 및
    세포 분리 장치;
    를 포함하고,
    상기 세포 분리 장치는,
    직사각형 단면을 가지는 만곡 유로를 구비하고, 상기 만곡 유로를 흐르는 것에 의해 생기는 와류를 이용하여 액체 배지에 포함되는 세포로부터 상대적으로 큰 세포를 분리하는 유체력 분리 장치; 및
    상기 유체력 분리 장치를 유통하는 동안의 상기 액체 배지에서의 세포 생존률의 저하가 억제되도록 상기 액체 배지를 상기 유체력 분리 장치에 유통시키는 송액부;를 구비하는,
    세포 배양 시스템.
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