KR20210069032A - 생체분자 생산 시스템 및 방법 - Google Patents
생체분자 생산 시스템 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210069032A KR20210069032A KR1020217004040A KR20217004040A KR20210069032A KR 20210069032 A KR20210069032 A KR 20210069032A KR 1020217004040 A KR1020217004040 A KR 1020217004040A KR 20217004040 A KR20217004040 A KR 20217004040A KR 20210069032 A KR20210069032 A KR 20210069032A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- bioreactor
- concentrator
- chamber
- flow
- liquid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 80
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 94
- 238000009295 crossflow filtration Methods 0.000 claims description 30
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 28
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 claims description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 claims description 16
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 claims description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 14
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 claims description 11
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 9
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 abstract description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 82
- 239000002585 base Substances 0.000 description 43
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- 235000008504 concentrate Nutrition 0.000 description 20
- 239000000047 product Substances 0.000 description 20
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 19
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 16
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 15
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 15
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 13
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 13
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 12
- 238000007444 cell Immobilization Methods 0.000 description 11
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 8
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 7
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 7
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 7
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 7
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 7
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 4
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 108060003951 Immunoglobulin Proteins 0.000 description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 239000006143 cell culture medium Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 102000018358 immunoglobulin Human genes 0.000 description 3
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 3
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 238000011165 process development Methods 0.000 description 3
- 238000001542 size-exclusion chromatography Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 102000004533 Endonucleases Human genes 0.000 description 2
- 108010042407 Endonucleases Proteins 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012369 In process control Methods 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000036142 Viral infection Diseases 0.000 description 2
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 2
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010965 in-process control Methods 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 238000011080 single-pass tangential flow filtration Methods 0.000 description 2
- BUFQZEHPOKLSTP-UHFFFAOYSA-M sodium;oxido hydrogen sulfate Chemical compound [Na+].OS(=O)(=O)O[O-] BUFQZEHPOKLSTP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 description 2
- 230000009385 viral infection Effects 0.000 description 2
- 229960004854 viral vaccine Drugs 0.000 description 2
- CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1C=C CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N Dinitrosopentamethylenetetramine Chemical compound C1N2CN(N=O)CN1CN(N=O)C2 MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000008394 Immunoglobulin Fragments Human genes 0.000 description 1
- 108010021625 Immunoglobulin Fragments Proteins 0.000 description 1
- 102000016979 Other receptors Human genes 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 102000007056 Recombinant Fusion Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010008281 Recombinant Fusion Proteins Proteins 0.000 description 1
- 229940124859 Rotavirus vaccine Drugs 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010067390 Viral Proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 229920000249 biocompatible polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011210 chromatographic step Methods 0.000 description 1
- 238000011097 chromatography purification Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000157 electrochemical-induced impedance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 102000037865 fusion proteins Human genes 0.000 description 1
- 108020001507 fusion proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229940029583 inactivated polio vaccine Drugs 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012678 infectious agent Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 235000014666 liquid concentrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229960001539 poliomyelitis vaccine Drugs 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 229960003127 rabies vaccine Drugs 0.000 description 1
- 102000005962 receptors Human genes 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 239000012465 retentate Substances 0.000 description 1
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000013603 viral vector Substances 0.000 description 1
- 210000002845 virion Anatomy 0.000 description 1
- 239000012873 virucide Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/10—Separation or concentration of fermentation products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/10—Perfusion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/26—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
- C12M41/34—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/44—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of volume or liquid level
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/48—Automatic or computerized control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
본 개시는 도킹 스테이션(30)을 포함하는 생체분자 생산 시스템에 관한 것으로서, 상기 도킹 스테이션은, - 생물반응기(1)와; - 생물반응기에 유동적으로 연결된 농축기(2)와; - 상기 생물반응기(1)와 농축기(2) 사이에 배치된 중간 용기(4)로서, 상기 중간 용기(4)와 농축기(2)는 농축물 도관(303)에 의해 연결되어, 농축기의 출구로부터 상기 중간 용기의 입구로 액체를 재순환시킬 수 있는 중간 용기, 및 - 생체분자 공정을 제어할 수 있는, 상기 도킹 스테이션(30)에 통합된 제어기를 포함한다.
Description
본 발명은 바이러스 백신 또는 항체와 같은 생체분자의 생산 기술 분야에 관한 것이며 이에 대한 시스템 및 방법을 기술한다.
병원성 박테리아와 바이러스에 의해 유발되는 수많은 질병으로 인해, 항체와 바이러스와 같은 생체분자를 효율적으로 생산하기 위한 해당 분야의 요구가 여전히 크다.
배양된 세포로부터 생체분자, 특히 바이러스를 정제하는 전통적인 방법은 지루하고 시간 소모적이며, 생체분자 생산 비용이 너무 높다. 임상 투여에 적합한 생성물을 수득하기 위해서는, 배양 세포에서 바이러스 또는 바이러스 단백질과 같은 생체분자를 생산하는 신속하고 효율적인 방법이 필요하다.
또한, 간결하고 최소한의 공간을 필요로 하며, 예를 들어 벤치(bench) 또는 흐름(flow)에 배치할 수 있도록 쉽게 운반될 수 있는 시스템이 필요하다.
본 개시는 상기한 문제점의 적어도 일부를 해결하는 것을 목표로 한다. 본 개시는 제한된 공간에서 최소한의 생체분자 손실 및 고품질의 생체분자 보장과 함께 생체분자의 정제에 적합한 시스템을 제공한다. 둘째, 운영 비용(OPEX)의 상당한 감소와 높은 수준의 봉쇄(containment)와 함께 여전히 높은 수율의 생체분자를 제공하는, 제한된 운영 단계를 갖는 방법론을 제공하는 것을 또한 목표로 한다.
본 개시는 청구항 1에 따른 생체분자 생산 시스템을 제공한다. 더욱 상세하게, 본 개시는 도킹 스테이션(docking station)을 포함하는 생체분자 생산 시스템을 제공하며, 상기 도킹 스테이션은,
표적 생체분자를 함유하는 액체를 수용하기에 적합한 챔버를 포함하는 생물반응기(bioreactor)와;
생물반응기에 유동적으로 연결된 농축기(concentrator)와;
상기 생물반응기와 농축기 사이에 배치된 중간 용기(intermediate vessel)로서, 상기 중간 용기와 농축기는 농축물 도관(retentate conduit)에 의해 연결되어, 농축기의 출구로부터 상기 중간 용기의 입구로 액체를 재순환시킬 수 있는 중간 용기, 및
생체분자 공정을 제어할 수 있는, 상기 도킹 스테이션에 통합된 제어기를 포함한다.
시스템은 차지하는 공간이 작고, 유연하며, 임상 응용을 위한 배치(batch)의 생산뿐만 아니라 신속한 공정 개발이 가능하다. 모듈식 구조와 선형 확장성은 R&D로부터 임상 단계뿐만 아니라 대규모 산업 생산으로의 순조로운 이행을 보장한다. 시스템은 층류 캐비닛(laminar flow cabinet) 또는 생물학적 안전 캐비닛(biosafety cabinet) 내에서 사용하도록 설계된다.
제 2 양태에서, 본 개시는 청구항 18에 따른 방법을 제공한다. 더욱 상세하게, 본 개시는 생체분자 생산 방법을 제공하며, 상기 생체분자는 세포를 함유하는 액체를 포함하는 생물반응기에서 생산되고, 상기 방법은 농축 단계를 포함하고, 상기 생물반응기로부터의 배출물은 농축기에서 농축되며, 상기 농축기로부터의 배출물은 상기 생물반응기로 재순환되거나 상기 농축기와 상기 생물반응기 사이에 배치된 중간 용기로 재순환된다.
정의
달리 정의되지 않는 한, 기술적 및 과학적 용어를 포함하여 본 발명을 개시하기 위해 사용된 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자가 일반적으로 이해하는 의미를 갖는다. 추가의 안내를 통해, 본 발명의 교시를 보다 잘 이해할 수 있도록 용어의 정의가 포함된다.
본원에서 사용된 다음 용어는 다음과 같은 의미를 갖는다:
본원에서 사용된 부정관사와 정관사는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 단수형과 복수형을 모두를 지칭한다. 예로서, "격실(compartment)"은 하나 이상의 격실을 지칭한다.
파라미터, 양, 일시적 기간 등과 같은 측정 가능한 값을 지칭하는, 본원에서 사용된 "약"은 명시된 값으로부터 +/-20% 이하, 바람직하게는 +/-10% 이하, 더욱 바람직하게는 +/-5% 이하, 더욱 더 바람직하게는 +/-1% 이하, 더욱 더 바람직하게는 +/-0.1% 이하의 변동을 포함하기 위한 것으로, 이러한 변동은 개시된 발명에서 실시하기에 적합한 경우에 그렇다. 그러나, "약"이라는 수식어가 지칭하는 값은 그 자체가 또한 구체적으로 개시되어 있음을 알아야 한다.
본원에서 사용된 "~으로 구성되다", "~으로 구성된" 및 "~으로 이루어진"은 "~을 포함하다", "~을 포함하는", 또는 "~을 함유하다", "~을 함유하는"과 동의어이고, 다음에 뒤따르는 것, 예를 들어, 구성요소의 존재를 명시하는 포괄적 또는 개방형 용어이며, 본 기술 분야에 공지되거나 본원에 개시된 추가의, 언급되지 않은 구성요소, 특징, 요소, 부재, 단계의 존재를 제외하거나 배제하지 않는다.
종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 언급된 종점뿐만 아니라 해당 범위 내에 포함된 모든 수와 분수를 포함한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원 및 명세서 전체에서의 "중량%", "중량 퍼센트", "%wt" 또는 "wt%"라는 표현은 제제(formulation)의 전체 중량을 기준으로 각각의 성분의 상대 중량을 지칭한다.
"생체분자"는 생물반응기에서 생산되는 임의의 관심 있는 생물학적 물질을 지칭한다. 생체분자는 예를 들어 바이러스, 바이러스-유사 입자, 바이러스 제품, 항체와 같은 단백질, 탄수화물, 지질, 핵산, 대사산물 및 펩티드를 포함한다.
"항체"는, 인간화, 인간, 키메라, 합성, 재조합, 하이브리드, 돌연변이, 이식, 및 시험관내 생산 항체와 같은 천연 또는 유전자 변형 형태를 포함하는, 인간 또는 다른 동물 세포주에서 유래된, 임의의 면역글로불린 분자, 항체-결합 면역글로불린 단편 또는 면역글로불린 융합 단백질, 단일클론 또는 다클론 항체를 지칭한다. 일반적으로 알려진 천연 면역글로불린 항체는 IgA(이량체), IgG, IgE, IgG 및 IgM(오량체)을 포함한다.
"바이러스" 또는 "비리온(virion)"은, RNA 또는 DNA 코어, 단백질 외피, 및 보다 복잡한 형태의 경우 주위 외막(surrounding envelope)으로 구성된, 살아있는 숙주 세포, 주로 박테리아, 식물 및 동물의 세포에서만 복제하는, 초현미경적(대략 20 내지 300 nm 직경) 감염원을 지칭한다.
"생물반응기"는 예를 들어 생물학적 제품을 생산하기 위한 세포 또는 유기체의 배양을 위한 생물학적 활성 환경을 지원하는 임의의 장치 또는 시스템을 지칭한다. 여기에는 셀 스택(cell stack), 롤러 병(roller bottle), 쉐이크(shake), 플라스크, 교반 탱크 현탁 생물반응기(stirred tank suspension bioreactor), 고밀도 세포 고정층 관류 생물반응기(high cell density fixed-bed perfusion bioreactor) 등이 포함된다.
"정제"는 표적 생체분자의 농도에 대한 하나 이상의 표적 불순물 또는 오염 물질의 농도의 실질적인 감소를 지칭한다.
"접선 유동 여과(tangential flow filtration, TFF)"는, 기공(pore)을 통과할 수 있을 정도로 작은 분자가 여과액(filtrate) 또는 "투과액(permeate)"에서 제거되고, 기공에 의해 거부될 수 있을 정도로 큰 분자가 농축물 내에 남게 되는, 하나 이상의 다공성 막에 의해 한정되는 공간을 통해 유체가 강제로 유동하는 막 여과(membrane filtration) 방법을 지칭한다. 접선 유동이라는 명칭은 특히, 유동이 막에 대해 대략 수직인, 소위 전량 여과(dead-end filtration)와는 대조적으로, 유체 유동의 방향이 막과 대략 평행하다는 사실을 의미한다.
본원에서 사용된 "바이러스 감염"은 바이러스의 세포로의 진입 및 세포에서의 바이러스의 후속 복제를 지칭한다.
"세포 배양 수확물(cell culture harvest)", "배양 수확물" 및 "수확물"은 동의어로 사용되며, 생물반응기에서 세포를 배양하여 수득된 정화되지 않은(unclarified) 세포 배양액을 지칭한다. 배양 세포 또는 성장 세포는 또한 숙주 세포로 지칭된다.
"연속, 인-라인(serial, in-line)"은, 하나의 유닛 또는 장치의 유출(outflow)이 중간 저장 없이 후속 유닛 또는 장치로 직접 공급되도록 장치 또는 유닛이 연결되는 것을 의미한다.
"격리실(isolator)" 또는 "캐비닛(cabinet)"은 본원에서 동의어로 사용되며, 생물학적 물질을 안전하게 연구하기 위한 환기형 실험실 작업 공간을 지칭한다. "격리실"은 병원체로 오염된(또는 잠재적으로 오염된) 물질의 봉쇄를 위한 밀폐된 격리실(enclosed isolator), 병원체로 오염된(또는 잠재적으로 오염된) 물질의 봉쇄를 위한 그리고 오염으로부터 생성물(예를 들어, 정제된 표적 생체분자)의 보호를 위한 밀폐된 생물학적 안전 캐비닛 및 오염으로부터 생성물(예를 들어, 정제된 표적 생체분자)을 보호하기 위한 층류 캐비닛을 포함한다.
도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 생체분자 생산 시스템의 개략적인 개요를 도시한다.
도 2a는 본 개시의 또 다른 실시형태에 따른 생체분자 생산 시스템의 개략적인 개요를 도시한다.
도 2b는 도 2a에 도시된 방식을 실행할 수 있는 시스템의 일 실시형태를 도시한다.
도 3은 본 개시에 따른 생물반응기의 제 1 실시형태의 사시도이다.
도 4, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 생물반응기의 가능한 사용 환경을 도시한다.
도 5는 여러 개의 확대도를 포함하는, 도 1의 생물반응기의 사시도이다.
도 5a, 도 5b 및 5c는 개시된 임의의 생물반응기에서 세포를 배양하기 위한 구조화 고정층(고정 베드)(structured fixed bed)을 형성하는 데 사용하기 위한 매트릭스 물질을 도시한다.
도 6은 도 3의 생물반응기의 모듈식 버전을 도시한다.
도 7은 본 개시에 따른 생물반응기의 제 2 실시형태의 단면도이다.
도 8은 도 7의 생물반응기의 베이스부의 단면도이다.
도 9는 도 7의 생물반응기의 중간 부분의 부분 절개 상면도이다.
도 10은 도 7의 생물반응기 중간 부분의 부분 절개 저면도이다.
도 11은 도 7의 생물반응기의 커버부의 사시도이다.
도 12는 플라스틱 포트에 금속 나사산을 제공하는 방식의 단면도이다.
도 13, 도 13a 및 도 13b는 본 개시에 따른 생물반응기의 제 3 실시형태의 다양한 도면이다.
도 14는 도 13의 생물반응기의 단면도이다.
도 15는 도 13의 생물반응기의 단면도이다.
도 16은 본 개시에 따른 생물반응기의 제 4 실시형태의 단면도이다.
도 17은 도 16의 생물반응기 일부의 부분 절개도이다.
도 18은 도 16의 생물반응기 일부의 부분 절개도이다.
도 18a, 도 18b 및 도 18c는 도 16의 생물반응기의 추가 실시형태의 단면도이다.
도 19 및 도 20은 본 개시에 따른 생물반응기의 제 5 실시형태의 개략도이다.
도 21 및 도 22는 임펠러(impeller)의 일 실시형태의 저면도 및 상면도이다.
도 23은 다양한 형태의 임펠러 및 결합된 하우징을 도시한다.
도 24는 본 개시에 따른 또 다른 임펠러의 상면도이다.
도 25 및 도 26은 흐름 방해기(flow disruptor)의 일 실시형태를 도시한다.
도 27 및 도 28은 생물반응기의 "폭포(waterfall)" 아래 부분에 기체를 공급하기 위한 도관의 사용을 도시한다.
도 29 및 도 30은 생물반응기와 관련하여 사용하기 위한 프로브의 실시형태를 도시한다.
도 31 및 도 32는 생물반응기의 시험을 나타내는 그래프이다.
도 33 및 도 34는 적층형 구성의 구조화 고정층의 세포 밀도를 평가하기 위한 생물반응기의 시험을 나타내는 그래프이다.
도 2a는 본 개시의 또 다른 실시형태에 따른 생체분자 생산 시스템의 개략적인 개요를 도시한다.
도 2b는 도 2a에 도시된 방식을 실행할 수 있는 시스템의 일 실시형태를 도시한다.
도 3은 본 개시에 따른 생물반응기의 제 1 실시형태의 사시도이다.
도 4, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 생물반응기의 가능한 사용 환경을 도시한다.
도 5는 여러 개의 확대도를 포함하는, 도 1의 생물반응기의 사시도이다.
도 5a, 도 5b 및 5c는 개시된 임의의 생물반응기에서 세포를 배양하기 위한 구조화 고정층(고정 베드)(structured fixed bed)을 형성하는 데 사용하기 위한 매트릭스 물질을 도시한다.
도 6은 도 3의 생물반응기의 모듈식 버전을 도시한다.
도 7은 본 개시에 따른 생물반응기의 제 2 실시형태의 단면도이다.
도 8은 도 7의 생물반응기의 베이스부의 단면도이다.
도 9는 도 7의 생물반응기의 중간 부분의 부분 절개 상면도이다.
도 10은 도 7의 생물반응기 중간 부분의 부분 절개 저면도이다.
도 11은 도 7의 생물반응기의 커버부의 사시도이다.
도 12는 플라스틱 포트에 금속 나사산을 제공하는 방식의 단면도이다.
도 13, 도 13a 및 도 13b는 본 개시에 따른 생물반응기의 제 3 실시형태의 다양한 도면이다.
도 14는 도 13의 생물반응기의 단면도이다.
도 15는 도 13의 생물반응기의 단면도이다.
도 16은 본 개시에 따른 생물반응기의 제 4 실시형태의 단면도이다.
도 17은 도 16의 생물반응기 일부의 부분 절개도이다.
도 18은 도 16의 생물반응기 일부의 부분 절개도이다.
도 18a, 도 18b 및 도 18c는 도 16의 생물반응기의 추가 실시형태의 단면도이다.
도 19 및 도 20은 본 개시에 따른 생물반응기의 제 5 실시형태의 개략도이다.
도 21 및 도 22는 임펠러(impeller)의 일 실시형태의 저면도 및 상면도이다.
도 23은 다양한 형태의 임펠러 및 결합된 하우징을 도시한다.
도 24는 본 개시에 따른 또 다른 임펠러의 상면도이다.
도 25 및 도 26은 흐름 방해기(flow disruptor)의 일 실시형태를 도시한다.
도 27 및 도 28은 생물반응기의 "폭포(waterfall)" 아래 부분에 기체를 공급하기 위한 도관의 사용을 도시한다.
도 29 및 도 30은 생물반응기와 관련하여 사용하기 위한 프로브의 실시형태를 도시한다.
도 31 및 도 32는 생물반응기의 시험을 나타내는 그래프이다.
도 33 및 도 34는 적층형 구성의 구조화 고정층의 세포 밀도를 평가하기 위한 생물반응기의 시험을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 단백질 또는 바이러스와 같은 생체분자의 정제 시스템 및 방법에 관한 것이다. 시스템은 차지하는 공간이 작고, 표면적이 크며, 선형 확장이 가능하고, 따라서 임상 응용을 위한 배치의 생산뿐 아니라 신속한 공정 개발이 가능하다. 시스템의 모듈식 구조와 선형 확장성은 R&D로부터 임상 단계뿐만 아니라 대규모 산업 생산으로의 순조로운 이행을 보장한다. 시스템은 층류 또는 생물학적 안전 캐비닛 내에서 사용하도록 설계된다.
제 1 양태에서, 본 개시는 도킹 스테이션을 포함하는 생체분자 생산 시스템을 제공하며, 상기 도킹 스테이션은,
표적 생체분자를 함유하는 액체를 수용하기에 적합한 챔버를 포함하는 생물반응기와;
생물반응기에 유동적으로 연결된 농축기와;
상기 생물반응기와 농축기 사이에 배치된 중간 용기로서, 상기 중간 용기와 농축기는 농축물 도관에 의해 연결되어, 농축기의 출구로부터 상기 중간 용기의 입구로 액체를 재순환시킬 수 있는 중간 용기, 및
생체분자 공정을 제어할 수 있는, 상기 도킹 스테이션에 통합된 제어기를 포함한다.
추가의 양태에서, 본 개시는 표적 생체분자를 함유하는 액체를 수용하기에 적합한 챔버를 포함하는 생물반응기와, 농축기, 및 생물반응기 내의 표적 생체분자보다 높은 농도로 표적 생체분자를 함유하는 세포 배양 수확물을 포함하는 중간 용기를 포함하는 생체분자 생산 시스템을 제공한다.
본 개시의 벤치탑(benchtop) 시스템은 층류 또는 생물학적 안전 캐비닛 내에서 사용될 수 있도록 설계되며, 신속한 접근 기능(예를 들어, 펌프 프라이밍(pump priming), 실시간 상태 및 모니터링 파라미터의 시각적 표현)을 위한 터치스크린뿐만 아니라 염기 접종물(inoculum)을 위한 도킹 슬롯을 포함하고, 농축된 제품을 위한 용기가 사용된다. 제어기 하우징은 적절한 재료로 제조될 수 있지만, 바람직하게는 스테인리스 스틸로 제조되며 사용자 친화적인 세척이 가능하도록 설계된다. 일부 실시형태에서, 제어기 하우징이 차지하는 설치 공간은 약 5000 cm2 미만이다.
이 시스템은 강화(intensification) 기술을 통합함으로써, 각각의 격실의 크기를 획기적으로 줄이고, 따라서 작은 공간의 생산 및 정제 시스템을 생성한다. 생체분자의 생산 및 정제는, 세포 배양에서부터 최종 제품 정제까지 인간의 개입을 최소화하면서, 이 시스템을 기반으로 연속적이고 자동화된 공정으로 수행될 수 있다. 공정 강화 및 통합은 모든 격실을 격리실 내로 봉쇄하여 공정 조작자와 환경의 안전을 보장한다. 시스템은 차지하는 공간이 작다. 일부 실시형태에서, 시스템의 공간은 약 50 m2, 40 m2, 30 m2, 20 m2, 10 m2, 5 m2 이하이다. 일부 실시형태에서, 시스템의 공간은 약 5 m2 내지 10 m2, 5 m2 내지 20 m2, 5 내지 30 m2, 5 내지 40 m2, 5 내지 50 m2이다. 예를 들어, 공간은 10 m2 미만이다. 예를 들어, 7 m2 시스템은 배치(batch)당 적어도 5십만 투여량의 바이러스 백신, 또는 연간 약 107 투여량을 생산할 수 있다. 결과적으로, 이러한 자율적인 공정은 제품 비용뿐만 아니라 자본 지출을 크게 줄임으로써 생체분자 생산의 경제성에 극적인 영향을 미친다.
본 개시의 생체분자 생산 시스템은 산업 차원에서 생체분자 생산에 필요한 기반시설의 축소를 가능하게 하고, 따라서 소모품의 양을 또한 줄일 수 있다. 시스템은 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 이상 사용되는 소모품의 양을 줄인다. 시스템은 약 10% 내지 20%, 10% 내지 30%, 10% 내지 40%, 10% 내지 50%, 10% 내지 60%, 10% 내지 70%, 10% 내지 80%, 10% 내지 90% 정도 사용되는 소모품의 양을 줄인다. 시스템은 또한 안전하고 효율적이며 비용 효과적인 방식으로 생체분자를 정제할 수 있다.
본 개시의 시스템은 선행 기술의 시스템에 비해 상당히 작은 장비를 사용하여 재조합 단백질, 바이러스 또는 바이러스 생성물과 같은 생체분자의 신속한 생산 및 정제를 가능하게 한다. 또한, 시스템을 사용하여 높은 수율의 생체분자가 수득되므로, 최종 생성물의 비용이 감소된다. 표적 생체분자의 회수는 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 이상일 수 있다. 결과적으로, 투자 및 생산 비용이 절감되며 이는 상당한 이점이다.
시스템은 세포 성장 및/또는 세포 생성물 생산을 위한 적어도 하나의 생물반응기를 포함한다. 일 실시형태에서, 생물반응기는 일회용 생물반응기이다. 또 다른 실시형태에서, 생물반응기는 오토클레이브 가능하다. 시스템은 비-부착 세포뿐만 아니라 부착 세포의 성장에 사용될 수 있도록 설계되었다. 일 실시형태에서, 생물반응기는 배치 생물반응기(batch bioreactor)이다. 또 다른 실시형태에서, 생물반응기는 관류 생물반응기(perfusion bioreactor)이다. 관류 생물반응기에서, 동등한 부피의 배지가 생물반응기에 동시에 첨가 되고 제거되는 반면, 세포는 생물반응기에 유지된다. 이는 신선한 영양소의 안정적인 공급 및 세포(폐기물) 생성물의 지속적인 제거를 제공한다. 관류는 종래의 생물반응기보다 훨씬 더 높은 세포 밀도를 달성하고, 따라서 부피당 생산성이 더 높다.
또한, 관류 생물반응기는 배지를 제거하는 과정 동안 분비된 생성물이 지속적으로 수확될 수 있도록 한다. 바람직하게, 생물반응기는 고정층 관류 생물반응기이다. 고정층 구성은 시스템에서 더 높은 밀도의 세포 성장이 달성될 수 있도록 하며, 이는 종래의 생물반응기보다 작은 생물반응기의 사용을 가능하게 한다. 상기 생물반응기는 적어도 5천만 세포/ml의 세포 밀도가 용이하게 달성될 수 있도록 한다. 따라서, 시스템은 생물반응기의 고밀도 세포 배양 능력을 손상시키지 않으면서, 종래의 생물반응기보다 작은 생물반응기를 이용한다. 따라서, 기술되는 바와 같은 생물반응기의 통합은 시스템에 필요한 공간의 축소를 가능하게 한다. 이러한 유형의 생물반응기를 사용하는 세포 배양의 강화로 인해, 시스템은 도킹 스테이션 내에 배치될 수 있을 정도로 작은 고밀도 세포 생물반응기를 구비한다. 또 다른 실시형태에서, 시스템은 배치 모드(batch mode)와 관류 모드(perfusion mode) 둘 모두에서 작동하기에 적합한 생물반응기를 구비한다. 이는 시스템 내의 생물반응기가 생산 및 정제 공정의 특정 단계에 적응될 수 있기 때문에 유리할 수 있다, 예를 들어, 생물반응기는 접종 동안 배치 모드로 작동되고 세포 성장 동안 관류 모드로 작동될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본원에 개시된 생물반응기는 고밀도 세포 성장을 제공한다. 예를 들어, 적어도 2백만 개의 세포/ml, 적어도 5백만 개의 세포/ml, 적어도 1천만 개의 세포/ml, 적어도 2천만 개의 세포/ml, 적어도 4천만 개의 세포/ml, 적어도 6천만 개의 세포/ml 또는 적어도 1억 개의 세포/ml. 일부 실시형태에서, 밀도는 3억, 2억 5천만, 또는 2억 개의 세포/ml에 도달할 수 있다. 일부 실시형태에서, 본원에 개시된 생물반응기는 적어도 1 L, 적어도 10 L, 적어도 30 L, 적어도 40 L, 또는 적어도 50 L의 총 부피를 가질 수 있다. 생물반응기의 총 부피란 생물반응기기에 유입되어 꽉 채워질 수 있는 총 액체 부피를 말한다. 일부 실시형태에서, 세포 성장을 위한 유효 표면적은 1 내지 50 m2, 또는 5 내지 40 m2 또는 7.5 내지 30 m2 범위이다.
일 실시형태에서, 시스템은 PCT/EP2018/086394에 개시된 바와 같은 생물반응기를 구비하며, 이는 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다. 요컨대, 생물반응기는 고정층을 포함하는 고정층 생물반응기이다. 일부 실시형태에서, 고정층은 구조화 고정층(structured fixed bed)이다(이는 고정층이 쉽게 복제되고, 일반적으로 균질하며 실질적으로 고정된 구조로 형성되고, 따라서 임의로 배향되거나 비구조화되지 않으며, 알 수 있는 바와 같이, 이 자격을 충족하면서 다양한 크기 또는 형태를 취할 수 있음을 의미한다). 일부 실시형태에서, 본원에 기술된 구조화 고정층은 배지 및 세포의 순환을 여전히 허용하면서 작은 부피 내의 큰 세포 성장 표면을 제공할 수 있다. 일부 실시형태에서, 고정층은 세포 부착 및 성장에 적합한 재료의 구조적 요소로 제조된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기술된 구조화 고정층은 세포 및 세포 배양 배지에 대한 구불구불한 경로를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 스페이서 층(spacer layer)은 구불구불한 경로를 촉진한다. 일부 실시형태에서, 구조화 고정층은, 세포가 세포 고정화 부분(cell immobilization section) 상에 부착되고 성장하여 이를 형성할 수 있게 하는 표면을 갖는 하나 이상의 세포 고정화 층(cell immobilization layer)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세포 고정화 층에는 하나 이상의 스페이서 층이 인접해 있다. 일부 실시형태에서, 스페이서 층은 스페이서 부분(spacer section)을 형성하는 구조물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 스페이서 부분은, 개방형이지만 구불구불한 경로를 통한 세포 및 배지의 통과를 허용한다. 일부 실시형태에서, 스페이서 층의 구조 또는 특성은 세포 및 배양 배지가 상기 스페이서 및 세포 고정화 층의 표면에 평행하게 이동할 수 있도록 구불구불한 개방 경로를 스페이서 층이 생성하도록 선택될 수 있다. 일부 실시형태에서, 스페이서 부분에 의해 형성되는 구불구불한 경로 또는 채널은 고정화 층으로의 세포 및 세포 배지의 침습을 촉진하는 난류를 생성한다.
일부 실시형태에서, 스페이서 층은 메쉬(mesh)일 수 있거나 메쉬 구조를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 메쉬 구조 또는 메쉬는 필라멘트, 와이어 또는 나사산의 네트워크 또는 웹-모양 패턴을 포함하는 구조일 수 있다. 일부 실시형태에서, 네트워크는 3차원 직조(weave)로 형성된 기공, 개구 또는 천공을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 스페이서 부분 및/또는 스페이서 부분의 세포 고정화 층 및 고정화 부분은 생체적합성 고분자, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 플라즈마 처리 폴리에틸렌, 플라즈마 처리 폴리에스테르, 플라즈마 처리 폴리프로필렌 또는 플라즈마 처리 폴리아미드로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 스페이서 층 또는 세포 고정화 층은 실리카, 폴리스티렌, 아가로스, 스티렌 디비닐벤젠, 폴리아크릴로니트릴 또는 라텍스를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 층은 친수성 또는 소수성일 수 있다. 일부 실시형태에서, 세포 고정화 층은 친수성일 수 있다. 일부 실시형태에서, 세포 고정화 층은 직포 또는 부직포일 수 있다. 일부 실시형태에서, 세포 고정화 부분과 및 스페이서 부분은 교대로 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 교대로 배치된 부분은 수직 위치 또는 수평 위치에서 교대할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세포 고정화 층의 하나 이상의 층은 하나 이상의 스페이서 층 상에 (또는 그 반대로) 중첩될 수 있다. 일부 실시형태에서, 본원에 개시된 구조화 층은 나선형 구조 또는 다양한 형태와 같은 구조에 대해 단단히 또는 느슨하게 감길 수 있다. 생물반응기의 추가 실시형태는 도면에서 도시될 것이다.
일 실시형태에서, 생물반응기는 세포를 배양하기 위한 고정층을 포함하는 모듈식 생물반응기이다. 상기 모듈식 생물반응기는,
제 1 챔버를 갖는 베이스부와;
고정층을 수용하기 위한 제 2의 외부 챔버의 적어도 일부 및 제 2의 외부 챔버로부터 제 1 챔버로 유체 흐름을 복귀시키기 위한 제 3의 내부 챔버의 적어도 일부를 형성하는 중간부; 및
중간부 위에 배치되는 커버부를 포함한다.
일 실시형태에서, 고정층은 구조화 고정층으로 구성된다.
일 실시형태에서, 중간부는 관형 부분을 포함하고, 구조화 고정층은 관형 부분 주위에서 나선형으로 연장된다. 일 실시형태에서, 중간부는 고정층의 내벽에 의해 형성되는 관형 부분을 포함한다. 일 실시형태에서, 중간부는 구조화 고정층과 각각 결합되는 다수의 중간 부분을 포함한다.
일 실시형태에서, 다수의 중간 부분 중 적어도 하나는, 유체가 적어도 하나의 중간 부분 아래의 제 1 구조화 고정층으로부터 적어도 하나의 중간 부분 위의 제 2 구조화 고정층으로 흐를 수 있도록 천공된다.
일 실시형태에서, 다수의 중간 부분 각각은 관형이고, 각각의 구조화 고정층은 관형 중간 부분 주위에 권취된 나선형 베드(spiral bed)로 구성된다.
일 실시형태에서, 시스템은 구조화 고정층을 위한 천공 지지대(perforated support)를 더 포함한다. 일 실시형태에서, 중간부는 모듈식 생물반응기의 주변부를 형성하기 위한 관형 케이스(tubular casing)를 더 포함하고, 관형 케이스는 생물반응기를 가열, 냉각 또는 단열하기 위한 공간을 형성한다. 일 실시형태에서, 중간부는 서로 연결되도록 각각 구성된 다수의 중간 부분을 포함한다. 일 실시형태에서, 중간부는, 적어도 하나의 중간 부분과 맞물리고 고정층을 수용하기 위해 외부 제 2 챔버의 내벽을 형성하기 위한 튜브를 포함한다. 일 실시형태에서, 튜브는 튜브 아래의 제 1 중간 부분 및 튜브 위의 제 2 중간 부분과 맞물린다.
일 실시형태에서, 제 2 중간 부분은 제 3의 내부 챔버를 따라 유체 막(fluid film)을 생성하기 위한 개구(opening)를 포함한다. 일 실시형태에서, 시스템은 제 1 중간 부분으로부터 제 2 중간 부분을 지지하기 위한 지지대를 더 포함한다. 일 실시형태에서 지지대는 수직 막대(vertical rod)를 포함한다.
일 실시형태에서 커버부는 다수의 포트(port)를 포함하는 제거 가능한 캡(cap)으로 구성된다. 일 실시형태에서 제거 가능한 캡은 중간부의 외경보다 작은 외경을 갖는다. 일 실시형태에서 포트 중 적어도 하나는 나사산 금속 인서트(threaded metal insert)를 포함한다. 일 실시형태에서, 커버부는 중간부의 외경과 같거나 큰 외경을 갖는다.
일 실시형태에서, 중간부는 베이스부 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 구성된 중간 부분을 포함하고, 중간 부분은 유체 흐름을 방해하기 위한 흐름 방해기를 더 포함한다.
일 실시형태에서, 베이스부는 고정층을 포함하는 제 2 외부 챔버와 유체 연통하는 제 1 챔버의 반경 방향 외측에 추가 챔버를 포함하고, 이는 제 1 챔버로부터 추가 챔버로 유체를 전달하기 위한 다수의 개구를 갖는 직립 벽(upstanding wall)에 의해 형성된다.
일 실시형태에서, 생물반응기는 베이스부에 결합되는 교반기(agitator)를 더 포함한다. 일 실시형태에서, 중간부는 외부 구동장치(external drive)와의 정렬을 위해 좌우 이동을 허용하는 방식으로 제 1 챔버 내에 교반기를 매달도록 구성된다.
일 실시형태에서, 생물반응기는 교반기를 수용하기 위한 용기를 더 포함하고, 용기는 중앙 유입구 및 다수의 방사상으로 배향된 배출구를 포함한다. 일 실시형태에서 교반기는 다수의 곡선형 블레이드(curved blade)로 구성된다.
일 실시형태에서, 중앙 유입구에 흐름 분할기(flow divider)가 결합된다. 일 실시형태에서, 생물반응기는 제 3의 내부 챔버로 진입하는 유체 흐름을 다수의 스트림으로 분할하기 위한 다수의 흐름 방해기를 더 포함한다. 일 실시형태에서, 다수의 흐름 방해기는 고리(ring)에 결합된다.
일 실시형태에서, 생물반응기는 스트림 중 하나 뒤의 공간으로 기체가 진입하도록 하기 위한 하나 이상의 도관을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 도관은 다수의 흐름 방해기를 포함하는 구조물에 연결된다. 일 실시형태에서, 제 1 도관은 구조물에 연결된다. 일 실시형태에서, 제 1 및 제 2 도관은 구조물에 연결된다.
일 실시형태에서, 제 1 및 제 2 도관은 구조물에 연결되지 않는다.
일 실시형태에서, 모듈식 생물반응기는 중앙 기둥과 외부 케이스 모두에 연결된 베이스부를 포함하고, 외부 케이스와 중앙 기둥은 함께 세포를 배양하기 위한 격실을 형성한다. 일 실시형태에서 격실은 적어도 하나의 구조화 고정층을 포함한다. 일 실시형태에서 격실은 적층된 구성으로 배치된 다수의 구조화 고정층을 포함한다.
일 실시형태에서, 생물반응기는 다수의 구조화 고정층 중 적어도 두 개 사이에 중간 부분을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 적어도 하나의 구조화 고정층은 나선형 베드로 구성된다. 일 실시형태에서, 다수의 적층된 구조화 고정층 각각은 중앙 기둥 주위에 둘러싸인다.
일 실시형태에서, 중앙 기둥은 제 1 및 제 2의 상호 연결된 튜브로 구성되고, 다수의 구조화 고정층 중 제 1 구조화 고정층은 제 1 튜브 주위에 둘러싸이고, 다수의 구조화 고정층 중 제 2 구조화 고정층은 제 2 튜브 주위에 둘러싸인다. 일 실시형태에서, 중앙 기둥은 다수의 구조화 고정층 중 적어도 두 개 사이에서 연장되는 천공 지지대와 맞물리는 제 1 및 제 2 튜브로 구성된다.
일 실시형태에서, 고정층은 제 2의 외부 챔버 또는 격실에 삽입되거나 이로부터 제거되도록 구성된 카트리지(cartridge)를 포함한다.
일 실시형태에서 베이스부는 중앙 기둥에 제거 가능하게(removably) 연결된다. 일 실시형태에서 베이스부는 외부 케이스에 제거 가능하게 연결된다.
일 실시형태에서, 시스템은 세포를 배양하기 위한 생물반응기를 포함하고, 생물반응기는,
유체를 교반하기 위한 교반기를 포함하는 제 1 챔버를 갖는 베이스 부분; 및
베이스 부분에 제거 가능하게 부착되는 제 1 중앙 기둥을 포함하고, 제 1 중앙 기둥은 세포를 배양하기 위한 제 2의 외부 챔버 및 제 2의 외부 챔버로부터 제 1 챔버로 유체 흐름을 복귀시키기 위한 제 3의 내부 챔버의 적어도 일부를 형성한다.
일 실시형태에서, 제 2의 외부 챔버는 제 1 구조화 고정층을 포함한다. 일 실시형태에서, 제 1 구조화 고정층은 나선형 베드로 구성된다.
일 실시형태에서, 제 1 구조화 고정층은 제 1 중앙 기둥 주위에 권취된다.
일 실시형태에서, 생물반응기는 제 2의 외부 챔버의 적어도 일부를 형성하는 제 2 중앙 기둥을 더 포함하고, 제 1 구조화 고정층으로부터 수직으로 이격된 제 2 구조화 고정층을 더 포함한다.
일 실시형태에서, 생물반응기는 제 1 구조화 고정층과 제 2 구조화 고정층 사이에 천공 지지대를 더 포함한다.
일 실시형태에서, 제 2의 외부 챔버는 비구조화 베드(unstructured bed)를 포함한다.
일 실시형태에서, 시스템은 유체와 관련하여 세포를 배양하기 위한 생물반응기를 포함하고, 생물반응기는,
유체를 교반하기 위한 교반기를 포함하는 제 1 챔버와;
세포를 배양하기 위한 다수의 적층형 베드를 포함하는 제 2의, 외부 챔버; 및
제 2의 외부 챔버로부터 제 1 챔버로 유체를 복귀시키기 위한 제 3의, 내부 챔버로 구성된다.
일 실시형태에서, 상기 생물반응기는 제 1 챔버를 갖는 베이스부와;
제 2의 외부 챔버의 적어도 일부 및 제 3의 내부 챔버의 적어도 일부를 형성하는 중간부; 및
중간부 위에 배치되는 커버부로 구성된다.
일 실시형태에서, 중간부는 다수의 적층형 베드 중 제 1 베드를 지지하기 위한 제 1 지지대를 포함한다. 일 실시형태에서, 중간부는 다수의 적층형 베드 중 제 2 베드를 지지하기 위한 제 2 지지대를 포함한다. 일 실시형태에서, 중간부는 베이스부 및 커버부와 제거 가능하게 연결되도록 구성된다.
일 실시형태에서, 제 2의 외부 챔버는 외벽에 의해 한정되며, 외벽과의 공간을 형성하는 외부 케이스를 더 포함하고, 공간은 제 2의 외부 챔버를 단열, 가열 또는 냉각하기 위한 것이다.
일 실시형태에서, 본 개시의 시스템은 유체와 관련하여 세포를 배양하기 위한 생물반응기를 포함하고, 생물반응기는,
유체를 교반하기 위한 교반기를 포함하는 제 1 챔버와;
세포를 배양하기 위한 하나 이상의 베드를 포함하는 제 2의, 외부 챔버; 및
제 2의 외부 챔버로부터 제 1 챔버로 유체를 복귀시키기 위한 제 3의, 내부 챔버를 포함하고,
제 2의 외부 챔버는 외벽에 의해 한정되며, 외벽과의 공간을 형성하는 외부 케이스를 더 포함하고, 공간은 제 2의 외부 챔버를 단열, 가열 또는 냉각하기 위한 것이다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 베드는 구조화 고정층으로 구성된다. 일 실시형태에서 구조화 고정층은 나선형 베드로 구성된다. 일 실시형태에서 내부 챔버는 적어도 하나의 튜브에 의해 형성된다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 튜브는 적어도 하나의 베드를 한정하는 제 1 및 제 2 지지대에 연결된다. 일 실시형태에서, 제 1 및 제 2 지지대는 외벽에 연결된다. 일 실시형태에서, 제 1 및 제 2 지지대는 적어도 부분적으로 천공된다.
일 실시형태에서, 본 개시에 따른 시스템은 세포를 배양하기 위한 장치를 포함하고, 장치는,
교반기를 포함하는 생물반응기로 구성되고, 생물반응기는 외부 구동장치와의 정렬을 위해 좌우 이동을 허용하는 매달린 상태로 교반기를 유지하도록 구성된다.
일 실시형태에서, 생물반응기는 교반기를 수용하기 위한 베이스부, 및 교반기를 매달린 상태로 운반하기 위한 캐리어(carrier)를 지지하기 위한 중간부를 포함한다. 일 실시형태에서 캐리어는 중간부와 맞물리는 클립(clip)으로 구성된다.
일 실시형태에서, 본 개시에 따른 시스템은 다수의 곡선형 블레이드를 갖는 교반기를 포함하는 생물반응기를 포함한다.
일 실시형태에서, 교반기는 다수의 곡선형 블레이드의 반경 방향 내측에 중앙 개방 영역을 포함한다. 일 실시형태에서 교반기는 하나 이상의 자석을 포함한다. 일 실시형태에서 블레이드는 반경 방향으로 곡선형이다.
일 실시형태에서, 본 개시에 따른 시스템은 제 1 및 제 2 적층형 구조화 베드로 구성된 생물반응기를 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 생물반응기는 제 1 및 제 2 적층형 구조화 베드 모두와 맞물리는 스크린을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 제 1 및 제 2 적층형 구조화 베드는 나선형 베드로 구성된다.
본원에 기술된 생물반응기에 대한 접근은 뚜껑(lid) 또는 문(door)을 통해 이루어질 수 있다. 일부 실시형태에서, 생물반응기에 대한 접근 메커니즘은, 예를 들어, 자물쇠와 열쇠 메커니즘(lock and key mechanism), 패스 코드 펀치 패드(pass code punch pad), 카드 판독기(card swipe), 트랜스폰더 판독기(transponder reader), 지문 스캐너, 망막 스캐너, 센서, 무선 주파수 식별(RFID)과 같은 자동 식별 및 데이터 수집 방법, 생체 측정 장치(예를 들어, 홍채 또는 얼굴 인식 시스템), 자기 띠(magnetic stripe), 광학 문자 인식(OCR), 스마트 카드, 음성 인식, 또는 기타 접근 메커니즘을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 생물반응기 뚜껑은 공정 중 제어 및 공정 종료 분석을 위한 고정층 샘플링을 위해 고정층에 접근할 수 있도록 설계된다. 일부 실시형태에서, 뚜껑은 세포 및 대사산물에 대한 무균 샘플링에 적합한 포트를 포함한다. 일부 실시형태에서, 샘플은 고정층을 포함하거나 고정층과 유사하지만 이와는 다른 부분을 포함한다.
일부 실시형태에서, 본원에 개시된 생물반응기는 다양한 파라미터를 모니터링하기 위한 센서로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 본원에 개시된 센서는 본원에 개시된 생물반응기의 임의의 격실에 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 본원에 기술된 센서는 가스 센서(예를 들어, 산소, 질소 또는 이산화탄소), pH 센서, 온도 센서, 세포 밀도 센서 또는 용존 산소 센서일 수 있다. 일부 실시형태에서, 본원에 개시된 센서는 무엇보다도 생물량(biomass) 또는 세포 밀도, 용존 산소 분압, 산소 함량, ρT1 값, 온도, 예를 들어 젖산, 암모늄, 탄산염, 포도당 또는 예를 들어 세포 밀도를 반영할 수 있는 임의의 대사 산물 또는 대사될 산물과 같은 영양소의 특정 농도를 측정할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세포 밀도(생물량 밀도)는 측정 전극의 구성을 사용하여 전기 임피던스 분석 또는 전기 임피던스 분광법에 의해 결정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 개시에 따른 생물반응기는 배양 파라미터를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 본원에 개시된 센서는 생물반응기에서 배양 배지와 접촉할 수 있다. 일부 실시형태에서, 배양 파라미터는 무엇보다도 용존 산소 분압, pH, 온도, 광학 밀도, 예를 들어 젖산, 암모늄, 탄산염, 포도당 또는 예를 들어 세포 밀도를 반영할 수 있는 임의의 대사 산물 또는 대사될 산물과 같은 영양소의 특정 농도를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 본원에 개시된 생물반응기는 개시된 파라미터에 따라 조절 루프(regulation loop)를 사용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 조절 루프는, 예를 들어, 존재하는 용존 산소 분압의 값 또는 세포에 의해 소비된 용존 산소의 양과 배양 배지의 순환 속도에 따라, 주입될 산소의 양을 조절할 수 있고; 센서에 또는 이러한 유형의 배양에 일반적으로 사용되는 다른 유형의 조절에 의해 수득된 pH 값에 따라 CO2를 주입할 수 있다. 일부 실시형태에서, 세포는 300 μM 이하(160 mmHg 분압), 200 μM 미만, 또는 20 내지 150 μM의 용존 산소 농도에 노출될 수 있다. 일부 실시형태에서, 세포는 약 0%, 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 78%, 80%, 90%, 또는 100% 질소 및/또는 약 0%, 1%, 5%, 10%, 21%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 또는 100% 산소에 노출될 수 있다. 일부 실시형태에서, 세포는 순수 산소 또는 산소 풍부 대기에 노출될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본원에 개시된 생물반응기는 배양 배지를 가열 및/또는 냉각하도록 설계된 가열 및/또는 냉각 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 가열 장치는 전기 소자, 전기 코일, 또는 예를 들어 자동 온도 조절식 이중 재킷과 같은 세포 배양 분야에서 일반적으로 사용되는 임의의 다른 가열 수단일 수 있다. 일부 실시형태에서, 냉각 장치는 펠티어(Peltier) 소자와 같은 임의의 적합한 냉각 장치일 수 있다.
일부 실시형태에서, 배양 배지는 교반기를 통해 순환될 수 있다. 일부 실시형태에서, 교반기는 회전 가능한 (비접촉식) 자기 임펠러(magnetic impeller), 블레이드 또는 스크류 교반 시스템 또는 외부 순환 시스템일 수 있다. 일부 실시형태에서, 교반기는 디스크 블레이드 터빈(disk blade turbine), 곡선형 블레이드 터빈(curved blade turbine), 개방형 블레이드 유체 포일 축방향 임펠러(open blade fluid foil axial impeller), 피치 블레이드(pitched blade)를 갖는 터빈 임펠러(turbine impeller), 또는 3-블레이드 프로펠러를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 교반기는 약 0.01 l/분, 0.05 l/분, 0.1 l/분, 0.5 l/분, 1 l/분, 2 l/분, 5 l/분, 10 l/분, 15 l/분, 20 l/분, 50 l/분, 100 l/분, 또는 150 l/분 내지 약 160 l/분 이상, 180 l/분, 200 l/분 또는 250 l/분의 유량을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 임펠러는 일회용으로만 설계된다.
본 시스템의 생물반응기는 기체와 액체의 출입을 위한 적어도 하나의 유입구를 구비할 것이다. 일부 실시형태에서, 상기 생물반응기는 기체 및/또는 배양 배지의 도입을 위한 적어도 하나의 유입구 및 생물반응기에 포함된 배양 배지의 수집을 위한 적어도 하나의 배출구를 포함할 것이다. 일부 실시형태에서, 기체의 혼합물 또는 기체상 혼합물과 배양 배지는 동일한 공급 라인을 통해 공급될 수 있다. 일 실시형태에서, 생물반응기는 액체 유입구 및 액체 배출구뿐만 아니라 염기 첨가 및 가스 배출을 허용하는 사전 장착된 배관 매니폴드를 구비할 것이다. 일 실시형태에서, 생물반응기 용기 자체 및 각각의 배관 매니폴드로 구성된 생물반응기 조립체는 오토클레이브 처리 후 무균 상태를 보장하는 폐쇄 시스템이다. 세포 배양을 시작하기 전에 각각의 배관 매니폴드를 외부 용기(예를 들어, 배양 배지, 염기 병, 접종물)에 연결하는 것은 비-무균성 암수 유체 커넥터/분리기에 의해 이루어질 수 있다. 일 실시형태에서, 액체 배지의 샘플링을 허용하기 위해 주사기 또는 이와 동등한 조립체가 생물반응기 배출 라인에 장착될 수 있다.
일 실시형태에서, 생물반응기 키트가 제공되며, 키트는 본원에 기술된 생물반응기 및 생물반응기에 사전 장착된 하나 이상의 배관 매니폴드를 포함하고, 따라서 오토클레이브 처리 후 무균 상태를 보장하는 폐쇄 시스템을 형성한다.
일 실시형태에서, 도킹 스테이션은 염기 병, 수확 병, 알칼리 병 등과 같은 병을 달성하기에 적합한 장소를 구비한다. 일 실시형태에서, 필요한 배관, 커넥터 및 피터(fitter)가 미리 장착된 한 세트의 캡이 제공되며, 이들은 상기한 병에 장착할 수 있고 생물반응기 또는 시스템의 다른 부분에 더 연결될 수 있다.
일 실시형태에서, 시스템은 가능성 있는 액체의 넘침을 받아내기 위한 보유 트레이를 구비할 수 있다.
추가 실시형태에서, 현재 개시된 시스템은 도킹 스테이션에 장착된 농축기를 포함한다. 농축기는 액체 내의 표적 분자의 양을 감소시키지 않으면서 시스템 내의 총 액체 부피의 감소를 가능하게 함으로써 액체에 존재하는 표적 생체분자의 양을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 개시의 시스템에서의 농축기의 구현은, 액체의 부피를 감소시킬 수 있기 때문에 시스템이 차지하는 공간의 양을 추가로 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 농축기는 접선 유동 필터(tangential flow filter) 또는 데드-엔드 필터(dead-end filter)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 농축기는 여과 및/또는 크기 배제 크로마토그래피 장치(size exclusion chromatography device)를 기반으로 한다. 일부 실시형태에서, 농축기는 여과 장치, 정밀-여과(micro-filtration) 장치, 또는 한외-여과(ultra-filtration) 장치 또는 정밀-여과 장치와 한외-여과 장치의 조합일 수 있다. 바람직하게, 농축기는 여과 장치 또는 크기 배제 크로마토그래피 장치를 포함한다.
본 시스템에서 농축기는 가장 큰 분율의 표적 생체분자를 함유하는 농축물을 수집하기에 적합하고 농축물을 생물반응기의 입구로 재순환시키거나 농축기와 생물반응기의 사이에 배치된 중간 용기의 입구로 재순환시킬 수 있는 농축물 도관을 구비한다. 본 시스템은 따라서 동일한 농축기를 통해 농축물의 재순환시킴으로써 생체분자의 추가 농축을 위해 농축된 농축물을 재순환시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 액체는 적어도 5번, 바람직하게는 적어도 10번, 보다 바람직하게는 적어도 15번, 가장 바람직하게는 세포 배양 수확물의 원하는 감소가 달성될 때까지 농축기를 통해 재순환된다. 이러한 구성으로 인해, 시스템은 농축물의 재순환으로 인해 고농축 생체분자 생성물이 수득될 때 필요한 하류 공정의 양을 감소시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 시스템의 도관은 펌프와 밸브 및 예를 들어 농축기로부터 생물반응기 및/또는 중간 용기로의 액체의 흐름을 제어하고 모니터링하기 위한 유량계 또는 센서를 포함한다. 일 실시형태에서, 농축물 도관과 같은 시스템 도관은 검출기(예를 들어, 광 검출기)를 포함한다. 일 실시형태에서, 검출기는 도관으로 이송되는 세포, 표적 생체분자 및/또는 오염 물질의 양을 모니터링할 수 있다.
일 실시형태에서, 도킹 스테이션은, 생물반응기와 농축기 사이에 배치되고 생물반응기와 농축기 모두에 유동적으로 연결되는 중간 용기를 구비할 것이다. 중간 용기의 부피는 바람직하게 생물반응기의 부피에 맞춰진다. 농축된 표적 생체분자를 함유하는 농축물은 결국 중간 용기에서 수확된다. 예를 들어, 시스템이, 관류 모드에서 300 L의 배양 배지를 사용하는 약 10 L의 용량을 갖는 생물반응기를 구비할 때, 이 시스템은 바람직하게는 약 10 L의 부피를 갖는 중간 용기를 구비할 것이다.
일 실시형태에서, 생물반응기와 농축기는 상기 생물반응기로부터 상기 농축기로의 액체 이송을 가능하게 하는 도관에 의해 연결된다. 대안적으로, 중간 용기가 시스템에 포함되는 경우, 생물반응기와 중간 용기는 생물반응기로부터 상기 중간 용기로의 액체 이송을 가능하게 하는 도관에 의해 연결된다. 또한, 중간 용기와 농축기는 또한 중간 용기로부터 농축기로의 액체 이송을 가능하게 하는 도관에 의해 연결된다. 마지막으로, 농축기로부터 생물반응기로의 액체 이송을 가능하게 하는 도관이 또한 제공될 수 있다. 일 실시형태에서, 중간 용기는 일회용일 수 있고 및/또는 오토클레이브 가능할 수 있다.
시스템의 농축기는 표적 생체분자가 들어있는 액체의 부피를 감소시키는 데 적합한, 당업자에게 공지된 다수의 장치로부터 선택될 수 있다. 일부 실시형태에서, 농축기는 한 가지 유형의 농축 장치(예를 들어, 접선 유동 필터)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 농축기는 한 가지 이상의 유형의 농축 장치(예를 들어, 접선 유동 필터 및 데드-엔드 필터)를 포함한다. 대부분의 이들 장치는 여과 및/또는 크기 배제 크로마토그래피를 기반으로 한다. 일 실시형태에서, 농축기는 여과 장치, 보다 바람직하게는 정밀-여과(micro-filtration) 장치, 또는 한외-여과(ultra-filtration) 장치 또는 정밀-여과 장치와 한외-여과 장치의 조합이다. 시스템이 표적 생체분자가 들어있는 액체의 부피를 감소시키기 위한 한외-여과 장치를 구비할 때, 장치의 막은 일반적으로 투과액이라고 지칭되는 저분자량 용질과 물의 유동을 가능하게 하는 반면, 생체분자와 같은 거대 분자는 농축물에서 막에 유지되도록 구성된다. 추가 실시형태에서, 시스템은 접선 유동 여과(TFF) 장치를 구비한다. 일 실시형태에서, 상기 TFF는, 성장 배지와 용질과 같은 작은 오염 물질은 막의 기공을 통과할 수 있게 하면서, 사실상 모든 표적 생체분자를 보유하기에 충분한 다공성(porosity)을 갖는 기공을 갖는 적어도 하나의 중공 섬유를 구비한다. 액체는 막 또는 층을 통과하고 고체는 필터에 포획되는 데드-엔드 여과와는 대조적으로, 필터 표면을 가로지르는 접선 유동은 필터를 직접 통하지 않고 TFF 장치에서 이루어진다. 따라서, TFF 내의 필터 케이크(filter cake)의 형성이 방지된다. 또 다른 실시형태에서, 상기 TFF는 접선 유동 여과를 가능하게 하는 카세트/카트리지를 구비할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 상기 TFF는 단일 통과 접선 유동 여과(single pass tangential flow filtration, SP-TFF)이다. 이 장치는 항체와 같은 단백질을 정제할 때 특히 유리하다. 일부 실시형태에서, TFF는 약 1000 cm2 내지 2000 cm2, 바람직하게는 약 1500 cm2의 면적을 갖는 막을 포함한다. TFF는 1회 사용용 및/또는 일회용으로 재사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, TFF는 플러그 앤 플레이(plug and play)이다.
추가 실시형태에서, 키트가 제공되며, 키트는 TFF 카트리지 및 하나 이상의 사전 조립된 매니폴드를 포함한다. 바람직하게, 하나 이상의 매니폴드는 배관, 무균 커넥터 및 선택적으로 하나 이상의 압력 센서를 포함한다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 압력 센서는 일회용이다.
상기한 바와 같이, 시스템은 농축물을 생물반응기의 입구로 재순환시키거나 중간 용기의 입구로 재순환시킬 수 있는 농축물 도관을 구비한다. 시스템 내에서 농축기로서 TFF 장치를 구현할 때의 추가 이점은 TFF 장치가 연속 관류 공정에서 작동하기에 적합하다는 것이다. 이로써 배양 부피의 상당한 농축이 가능하다. 예를 들어, 30 m2 내부 성장 영역(세포 성장이 가능한 표면적을 지칭함)을 갖는 고정층 관류 생물반응기에서 출발할 때, 시스템은 배양 부피를 50 L의 최종 부피로 농축할 수 있다. 이는 360 개의 롤러 병 기반 배양 또는 12 개의 대형 세포 공장에 해당하며, 따라서 시스템의 공간 축소를 전혀 제공하지 않는 선행 기술에 비해 현저한 개선을 제공한다. 시스템의 크기 축소로 인해 생체분자의 생산이 고도로 봉쇄된 멸균 환경에서 수행될 수 있고, 작업의 멸균성을 보장한다.
일 실시형태에서, 방향성 액체 유동을 제공하고 시스템의 다른 부분들 사이의 차압을 제어하거나 유도하기 위해 시스템의 도관에는 하나 이상의 펌프가 장착되어 있다. 추가 실시형태에서, 펌프는 순방향 및 역방향 모두로 작동할 수 있다. 추가 실시형태에서, 시스템의 도관에는 바람직하게 농축기를 통한 액체의 교차-유동(cross-flow)을 제공하기 위해 하나 이상의 펌프가 장착된다.
본원에 개시된 시스템의 도관은, 액체 유량, 온도, pH, 산소 포화도 및 압력을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 세포 성장 및 정제 공정에 중요한 파라미터를 측정하기 위한 센서를 구비할 수 있다. 또한, 시스템의 도관은 유동 분포를 제어하기 위한 밸브를 구비할 수 있다. 밸브는 또한 특정 시스템 부분 또는 도관과 결합되거나 분리될 수 있다. 일부 실시형태에서, 밸브는 계량 밸브 또는 개별 밸브(예를 들어, 온 또는 오프 밸브)이다. 예를 들어, 밸브는 개별 밸브이다. 일부 실시형태에서, 밸브는 예를 들어 품질 관리를 위해 각각의 도관으로부터의 액체의 샘플링을 가능하게 한다.
일 실시형태에서, 중간 용기는 농축기로 관류하는 동안 용기의 부피를 제어하기 위한 액체 레벨 센서(liquid level sensor)를 구비할 것이다. 일 실시형태에서, 로우 레벨 및 하이 레벨 센서가 제공될 것이다. TFF와 같은 농축기 시퀀스로 관류가 시작되면, 중간 용기에서 일정한 pH를 유지하기 위해 일정한 농도의 CO2/공기 가스가 중간 용기에 첨가된다. 부피가 용기 내에서 로우 레벨에 도달하면, 농축기 펌프가 펌프의 저속 설정값에서 시작되고 농축기 밸브는 100% 열린 상태로 유지된다. 하이 레벨에 도달하면, 농축기의 여과가 증가하여 농축 병의 레벨을 감소시킨다. 이를 달성하기 위해, 농축기 펌프는 선택된 속도 설정값으로 처리량을 증가시키고, 농축기의 막간 차압(transmembrane pressure)은 농축기 밸브의 개도량을 변경함으로써 선택될 수 있다. 중간 용기의 부피가 다시 로우 레벨로 돌아 오면, 농축기 펌프는 다시 저속 설정값으로 설정되고 농축기 밸브는 다시 100% 열린다.
일 실시형태에서, 시스템은 생물반응기와 농축기 사이에 배치된 프리-필터(pre-filter)를 구비한다. 일부 실시형태에서, 프리-필터는 동일한 다공성을 가질 수 있고, 또는 프리-필터는 상이한 다공성을 가질 수 있다. 일례에서, 시스템은 상이한 다공성의 적어도 두 개의 프리-필터를 갖는다. 프리-필터는 농축기의 막힘을 방지한다. 프리-필터는 바람직하게 적어도 50 μm, 적어도 75 μm, 적어도 100 μm, 적어도 125 μm 및 최대 250 μm, 최대 200 μm, 최대 175 μm, 최대 150 μm의 기공 크기를 갖는다. 바람직한 실시형태에서, 필터는 125 μm의 기공 크기를 갖는다. 50 μm보다 작은 기공 크기는 충분한 액체 유량을 허용하지 않는 반면, 250 μm보다 큰 기공 크기는 시스템을 막을 수 있는 입자를 함유하는 액체 유동의 위험이 있을 수 있다. 일 실시형태에서, 프리-필터의 기공 크기는 생체분자보다 상당히 크며, 세포 잔해(debris) 및 응집체(aggregate)를 보유하는 크기를 갖는다. 일 실시형태에서, 상기 프리-필터는 TFF일 수 있으며, 여기서 상기 관심 생체분자보다 큰 입자는 보유되는 반면, 생체분자를 함유하는 더 작은 입자는 상기 TFF를 통과할 것이다. 또 다른 실시형태에서, 상기 프리-필터는 흡착계(adsorption system), 예를 들어, 크로마토그래피를 기반으로 하는 흡착계일 수 있다.
중간 용기가 시스템에 포함되는 경우, 상기한 프리-필터는 바람직하게 생물반응기와 중간 용기 사이에 배치된다. 따라서, 시스템은 중간 용기와 농축기 사이의 도관에 입자가 존재하지 않도록 할 수 있으며, 그렇지 않은 경우 이들 입자의 크기로 인해 농축기가 막힐 수 있다.
시스템에서 생성된 원치 않는 물질 또는 공정의 부산물은 오염 제거 용기(decontamination vessel)에 일시적으로 저장될 수 있다. 시스템은 하나 이상의 오염 제거 용기를 포함할 수 있고, 투과액을 폐기하기 위해 농축기로부터 오염 제거 용기(들)로의 배출물 도관 라인과 같은 적합한 도관으로 구성될 수 있다. 또 다른 예는 생체분자의 생산이 시작되기 전에(예를 들어, 세포의 바이러스 감염 전에) 액체를 직접 폐기하기 위한, 생물반응기로부터 오염 제거 용기로의 배출물 도관 라인이다. 일 실시형태에서, 오염 제거 용기(들)는 도킹 스테이션 내부에 있다. 또 다른 실시형태에서, 상기 오염 제거 용기(들)는 도킹 스테이션 외부에 위치한다.
생체분자의 생산 및 정제(예를 들어, 상류 생산 공정) 이외에, 시스템은 하류 생산 공정을 수행하기에 적합한 장치와 결합하도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 이러한 추가 장치는 도킹 스테이션 외부에 위치할 것이며, 배관 및 매니폴드를 통해 도킹 스테이션에 연결되거나 도킹 스테이션 내의 유닛에 연결될 수 있다.
본 개시의 시스템은, 생산되는 제품의 하류 요건에 따라 정화 유닛, 크로마토그래피 유닛, 연마 유닛 또는 (바이러스) 불활성화 유닛과 같은 하류 처리에 적합한 임의의 유닛에 연결될 수 있다. 도킹 스테이션 또는 그 안의 유닛으로부터 하류 유닛으로의 액체 수송을 용이하게 하는 도관이 제공될 수 있다.
기술된 시스템은 부착 및 비-부착 세포의 성장에 사용하도록 설계된다. 시스템 내에서 성장한 부착 세포는 바이러스 백신(인간 및 수의학 모두) 및 바이러스 벡터를 생산하기 위해 사용될 수 있는 반면, 비-부착 세포는 다른 단백질 및 생물학적 물질의 생산을 허용한다.
일 실시형태에서, 공정 흐름은 도킹 스테이션에 존재하는 공정 제어기 또는 공정 제어 장치에 의해 제어된다. 도킹 스테이션에 제어기를 통합하면 시스템에 포함되어 있을 때 시스템의 소형화를 유지할 수 있다. 일 실시형태에서, 제어기의 하우징은 따라서 상기한 바와 같이 시스템의 도킹 스테이션으로서 사용될 수 있도록 설계된다.
제어기는 생물반응기 파라미터뿐만 아니라 공정 흐름 파라미터를 제어하고 조작하며 상기한 하나 이상의 센서로부터의 데이터(pH, 온도 및/또는 DO)를 모니터링하고 기록한다. 일 실시형태에서, 제어기는 4 내지 9의 범위에서 생물반응기와 시스템의 pH를 제어할 수 있다. 일 실시형태에서, 제어기는 바람직하게는 +/-5%의 분해능을 사용하여 0 내지 100%의 용존 산소(DO) 농도를 제어할 수 있다. 일 실시형태에서, 제어기는 +/-0.1℃의 분해능을 사용하여 23% 내지 40%의 온도를 제어할 수 있다.
상기 제어기는 또한 농축기의 기능 및 농축기로부터 중간 용기로의 및 그 반대로의 농축물의 재순환을 제어한다. 이를 위해 상기 제어기는 시스템의 공정 흐름과 파라미터를 모니터링하고 제어하며 기록할 수 있는 소프트웨어를 구비한다. 제어기는 시스템의 후속 부분을 통한 액체 유동을 관리할 수 있으며, 따라서 표적 생체분자의 생산 및 정제를 제어할 수 있다. 바람직하게, 액체 유동은 펌프 및/또는 그 안에 존재하는 밸브의 기능을 제어함으로써 시스템의 제어기에 의해 관리된다. 일 실시형태에서, 공정 제어 장치는 시스템의 공정 흐름의 자동 제어를 제공한다. 일 실시형태에서, 제어기는 센서로부터 획득된 데이터를 기록하고 보고할 수 있다.
제어기로의 접근은 제어기에 연결할 수 있는 컴퓨터를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 제어기는 와이파이 또는 블루투스 연결과 같은 무선이거나 상기 제어기 상에 존재하는 USB 연결과 같은 유선일 수 있는 하나 이상의 데이터 전송 장치를 통해 데이터를 전송할 수 있다. 제어기 상의 데이터 연결은, 다른 또는 추가 실시형태에서, IT 네트워크로의 접근을 가능하게 할 수 있다. 일 실시형태에서, 시스템의 사용자 또는 조작자가 공정 흐름 및 측정된 파라미터를 따를 수 있게 하고, 예를 들어 특정 하위 공정을 시작하거나 중지시킴으로써 시스템을 수동으로 작동시킬 수 있도록 하는 스크린 형태의 사용자 인터페이스가 제어기에 연결된다. 일 실시형태에서, 스크린은 도킹 스테이션 상에 위치한다. 상기 스크린은 터치 스크린일 수 있다.
일부 실시형태에서, 제어기는 전력, 데이터 및 가스(power, data and gas: PDG) 관리 박스를 포함한다. 바람직하게, PDG는 여과된 공기, CO2, O2 및/또는 기타 가스를 제공하도록 구성된다.
본 개시의 시스템 내의 각각의 유닛의 최적화로 인해, 각각의 격실의 컴팩트한 구조는 시스템에 속하는 모든 격실이 단일 캐비닛, 흐름, 격리실 또는 봉쇄 구역(containment enclosure) 내에 통합될 수 있게 한다. 이는 필요한 공간을 줄이는 데 기여할 뿐만 아니라 이 시스템을 사용할 때 안전성을 높이는 데에도 기여한다. 또한, 격실 간의 연결로 인해 봉쇄 구역을 나가지 않고도 생산 및 정제 단계를 수행할 수 있고, 따라서 안전 위험을 최소화한다.
시스템의 컴팩트한 구조는 또한, 다른 또는 추가 실시형태에서, 예를 들어 컨테이너 또는 트레일러 내에 생체분자 생산 및 정제 시스템을 위한 휴대용 시스템으로서 시스템을 제공할 수 있다. 따라서, 본 시스템은 이동식 시스템일 수 있다. 다른 또는 추가 실시형태에서, 플랫폼의 격실은 또한 예를 들어 각각의 격실 또는 격리실을 이동식 스키드(mobile skid) 상에 배치함으로써 동원될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 시스템은 모듈 방식으로 조립될 수 있다.
제 2 양태에서, 본 개시는 생체분자 생산 방법을 제공하며, 상기 시스템은 세포를 함유하는 액체를 포함하는 생물반응기를 포함하고, 상기 방법은 농축 단계를 포함하고, 상기 생물반응기로부터의 배출물은 농축기에서 농축되며, 상기 농축기로부터의 배출물은 상기 생물반응기로 재순환되거나 상기 농축기와 상기 생물반응기 사이에 배치된 중간 용기로 재순환된다. 실시형태 중 하나에서 기술된 바와 같은 시스템이 상기 방법을 실행하기에 적합하다는 것은 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다.
일 실시형태에서, 본 개시에 따른 생체분자 생산 방법은 시스템의 도관에 장착된 펌프 및 밸브를 이용하여 시스템을 통한 액체의 방향성 유동을 유도하고 시스템 다양한 부분의 가역적 결합 및 분리를 가능하게 한다. 일부 실시형태에서, 개시된 방법은 농축기에서 한외-여과 장치를 이용한다. 농축기에 존재하는 한외-여과 장치의 막힘을 방지하기 위해, 일 실시형태에서 액체는 먼저, 액체로부터 큰 고체 입자를 제거하지만 관심 생체분자에 대해서는 투과성인 프리-필터를 통과할 수 있다. 일부 실시형태에서, 프리-필터는 대략 125 μm의 기공 크기 및 대략 100 kDa의 컷오프(cutoff)를 갖는다. 바람직하게, 재순환된 농축물은 방법의 일 실시형태에서 중간 용기에 이를 수집함으로써 수확됨으로써, 농축된 세포 배양 수확물을 수득한다. 일 실시형태에서, 생물반응기 및 중간 용기와 같은 시스템의 일부는 예를 들어 이에 한정되지 않지만 pH, 온도 및 용존 산소를 측정하기 위한 하나 이상의 센서를 구비할 수 있다. 따라서, 생물반응기 및 중간 용기는 농축된 세포 배양 수확물의 pH 및 온도의 제어를 허용할 수 있다.
선택적으로, 농축된 세포 배양 수확물의 pH는 하류 공정을 위해 원하는 값으로 조절된다. 또한, 농축된 세포 배양 수확물에 대해 선택적 엔도뉴클레아제(endonuclease) 처리가 수행되어, 단백질을 그대로 유지하면서, 농축된 세포 배양 수확물에 존재하는 DNA 및 RNA를 분해할 수 있다. 엔도뉴클레아제 처리 단계는 농축된 세포 배양 수확물 내의 응집의 방지에 기여할 수 있고, 따라서 추가의 하류 공정을 위한 최적의 조건을 제공한다.
일 실시형태에서, 상기 방법은 농축된 세포 배양 수확물을 정화함으로써 정화된 세포 배양 수확물을 수득하는 단계 및/또는 이후 정화된 세포 배양 수확물에 대해 크로마토그래피 단계를 수행함으로써 원하는 생체분자를 정제하는 단계를 포함할 수 있는 하류 가공 단계를 더 포함한다.
상기한 바와 같이, 현재 개시된 방법은 필요한 장비의 소형화로 인해 제한된 공간에서 수행될 수 있으며, 따라서 층류와 같이 격리실 내에서 수행될 수 있다. 따라서, 본 개시의 방법은 세포, 단백질(항체) 및 바이러스와 같은 생체분자를 정제하는 데 특히 적합하다. 이 경우, 방법은 바람직하게 불활성화 조성물로 바이러스를 처리하는 단계로 이루어진, 정제된 바이러스 생성물에 대해 수행되는 바이러스 불활성화 단계를 더 포함한다. 불활성화 조성물은 포름알데히드, 적어도 하나의 세제(detergent), 적어도 하나의 산(acid) 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. 다른 불활성화 조성물은 과황산칼륨 용액(상업적으로 Virkon®로 알려져 있음), 수산화나트륨 또는 표백제를 포함할 수 있다. 바람직하게, 포름알데히드 또는 포르말린이 바이러스 불활성화에 사용된다. 따라서, 개시된 방법의 일 실시형태에서, 정제된 생체분자는 예를 들어 불활성화 소아마비 바이러스 백신과 같은 백신의 제제화에 사용되는 정제 불활성화 바이러스이다. 본 개시의 방법은 생체분자가 바이러스 또는 불활성화 바이러스 입자인 생체분자의 생산 및 정제에 특히 적합하다.
본 발명은 이전에 기술된 임의의 형태의 설계로 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위의 재평가 없이, 제시된 예에 일부 변형이 추가될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 소아마비 백신을 참조하여 기술되었지만, 본 발명은 로타바이러스(Rotavirus) 백신, 예를 들어 또는 광견병(Rabies) 백신에 적용될 수 있다.
상세한 도면 설명
도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 생체분자 생산 시스템의 개략적인 개요를 도시하고 있다.
개략적인 개요는, 세포 배양물을 포함하는 생물반응기(1)와; 농축기(2)를 포함하는 생체분자 생산 시스템을 도시하며, 상기 농축기는, 농축기 배출물을 수집하고 배출물을 상기 생물반응기(1)의 입구로 재순환시킬 수 있는 농축물 라인 배출구(300)를 구비한다. 생물반응기(1)와 농축기(2)는 상기 생물반응기(1)로부터 상기 농축기(2)로의 액체 이송을 가능하게 하는 도관(301)에 의해 연결된다. 농축기(2)의 막힘을 방지하기 위해, 액체는 먼저, 액체로부터 큰 고체 입자를 제거하지만 관심 생체분자에 대해서는 투과성인 프리-필터(7)를 통과한다. 방향성 액체 유동을 제공하고, 시스템의 다른 부분들 사이의 차압을 제어하거나 유도하며, 농축기(2)를 통한 액체의 교차-유동을 제공하기 위해 시스템의 도관에는 펌프(5)가 장착된다. 또한, 시스템의 도관은 유량 분포를 제어하기 위한 밸브(6)를 구비한다. 밸브는 또한 특정 시스템 부분 또는 도관과 결합되거나 분리될 수 있다. 최종적으로, 투과액을 폐기하기 위해 농축기(2)로부터 오염 제거 용기(8)로 배출물 도관(302) 라인이 제공된다. 오염 제거 용기(8)는 시스템에서 생성된 원치 않는 물질 또는 공정의 부산물이 일시적으로 저장될 수 있는 적어도 하나의 폐기물 용기(예를 들어, 탱크)를 포함한다.
농축기는 액체 내의 표적 분자의 양을 감소시키지 않으면서 총 액체 부피의 감소를 가능하게 함으로써 액체에 존재하는 표적 생체분자의 양의 증가를 제공한다. 개시된 시스템의 본 실시형태는 따라서 동일한 농축기(2)를 통한 액체의 재순환을 가능하게 함으로써 생체분자의 추가 농축을 위해, 목표 생체분자를 함유하는 농축된 액체 농축물의 재순환을 제공한다. 이러한 구성으로 인해, 전체 시스템이 액체의 재순환으로 인해 고농축 생체분자 생성물이 수득될 때 필요한 적은 수의 하류 공정으로 설계될 수 있다.
도 2a는 본 개시의 또 다른 실시형태에 따른 생체분자 생산 시스템의 개략적인 개요를 도시하고 있다.
개략적인 개요는, 세포를 함유하는 액체를 수용하기에 적합한 챔버를 포함하는 생물반응기(1), 및 농축기(2)를 포함하는 생체분자 생산 시스템 도시하며, 상기 농축기는, 농축기 배출물을 수집하고 농축기 배출물을 상기 농축기(2)와 상기 생물반응기(1) 사이에 위치한 중간 용기(4) 또는 농축기 병(concentrator bottle)의 입력으로 재순환시킬 수 있는 농축물 라인 배출구(303)를 구비한다. 생물반응기(1)와 중간 용기(4)는 생물반응기(1)로부터 상기 중간 용기(4)로의 액체 이송을 가능하게 하는 도관에 의해 연결된다. 대안적으로, 생물반응기(1)로부터 농축기(2)로 액체를 이송하기 위해 생물반응기(1)로부터 농축기(2)로 직접 연결된 추가 도관이 존재할 수 있다(도면에는 도시되지 않음). 또한, 중간 용기(4)와 농축기(2)는 또한 중간 용기(4)로부터 농축기(2)로의 액체 이송을 가능하게 하는, 펌프(5)를 갖는 도관(306)에 의해 연결된다. 농축기는 액체 내의 표적 분자의 양을 감소시키지 않으면서 총 액체 부피의 감소를 가능하게 함으로써 액체에 존재하는 표적 생체분자의 양을 증가시킨다.
일 실시형태에서, 두 개의 가스 연결부가 존재하는데, 하나의 연결부(304)는 생물반응기(1)로 들어가고 하나의 연결부(305)는 상기 생물반응기(1)를 빠져나간다. 생물반응기(1)는 적합한 성장 배지 내에 세척, 분리 및 중화된 세포 전배양물(preculture)을 포함하는 접종물(inoculum) 용기(10), 및 생물반응기(1) 내부의 pH 조절을 위한 염기(13) 유입구에 더 연결된다.
다수의 유형의 농축기가 시스템에 사용하기에 적합하며, 본 실시형태에 따른 시스템은 농축기로서 작용하는 접선 유동 여과(TFF) 장치를 구비한다. TFF는, 성장 배지와 용질과 같은 작은 오염 물질은 막의 기공을 통과할 수 있게 하면서, 사실상 모든 표적 생체분자를 보유하도록 장착된다. 이를 위해, 그리고 가능한 실시형태에서, 상기 TFF는, 성장 배지와 용질과 같은 작은 오염 물질은 투과액이 되도록 하면서, 특정 다공성, 예를 들어, 사실상 모든 표적 생체분자를 보유하기에 충분한 다공성의 기공을 갖는 적어도 하나의 중공 섬유를 구비할 수 있다. TFF 농축기(2)는 표적 생체분자를 함유하는 농축물을 중간 용기(4)의 입력으로 재순환시킬 수 있다. 투과액을 폐기하기 위해 TFF 농축기(2)로부터 오염 제거 용기(8) 로의 배출물 도관(307) 라인이 제공된다. 오염 제거 용기(8)는 시스템에서 생성된 원치 않는 물질 또는 공정의 부산물이 일시적으로 저장될 수 있는 탱크와 같은 적어도 하나의 폐기물 용기를 포함한다. 방향성 액체 유동을 제공하고, 시스템의 다른 부분들 사이의 차압을 제어하며, TFF 농축기(2)를 통한 액체의 교차-유동을 제공하기 위해 시스템 도관에는 펌프(5, 501)와 밸브(6)가 장착된다.
농축기(2)는 액체 내의 표적 분자의 양을 감소시키지 않으면서 총 액체 부피의 감소를 가능하게 함으로써 액체에 존재하는 표적 생체분자의 양을 증가시킨다. 시스템에 의한 액체 부피의 감소는 산업 차원에서 생체분자 생산에 필요한 기반시설의 축소를 가능하게 하고, 따라서 소모품의 양을 또한 줄일 수 있다. 또한, 이 시스템의 TFF 농축기(2)는 연속 관류 모드에서 자율적으로 작동된다. 이는 사람의 개입을 최소화하고, 따라서 안전 위험을 제한하고 비용을 줄인다.
도 2b는 도 2a에 도시된 방식을 실행할 수 있는 시스템을 도시하고 있다.
시스템은 생물학적 안전 캐비닛 또는 격리실에서 사용되도록 설계되었고, 생물학적 물질의 공정 개발 작업 및 실험실 규모 생산 모두에 사용될 수 있으며, 이 경우 소량의 상업적 생산뿐만 아니라 임상 시험용 재료를 생산하기 위해 사용될 수 있다. 시스템은 비-부착 세포뿐만 아니라 부착 세포의 성장에 사용될 수 있도록 설계되었다. 이를 위해, 시스템은 생물반응기(1), 바람직하게는 고정층 생물반응기를 포함한다. 생물반응기의 고정층은 구조적 요소의 표면에서 세포의 성장을 허용하기 위한 상기 구조적 요소를 구비할 수 있다. 이러한 요소의 예는, 세포의 성장을 허용하고 유체 분포 및 난류를 촉진하기 위한 나선형 구조를 기술하고 본원에 참고로 포함되는 PCT/EP2017/078775에 제시되어 있다. 요소는 폴리에틸렌, 바람직하게는 친수화된(hydrophilized) 폴리에틸렌으로 제조될 수 있다. 일 실시형태에서, 생물반응기(1)는 일회용이다. 액체 또는 가스 이송을 위해 시스템에 존재하는 도관은 도면에 도시되어 있지 않다. 생물반응기(1)는 적어도 두 개의 유체 연결부를 갖는데, 하나의 연결부는 유체를 생물반응기 내로 유입시킬 수 있고, 제 2 연결부는 유체의 제거를 가능하게 한다. 이 마지막 연결부는 비워진 생물반응기(1) 내부의 무용 공간을 최소화하도록 설계되었다. 추가 실시형태에서, 상기 생물반응기(1)는 가스의 유입 및/또는 배출을 허용하기 위한 가스 연결부를 구비한다. 바람직한 실시형태에서, 세 개의 가스 연결부가 존재하는데, 두 개의 연결부는 생물반응기(1)로 들어가고 한 개의 연결부는 상기 생물반응기(1)를 빠져나간다. 유리하게, 생물반응기(1)는 또한 공정-중 제어 및 공정 종료 분석 모두를 위해, 바람직하게는 상기 생물반응기(1)의 상단으로부터 샘플링을 허용하도록 설계된다. 샘플링은 주사기 또는 이와 동등한 조립체를 통해 이루어질 수 있다.
생물반응기(1)에서의 순환은 임펠러, 바람직하게는 자기 구동식 임펠러(magnetically driven impeller)의 사용에 의해 달성된다. 상기 생물반응기(1)의 내용물을 가열하기 위해 또는 상기 생물반응기(1)로 유입되는 배지를 가열하기 위해 가열 요소가 존재할 수 있다. 생물반응기(1)의 뚜껑에는 상기 생물반응기(1) 내의 온도, pH 및/또는 용존 산소를 측정하기 위한 하나 이상의 센서가 구비된다.
생물반응기(1)로부터의 액체 배출물은 도관을 통해 농축기 병으로도 알려진 중간 용기(4)로 이송될 것이다. 이러한 중간 용기(4)는 PET 병일 수 있으며, 약 500 mL 내지 5000 mL의 부피를 수용할 수 있다. 이 중간 용기(4)는 TFF일 수 있는 농축기(2)에 연결된다. 표적 생체분자를 포함하는 중간 용기(4)로부터의 액체는 펌프(501)에 의해 농축기(2)로 이송될 것이다. 상기 펌프(501)는 일 실시형태에서 농축기(2) 내부에서 2000 s-1의 전단 속도를 제공할 수 있다. 농축기(2)의 농축물은 이후 중간 용기(4)로 되돌아가는 반면, 액체 폐기물은 폐기될 것이다(바람직하게는 폐기물 병, 도 2b에는 도시되지 않음). 중간 용기(4)로부터 농축기(2)로의 농축물의 전후 재순환으로 인해, 고도로 농축된 생체분자 생성물이 수득되며, 이는 추가의 하류 공정(예를 들어, 크로마토그래피 정제) 또는 예를 들어 임상 시험과 같은 시험을 위한 공급원으로 이용될 수 있다.
생물반응기(1)로부터 농축기(2)로의 공정 흐름은 공정 제어기에 의해 제어된다. 시스템의 소형화를 유지하기 위해, 특히 생물학적 안전 캐비닛 또는 격리실 내부에서 사용되는 크기를 고려할 때, 제어기는 상기한 생물반응기(1)와 농축기(2) 및 중간 용기(4)를 수용하도록 설계된 도킹 스테이션(30)에 통합된다. 제어기는 생물반응기 파라미터뿐만 아니라 공정 흐름 파라미터를 제어하고 조작하며 상기한 하나 이상의 센서로부터의 데이터(pH, 온도 및/또는 DO)를 모니터링하고 기록한다. 상기 제어기는 또한 바람직하게 중간 용기(4)와 농축기(2) 사이의 펌프(들)(5, 501)의 기능을 제어함으로써(4) 농축기(2)의 기능 및 농축기(2)로부터 중간 용기(4)로의 농축물의 재순환을 제어한다.
이를 위해, 상기 제어기는 시스템의 공정 흐름 및 파라미터를 모니터링하고 제어하며 기록할 수 있는 소프트웨어를 구비한다. 제어기에 접속할 수 있는 컴퓨터를 통해 제어기로의 액세스가 사용자에게 제공될 수 있다. 제어기는 상기 도킹 스테이션 상에 존재하는 하나 이상의 USB 연결을 통해 데이터를 전송하고 IT 네트워크에 접근할 수 있게 한다. 도킹 스테이션 상에 존재하는 터치 스크린과 같은 스크린(29)은 사용자가 공정 흐름 및 측정된 파라미터를 따르고, 예를 들어 특정 하위 공정을 시작하거나 중지시킴으로써 시스템을 수동으로 작동시킬 수 있게 한다.
상기한 바와 같이, 제어기가 통합된 도킹 스테이션(30)은 또한 생물반응기(1)에 염기(13)를 공급하기 위한 병의 도킹을 가능하게 한다. 이러한 병은 부피가 500 mL내지 5000 ml인 PET 병일 수 있다. 상기 도킹 스테이션(30)은 또한 생물반응기(1)에 접종물(10)/첨가제(도시되지 않음)를 공급하기 위한 병의 도킹을 가능하게 할 수 있다. 가능성 있는 액체의 넘침을 받아내기 위한 보유 트레이가 구비될 수 있다.
도킹 스테이션(30)은 바람직하게 NaOH(예를 들어 0.5 M NaOH) 용액, 에탄올과 같은 알코올 또는 Virkon과 같은 바이러스 박멸제(virucide)로 세척할 수 있는 재료로 구성될 것이다. 도킹 스테이션(30)은 마찬가지로 과산화수소 증기(vaporized hydrogen peroxide, VHP)를 사용하는 살균 방식을 견뎌내야 한다. 바람직한 실시형태에서, 상기 도킹 스테이션(30)의 재료는 내부식성 금속이다. 도킹 스테이션(30)은 표준 110-230 V, 50-60 Hz 전원 공급 장치와 같은 전원 공급 장치로 전원을 공급받을 수 있다.
이제 본 개시의 일 양태에 따라 세포를 배양하기 위한 생물반응기(100)의 일 실시형태를 도시하는 도 3 내지 도 5를 참조한다. 일부 실시형태에서, 생물반응기(100)는 내부 격실을 형성하는 외부 케이스 또는 하우징(112) 및 내부 격실을 덮기 위한 제거 가능한 커버(114)를 포함하고, 이는 유체, 기체(예를 들어, 살포기(sparger)를 포함함), 프로브, 센서, 샘플러(sampler) 등의 선택적인 도입 또는 제거를 허용하기 위한 제거 가능한 커버 또는 캡(C)을 갖는 다양한 개구 또는 포트(P)를 포함할 수 있다. 도 2, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 생물반응기(100)는 유체를 생물반응기(100)로 순환시키기 위한 연속 루프를 형성하기 위해 외부 저장소(102) 및 도관(104)(예를 들어, 전진 및 복귀)과 연결하여 사용될 수 있다.
생물반응기 하우징(112)에 의해 형성된 내부 격실 내에서, 생물반응기(100) 전체에 유체 또는 기체의 흐름을 전달하기 위해 여러 개의 격실 또는 챔버가 제공될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 챔버는 생물반응기(100)의 베이스에 또는 그 근처에 제 1 챔버(116)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 1 챔버(116)는 생물반응기(100) 내에서 유체 흐름을 유발하기 위한 교반기를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 교반기는 "드롭-인(drop-in)" 회전 가능한, 비-접촉식 자기 임펠러(118)의 형태일 수 있다(이는 아래에서 더 기술되는 바와 같이 유체의 유입하고 방출하기 위한 다수의 개구를 포함하는 용기(미도시) 내에 포획되거나 포함될 수 있다). 일부 실시형태에서, 제공된 교반의 결과, 유체는 이후 생물반응기(100)의 외부 또는 주변 부분을 따라 환형 챔버(120) 내로 (도 6에서 화살표(A)로 나타낸 바와 같이) 위로 흐를 수 있다. 일부 실시형태에서, 생물반응기는, 사용시 성장 중인 세포를 함유하고 보유할 수 있는 구조화 나선형 베드(122)와 같은 고정층을 수용하도록 구성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 나선형 베드(122)는 사용 시점에서 챔버(120) 내로 하강하거나 배치될 수 있는 카트리지 형태일 수 있다. 일부 실시형태에서, 나선형 베드(122)는 운송 전에 시설에서 제조하는 동안 챔버 내에 미리 설치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 챔버(120)를 빠져나가는 유체는 베드(122)의 일측(위쪽)의 챔버(124)로 전달되며, 여기서 유체는 기체(예를 들어, 산소 또는 질소)에 노출된다. 일부 실시형태에서, 유체는 이후 중앙 복귀 챔버(126)로 반경 방향 내측으로 흐를 수 있다. 일부 실시형태에서, 중앙 복귀 챔버는 사실상 원주형일 수 있고, 구멍이 없는 도관 또는 튜브(128)에 의해 형성되거나, 대신에 구조화 나선형 베드의 중심 개구에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 챔버(126)는 생물반응기(100)를 통한 재순환을 위해 유체를 제 1 챔버(116)로 복귀시키며(복귀 화살표(R)), 연속 루프가 발생한다(이 버전에서 "아래에서 위로"). 일부 실시형태에서, 챔버(126) 내의 유체의 온도를 감지하기 위해 센서, 예를 들어, 온도 프로브 또는 센서(T)가 또한 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체가 챔버(116)로 진입(또는 재진입)하기 전에 소정 위치에 추가 센서(예를 들어, pH, 산소, 용존 산소, 온도)가 제공될 수 있다. 본원에서 기술한 센서와 프로브는 재사용 가능, 1회 사용용 및/또는 일회용일 수 있다.
도 5a는 본 개시의 생물반응기에서 구조화 고정층, 특히 나선형 베드(122)로 사용하기 위한 매트릭스 물질의 일 실시형태를 도시하고 있다. 일부 실시형태에서, 메쉬 구조로 제조된 하나 이상의 스페이서 층(122b)에 인접하게 하나 이상의 세포 고정화 층(122a)이 제공된다. 일부 실시형태에서, 레이어링(layering)이 선택적으로 여러 번 반복되어 적층형(stacked) 또는 층상(layered) 구성을 달성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 스페이서 층(122b)에 포함되는 메쉬 구조는, 두 개의 고정화 층(122a) 사이에서 층을 이룰 때 세포(도 5b에서 세포(L)는 고정화 층(122a)의 물질에 매달리거나 포획되고, 세포 배양물은 본원에 청구된 임의의 발명의 일부를 형성할 수 있음)와 유체가 흐르는 구불구불한 경로를 형성한다. 이러한 유형의 구성의 결과로서 구조화 고정층 내에서 세포의 균질성이 유지된다. 일부 실시형태에서, 이러한 구불구불한 경로를 형성하는 다른 스페이서 구조가 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 구조화 고정층은 이후 축 또는 코어(예를 들어, 다수의 구성 부품으로 제공될 수 있는 도관(128))를 따라 나선형으로 또는 동심으로 감길 수 있다. 일부 실시형태에서, 구조화 고정층의 층들은 단단히 권취된다. 일부 실시형태에서, 코어의 직경, 층의 길이 및/또는 양은 궁극적으로 조립체 또는 매트릭스의 크기를 정의할 것이다. 일부 실시형태에서, 각각의 층(122a, 122b)의 두께는 0.1 내지 5 mm, 0.01 내지 10 mm, 또는 0.001 내지 15 mm일 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 생물반응기(100)는 특정 실시형태에서 "모듈식"일 수 있다. 일부 실시형태에서, 모듈식 생물반응기는, 모듈의 제조 균질성으로 인해 고도로 예측되는 방식으로 세포를 배양하기에 적합한 공간을 생성하기 위해 함께 상호작용하는 다수의 개별 모듈로 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 모듈식 생물반응기는 특정 형상 또는 형태로 제한되지 않는다(예를 들어, 응용에 따라, 원통형이거나 다른 것일 수 있고, 구조화 고정층 또는 비구조화 베드를 가질 수 있다). 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 모듈은 베이스 모듈(130)에 의해 형성되는 베이스부와, 중간 모듈(140)에 의해 형성되는 중간부(이는 이하의 설명에서 더 기술되는 바와 같이 다수의 적층 가능한 모듈식 부분으로 형성될 수 있음)와, 중간 모듈의 일부로 간주될 수 있는 도관 또는 튜브(128)와 같은 선택적인 결합된 중앙 모듈, 및 뚜껑 또는 제거 가능한 커버(114)의 형태로 커버 부분에 의해 형성된 것과 같은 커버 모듈을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 모듈은 개별 구성요소로서 개별적으로 제조될 수 있고, 의도된 응용을 기반으로 제조 시설에서 조립(이후 사용 시점으로 운송됨)되거나 최종 사용 시점에서 의도된 응용을 기반으로 조립될 수 있다. 일부 실시형태에서, 생물반응기(100)의 모듈은, 예를 들어, 구조화 또는 비구조화 고정층과 같은 고정층을 사용하여 고밀도 방식으로 세포를 성장시키기 위한 장소를 생성하도록 상호작용한다.
본 개시에 따른 생물반응기(200)의 추가 실시형태가 도 7 내지 도 11에 도시되어 있다. 일부 실시형태에서, 생물반응기는 (단일 단위로서 모듈식이든 사전 조립된 것인지 간에) 베이스, 중간부 및 커버를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 베이스부는 베이스 부분(230)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 중간부는 중간 부분(250 및/또는 270)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 중간 부분(250 및 270)은 동일하지 않다. 일부 실시형태에서, 커버부는 커버 부분(280)을 포함할 수 있다. 도 8을 참조하면, 일부 실시형태에서, 베이스 부분(230)은 외벽(232) 및 내벽(234)을 포함할 수 있으며, 이는 교반기(미도시)를 수용하기 위한 제 1 챔버(216)를 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 내벽(234)은 외벽 또는 외부 벽(232)에 의해 한정되는 제 2의 반경 방향 외측 챔버(220)로의 유체 흐름을 허용하기 위한 개구(234a)를 포함할 수 있다.
도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 일부 실시형태에서, 내벽(234)은 도 10에 도시된 제 1 중간 부분(250) 상에 설부(tongue, 250a)와 같은 대응하는 커넥터와 맞물리기 위한 홈(groove, 236)과 같은 다수의 커넥터를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 내벽(234)은 외벽(232)보다 더 낮거나 더 높을 수 있다. 일부 실시형태에서, 내벽(234)은 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이 외벽(232)보다 더 낮은 높이일 수 있다. 도 7을 참조하면, 일부 실시형태에서, 제 1 중간 부분(250)은 베이스 부분(230) 내에 적어도 부분적으로 리세스될 수 있다.
일부 실시형태에서, 베이스 부분(230)은 홈(237)과 같은 주변 커넥터를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 커넥터 또는 홈(237)은 단순히 외벽(262)의 일부일 수 있는 제 2 중간 부분(270)의 대응하는 커넥터를 수용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 중간 부분(270) 내에서는 제 3 챔버(224) 내에 다수의 고정층(274)이 배치될 수 있다(그러나, 이러한 또는 임의의 개시된 실시형태에서 임의의 크기, 형상 또는 형태를 취할 수 있는 단일 모놀리식 고정층이 사용될 수 있지만, 고정층의 인접한 부분 사이에 갭(G)이 제공될 수도 있다). 갭은 또한 상부 베드가 하부 베드 위에 있고 이에 의해 지지되도록 제거될 수 있다.
일부 실시형태에서, 구조화 고정층은 도 5, 도 5a, 도 5b 및 5c에 도시된 바와 같이 나선형 형태일 수 있다(이 나선형 형태는 개시되거나 개시되지 않은 생물반응기의 임의의 실시형태에서 구현될 수 있다). 나선형 베드의 경우, 베드는 내벽(266) 주위에 권취될 수 있고, 이는 베이스 부분(230)의 제 1 챔버(216)로 유체를 복귀시키기 위한 제 5 챔버(228)를 형성할 수 있다. 내벽(266)은 도시된 바와 같이 다수의 적층형 관형 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 적층형 관형 부분은 존재하는 고정층의 수에 따라 높이가 조정될 수 있다(예를 들어, 각각의 적층형 베드에 대해 하나의 관형 부분이 제공될 수 있다).
일부 실시형태에서, 커버 부분(280) 또는 뚜껑은 제 2 중간 부분(270)과 제거 가능하게 연결되어, 액체가 기체, 예를 들어, 공기와 만나는 제 4 챔버(226)를 형성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 커버 부분과 제 2 중간 부분 사이의 연결은, 외벽(262)의 상단 또는 본원에 개시된 임의의 접근 메커니즘을 수용하는 홈(282)과 같은 커넥터에 의해 이루어질 수 있다. 뚜껑 또는 커버 부분(280)은 다양한 포트(P)를 포함할 수 있다.
도 9 및 도 11을 참조하면, 중간 부분(250)의 추가 세부사항이 도시되어 있다. 일부 실시형태에서, 부분(250)은 다수의 반경 방향으로 연장된 지지대(254)를 포함할 수 있으며, 따라서 인접한 제 3 챔버(224)에서 그 위에 놓일 때 구조화 고정층에 대한 지지를 부여할 수 있다. 일부 실시형태에서, 지지대(254)는 또한 유체가 수직으로 흐르도록 하기 위한 부분 개구(O)를 형성하는 하부 선반(256)을 지지할 수 있다. 일부 실시형태에서, 지지대(254)의 높이(H)는, 고정층(274)의 전체 부분을 통과하기 위해 챔버(224)로 진입하기 전에 유체가 충분한 상승 속도를 발생시킬 수 있으면 충분할 수 있다.
일부 실시형태에서, 내부 환형 벽(258)은 지지대(254)의 내측 단부에 연결될 수 있다. 일부 실시형태에서, 벽(258)은 직경이 중간 부분(270)의 내벽(266)의 직경에 대응하고, 이에 연결(예를 들어 내포)될 수도 있다. 일부 실시형태에서, 내벽(266)은 제 5 챔버(228)로부터 제 1 챔버(216)로 유체를 전달하기 위한 통로를 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 흐름 방해기(260)는 이 통로 내에 제공되어 제 5 챔버(228) 내부에서 임의의 와류의 생성을 방지할 수 있다.
일부 실시형태에서, 센서(미도시)와 같은 구성요소와의 나사식 연결을 확립하기 위해 커버 부분(280) 상의 하나 이상의 포트(P)에 내부 나사산을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 본 개시의 추가 양태에 따라, 그리고 도 11 및 도 12를 참조하면, 커버 부분(280)은 나선형 나사산을 갖는 금속 인서트(292)를 사출 금형(294)에 제공한 다음 플라스틱 재료를 금형에 주입함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 나사산은 커버 부분(280)에 확실하게 제공될 수 있으며, 그렇지 않으면 플라스틱으로 형성될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 이러한 기술은 또한 나사식 피팅 또는 포트를 필요로 하는 개시된 생물반응기의 임의의 다른 부분과 관련하여 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 기술에 사용하기 위한 인서트는 IMTEC 브랜드의 독일 빌레펠트의 Wilhelm Bollhoff GmbH & Co. KG로부터 입수할 수 있다.
도 7로부터, 일부 실시형태에서, 세포 배양 챔버(224) 내의 하나의 고정층 모듈로부터 바로 인접한 고정층 모듈로의 흐름은 직접적이거나 중단되지 않을 수 있음을 알 수 있다. 일부 실시형태에서, 외부 챔버(224)는 내부에 위치한 다수의 베드를 통해 연속적인 유동 경로를 생성할 수 있는데, 이는 구조화 고정층, 비구조화 고정층 또는 비구조화 베드일 수 있다. 일부 실시형태에서, 미리 설계되고 정합된 베드 모듈을 통한 연속적이고 실질적으로 방해 받지 않는 흐름은 세포 성장 및 다른 처리를 위한 균질성을 촉진하는데 도움이 되고 세포 배양 조작의 일관성을 향상시키며, 또한 적층형 베드로부터 측정치 또는 샘플을 취하는 능력을 증진시키는데, 이는 (이하에 논의되는 바와 같이 천공 지지대와 대조되는) 차단 칸막이(block partition)가 존재하는 경우에는 쉽게 가능하지 않다. 마지막으로, 구조화 베드 실시형태에서, 하나의 고정층 모듈로부터 다른 고정층 모듈로의 특성 및 특징을 맞추려는 노력이 크게 감소되므로 전체 생물반응기의 제조는 훨씬 덜 복잡하고 노동 집약적이다.
이제 명확성을 위해 단면도로 도시된 생물반응기(300)의 제 3 실시형태를 개략적으로 도시하고 있는 도 13 및 도 14를 참조한다. 일부 실시형태에서, 생물반응기(300)는 (단일 단위로서 모듈식이든 사전 조립된 것인지 간에) 커버(333)를 갖는 외부 하우징(331)을 포함하며, 이들 중 어느 하나는 유체 도입 또는 제거를 허용하기 위한 다양한 개구 또는 포트를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 생물반응기 하우징(331) 내에서 유체 흐름을 유발하기 위한 교반기를 포함하는 제 1 챔버(316)를 포함하는 여러 개의 격실이 생물반응기(300) 내에 제공되며, 이는 "드롭-인" 회전 가능한 비-접촉식 자기 임펠러(318) 또는 본원에 개시된 교반기의 형태일 수 있다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 임펠러(318)는 유체를 유입하고 방출하기 위한 유입구 및 배출구의 역할을 하는 다수의 개구(318b)를 포함하는 하우징 또는 용기(318a)와 같은 하우징 내에 수용되거나, 포획되거나 포함될 수 있다(그러나 다른 형태의 교반기가 사용될 수 있다). 일부 실시형태에서, 생성된 교반은, 유체가 제 1 챔버(316)의 반경 방향 외측에 있는 제 2 또는 외부 환형 챔버(320) 내로 유동하도록 할 수 있다.
일부 실시형태에서, 유체는 이후 생물반응기(300)의 중간 외부 부분을 따라 제 3 환형 챔버(324) 내로 (도 14에 화살표로 표시된 바와 같이) 위로 흐를 수 있다. 일부 실시형태에서, 외부 부분은, 사용시 성장 중인 세포를 함유할 수 있는 구조화 나선형 베드(325)(그러나 다른 형태가 사용될 수 있음)와 같은 고정층을 수용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 나선형 베드(325)는 사용 시점에서 챔버(324) 내로 간단하게 하강할 수 있는 카트리지의 형태일 수 있거나, 운송 전에 시설에서 제조하는 동안 챔버 내에 미리 설치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제 3 챔버(324)를 빠져나가는 유체는 이후 제 4 챔버(326)로 전달될 수 있으며, 여기서 제 4 챔버(326)는 기체(예를 들어 공기)에 노출된 후 제 5 챔버(328)로 반경 방향 내측으로 유동하며, 이는 사실상 원주형이고 생물반응기(310)를 통한 재순환을 위해 유체를 제 1 챔버(316)로 복귀시키고, 따라서 연속적인 루프가 형성된다. 일부 실시형태에서, 온도 프로브 또는 센서(T), 또는 본원에 개시된 임의의 다른 센서는 또한 파라미터, 예를 들어, 제 5 챔버 내의 유체의 온도를 직접 감지하기 위해 제공될 수 있고, 이 위치(이는 유체가 고정층(325)에 진입(또는 재진입)하기 전임)에 추가 센서(예를 들어, pH 또는 용존 산소)가 또한 제공될 수 있다.
도 13b의 부분 절개 이미지로부터, 제 3 챔버(324)는 상부 및 하부 플레이트(330, 332)에 의해 한정될 수 있으며, 이는 일반적으로 세포가 없는 유체가 고정층(325)에 진입 및 배출되는 것을 허용하기 위한 개구 또는 천공을 포함한다. 일부 실시형태에서, 하부 플레이트(332)는 재순환을 위해 유체가 제 5 챔버(328)로부터 제 1 챔버(316)로 통과할 수 있도록 하는 중앙 개구(332a)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상부 플레이트(330)는 유체가 제 5 또는 복귀 챔버(328)로 진입하기 위해 이동할 수 있는 개구(330a)를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 상부 플레이트(330)에 대한 지지대는 중공의 대체로 원통형인 튜브(334)에 의해 제공될 수 있지만, 다른 형태를 취할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이 튜브(334)의 대향 단부는 플레이트(330, 332)의 대응하는 홈(330b, 332b)에 끼워질 수 있다(일부 경우, 하부 플레이트(332)는 도시된 실시형태에서 임펠러 하우징 또는 용기(318a)와 일체형일 수 있다). 일부 실시형태에서, 일반적으로 수직 막대(336)와 같은 지지대는 플레이트(330)에 대한 추가 지지를 제공하도록 배열될 수 있다. 일부 실시형태에서, 개시된 수직 막대(336)는 대응하는 챔버(328) 내에서의 유체 흐름을 어떠한 방식으로도 방해하지 않는다. 일부 실시형태에서, 막대(336)의 단부는 플레이트(330, 332) 내에 리세스되거나 적절한 패스너(fastener) 또는 잠금 메커니즘(예를 들어, 잠금 연결, 볼트 또는 접착제)에 의해 제자리에 유지될 수 있다.
도 14 및 그 위에 제공된 작동 화살표로부터, 유체 교반의 결과로서, 일부 실시형태에서, 유체가 챔버(316)로부터 챔버(320)로 외측으로 흐를 수 있음을 알 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체는 이후 고정층을 포함하는 챔버(324)를 수직으로 통과하고 챔버(328)로 다시 보내질 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체는 이후 내측으로 챔버(328)로 보내지는데, 여기서 유체는 개구(332a)를 통해 제 1 챔버(316)로 복귀할 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체는 배양 배지를 지칭할 수 있다.
도 15는, 일부 실시형태에서, 유체가 튜브(334)에 의해 형성된 내벽을 따라 직접 흐를 수 있도록 상부 플레이트(330)가 주변 개구(330c)를 구비하는 구성을 더 도시하고 있다. 이러한 방식으로, 제 5 챔버(328)를 통과하면서 하향으로 흐르는 유체의 얇은 층 또는 막이 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이는 유체가 제 1 챔버(316)로 복귀되기 전에 제 5 챔버(328) 내에서 기체(공기)에 노출된 유체의 부피를 증가시키는 역할을 할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 구현은 보다 많은 산소 전달을 허용할 수 있는데, 이는 더 큰 크기를 위해 필요하거나 생산 중인 생물학적 제제를 기반으로 공정 파라미터를 조정하기 위해 세포 성장 속도를 증가시키기 위해 필요할 수 있다.
일부 실시형태에서, 유체 막을 생성하는 "폭포" 구현은, 단지 작은 넘침(overflow)이 생성되도록, 시작에서부터 제한된 양의 세포 배양 배지를 첨가함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 일부 실시형태에서, "폭포" 구현은 세포 배양 배지 및 세포를 첨가함으로써 달성되고, 이후 세포가 베드에서 성장할 때, 챔버(328)와 같은 대응하는 챔버에서 배양 배지를 (예를 들어, 딥 튜브(dip tube)를 사용하여) 회수한다.
일부 실시형태에서, 생물반응기(400)의 제 4 실시형태는 도 16 내지 도 18을 참조하여 기술된다. 이 실시형태에서, 생물반응기(400)는 위에서 언급한 바와 같이 제 1 내지 제 5 챔버(416, 420, 424, 426 및 428)를 포함(고정층은 도시되지 않음)하지만, 하우징(412)은 다수의 모듈식 부품으로 구성된다. 일부 실시형태에서, 부분은 베이스 부분(430)과, 하나 이상의 중간 부분(450) 및 커버 부분(470)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 부분(430, 450, 470)은 언급한 바와 같이 챔버(416, 420, 424, 426 및 428)와 함께 생물반응기(400)를 형성하기 위해 유체 기밀 방식으로 상호작용하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 그리고 아마도 도 16으로부터 가장 잘 이해되는 바와 같이, 베이스 부분(430)은, 중간 부분(450) 중 하나로부터 돌출된 설부(452)와 같은 대응하는 주변 커넥터를 수용하고 이에 맞물리기 위해 홈(432) 형태로 도시된 주변 커넥터를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 베이스 부분(430)은 유체 교반기(미도시)를 수용하기 위한 제 1 챔버(416)를 형성하는 직립 벽(434)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 벽(434)은 추가 또는 제 2 챔버(420)를 형성하는 베이스 부분(430)의 외부로 반경 방향으로 유체가 흐를 수 있도록 하는 개구 또는 통로를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 베이스 부분(430)의 존재의 결과로서 흐름이 수직으로 다시 향하게 됨에 따라, 난류가 발생하고, 이는 생물반응기 전체에 걸친 유체의 혼합 및 균질성을 촉진시키고, 따라서 세포 배양 과정을 향상시킨다.
두 개의 중간 부분(450a, 450b)은 적층된 것으로 도시되어 있으며, 제 1 (하부) 부분(450a)의 주변 커넥터(홈(454))는 제 2 (상부) 부분(450b)의 대응하는 커넥터(설부(452))와 맞물린다. 도 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 일부 실시형태에서, 각각의 중간 부분(450a, 450b)은 설부(452)와 홈(454)을 각각 지지하는 외부 측벽(456)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 반경 방향 내측으로, 내벽(458)은 내부 및 외부 커넥터를 보유하며, 이는 직립 턱부(ledge, 460, 462)의 형태일 수 있고, 튜브(436)의 대응하는 단부를 수용하기 위해 제공될 수 있으며, 따라서 제 5의 복귀 챔버(428)의 주변부를 형성한다.
일부 실시형태에서, 제 1 또는 하부 중간 부분(450a)은 또한, 벽(434)으로부터의 직립 돌출부(434a)와 같은, 베이스 부분(430)의 커넥터를 적어도 부분적으로 수용하는 길쭉한 아치형 슬롯(464)과 같은 개구를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 내부 턱부(466)는, 벽(434)에 의해 형성된 내부 기둥으로 유체가 흐르게 하고, 또한 임의의 온도 센서, 딥 튜브 등(유체가 고정층을 빠져나간 후에 배치됨)을 수용할 수 있도록 중간 부분(450a, 450b)에 중앙 개구(466a)를 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제 2 중간 부분(450b)은 유사하게 호환성을 촉진하도록 구성될 수 있으며, 이 경우, 제 2 또는 상부 중간 부분(450b)의 개구(슬롯(464))는 상기한 바와 같이 제 5 또는 복귀 챔버(428) 내에서 얇은 강하 흐름(falling flow) 또는 유체 막의 생성을 허용한다.
일부 실시형태에서, 다수의 지지대(468)가 내벽과 외벽(456, 458) 사이에서 연장된다. 일부 실시형태에서, 지지대(468)는 반경 방향으로 연장된 지지대(468a) 및 적어도 하나의 원주 방향으로 연장되는 지지대(468b)를 포함하며, 이는 함께 유체 흐름을 허용하는 천공 또는 그물 모양의 플레이트형 구조를 형성할 수 있다(이러한 또는 임의의 실시형태에서 이러한 구조는 스크린, 네트, 그리드 또는 다른 골격 구조를 포함할 수 있고 강성이거나, 반-강성 또는 유연할 수 있다). 실제로, 지지대(468)는 유체가 통과할 수 있도록 개구에 의해 생성된 개방 공간의 양을 최대화함으로써 베드(들)를 통한 유체 유동을 향상시키도록 설계될 수 있다. 일부 실시형태에서, 세포를 배양하기 위해, 벽(434) 주위에 권취된 나선형 베드(미도시)와 같은 고정층이 부분(450a, 450b) 사이에 형성된 챔버(424) 내에 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상부 중간 부분(450b)으로부터 전달되는 유체는 커버 부분(470)에 의해 부분적으로 형성된 제 4 챔버(426)로 진입할 수 있고, 재순환을 위해 제 1 챔버(416)로 복귀하기 전에 제 5 챔버(428)를 형성하는 기둥으로 흐를 수 있다.
일부 실시형태에서, 커버 부분(470)은 제 2 중간 부분(450b)의 대응하는 커넥터(홈(454))에 끼워 맞춰지기 위해 설부(472)와 같은 커넥터를 포함한다. 일부 실시형태에서, 커버 부분(470)은 또한 제거 가능한 캡 또는 뚜껑(476)을 수용하기 위한 직립 벽(474)과 같은 제 1 또는 중앙 수용기(receiver)를 포함할 수 있으며, 이는 유체 또는 다른 물질을 생물반응기(400)(및 제 5 챔버(428))로 전달하기 위해 도관과 연결하기 위한 다양한 포트(P)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 캡 또는 뚜껑(476)은 도시된 바와 같이 온도 센서 또는 프로브(T)뿐만 아니라 다른 센서를 보유할 수 있고, 생물반응기(400)로부터 물질을 추가 또는 제거하거나, 또는 제품 제조 공정을 조절하기에 적합할 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 일부 실시형태에서, 캡 또는 뚜껑(476)은 챔버(428)를 통한 복귀 흐름과 관련하여 감지 또는 유체 샘플링이 발생할 수 있도록 잘 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 직립 벽(477)과 같은 제 2의 주변부에 배치된 수용기는 또한 센서를 수용하거나 생물반응기에 대해 물질(배양 샘플 포함)을 배치하거나 회수하기 위해 제 2 캡 또는 뚜껑(478)과 연결되도록 구성될 수 있고, 특히 이의 주변부는 세포 배양이 완료되는 제 3 챔버(426)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 캡 또는 뚜껑(476, 478)은 상이한 유형의 포트(P)를 가질 수 있고 상이한 크기/형상일 수 있거나, 또는 호환성을 촉진하기 위해 동일할 수 있다.
도 16을 도 7과 비교하면, 캡 또는 뚜껑(476, 478)이 다양한 크기의 생물반응기와 관련하여 사용될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 도 16에서, 캡 또는 뚜껑(476, 478)은 생물반응기(400)의 외경보다 훨씬 작은 외경을 갖는다는 것을 알 수 있다. 일부 실시형태에서, 캡 또는 뚜껑(476, 478)은 또한 도 7의 생물반응기(300)(또는 다른 임의의 것)와 함께 사용될 수 있으며, 이 경우 외경은 생물반응기(300)의 직경과 대략 동일하거나 아마도 약간 더 클 것이다.
일부 실시형태에서, 구조물을 함께 유지하기 위해 연결부에서 접착제 또는 아교가 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 나사산 또는 잠금(예를 들어, 착검식(bayonet style)) 연결부가 사용될 수 있고, 따라서 유체 밀봉이 유지되어 누출을 방지하고 무균 상태가 유지되는 것을 돕는다. 일부 실시형태에서, 모듈식 부분(430, 450, 470)의 구성은 생물반응기(400)가 신속하게 현장에서 사전 조립되고, 조립되거나 구성될 수 있게 하고, 유사한 신속성으로 잠재적으로 분해될 수 있게 한다. 높은 벽(434) 또는 중간 부분(450)을 형성하기 위해 추가 튜브(들)를 용이하게 추가할 수 있기 때문에, 고정층의 수 또는 생물반응기(400)의 높이는 응용에 따라 특정 요구 또는 공정 설정에 맞게 조정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 챔버 내의 하나의 고정층으로부터 바로 인접한 베드로의 흐름은 직접적이거나 중단되지 않는다. 일부 실시형태에서, 베드를 수용하기 위한 외부 챔버(424)는 그 안에 존재하는 다수의 베드를 통해 연속적인 유동 경로를 생성하는데, 이는 구조화 고정층, 비구조화 고정층 또는 다른 베드일 수 있다. 일부 실시형태에서, 연속적이고 실질적으로 방해 받지 않는 흐름은, 모듈이 실제로 단일 베드인 것처럼 균질성을 촉진하는데 도움이 되고, 따라서 세포 배양 공정의 예측 가능성과 품질을 향상시킨다. 균질성은 베드 전체에 걸친 세포 분포가 균질하거나 다소 동일한 확산을 갖는 것을 의미한다.
도 18은 중간 부분(450)의 대안적인 실시형태를 도시하고 있는데, 이는 베이스 부분(430) 위에 배치되도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 다수의 반경 방향으로 연장된 지지대(466b)가 중앙 개구(466a) 내에 제공되며, 이는 고리(466d) 형태의 내부 커넥터와 연결된다. 일부 실시형태에서, 고리(466d)는 교반기(미도시)를 보유하기 위한 캐리어(480)의 일부를 수용하도록 크기가 정해질 수 있고, 따라서 베이스 부분(430)의 바닥 위에 이를 매단다. 일부 실시형태에서, 구조물을 기반으로, 회전하는 동안 임펠러와 베이스 부분(430)의 바닥 사이의 마찰 접촉의 결과로서의 마찰 및 수반되는 입자 분리(particle shedding)가 방지된다.
도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 캐리어(480)는 한 쌍의 압축성 클립(482)을 포함할 수 있는데, 이는 고리(466d) 내의 개구를 통과할 수 있도록 함께 눌려지고, 이후 캐리어가 자유롭게 회전할 수 있도록 상대적 움직임을 허용하면서, 중간 부분(450)에 캐리어를 안전하게 매달도록 해제될 수 있다. 일부 실시형태에서, 캐리어(480)는, 임펠러(미도시) 또는 아마도 단순히 길쭉한 자성 또는 강자성 막대(아님)와 같은, 교반기의 대응 부분을 수용하는, C-형태의 단면으로 도시된 소켓(socket, 484)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이 부분은 베어링에 의해 교반기에 회전 가능하게 연결된 상향 연장 돌출부를 포함할 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 일부 실시형태에서, 소켓(484)은 베이스 부분(430) 아래에서와 같이 생물반응기(400)의 외부에 위치한 대응하는 외부 또는 비-접촉식(예를 들어, 자기) 구동장치(D)와의 정렬을 달성하기 위해 필요할 수 있는 교반기의 좌우 이동을 허용할 수 있다.
도 18a 및 도 18b는 또한 고정층(496)을 포함하는 모듈식 생물반응기(400)의 대안적인 실시형태를 도시하고 있다. 일부 실시형태에서, 베이스 부분(430)과 커버 부분(470)은 외부 케이스(492)와 연결되도록 구성될 수 있으며, 이는 중간 부분(450)의 주변부와의 갭 또는 공간을 형성한다. 일부 실시형태에서, 갭(G) 또는 공간은 중간 부분(450)과 결합된 베드의 온도를 제어하기 위해 가열 또는 냉각 효과를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 갭(G) 또는 공간은 또한 베드 내의 성장 세포에 근접하고 온도 변화에 민감할 가능성이 있는 생물반응기의 중간 영역의 벽의 단열을 단순히 공급할 수 있다. 이 단열은 생물반응기의 베이스 부분(430)의 바닥에 가해지는 열이 베드(들)(496) 내의 부착된 세포까지 연장되는 것을 방지하도록 작용한다.
도 18a는 또한 생물반응기에서 살포(sparging)의 가능한 사용을 도시하며, 이는 임의의 개시된 실시형태에서 제공될 수 있다. 도시된 구성에서, 살포는 제 5 챔버(428)에 위치한 살포기(494)에 의해 제공된다. 그 결과 생성된 기포는 따라서 복귀 유체 흐름과 반대 방향으로 위로 흐를 수 있다.
이들 도면 및 아마도 도 18b에서 최상으로 도시하고 있는 바는 중간 부분(450)이 내부 튜브(436)와 맞물릴 수 있는데, 이들 내부 튜브는 유체 불투과성이고 따라서 베이스 부분(430)으로 흐름을 복귀시키기 위한 챔버(428)를 제공할 수 있으며, 이 베이스 부분에서 유체는 교반되고 아래로부터 베드로 진입해서 이를 통해 위로 흐를 수 있다(개시된 임의의 실시형태에서). 이들 튜브(436)는 도시된 바와 같이 하나의 튜브가 존재하는 각각의 고정층(496)에 대응하도록 제공될 수 있고, 두 개의 중간 부분(450)은 각각의 튜브(436)와 맞물린다(예를 들어, 하나는 아래로부터 그리고 하나는 위로부터). 그러나, 이러한 또는 임의의 다른 개시된 실시형태에서, 나선형 베드의 가장 안쪽의 나선형 랩(wrap)과 같은 고정층의 가장 안쪽 표면은 유체에 대해 불투명하도록 그것을 제조하거나 달리 조절함으로써 유사한 기능을 수행하도록 제조될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 표면은 유체-불투과성 또는 소수성 물질로 코팅될 수 있고, 따라서 여전히 베드(들) 내에 유체를 유지하고 챔버(428)에 의해 형성된 중앙 기둥을 통한 유체의 확실한 복귀 흐름을 유지한다.
도 18c는 또한 이전에 도시하고 기술한 바와 같은 구조화 나선형 베드일 수 있는 고정층(496)을 개재하는 중간 부분(450a, 450b)을 포함하는 생물반응기(400)의 실시형태를 도시하고 있다. 베이스 부분(430)과 커버 부분(470)이 또한 제공되고 외부 케이스(492)와 접속되어 고리 또는 갭을 생성하며, 이는 다시 가열 또는 냉각 수단과 단열되거나 결합될 수 있다. 이러한 또는 임의의 다른 실시형태에서, 케이스(492)는 단순히 버퍼 또는 공간(공기 또는 다른 기체로 채워짐)을 생성할 수 있다. 이는 생물반응기(400)의 온도가 보다 효율적으로(예를 들어, 더 빠르게) 조절될 수 있게 하고, 또한 배지 예열 측면에서 보다 낮은 요건을 갖고 배지 재순환에서 관류 및/또는 사용될 수 있게 한다.
이 도면은 또한 교반기(418a)를 위한 하우징(418)을 도시하고 있다. 하우징(418)은 도 23에 도시된 형태 중 어느 하나일 수 있으며, 따라서 흐름 분할기(418d)를 포함할 수 있다. 중앙 기둥(즉, 도 18a에 도시된 복귀 챔버(428))을 부분적으로 형성하기 위한 튜브(436) 형태의 내부 칸막이가 또한 도시되어 있다. 외부 칸막이가 또한 도시되어 있는데, 부분들(450a, 450b)과 제거 가능하게 상호 연결되고(접착제 또는 다른 형태의 결합을 사용하여 제자리에 부착될 수 있는) 원통형 구조 또는 튜브(496)와 같은 종류일 수도 있지만, 또한 이들 중 하나 또는 둘 다를 갖는 단일 구조일 수 있다.
도 19 및 도 20은 도시된 예에서 두 개의 수직으로 적층된 구조화 고정층(518a, 518b)과 같은 하나 이상의 고정층을 포함하는 생물반응기(500)의 예를 도시하고 있다. 일부 실시형태에서, 고정층(518a, 518b)은 생물반응기(500)의 외부 챔버(512a)에 배치될 수 있고, 도 1 내지 도 3에 도시된 나선형 베드일 수 있다. 일부 실시형태에서, 내부 챔버(512b)는 또한 고정층(들)에 대해 순환 유체를 제공할 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체는 생물반응기(500)의 하부 격실(512c)에 위치한 임펠러(520)와 같은 결합된 교반기에 의해 흐를 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체의 흐름은 위에서 아래로 또는 아래에서 위로와 같이 고정층 내에서 수직 방향일 수 있다. 일부 실시형태에서, 구조화 고정층(들)은 내부 챔버(512b)에 제공될 수 있고, 외부 챔버(512a)는 내부 챔버에 대해 유체를 전달하는 역할을 한다.
이제 도 21 및 도 22를 참조하면, 일부 실시형태에서, 임펠러(600) 형태의 교반기가 상기한 실시형태 중 어느 하나에서 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 임펠러(600)는 반경 방향으로 연장된 블레이드(606)를 갖는 몸체(604)(기계 가공 또는 사출됨)에 삽입될 수 있는 자석(602) 및 샤프트(610) 또는 다른 수용기가 삽입될 수 있는 개구(608)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 캡(미도시)이 자석(602) 위에 제공되어 배양 배지와의 접촉이 이루어지지 않도록 하고, 접착제 또는 나사산 연결을 사용하여 부착될 수 있다. 일부 실시형태에서, 몸체(604) 실시형태가 사출(사출 성형)될 때 자석(602)이 오버몰딩(overmold)될 수 있다. 일부 실시형태에서, 임펠러(600)를 형성하기 위해 실시형태를 3D 인쇄하고, 3D 인쇄를 일시 정지하고, 자석을 삽입하고, 3D 인쇄를 다시 시작할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 임펠러 몸체(604)는 폴리카보네이트 또는 다른 적합한 재료와 같은 내구성이 있는 고분자 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 임펠러는 기계 가공, 사출 성형, 3D 인쇄, 또는 다른 방식으로 제조될 수 있다. 결합된 수용기 또는 샤프트(610)(존재하는 경우)는 폴리프로필렌 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있으며, 기계 가공, 사출 또는 3D 인쇄될 수 있다.
도 23은 결과적인 상대 효율의 표시와 함께, 테이블 형태의 상이한 용기(618a)를 갖는 임펠러(600)의 다양한 조합을 도시하고 있다. 일부 실시형태에서, 블레이드(B)의 반경 방향 범위를 조정하고 용기(618a)의 배출구(O)의 수를 4 개 이상(및 가능하면 10 개 내지 12 개)으로 변경함으로써, 유체 흐름 측면에서 더 높은 효율이 비슷한 회전 속도에서 달성될 수 있다. 일부 실시형태에서, X-형태의 단면을 갖는 직립 벽(618d)과 같은 분할기가 흐름을 분할하기 위해 용기(618a)의 유입구(I)에 인접하게 제공될 수 있다. 도 23의 우측에 있는 두 개의 실시형태에서, 용기(618a)를 빠져나갈 때 흐름을 안내하기 위해 날개(vane, V)가 제공되어 있으며, 표시된 바와 같이 날개는 다양한 형태 또는 폭을 가질 수 있음을 알 수 있다.
도 24는 반경 방향으로 곡선형인 블레이드(B)를 갖는 임펠러(650)의 다른 예를 더 도시하고 있다. 일부 실시형태에서, 임펠러(650)는 이와 관련하여 사용될 때 용기(618a)의 유입구(I)로부터 흐름을 수용하기 위한 중앙 공간(651)을 포함할 수 있고, 따라서 블레이드(B)는 배출구(O)를 통해 유체를 외부로 다시 내보내는 역할을 한다. 블레이드(650)는 10 개의 블레이드를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 원하는 경우 또는 필요에 따라 더 많거나 적은 수가 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 임펠러(650)는 외부 구동장치(미도시)와의 비-접촉 결합을 형성하기 위해 상기한 바와 같이 하나 이상의 자석(미도시)을 포함할 수도 있다. 살아있는 세포는 전단(shear)과 같은 기계력에 민감하기 때문에 임펠러 설계는 효율적이고 최적화된 유체 흐름을 제공하면서 전단을 피해야 한다. 임펠러(650)는 이러한 무료 목표를 달성한다.
상기 생물반응기(100-500)의 구성요소는 단일 사용 또는 일회용 구성요소로 제조되거나 재사용 가능하게 제조될 수 있다. 또한, 사용된 구성요소는 일회용 및 재사용 가능한 재료의 혼합체 또는 혼성체일 수 있다. 일부 실시형태에서, 생물반응기(100-500)는 대략 50 내지 60 cm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 생물반응기(100-500)는 약 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90 또는 100 cm 이상의 직경 또는 높이를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 생물반응기(400)와 관련하여 사용될 수 있는 커버 부분 또는 뚜껑(476, 478)은 대략 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 20, 25, 30 또는 50 센티미터 이상의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 중간 부분(450a, 450b)은 대략 약 2.5 내지 5.0 센티미터 이상의 높이를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 전체 생물반응기(400)는 대략 20 내지 50 센티미터의 높이를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 생물반응기는 하나 이상의 고정층을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 임펠러 속도는 반응기 하부로부터 반응기 상부까지 일관된 선형 속도를 유지하기 위해 압력 강하의 증가를 보상하도록 조정될 수 있다. 이러한 경우, 세포에 대한 전단 응력은 모든 크기의 생물반응기에 대해 일정하게 유지될 수 있다. 일부 실시형태에서, 살포기가 또한 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 기포가 고정층으로 이동하는 것을 방지하기 위해 살포 중에 임펠러의 작동을 중단하는 것이 바람직할 수 있다.
일부 실시형태에서, 모듈식인 경우, 생물반응기(100, 200, 300, 400, 500)는 이의 상대 높이를 조정하기 위한 임의의 수의 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 증가한 높이를 생성하기 위해 부분(450)과 같은 다수의 중간 부분이 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 생물반응기(100, 200, 300, 400, 500)는 또한 다수의 상이한 직경으로 제공될 수 있고, 각각의 직경은 특정 응용을 기반으로 상이한 높이를 생성하기 위한 하나 이상의 중간 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 고정층 성장 표면은 <1 m2 내지 2 m2, 7 내지 30 m2, 150 내지 600 m2, >2,400 m2의 범위일 수 있고, 생물반응기의 상이한 크기(높이 또는 직경)에 따라 달라질 수 있다. 언급한 바와 같이, 다수의 고정층은 하나, 둘, 셋, 넷 또는 그 이상의 고정층과 같은 적층형 구성으로 제공될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본원에 기술된 생물반응기는 약 100 mL 내지 약 10 L의 부피를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기술된 생물반응기는 약 100 mL 내지 약 5 L의 부피 및 약 5 m2 내지 약 50 m2의 구조화 고밀도 성장 표면을 포함한다. 더욱 바람직하게, 본원에 기술된 생물반응기는 약 1 L 내지 약 5 L, 약 10 m2 내지 약 30 m2의 부피를 포함한다.
일부 실시형태에서, 생물반응기 부품 중 하나 이상은 폴리카보네이트로 구성된다. 일부 실시형태에서 하나 이상의 생물반응기 부품은 경질 폴리카보네이트를 포함한다. 일부 실시형태에서, 생물반응기 용기는 폴리카보네이트를 포함한다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 생물반응기 부품은 사출 성형된다.
일부 실시형태에서, 상기한 "폭포" 구성에서, 유체가 내부 또는 중앙 기둥으로 통과할 때 난류도(degree of turbulence)를 제공함으로써 산소 전달(또는 산소가 주어진 작동 조건에 대해 생물반응기로 전달될 수 있는 효율을 나타내는 용량 물질 전달 계수, kLa)을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 결과를 달성하기 위해, 층류를 차단하고 난류가 되게 하는 하나 이상의 흐름 방해기가 제공될 수 있다. 도 25 및 도 26는 모듈식 생물반응기에 대한 추가의 가능한 변형을 도시하며, 여기서 흐름 방해기 또는 분할기는 중앙 기둥 위에 배치될 수 있는 고리(700) 상에 직립 돌출부(702)로서 제공될 수 있다(따라서 왕관 형상을 형성함). 결과적으로, 유체 막으로서 중앙 기둥(736)으로 진입하는 유체 흐름은 돌출부(702)에 의해 "파괴"될 수 있고, 따라서 더 난류성이고 더 나은 산소 전달을 가능하게 하는 개별 스트림을 형성한다. 일부 실시형태에서, 돌출부(702)는 고정층을 떠날 때 잠재적인 소용돌이 운동을 파괴할 수 있고, 유체 흐름이 생물반응기의 중심과 정렬될 수 있도록 한다.
도 27 및 도 28을 참조하면, 결과적인 개별 흐름은 구조화 고정층의 내벽에 의해 형성된 중앙 기둥 또는 기둥 영역 내에서 궁극적으로 재결합하여 추가 난류를 유발할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 고리(700)는 흐름이 기둥으로의 포물선 궤적을 취하게 할 수 있고, 이는 흐름 아래에 공기/산소가 포획될 수 있는 포켓(P)을 생성할 수 있음을 또한 알 수 있다. 일부 실시형태에서, 이 포켓(P)과 중앙 기둥 위의 생물반응기의 내부 사이에서 기체 교환이 발생하도록 하기 위해, 하나 이상의 도관(704)이 제공될 수 있다. 도 28에, 단일 도관(704)이 도시되어, 기체 흐름을 위한 유입구를 형성한다. 도 27에 도시된 바와 같이, 다수의 도관(704a, 704b)이 제공될 수 있고, 기체가 교체되도록 기체의 유입구 및/또는 배출구의 역할을 할 수 있다. 추가로 나타낸 바와 같이, 도관(704)은 도 27에 도시된 바와 같이 고리(700)와 일체형이거나 도 28에 도시된 바와 같이 고리로부터 분리될 수 있다.
이제 도 29 및 도 30을 참조하면, 생물반응기(100, 200, 300, 400)의 다양한 조건을 감지하기 위한 비-일회용(예를 들어, 스테인레스 스틸) 프로브(802)를 연결하기 위한 일회용(예를 들어, 플라스틱 또는 고분자) 커넥터(800)가 도시되어 있다. 일부 실시형태에서, 커넥터(800)는 일단에서 캡 또는 커버(806)에 결합된 튜브 또는 슬리브(804)와 타단에서 어댑터(808)를 포함할 수 있으며, 이 어댑터는 나사산 연결에 의해서와 같이 생물반응기(100, 200, 300, 400, 500)의 임의의 벽 또는 부분의 포트와 연결하기 위한 것일 수 있다. 일부 실시형태에서, 캡(806)에 부착된 멤브레인(810)과 같은 광 투과성 부분이 프로브(802)와의 접속을 위해 제공될 수 있다.
Claims (30)
- 도킹 스테이션을 포함하는 생체분자 생산 시스템으로서, 상기 도킹 스테이션은:
생물반응기;
농축기;
상기 생물반응기와 농축기 사이에 배치된 중간 용기로서, 상기 중간 용기와 농축기는 농축물 도관에 의해 연결되어, 농축기의 출구로부터 상기 중간 용기의 입구로 액체를 재순환시킬 수 있는, 중간 용기, 및
생체분자 공정을 제어할 수 있는, 상기 도킹 스테이션에 통합된 제어기를 포함하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어기는 생물반응기 파라미터와 공정 흐름 파라미터를 제어하고 조작하며, 상기 시스템에 존재하는 하나 이상의 센서로부터의 데이터를 모니터링하고 기록하는, 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 센서는 pH 센서, 온도 센서, (용존) 산소 센서 또는 액체 레벨 센서로부터 선택되는 하나 이상의 센서인, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도킹 스테이션은 층류 캐비닛 또는 생물학적 안전 캐비닛 내에서 작동될 수 있는 크기로 구성되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생물반응기와 농축기는 상기 제어기에 의해 작동되고, 모니터링되며 제어되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 자동화되거나 수동으로 작동될 수 있는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도킹 스테이션은 상기 제어기의 케이스에 의해 형성되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
시스템에는 생물반응기로 액체를 유입시키기 위한 적어도 하나의 펌프 및 생물반응기로부터 액체를 배출하기 위한 적어도 하나의 펌프가 장착되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
시스템에는 염기 첨가를 위한 적어도 하나의 펌프가 장착되고, 펌프는 순방향 및 역방향 모두로 작동하는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생물반응기와 중간 용기는 상기 생물반응기로부터 상기 중간 용기로의 액체 이송을 가능하게 하는 도관에 의해 연결되고, 상기 중간 용기와 상기 농축기는 상기 중간 용기로부터 상기 농축기로의 액체 이송을 가능하게 하는 도관에 의해 연결되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
시스템에는 상기 농축기를 통한 교차-유동을 제공하기 위해 펌프가 장착되는 시스템.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생물반응기는 관류 생물반응기인, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생물반응기는 고정층 관류 생물반응기이며, 바람직하게는 일회용 고정층 생물반응기인, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생물반응기는,
제 1 챔버를 갖는 베이스부;
고정층을 수용하기 위한 제 2 외부 챔버의 적어도 일부 및 제 2 외부 챔버로부터 제 1 챔버로 유체 흐름을 복귀시키기 위한 제 3 내부 챔버의 적어도 일부를 형성하는 중간부; 및
중간부 위에 배치되는 커버부를 포함하는, 시스템.
- 제 14 항에 있어서,
중간부는 관형 부분을 포함하고, 구조화 고정층은 관형 부분 주위에서 나선형으로 연장되는, 시스템.
- 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
중간부는 고정층의 내벽에 의해 형성되는 관형 부분을 포함하는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생물반응기에는 교반기, 바람직하게는 자기 교반기(magnetic agitator)가 장착되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도관에는 상기 농축기를 통한 상기 액체의 교차-유동을 제공하기 위해 하나 이상의 펌프가 장착되는, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 농축기는 한외-여과 또는 정밀-여과 장치인, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 농축기는 접선 유동 여과 장치인, 시스템.
- 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
시스템은, 바람직하게 도킹 스테이션 외부에, 오염 제거 용기를 더 포함하는 시스템.
- 생체분자, 바람직하게는 세포를 생산하기 위한 방법으로서, 상기 생체분자는 액체를 함유하는 생물반응기를 포함하는 도킹 스테이션에서 생산되고, 상기 방법은 농축 단계를 포함하고, 상기 생물반응기로부터의 배출물은 농축기에서 농축되며, 상기 농축기로부터의 배출물은 상기 생물반응기로 재순환되거나 상기 농축기와 상기 생물반응기 사이에 배치된 중간 용기로 재순환되는, 방법.
- 제 22 항에 있어서,
상기 생물반응기는 관류 모드 및/또는 배치(batch) 모드에서 작동하는, 방법.
- 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
상기 액체의 방향성 유동을 유도하기 위해 펌프가 사용되는, 방법.
- 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
상기 농축기는 한외-여과 또는 정밀-여과 장치인, 방법.
- 제 22 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 농축기는 접선 유동 여과 장치인, 방법.
- 제 22 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체는 상기 농축기로 이송되기 전에 필터를 통과하는, 방법.
- 제 22 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체는 상기 중간 용기로 이송되기 전에 필터를 통과하는, 방법.
- 제 22 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 농축기의 재순환된 배출물은 상기 중간 용기로부터 수확됨으로써, 농축된 세포 배양 수확물을 수득하는, 방법.
- 세포를 생산하기 위한, 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 시스템의 용도.
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862711070P | 2018-07-27 | 2018-07-27 | |
| US62/711,070 | 2018-07-27 | ||
| PCT/EP2018/076354 WO2019072584A1 (en) | 2017-09-27 | 2018-09-27 | SYSTEM AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF BIOMOLECULES SUCH AS VIRAL VACCINES |
| EPPCT/EP2018/076354 | 2018-09-27 | ||
| US201962795820P | 2019-01-23 | 2019-01-23 | |
| US62/795,820 | 2019-01-23 | ||
| PCT/EP2019/067263 WO2020020569A1 (en) | 2018-07-27 | 2019-06-27 | System and method for the production of biomolecules |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210069032A true KR20210069032A (ko) | 2021-06-10 |
Family
ID=69182166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020217004040A KR20210069032A (ko) | 2018-07-27 | 2019-06-27 | 생체분자 생산 시스템 및 방법 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210155892A1 (ko) |
| EP (1) | EP3830235A1 (ko) |
| JP (1) | JP2021531767A (ko) |
| KR (1) | KR20210069032A (ko) |
| CN (1) | CN112912482A (ko) |
| AU (1) | AU2019309101A1 (ko) |
| CA (1) | CA3106661A1 (ko) |
| SG (1) | SG11202100317YA (ko) |
| WO (1) | WO2020020569A1 (ko) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3613841B1 (en) | 2014-03-25 | 2022-04-20 | Terumo BCT, Inc. | Passive replacement of media |
| WO2017004592A1 (en) | 2015-07-02 | 2017-01-05 | Terumo Bct, Inc. | Cell growth with mechanical stimuli |
| US11965175B2 (en) | 2016-05-25 | 2024-04-23 | Terumo Bct, Inc. | Cell expansion |
| US11104874B2 (en) | 2016-06-07 | 2021-08-31 | Terumo Bct, Inc. | Coating a bioreactor |
| US11685883B2 (en) | 2016-06-07 | 2023-06-27 | Terumo Bct, Inc. | Methods and systems for coating a cell growth surface |
| WO2021240016A2 (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | Univercells Technologies Sa | System and method for the production of biomolecules |
| US20230365909A1 (en) * | 2020-08-21 | 2023-11-16 | Univercells Technologies S.A. | Biomass measuring system for fixed bed bioreactor and related methods |
| US20240001304A1 (en) * | 2020-11-23 | 2024-01-04 | Abec, Inc. | Filtration Systems, Components and Methods |
| CN217868904U (zh) | 2021-04-29 | 2022-11-22 | 尤尼沃尔塞尔斯技术股份公司 | 用于生产和纯化目标生物制剂和用于生产胞外体的系统 |
| WO2022248623A1 (en) * | 2021-05-26 | 2022-12-01 | Simabs Nv | Integrated continuous bioprocess production platform |
| US20220395770A1 (en) * | 2021-06-10 | 2022-12-15 | Levitronix Gmbh | Device and a method for tangential flow filtration of a fluid |
| US20230101520A1 (en) * | 2021-09-29 | 2023-03-30 | Nouf Ibrahim Alhazmi | Integrated Bioreactor Apparatus for Fabricating Polyhydroxyalkanoate Bioplastic Products |
| WO2023144266A1 (en) * | 2022-01-26 | 2023-08-03 | Univercells Technologies Sa | Biomass prediction/estimation system based on parameter sensing for fixed bed bioreactor and related methods |
| WO2023194597A1 (en) * | 2022-04-07 | 2023-10-12 | Univercells Technologies Sa | Modular bioreactor, bioreactor system and related methods |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0995483A1 (en) * | 1998-10-23 | 2000-04-26 | The Procter & Gamble Company | A cross-flow filtration apparatus |
| US6214221B1 (en) * | 1999-02-22 | 2001-04-10 | Henry B. Kopf | Method and apparatus for purification of biological substances |
| EP2380970B1 (en) * | 2003-06-25 | 2017-12-20 | Cytori Therapeutics, Inc. | Systems and methods for separating and concentrating regenerative cells from tissue |
| DE102004032318B4 (de) * | 2004-07-02 | 2015-08-20 | Technische Hochschule Mittelhessen | Herstellung einer konzentrierten Lösung aus biologischen Substanzen |
| JP5456689B2 (ja) * | 2007-12-07 | 2014-04-02 | ミルテンイ バイオテック ゲーエムベーハー | 試料を少なくとも２つの成分に分離する遠心分離機 |
| US20110223581A1 (en) * | 2008-12-19 | 2011-09-15 | Stobbe Tech A/S | Electronically controlled diaphragm pump |
| FR2940145B1 (fr) * | 2008-12-24 | 2011-03-25 | Millipore Corp | Chariot et installation de traitement d'un liquide biologique |
| US9127242B2 (en) * | 2009-04-03 | 2015-09-08 | Patrick M. Guertin | Tissue and organ graft bioreactor and method of operation |
| US20110107664A1 (en) * | 2009-11-10 | 2011-05-12 | Biovantage Resources, Inc. | Nutrient System and Methods |
| US20130115588A1 (en) * | 2010-04-15 | 2013-05-09 | G & G Technologies, Inc. | Integrated bioreactor and separation system and methods of use therof |
| CN102947438B (zh) * | 2010-05-11 | 2017-01-18 | 阿特利斯公司 | 用于细胞培养的装置和方法 |
| EP2644259A1 (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-02 | Roche Diagniostics GmbH | Micro flow filtration system and flow filtration method |
| US20130288228A1 (en) * | 2012-04-28 | 2013-10-31 | Arthur Anderson | Methods and apparatuses for cultivating phototropic microorganisms |
| US9695393B2 (en) * | 2012-08-20 | 2017-07-04 | Terumo Bct, Inc. | Concentrating components of fluid circulated through a cell growth chamber |
| EP2900804B1 (en) * | 2012-09-27 | 2019-09-18 | GE Healthcare Bio-Sciences AB | Tangential flow perfusion system |
| US20140093952A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-03 | David Serway | Bioreactor Tangential Flow Perfusion Filter System |
| US10711238B2 (en) * | 2012-10-02 | 2020-07-14 | Repligen Corporation | Method for proliferation of cells within a bioreactor using a disposable pumphead and filter assembly |
| EP3105311A1 (en) * | 2014-02-10 | 2016-12-21 | Univercells NV | System, apparatus and method for biomolecules production |
| WO2015118148A1 (en) * | 2014-02-10 | 2015-08-13 | Univercells Nv | System, apparatus and method for biomolecules production |
| BE1024733B1 (fr) * | 2016-11-09 | 2018-06-14 | Univercells Sa | Matrice de croissance cellulaire |
-
2019
- 2019-06-27 CN CN201980064116.2A patent/CN112912482A/zh active Pending
- 2019-06-27 WO PCT/EP2019/067263 patent/WO2020020569A1/en unknown
- 2019-06-27 US US17/263,402 patent/US20210155892A1/en active Pending
- 2019-06-27 SG SG11202100317YA patent/SG11202100317YA/en unknown
- 2019-06-27 KR KR1020217004040A patent/KR20210069032A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-06-27 EP EP19734767.7A patent/EP3830235A1/en active Pending
- 2019-06-27 JP JP2021503061A patent/JP2021531767A/ja active Pending
- 2019-06-27 CA CA3106661A patent/CA3106661A1/en active Pending
- 2019-06-27 AU AU2019309101A patent/AU2019309101A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3830235A1 (en) | 2021-06-09 |
| CA3106661A1 (en) | 2020-01-30 |
| CN112912482A (zh) | 2021-06-04 |
| JP2021531767A (ja) | 2021-11-25 |
| AU2019309101A1 (en) | 2021-03-04 |
| US20210155892A1 (en) | 2021-05-27 |
| SG11202100317YA (en) | 2021-02-25 |
| WO2020020569A1 (en) | 2020-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20210069032A (ko) | 생체분자 생산 시스템 및 방법 | |
| JP7433232B2 (ja) | バイオリアクタ及び関連方法 | |
| US20220017850A1 (en) | System, apparatus and method for the production of cells and/or cell products | |
| US20130115588A1 (en) | Integrated bioreactor and separation system and methods of use therof | |
| CN111770986A (zh) | 用于制备生物分子（如病毒疫苗）的系统和方法 | |
| KR101990651B1 (ko) | 유체 여과 시스템 | |
| US6127141A (en) | Culture device and method | |
| US20110236932A1 (en) | Biopharmaceutical plant in a column | |
| KR20210022162A (ko) | 연속적으로 조절되는 중공사 생물반응기 | |
| CN104024422A (zh) | 生物产物的单一容器制造 | |
| US20230203418A1 (en) | System and method for the production of biomolecules | |
| WO2024003154A1 (en) | Biomolecule production system comprising pressure sensors for volume measurement | |
| AU768658B2 (en) | Culture and device method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |