KR20220113974A

KR20220113974A - 모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템

Info

Publication number: KR20220113974A
Application number: KR1020227022288A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 진; 피터 디. 가브리엘; 제레미 제이. 해리스; 아만다 케이. 웨버
Original assignee: 더 시컨트 그룹, 엘엘씨
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-08-17
Also published as: JP2023508285A; CN114829575A; US20210179993A1; IL293909A; AU2020407590A1; WO2021127175A1; CA3160777A1; EP4077631A1

Abstract

모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템은 복수의 모듈식 관류 카트리지를 포함한다. 각각의 모듈식 관류 카트리지는 생물학적 매체의 통과 흐름을 위한 포트 들을 갖는 카트리지 하우징 및 상기 생물학적 매체의 통과 흐름시 카트리지가 생물반응기 공정의 적어도 하나의 소정의 기능을 수행할 수 있도록 하는 상기 카트리지 하우징에 선탑재된 소정의 내용물을 포함한다. 모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템은 포트들에 의해 상기 복수의 모듈식 관류 카트리지를 유체적으로 연결하는 적어도 하나의 인터락 커넥터도 포함한다. 모듈식 관류 카트리지는 상기 카트리지 하우징에 선탑재된 다공성 텍스타일의 열을 포함한다. 공정은 생물반응기 공정을 조합하여 수행하기 위해 복수의 모듈식 관류 카트리지를 선택하는 단계를 포함한다. 상기 공정은 상기 모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템을 형성하기 위해 유체 순서로 상기 복수의 모듈식 관류 카트리지를 유체적으로 연결하는 단계도 포함한다. 상기 유체 순서를 통해 상기 생물학적 매체을 흐르게 하여 상기 생물반응기 공정을 수행한다.

Description

모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 12월 17일에 출원된 미국 가출원 제62/949,086호의 우선권 및 이익을 주장하며, 상기 문헌은 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합된다.

본 발명의 분야

본 개시내용은 일반적으로 생물반응기(bioreactor) 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 하나 이상의 관류(flow-through) 카트리지를 이용하는 모듈식 생물반응기 시스템에 관한 것이다.

세포의 확장(expansion) 또는 생물제제(biologics)의 생산을 위한 종래의 많은 생물처리 반응기는 대규모 시스템이고, 여기에서 생산 공정에 대한 임의의 변경은 높은 리소스 비용과 연관되고, 노동 집약적이며, 생물제제 또는 세포 질량 수율에서 잠재적인 공정 개선 사항을 테스트하고 모니터링하기 위하여 광범위한 시간 요구 사항을 갖는다.

종래의 세포 배양에는 실질적인 한계가 있다. 종래에는 생물학적 생산 공정이 대규모 생물반응기에서 자주 이루어지기 때문에, 높은 개발 및 구현 비용으로 인해 공정의 개선을 정당화하기 어렵다. 세포 또는 기질(substrate)에 대한 새로운 처리는 현재 상업적인 생산 공정 조건과 부합하지 않는 조건에서 소규모 테스트를 필요로 한다. 예를 들어, 새로운 유형의 마이크로캐리어(microcarrier)는 초기에 예를 들어 작은 150mL 스피너 플라스크(spinner flasks)와 같은 소규모에서 시험될 수 있지만, 이의 최종 구현은 유체 역학과 반응기 구성이 완전히 다른 50-L 생물반응기와 같은 더 대규모 시스템에서일 수 있으며, 이는 더 대규모로의 비효율적인 공정 이전을 초래하며, 많은 시간과 돈을 낭비시키고 생산 비용을 증가시킨다.

동종(allogeneic) 또는 자가(autologous) 세포 치료를 포함한 현장 진료 시스템과 같은 다른 생물처리 시스템은 소규모로 실행되며, 1회용을 위한 적응화, 고객맞춤화 또는 자동화하기 어렵거나 비용이 많이 드는 개방형 또는 폐쇄형 시스템일 수 있다.

개별 카트리지의 상호연결성 및 기능에 기반한 생물반응기 공정을 가능하게 하도록 맞춤화 가능한 규모조정 가능한(scalable) 모듈식 카트리지 시스템을 가지는 것이 바람직할 것이다.

일 구체예에서, 모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템은 복수의 모듈식 관통형 카트리지를 포함한다. 각각의 모듈식 관류 카트리지는 생물학적 매체의 통과 흐름을 위한 제1 포트 및 제2 포트를 갖는 카트리지 하우징 및 상기 생물학적 매체의 통과 흐름시 카트리지가 생물반응기 공정의 적어도 하나의 소정의 기능을 수행할 수 있도록 하는 상기 카트리지 하우징에 선탑재된 소정의 내용물을 포함한다. 상기 모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템은 또한 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에 의해 상기 복수의 모듈식 관류 카트리지를 유체적으로 연결하는 적어도 하나의 인터락 커넥터를 포함한다.

다른 구체예에서, 모듈식 관류 카트리지는 생물학적 매체의 통과 흐름을 위한 제1 포트 및 제2 포트를 갖는 카트리지 하우징 및 상기 카트리지 하우징에 선탑재된 다공성 텍스타일의 열을 포함한다. 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트는 제2 모듈식 관류 카트리지의 제1 포트 및 제2 포트에 유체적으로 결합되도록 모듈식으로 구성된다.

또 다른 구체예에서, 모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템을 구성하는 공정 방법은, 생물반응기 공정을 조합하여 수행하기 위해 복수의 모듈식 관류 카트리지를 선택한다. 각각의 모듈식 관류 카트리지는 생물학적 매체의 통과 흐름을 위한 제1 포트 및 제2 포트를 갖는 카트리지 하우징 및 상기 생물학적 매체의 통과 흐름 시 상기 카트리지가 상기 생물반응기 공정의 적어도 하나의 소정의 기능을 수행할 수 있도록 하는 상기 카트리지 하우징에 선탑재된 소정의 내용물을 포함한다. 상기 모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템을 형성하기 위해 유체 순서로 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에 의해 상기 복수의 모듈식 관류 카트리지를 유체적으로 연결하는 단계를 포함한다. 상기 유체 순서를 통해 상기 생물학적 매체를 흐르게 하여 상기 생물반응기 공정을 수행한다.

본 발명의 다양한 특징 및 이점은 본 발명의 원리를 예시로서 설명하는 첨부 도면과 함께 이하의 보다 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

도 1은 본 개시의 구체예에서 2-카트리지 시스템의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 구체예에서 텍스타일(textile) 층에 평행한 흐름을 갖는 카트리지의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3은 본 개시의 구체예에서 카트리지의 개략적인 직렬 구성을 도시한다.
도 4는 본 개시의 구체예에서 카트리지의 개략적인 병렬 구성을 도시한다.
도 5는 본 개시의 구체예에서 분리 카트리지 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 개시의 구체예에서 마이크로입자를 갖는 카트리지를 개략적으로 도시한다.
도 7a는 마이크로구체에 노출되기 전 주르카트(Jurkat) 및 중국 햄스터 난소(CHO) 세포의 혼합물의 모든 이벤트의 유세포 분석(flow cytometry) 데이터를 보여준다.
도 7b는 도 7a의 혼합물의 세포의 유세포 분석 데이터를 보여준다.
도 7c는 마이크로구체에 노출된 후 주르카트 및 CHO 세포 혼합물의 상청액(supernatant)의 모든 이벤트의 유세포 분석 데이터를 보여준다.
도 7d는 도 7c의 혼합물의 세포의 유세포 분석 데이터를 보여준다.
가능한 한, 동일한 부분을 나타내기 위해 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호가 사용될 것이다.

예시적인 구체예는 카트리지 시스템을 통한 모듈식(modular) 흐름의 구축을 허용한다. 예시적인 구체예에서, 시스템은 카트리지 생물반응기 시스템을 통한 모듈식 흐름이다.

모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템은 다중 관류 카트리지로 구축되며, 각 카트리지는 생물반응기 공정의 적어도 하나의 소정의 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해 내용물이 선탑재된 카트리지 하우징을 포함한다. 각 카트리지 하우징은 적어도 제1 포트 및 제2 포트를 포함하며, 하나는 유입 포트 역할을 하고 다른 하나는 관류 기능성을 위한 유출 포트 역할을 한다. 일부 구체예에서, 각 카트리지는 카트리지 생물반응기 시스템을 통한 모듈식 흐름에 의해 수행되는 전체 공정의 하나의 소정의 기능을 수행한다. 각 카트리지는 바람직하게는 1회용이고, 최초 사용 전에 멸균되고, 최초 사용 후에 폐기되어, 사용 후 멸균 또는 세척이 필요하지 않다.

예시적인 구체예에서, 모듈성은 모듈식 관류 카트리지 시스템에서 각 카트리지의 각 포트가 서로 다른 카트리지의 각 포트에 부착가능하다는 것을 포함한다. 카트리지의 모듈식 순서(sequence) 설계는 예를 들어 상류 카트리지가 피더 세포(feeder cell)에 의해 생성된 유익한 사이토카인을 수용하는 하류 세포 유형으로부터 물리적으로 분리된 피더 세포주를 함유하는 것과 같은 독특한 생물반응기 구성을 가능하게 한다.

규모조정 가능한 모듈식 시스템을 가짐으로써, 예시적인 구체예는 생물제제의 생산 효율성을 개선하는 개발 비용을 낮춘다. 카트리지의 낮아진 개발 비용과 모듈식 속성은 환자-특이적 백신, 치료제, 세포 치료제 및 유전자 치료제를 생산할 수 있는 원동력으로도 작용하며, 이것이 아니라면 소규모 맞춤화 일괄 공정에서 생산하기에 너무 비용이 많이 들 것이다. 유사하게, 카트리지 시스템의 낮아진 개발 비용과 맞춤화 가능성은 생물제약 회사가 생물제약사에 의한 자원 투자의 가치가 있는 것으로 보일 수 있는 충분한 잠재적 시장 규모를 현재 갖고 있지 않은 더 희귀한 질병에 대한 생물제제 시장을 추구하는 데 도움이 될 수 있다.

카트리지의 모듈성은 카트리지와 전체 시스템 모두가 배열되는 방식과, 카트리지가 조작되고 그 내용물이 회수되는 방식에서 추가적인 유연성을 준다는 것이 추가로 이해될 것이다.

카트리지는 예를 들어 x-y-z 공간에서 3x3x1 그리드와 같은 2D 평면 풋프린트(footprint) 패턴으로, 또는 예를 들어 x-y-z 공간에서 3x3x3 그리드와 같은 3D 체적 풋프린트 패턴으로 배열될 수 있다. 일부 구체예에서, 카트리지는 세포 회로를 생성하도록 배열된다.

카트리지 생물반응기 시스템을 통한 모듈식 흐름에서 카트리지의 선탑재된 내용물과 카트리지의 위치는 카트리지가 수행하는 기능을 규정한다. 예시적인 구체예에서, 관류 카트리지는 적어도 하나의 다공성 텍스타일을 함유한다. 특정 생물제제를 수집하도록 변형된 텍스타일을 함유하는 별개의 카트리지는 단일 흐름 경로에서 하나 이상의 상이한 생산된 생물학적 인자(factor)를 초기에 분리하기 위해 순서대로 사용될 수 있다.

다공성 텍스타일은 일정한 체적 풋프린트에서 부착성 세포 배양을 위한 높은 표면적을 제공하여, 상업적 규모의 생물제제 생산에 사용되는 세포 농도와 직접적으로 상관되는 작은 카트리지 내 밀도로 세포 확장을 가능하게 한다.

추가로, 텍스타일의 다공성은 예를 들어 부착성 세포의 관류를 위해 더 크게 하거나 또는 카트리지 내에서 현탁 세포의 배양을 가능하게 하기 위해 더 작은 값으로 감소되도록 특정 적용을 위해 조정될 수 있다.

일부 구체예에서, 텍스타일은 카트리지 내에 고정되고 텍스타일 층 사이에 간격을 두고 복수의 층으로 적층된다. 일련의 다공성 텍스타일은 부착성 세포 배양에 사용하기 위해 밀봉된 카트리지 내에 위치된다. 그런 다음 하나 이상의 이러한 카트리지를 순서대로 위치시켜 매체가 부착성 세포를 함유하는 다공성 텍스타일 구조를 통해 관류되도록 한다.

다공성 텍스타일은 임의의 제직(woven), 부직(non-woven), 편직(knit), 편조(braided) 구조 또는 이들의 조합 뿐만 아니라 전자방사(electrospun) 메쉬를 포함할 수 있고, 이는 카트리지 내부의 다른 형태의 텍스타일을 대신하여 또는 이와 조합하여 사용될 수 있다. 텍스타일 재료는 통상적으로, 단지 예로서 폴리(락트산-코-글리콜산)(PLGA), 폴리(락트산)(PLA), 폴리글리콜리드(PGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF), 폴리에테르술폰(PES), 폴리프로필렌(PP), 및 이들의 블렌드과 같은 합성 중합체로 구성될 수 있다. 일부 구체예에서, 재료는 콜라겐, 피브린, 알기네이트(alginate), 히알루론산, 기타 다당류, 실크, 셀룰로오스, 젤라틴 및 이들의 블렌드를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 생물학적 유래 중합체로 구성된다. 또 다른 구체예에서, 재료는 전위가 세포를 분극화하기 위해 인가될 수 있도록 전도성 중합체로 구성된다.

일정한 카트리지 크기에 대해, 카트리지 내의 텍스타일의 수 및 이들의 간격은 특정 적용을 위한 단위당 최대 세포 운반(carrying) 용량을 위해 조정되도록 변경될 수 있다.

일부 구체예에서, 포켓 위브(weave) 구조가 다공성 텍스타일에 사용된다. 예를 들어, 카트리지의 내벽을 따라 위치된 포켓 위브 구조가 텍스타일 포켓 내에 세포를 포획하거나 함유할 수 있다. 카트리지의 코어(core) 전체를 통해 위치된 포켓 위브 구조가 세포를 포획하거나 함유하는 데 사용될 수도 있다. 카트리지 내의 포켓 위브 구조가 시간 경과에 따라 배지(culture media)로 방출되는 피더 재료(feeder material)를 함유하는 데 사용될 수도 있다. 포켓 위브 내의 이 피더 재료는 세포 대사물질(metabolites), 아미노산, 활성 약제학적 성분 방출 장치, pH 균형 시약, 세포를 음성적으로(negatively) 자극하도록 설계된 세포 길항제 또는 이들 및/또는 다른 피더 재료의 조합으로 구성될 수 있다.

일부 구체예에서, 카트리지는 층당 의도적으로 변화된 다공성을 갖는 다층 텍스타일 구조를 함유한다.

카트리지 내의 다공성 텍스타일은 코팅될 수 있다. 일부 구체예에서, 텍스타일은 아미노산 서열: 아르기닌-글리신-아스파르트산(RGD), 이소류신-리신-발린-알라닌-발린(IKVAV), 티로신-이소류신-글리신-세린-아르기닌(YIGSR) 및 기타를 함유하는 것과 같은 세포 인테그린 결합 모티프(motifs)로 코팅된다. 다른 구체예에서, 카트리지 텍스타일은 폴리(글리세롤 세바케이트)(PGS) 기반 조성물로 코팅되며, 이는 아미노산, 활성 제약 성분(API), 기타 가용성 세포 사이토카인, 또는 이들의 조합을 함유하는 PGS 조성물에 의한 코팅을 포함한다. PGS 기반 조성물은, 예를 들어, 폴리(글리세롤 세바케이트) 우레탄(PGSU) 또는 폴리(글리세롤 세바케이트) 아크릴레이트(PGSA)와 같은 임의의 형태의 PGS 중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, PGS는 PGS 표면에 테더링된(tethered) 신호전달 단백질을 갖는다.

다공성 텍스타일에 추가로 또는 대안적으로, 각각의 카트리지는 카트리지에 의해 제공되는 기능을 보조하기 위해 선탑재된 다른 내용물을 가질 수 있다. 특정 카트리지는 특정 카트리지가 제공하려는 특정 기능에 따라 하나 이상의 특정 특징 또는 내용물을 가질 수 있다. 일부 구체예에서, 카트리지는 마이크로구체 세포 캐리어, 비구형 세포 캐리어 또는 둘 다를 포함한다. 카트리지는 생물제제 및/또는 세포를 포획 및/또는 대사물질, 사이토카인, 단백질, 생물제제, 세포 및/또는 API를 방출하도록 변형된 마이크로구체를 함유할 수도 있다.

일부 구체예에서, 카트리지의 입구 및/또는 출구 영역은 다공성 필터 재료의 다공성 필터를 함유한다. 적절한 다공성 필터는 비드, 마이크로입자(microparticles), 마이크로구체(microspheres), 마크로구체(macrospheres), 나노구체(nanospheres), 나노입자(nanoparticles), 또는 불규칙한-형상의 밀가루(flour) 유사 재료; 다공성 직조 또는 부직 텍스타일; 상호 연결된 기공이 있는 스펀지 유사 재료; 통합된 관류 채널이 있는 중실(solid) 재료; 또는 하이드로겔 재료와 같은, 그러나 이에 제한되지는 않는 입자성 재료를 포함할 수 있다. 적절한 다공성 필터 재료는 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), PVDF, PET, PLGA, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), PLA, PGA, PCL, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 또는 PGS와 같은 합성 중합체; 콜라겐, 셀룰로오스 또는 알기네이트와 같은 생물학적 유래 재료; 또는 다공성 금속을 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 필터 재료를 위한 구축 재료의 선택은 세포의 부착성 또는 비부착성을 위해 선택될 수 있으며, 이는 카트리지가 이용되어 공정이 사용되는 궁극적인 적용에 따를 수 있다 것이 이해될 것이다.

다공성 필터의 기공 크기는 다공성 필터를 통해 보유되거나 통과되는 재료의 크기에 기반하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 기공 크기는 트립신 처리된(trypsinized) 세포로부터 마이크로구체, 서로 다른 크기의 세포 응집체로부터 각각, 서로 다른 크기의 마이크로구체로부터 각각, 생물제제로부터 마이크로구체, 생물제제로부터 세포를 분리하기 위해 선택될 수 있다. 상이한 마이크로구체 또는 세포 응집체의 분리를 위한 적절한 기공 크기는 직경 약 50㎛ 내지 약 150㎛, 약 150㎛ 내지 약 250㎛, 약 250㎛ 내지 약 350㎛, 약 350㎛ 내지 약 450㎛, 약 450 ㎛ 내지 약 550 ㎛, 약 550 ㎛ 내지 약 750 ㎛, 약 750 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 1500 ㎛, 약 1500 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 또는 >2000 ㎛범위 또는 그 사이의 임의의 값, 범위 또는 하위 범위를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 응집체 또는 마이크로구체로부터 세포를 분리하기 위한 적절한 기공 크기는 직경 약 10㎛ 내지 약 20㎛, 약 10㎛ 내지 약 30㎛, 약 10㎛ 내지 약 40㎛, 약 10㎛ 내지 약 50㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 또는 그 사이의 임의의 값, 범위 또는 하위 범위를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 세포, 응집체 또는 마이크로구체로부터 생물제제의 분리를 위한 적절한 기공 크기는 직경 약 1 nm 내지 약 100 nm, 약 1 nm 내지 약 250 nm, 약 1 nm 내지 약 500 nm, 약 1 nm 내지 약 1000 nm, 약 1 nm 내지 약 5000 nm, 약 1 nm 내지 약 10,000 nm, 약 1 nm 내지 약 100,000 nm, 또는 그 사이의 임의의 값, 범위 또는 하위 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.

일부 구체예에서, 카트리지는 PGS로 코팅될 수 있는 자유-부유(free-floating) 텍스타일 디스크를 함유한다.

일부 구체예에서, 카트리지는 세포 회로를 통한 매체 재순환 동안 세포 폐기물 또는 억제성 사이토카인(inhibitory cytokines)을 포획하는 기능성으로 테더링된(tethered) 텍스타일을 포함한다. 일부 구체예에서, 카트리지는 대식세포를 M0, M1 또는 M2 표현형으로 분극화하는 신호전달 분자를 함유한다.

일부 구체예에서, 카트리지는 배지에 가용성 PGS 분자를 함유하여 카트리지 내에서 부동제로서 작용하여 후속 동결 및 세포 카트리지의 저장 또는 수송 동안 얼음 결정 형성을 감소시킨다. 종래의 세포 부동 제품은 통상적으로 세포 해동 시 빠르게 제거되지 않으면 세포에 손상을 주지만, PGS는 파괴(breakdown) 성분으로 인해 해동 후 배지에서 제거할 필요가 없다.

일부 구체예에서, 카트리지는 다공성 고정층 스캐폴딩 재료를 함유한다.

일부 구체예에서, 카트리지는 세포가 성장하는 분해성 텍스타일 층을 함유한다. 분해성 텍스타일 층은 개별적으로 카트리지에서 제거되어 환자에게 이식될 수 있는 별개의 제거 가능한 디스크에 고정된다.

일부 구체예에서, 카트리지는 전도도의 변화를 기반으로 하는 텍스타일 상의 세포 커버리지의 변화를 결정하기 위해 생분해성 회로로 코팅된 텍스타일 스캐폴딩을 함유한다. 일부 구체예에서, 생분해성 회로는 PGS로 구성된다.

일부 구체예에서, 카트리지는 전도성 텍스타일을 함유하며, 이는 감지 요소의 역할을 할 수 있다.

일부 구체예에서, 카트리지는 압전 텍스타일을 포함하며, 이는 감지 요소의 역할을 할 수 있다.

일부 구체예에서, 카트리지는 예를 들어 신경, 근육 세포 또는 심장 세포와 같은 전기적 자극에 반응하는 세포 및 조직 유형을 위한 프라이밍(priming) 구성요소로서 전도성 텍스타일을 함유한다.

일부 구체예에서, 카트리지는 복수의 텍스타일 재료 조성을 갖는 다층 텍스타일 구조를 함유한다.

일부 구체예에서, 카트리지는 마이크로입자를 함유하며, 이는 부착성 세포 스캐폴드, 세포 또는 생물제제 격리(sequestering) 매트릭스, 또는 제어된 방출 매트릭스로 작용할 수 있다. 일부 구체예에서, 마이크로입자는 마이크로구체, 마이크로비드(microbeads), 불규칙한 형상의 가루-유사 입자, 또는 이들의 조합이다.

일부 구체예에서, 카트리지는 예를 들어 바코드, QR 코드, 또는 무선 주파수 식별(RFID) 코드와 같은 스캔 가능한 코드로 표지된다. 스캔 가능한 코드는 자동화 시스템에서와 같이 카트리지 유형 또는 카트리지 내용물을 식별할 수 있다.

카트리지는 또한 카트리지-특이 미세환경을 모니터링하기 위해 개별 센서를 함유하도록 구축될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

일부 구체예에서, 카트리지는 예를 들어 혈관 이식을 테스트하기 위한 의료 장치를 함유한다.

일부 구체예에서, 카트리지는 기관 구조 생성을 위한 생물반응기로서 작용한다.

일부 구체예에서, 카트리지는 질병에 걸리거나 손상된 조직을 대체하기 위한 이식 가능한 장치를 생성하기 위해 세포 집락화(colonization) 및 성장을 허용하는 기관-주형(organ-templated) 스캐폴드로 탑재된다.

소정의 모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템을 형성하기 위해 카트리지가 선택되고 소정의 배열로 연결되면, 제1 카트리지와 상류 세포에 의해 생성된 생물제제를 포획하기 위해 추가적인 세포 유형 또는 변형된 텍스타일 표면을 함유하는 하류의 하나 이상의 제2 카트리지 사이의 인터락(interlock)을 통해 매체의 흐름이 시작된다.

도 1을 참조하면, 2-카트리지 시스템(10)이 텍스타일 세포 배양 카트리지인 상류 카트리지(12)와 생물제제 수집 카트리지인 하류 카트리지(14)를 포함한다. 상류 카트리지(12)는 인터락 커넥터(16)에 의해 하류 카트리지(14)에 유체적으로 연결되어 매체(18)가 상류 카트리지(12)로, 인터락 커넥터(16)를 통해, 그리고 하류 카트리지(14)로 흐르도록 한다. 상류 카트리지(12)는 세포 배양 텍스타일(22)의 열 상에 부착된 세포(20)를 포함하며, 여기에서 세포 배양 텍스타일(22)은 다공성 텍스타일 위브(weave)이다. 하류 카트리지(14)는 생물제제 수집 텍스타일(24)의 열을 함유한다. 텍스타일(22, 24)은 매체(18)의 일반적인 흐름 방향에 수직으로 배향(oriented)된다. 부착성 세포(20)는 생물제제(26)를 생성하고, 이는 매체(18)에 의해 수송되고 생물제제 수집 텍스타일(24) 상에 하류 카트리지(14)에서 수집된다. 생물제제 수집 텍스타일(24)은 표적 생물제제(26)를 포착하기(scavenge) 위해 항체로 변형된(modified) 고표면적 텍스타일 표면을 갖는다. 생물제제(26)로 일단 포화되면, 하류 카트리지는 새로운 생물제제 수집 카트리지로 교체되고 포획된 생물제제(26)는 제거된 하류 카트리지(14)로부터 회수되고 이후 정제된다.

일부 구체예에서, 텍스타일 층은 매체 흐름이 수직하게 관류(perfusive)되기보다는 텍스타일 표면에 접하도록 카트리지 내에서 배향된다. 도 2를 참조하면. 접선 흐름 카트리지(30)는 텍스타일 세포 배양 카트리지이다. 접선 흐름 카트리지(30)는 세포 배양 텍스타일(22)의 열 상에 부착된 세포(20)를 함유한다. 세포 배양 텍스타일(22)은 매체(18)의 일반적인 흐름 방향과 평행하게 배향된다. 부착된 세포(20)는 생물제제(26)를 생산하고, 이는 접선 흐름 카트리지(30) 밖으로 매체(18)에 의하여 수송된다.

복수 카트리지가 채용될 때, 직렬 유형 및/또는 병렬 유형 세포 회로가 채용될 수 있으며, 이는 두 회로 유형의 일부 조합을 포함하는 변형들을 포함한다.

도 3을 참조하면, 세포 배양 카트리지(12)가 제1 생물제제 수집 카트리지(14) 및 제2 생물제제 수집 카트리지(15)와 직렬로 상류에 배열된다. 세포 배양 카트리지(12)는 제1 인터락 커넥터(16)에 의해 제1 생물제제 수집 카트리지(14)에 유체적으로 연결되고, 제1 생물제제 수집 카트리지(14)는 제2 인터락 커넥터(17)에 의해 제2 생물제제 수집 카트리지(15)에 유체적으로 연결되어 매체(18)가 세포 배양 카트리지(12)로, 제1 인터락 커넥터(16)를 통해, 제1 생물제제 수집 카트리지(14)로, 제2 인터락 커넥터(17)를 통해, 그리고 제2 생물제제 수집 카트리지(15)로 흐르도록 한다. 제1 생물제제 수집 카트리지(14) 및 제2 생물제제 수집 카트리지(15)는 동일한 생물제제 또는 상이한 생물제제를 수집할 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1 세포 배양 카트리지(12), 제2 세포 배양 카트리지(12) 및 제3 세포 배양 카트리지(12)가 생물제제 수집 카트리지(14)의 상류에 병렬로 배열된다. 세포 배양 카트리지(12)는 3개의 제1 인터락 커넥터(16)에 의해 조합 조인트(40)에 유체적으로 연결된다. 조합 조인트(40)는 매체(18)의 흐름을 조합하고 제2 인터락 커넥터(17)에 의해 생물제제 수집 카트리지(14)에 유체적으로 연결된다. 매체(18)의 흐름은 세포 배양 카트리지(12)로, 제1 인터락 커넥터(16)를 통해, 조합 조인트(40) 내로, 제2 인터락 커넥터(17)를 통해, 그리고 생물제제 수집 카트리지(14) 내로 이동한다. 세포 배양 카트리지(12)는 모두 동일하거나 상이할 수 있다.

다른 구체예에서, 카트리지는 크기를 기반으로 분리되도록 선택 및 배열될 수 있다. 도 5를 참조하면, 제1 카트리지(50)가 상이한 크기의 세포 응집체(52)를 함유한다. 세포 응집체(52)는 초기에 매체(18)의 흐름으로 세척될 수 있으며, 하류 제1 필터(54)는 제1 카트리지(50) 내에 세포 응집체(52)를 보유한다. 이후, 제1 카트리지(50)는 흐름 역방향에서 직렬의 분리 카트리지(60, 62, 64, 66)에 연결되며, 이들 각각은 이전의 상류 분리 카트리지에 비해 각각 감소한 텍스타일 기공 크기를 갖는 텍스타일 필터(70, 72, 74, 76)를 가져, 응집체 직경을 기반으로, 매체(18)의 흐름상에서, 세포 응집체(52)를 수집 및 분리한다.

도 6을 참조하면, 카트리지(30)에 마이크로입자(80)가 선탑재되어 있다. 카트리지(30)는 또한 마이크로입자(80)에 부착된 세포(20)를 함유한다. 부착된 세포(20)는 생물제제(26)를 생성하며, 이는 카트리지(30) 밖으로 매체(18)의 흐름에 의해 수송된다.

통합된 모듈식 카트리지 시스템이 준비되면, 소규모 카트리지 구성이 카트리지의 더 대규모 버전으로 직접 규모화될 수 있기 때문에 학술적 및 임상적 발견을 광범위한 전개를 위한 상업적 생산으로 전환하는 것이 훨씬 쉬워지며, 여기에서 카트리지는 경질 플라스틱 용기 또는 연질 플라스틱 백일 수 있다.

일부 구체예에서, 카트리지는 자동화를 용이하게 하기 위해, 통상적으로 플라스틱으로 된, 경질 외부 쉘을 갖지만, 연질 플라스틱 용기가 대안적으로 사용될 수도 있다. 외부 쉘을 위한 예시적인 재료는, 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 아크릴로나이트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS), 폴리우레탄(PU), 고밀도 또는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, HDPE), 폴리비닐 염화물(PVC), PVDF, 폴리술폰(PSU), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 우레탄 열가소성 탄성중합체(TPU), PET, 폴리아미드 또는 이들의 혼합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 구체예에서 카트리지는 스테인리스 스틸과 같은 금속 또는 세라믹으로 이루어진 경질 쉘로 구축될 수 있다. 다른 구체예에서, 카트리지는 중합체로 구성된 연질 쉘을 가지며, 이는 가소화된 PVC, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌 공중합체(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 이들의 혼합 또는 적층체(laminates)를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

모듈식 카트리지 생물반응기 시스템은 기존의 관류 시스템 및 컨트롤러 유닛과 인터페이스하도록 구축될 수 있다. 카트리지 유닛은 클램핑 메커니즘을 통해 연결될 수 있으며 기존의 종래 시스템에서 사용되는 튜브 및 커넥터의 크기와 호환될 수 있다.

일부 구체예에서, 카트리지 및 세포 회로는 모듈식 생물단리(bioisolation) 시스템 내에 함유된다. 추가로, 카트리지는 1/16"(1.6mm), 1/8"(3.2mm), 1/4"(6.4mm), 또는 더 큰 크기를 포함하지만 이에 제한되지 않는 소정의 크기를 갖고/갖거나 퀵 릴리스 메커니즘이 포함된 카트리지 사이의 인터락을 이용하는 루어 커넥터와 호환되는 인터락 영역을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 카트리지의 입구 및 출구는 루어 락 시스템과 호환 가능하며 밸브는 예를 들어 흐름 전환, 체크 밸브로 역류 방지 또는 센서 측정과 같은 사용자 니즈를 위하여 카트리지 사이의 인터락 영역에 위치될 수 있다. 카트리지 사이의 커넥터 영역에는 카트리지 교환 동안 세포 회로의 연속적인 작동을 가능하게 하는 우회 흐름 경로 및 흐름 방향 전환이 함유될 수 있다.

카트리지는 세포성 회로로 배열되고 매체는 시스템을 통해 관류된다. 일 구체예에서, 관류는 영양분 및 생산된 생물제제의 순환을 위하여 펌프에 의해, 카트리지가 수직으로 배열되어 중력에 의해, 전도성 중합체에 의해 제공되는 것과 같은 생체 전류에 의해, 당기는 음압에 의해, 또는 이들의 조합에 의해 제공된다.

중앙 컨트롤러가 pH, 대사산물 레벨, 제품의 양 측정 또는 폐기물 제거를 포함하지만 이에 제한되지 않는 매체 특성을 조정할 수 있다. 세포 회로는 매체가 재순환되는 폐쇄 루프 시스템에서 작동되거나 또는 매체가 재순환되지 않고 대신 하류 수집기로 직접 공급되는 개방 루프 시스템에서 작동될 수 있다. 세포 회로 중에서 조작은 수동으로 또는 자동화된 로봇 시스템에 의해 수행될 수 있다.

카트리지 생물반응기 시스템은 모듈식 시스템에서 다른 카트리지에 연결된 관류가능한 다공성 텍스타일 메쉬 상에서 더 적은 수의 세포를 활용하여 생산 공정 변화의 빠른, 소규모 테스트를 가능하게 하여, 사용자에게 공정 매개변수 테스트 및 생산된 생물제제의 수집을 위한 높은 정도의 유연성을 제공한다. 소규모 시스템이 테스트에 사용될 수 있으며 그 후 동일한 관류 역학 및 생물제제 수집 방법을 포함하는 더 대규모의 시스템으로 직접 전환될 수 있다.

따라서, 예시적인 구체예는 예를 들어 37℃ 인큐베이터에 적합하고 랩온어칩(lab-on-achip) 디자인과 같은 마이크로유체 시스템에 기반한 현재 기술보다 더 큰 생물반응기로 더 용이하게 전환가능한 모듈식 미니-생물반응기 시스템을 효과적으로 제공한다. 예시적인 구체예의 모듈식 속성은 사용자에게 맞춤화가능한 세포 회로를 제공함으로써 감소된 비용으로 공정 변경에 대한 맞춤화 가능성을 크게 향상시킨다. 카트리지의 모듈식 속성으로 인해 예를 들어 관류 생물반응기, 고정층 생물반응기, 현탁 캐리어 생물반응기, 부착성 세포, 현탁액 세포 및 세포 회로 내 회전병(roller bottle)과 같은 동일한 기본 카트리지 설계를 사용하여 복수의 생물처리 패러다임을 테스트할 수 있다.

종래의 시스템과 달리, 예시적인 구체예에 따른 카트리지 구성의 모듈식 속성은 예를 들어, 성장, 생물제제 수집, 세포 포획 또는 제거와 같은 기능 또는 실험에 기반한 카트리지로, 예를 들어 상류 세포를 트립신화하고 하류 카트리지에 이들을 수집하는 것과 같은 하류 처리를 조정할 수 있게 한다. 따라서, 예시적인 구체예는 시스템 모듈의 적합성을 증진함으로써 모듈식 빌딩 블록 세트를 통한 세포 배양 및 생물제제 생산을 허용하여, 최종 사용자가 맞춤형 구성으로 상이한 카트리지들을 합칠 수 있게 한다. 이러한 유형의 기능성은 예를 들어 학술 또는 탁상(bench-top) 레벨과 같은 실험에 특히 유용하다.

예시적인 구체예의 카트리지 기반 시스템은 대규모 세포 및 생물제제 생산과 연관된 자동화 시스템과 고도로 호환성이 있어, 카트리지가 학술에서 스타트업에서 대규모 생산에 이르는 범위의 다양한 시나리오에서 사용될 수 있도록 한다.

카트리지의 이점 중 하나는 개별 카트리지 구축 및 그 안의 텍스타일 및/또는 마이크로입자의 특정 배열이 다양한 기능을 위해 제작될 수 있다는 점이다. 개별 카트리지에 의해 수행될 수 있는 기능의 적절한 넓은 범주에는 상류 처리, 하류 처리, 세포 확장(expansion), 예를 들어 디스크, 마이크로캐리어 또는 섬유와 같은 세포 캐리어의 함유(containment), 생물제제 수집, 세포 수집, 치료적 전달(therapeutic delivery), 대사산물 감지, 핵산 수집, 장치 테스트, 센서 세포, 세포 저온보관(cryostorage), 세포 치료, 치료적 테스트, 생물제제 선택 또는 생물제제 정제가 포함될 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.

일부 예시적 구체예에서, 이들 및 기타 기능은 카트리지의 구축에 의해 달성된다. 다공성 텍스타일은 부착성 또는 비-부착성일 수 있다. 예를 들어, 일부 구체예에서, 카트리지 내 부착성 세포의 배양을 위해 고표면적을 갖는 대기공 텍스타일이 사용되는 반면, 카트리지 내에 세포 응집체 또는 세포의 현탁액을 함유하기 위해 비-부착성 소기공 텍스타일이 사용된다. 매체가 통과할 때 양성 또는 음성 선택을 제공하기 위해 하류 카트리지 내의 텍스타일 및/또는 마이크로입자의 표면에 항체가 테더링될 수 있다. 예를 들어, 항체는 특정 세포 유형을 포획하거나 생성된 생물제제를 포착할(scavenge) 수 있다.

카트리지는 다양한 방식으로 세포 회복을 위해 조작될 수 있다. 일부 구체예에서, 세포를 함유하는 카트리지는 세포 카트리지에 의한 생산된 생물제제의 포집(entrapment)을 피하기 위해 증식이 증가함에 따라 회로 밖으로 물리적으로 교환되고 새로운 세포 카트리지에 의해 교체된다. 카트리지는 긴 카트리지 축을 따라 회전하여 세포 응집체를 축출(dislodge)할 수 있다. 일부 구체예에서, 세포를 함유하는 카트리지는 1차 세포 회로로부터 제거되고 반대 흐름하에서 세포를 제거하기 위해 역으로 구성(입구 및 출구의 방향 전환)된 2차 세포 회로에 위치된다. 일부 구체예에서, 초음파 처리가 카트리지 내의 스캐폴딩으로부터 부착성 세포를 탈착하기 위해 트립신 처리와 함께 사용된다. 다른 구체예에서, 하류 카트리지는 생물제제를 분리하고 정제하기 위해 크로마토그래피 컬럼으로 설계된다.

일부 구체예에서, 카트리지는 롤러 시스템 상에 위치되고 다양한 규모에서 종래의 회전병 배양을 모방하기 위해 매체로 부분적으로 채워진다. 예를 들어, 빠르게 정치(settle)하기에 충분한 밀도의 마이크로구체를 함유하는 카트리지가 텀블(tumble)-기반 배양 시스템을 위해 롤러 시스템 상에 위치하거나 배지 부근의 밀도의 마이크로구체를 함유하는 카트리지가 현탁 배양 시스템을 위해 롤러 시스템 상에 위치한다.

예시적인 구체예에서, 모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템은 함유된 세포의 생체내(in vivo) 조건을 시뮬레이션하는 특징을 제공하도록 설계된다. 적절한 시뮬레이션 특성은 세포외 기질 물질(extracellular matrix materials), 생체 신호 분자, 세포 유착 촉진제, 스캐폴딩, 박동성 흐름, 전기 자극, 전자기 방사선, 진동 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

스캐폴드 내용물, 센서 데이터, 세포 유형 및 소스, 보관 조건, 운송 조건, 제품 유효 기간, 제조 날짜 또는 센서 데이터를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 카트리지 제품 데이터는 데이터베이스 내 또는 블록체인 상과 같이 전자적으로 저장될 수 있으며 카트리지가 세포 회로로부터 제거될 때 카트리지에 부착된 QR 코드에 임베드될 수도 있다.

예시적인 구체예는 세포 선택, 세포 활성화, 세포 형질주입(transfection), 및/또는 세포 형질도입(transduction), 세포 배양, 및 학술 실험실 벤치-규모(bench-scale) 세팅에서 대규모 자동화 상업적 생산에 이르는 생물제제 생산을 포함할 수 있는 세포 치료를 제공하기 위한 생물반응기를 제공한다. 일부 구체예에서, 카트리지 기반 시스템은 세포가 여러 규모에 걸쳐 동일한 조건에 노출되도록 직접 규모화 가능하다. 예를 들어, 작은 탁상(benchtop) 시스템은 공정 변경을 테스트하기 위해 20mL의 카트리지 부피를 가질 수 있다. 변경 사항이 검증되면 공정은 종횡비 또는 매체 관류 역학을 포함하지만 이에 제한되지 않는 동일한 생물반응기 특징을 유지하면서 2L 또는 그 이상과 같이 더 큰 부피를 가진 더 대규모의 카트리지로 직접 이전될 수 있다. 예시적인 구체예에 따른 카트리지 생물반응기 시스템의 유연성은 예를 들어 스타트업 또는 학술 연구 기관과 같은 소규모 운영이 소규모 운영에 의한 또는 이들의 기술을 획득하는 회사에 의한 더 높은 생산 규모에 직접 적용될 수 있는 공정을 개발할 수 있어, 환자 맞춤 솔루션 또는 더 효율적인 현장진료 또는 맞춤화가능성으로부터의 이점을 실현하는 다양한 기타 적용을 가능하게 하기 때문에 새로운 혁신을 추진하는 데 사용될 수 있다.

예시적인 구체예는 예를 들어 키메라 항원 수용체(CAR) T 세포의 생성 및 수집과 같은 면역요법을 위한 하나 이상의 생물제제를 제공한다. 이러한 구체예에서, 카트리지는 예를 들어 선택, 활성화, 형질주입 또는 형질도입과 같은 CAR-T 세포의 생성 및 수집의 다양한 단계를 수행한다. 일부 구체예에서, 이들 기능은 관능화된 중합체성 마이크로입자, 중합체성 나노입자, 및/또는 텍스타일 구조에 의해 수행되거나 제공된다. 포획 및 방출(Catch-and-release) 카트리지는 생성된 CAR-T 세포의 크기 및 수집을 기반으로 기능화된 중합체성 마이크로비드의 이동 및 분리를 제공할 수 있다. 일부 구체예에서, 중합체성 마이크로입자는 PGS 기반이다. 일부 구체예에서, 텍스타일 구조는 PGS로 코팅된다.

예시적인 구체예는 중합체성 비드의 다기능화에 기반한 세포 모방체를 제공한다. 이러한 구체예에서, 카트리지는 마이크로비드의 크기 및/또는 표면 관능성에 기반하여 중합체성 마이크로입자의 화학적 변형 및 분리의 여러 단계를 수행한다. 일부 구체예에서, 중합체성 마이크로입자는 PGS 기반이다.

본 발명은 생물반응기와 같은 생물학적 시스템에 대하여 주로 설명되었지만, 본 발명의 원리는 예를 들어 물 여과 시스템, 입자성 물질 사분(sieving), 화학 반응기, 또는 야금을 포함하는 다른 적용에 사용되기 위하여 적용될 수 있음이 이해될 수 있을 것이다.

실시예

본 발명은 제한이 아닌 예시로서 제시되는 다음 실시예의 맥락에서 추가로 설명된다.

세포 분리를 주르카트(Jurkat) 및 CHO 세포의 혼합물과 함께 212-㎛ 내지 300-㎛의 항-분화 클러스터 4(anti-CD4) PGSU 마이크로구체로 실증하였다. 주르카트 세포는 세포막에 CD4 단백질을 보유하고 있는 반면, CHO 세포는 보유하지 않는다. 따라서 주르카트 세포는 표면에 부착된 CD4 항체가 있는 PGSU 마이크로구체에 선택적으로 결합된다.

주르카트 및 CHO 세포의 대략적으로 동일한 비율을 함께 혼합하였고 항-CD4 PGSU 마이크로구체에 대한 노출 전후에 분석하였다. 주르카트 세포를 37℃에서 30분 동안 형광 생세포 염색으로 통상적으로 사용되는 염료 칼세인(calcein) AM의 1μM 용액에서 표지하였다. 일단 염색되면 주르카트 세포를 세척당 5분 동안 Hank의 완충 식염수 용액(HBSS)으로 2회 세척하였다. 형광 표지된 주르카트 세포를 약 1백만 세포/mL의 농도로 희석하였다. CHO 세포를 형광 염색 단계 없이 각각 5분 동안 HBSS로 2회 세척한 다음 약 1백만 세포/mL의 농도로 희석하였다. 동일한 부피의 표지된 주르카트 세포를 표지되지 않은 CHO 세포와 혼합하여 mL당 각 유형의 약 500,000개 세포의 최종 혼합 농도를 산출했다. 도 7a는 세포 혼합물의 추가 처리 전의 모든 이벤트의 유세포 분석 데이터를 보여준다. 도 7b는 세포 혼합물의 추가 처리 전의 세포만의 유세포 분석 데이터를 보여준다. 주르카트 세포는 위쪽 박스에 있고 CHO 세포는 아래쪽 박스에 있다.

주르카트 세포 선택을 수행하기 위해 주르카트/CHO 세포 혼합물 500μL를 항-CD4 PGSU 마이크로구체 약 100μL에 첨가하였다. 세포와 마이크로구체를 부드러운 피펫팅으로 간단히 혼합한 다음 세포를 5분 동안 마이크로구체에 결합되도록 하고 5분 인큐베이션 동안 매분마다 가끔씩 부드럽게 흔들었다. 5분 인큐베이션에 이어서, 마이크로구체를 약 45초 동안 정치하게 두었고, 이 시점에서 세포를 함유하는 상청액을 수집하고 유세포 분석기에서 분석하여 상대적인 세포 집단을 결정했다. 유세포 분석기 데이터는 항-CD4 PGSU 마이크로구체에 노출된 후 CHO 세포에 대한 주르카트 세포의 상대적 집단 감소를 보여주었으며 이는 세포 혼합물 밖으로 이들이 우선적으로 선택되었음을 나타낸다. 도 7c는 마이크로구체에 노출된 후 상청액에 대한 모든 이벤트의 유세포 분석 데이터를 보여준다. 도 7d는 마이크로구체에 노출된 후 상청액에 대한 세포의 유세포 분석 데이터를 보여준다. 주르카트 세포는 위쪽 박스에 있고 CHO 세포는 아래쪽 박스에 있다. 표 1은 주르카트 세포의 항-CD4 PGSU 마이크로구체에 대한 우선적인 결합에 기반하여 마이크로구체로 분리 후 주르카트 세포의 상대적 감소를 보여준다.

분리 전후의 세포의 상대적인 양

	분리 전	분리 후
주르카트 세포 집단(%)	55.9	44.3
주르카트 이벤트 수	3402	1557
CHO 세포 집단(%)	37.5	51.3
CHO 이벤트 수	2168	1802
혼합 세포 총 이벤트	5781	3512

본 발명은 하나 이상의 예시적인 구체예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경이 이루어질 수 있고 균등물이 그 요소를 대체할 수 있다는 것이 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적용하기 위해 많은 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최적의 모드로서 개시된 특정 구체예에 제한되지 않고, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 구체예를 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 상세한 설명에서 식별된 모든 수치는 정확한 값과 대략적인 값이 모두 명시적으로 식별된 것처럼 해석되어야 한다.

Claims

각각의 모듈식 관류 카트리지가:
생물학적 매체의 통과 흐름을 위한 제1 포트 및 제2 포트를 갖는 카트리지 하우징;
상기 생물학적 매체의 통과 흐름시 카트리지가 생물반응기 공정의 적어도 하나의 소정의 기능을 수행할 수 있도록 하는 상기 카트리지 하우징에 선탑재된 소정의 내용물; 및
상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에 의해 복수의 모듈식 관류 카트리지를 유체적으로 연결하는 적어도 하나의 인터락 커넥터를 포함하는 복수의 모듈식 관류 카트리지를 포함하는,
모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템.
제1항에 있어서,
상기 소정의 내용물이 다공성 텍스타일의 열을 포함하는,
모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템.
제2항에 있어서,
상기 다공성 텍스타일의 열은 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트의 위치에 기반한 상기 생물학적 매체의 흐름에 수직으로 배향되는,
모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템.
제2항에 있어서,
상기 다공성 텍스타일의 열은 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트의 위치에 기반한 상기 생물학적 매체의 흐름에 평행하게 배향되는,
모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템.
제2항에 있어서,
상기 다공성 텍스타일은 생물학적 세포에 부착성인,
모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템.
제2항에 있어서,
상기 다공성 텍스타일은 항체로 변형된(modified),
모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템.
제1항에 있어서,
상기 소정의 내용물은 다공성 필터를 포함하는,
모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템.
제1항에 있어서,
상기 소정의 내용물은 중합체성 마이크로입자 또는 나노입자를 포함하는,
모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템.
생물학적 매체의 통과 흐름을 위한 제1 포트 및 제2 포트를 갖는 카트리지 하우징; 및
상기 카트리지 하우징에 선탑재된 다공성 텍스타일의 열;을 포함하고,
상기 제1 포트 및 상기 제2 포트는 제2 모듈식 관류 카트리지의 제1 포트 및 제2 포트에 유체적으로 결합되도록 모듈식으로 구성되는,
모듈식 관류 카트리지.
제9항에 있어서,
상기 다공성 텍스타일의 열은 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트의 위치에 기반한 상기 생물학적 매체의 흐름에 수직으로 배향되는,
모듈식 관류 카트리지.
제9항에 있어서,
상기 다공성 텍스타일의 열은 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트의 위치에 기반한 상기 생물학적 매체의 흐름에 평행하게 배향되는,
모듈식 관류 카트리지.
제8항에 있어서,
상기 다공성 텍스타일은 생물학적 세포에 부착성인,
모듈식 관류 카트리지.
제9항에 있어서,
상기 다공성 텍스타일은 생물제제(biologic)를 포착(scavenge)하기 위해 항체로 변형된,
모듈식 관류 카트리지.
제9항에 있어서,
상기 제1 포트에 다공성 필터를 더 포함하는,
모듈식 관류 카트리지.
제9항에 있어서,
상기 카트리지 하우징에 선탑재된 다공성 필터를 더 포함하는,
모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템.
모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템을 구축하는 방법으로서,
생물반응기 공정을 조합하여 수행하기 위해 복수의 모듈식 관류 카트리지를 선택하는 단계로서, 각각의 모듈식 관류 카트리지는 생물학적 매체의 통과 흐름을 위한 제1 포트 및 제2 포트를 갖는 카트리지 하우징 및 상기 생물학적 매체의 통과 흐름 시 상기 카트리지가 상기 생물반응기 공정의 적어도 하나의 소정의 기능을 수행할 수 있도록 하는 상기 카트리지 하우징에 선탑재된 소정의 내용물을 포함하는 단계; 및
상기 모듈식 관류 카트리지 생물반응기 시스템을 형성하기 위해 유체 순서로 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에 의해 상기 복수의 모듈식 관류 카트리지를 유체적으로 연결하는 단계;를 포함하며,
상기 유체 순서를 통해 상기 생물학적 매체를 흐르게 하여 상기 생물반응기 공정을 수행하는,
방법.
제16항에 있어서,
상기 적어도 하나의 소정의 기능은 상류 처리, 하류 처리, 세포 확장(expansion), 세포 캐리어의 함유(containment), 생물제제 수집, 세포 수집, 치료적 전달, 대사산물 감지, 핵산 수집, 장치 테스트, 센서 세포, 세포 저온보관, 세포 치료, 치료적 테스트, 생물제제 선택, 생물제제 정제 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는,
방법.
제16항에 있어서,
상기 유체적으로 연결하는 단계는 상기 복수의 모듈식 관류 카트리지를 직렬로 유체적으로 연결하는 것을 포함하는,
방법.
제16항에 있어서,
상기 유체적으로 연결하는 단계는 상기 복수의 모듈식 관류 카트리지 중 적어도 2개를 병렬로 유체적으로 연결하는 것을 포함하는,
방법.