KR20220134624A - 모듈형 배양 챔버 및 바이러스 비활성화 방법 - Google Patents

Abstract

제품 스트림의 유량 및/또는 체류 시간의 유연성을 제공하기 위해서 모듈 형태로 제공될 수 있는 배양 챔버가 개시된다. 생체 분자의 정제를 위한 이러한 배양 챔버를 포함하는 조립체가 또한 개시되고, 생체 분자 정제를 위한 방법, 그리고 특히 배양 챔버 또는 직렬로 배열된 복수의 배양 챔버들에서의 바이러스 비활성화 방법이 개시된다.

Description

모듈형 배양 챔버 및 바이러스 비활성화 방법

본 개시 내용은 큰 범위의 체류 시간 및 유량(들)을 갖는 유체의 배양에 관한 것이다. 보다 특히, 배양 챔버 및 유체의 배양 방법의 실시형태는 인라인 바이러스 비활성화가 달성되는 것, 그리고 유체 입자의 좁은 체류 시간 분포(RTD)를 생성하도록 유동 경로가 설정되게 보장하는 것을 돕는다.

치료용 단백질, 특히 단클론 항체의 정제와 관련된 대규모 생산 및 경제성은 바이오제약 산업에서 점점 더 중요해지는 문제이다. 치료용 단백질은 일반적으로 관심 단백질을 생산하도록 조작된 포유류의 세포 또는 박테리아의 세포에서 생산된다. 그러나, 일단 생산되면, 관심 단백질은 숙주 세포 단백질(HCP), 엔도톡신, 바이러스, DNA 등과 같은 다양한 불순물로부터 분리되어야 한다.

일반적인 정제 프로세스에서, 세포 배양 수확물은 세포 파편을 제거하기 위한 정화 단계를 거친다. 관심 단백질을 함유하는 정화된 세포 배양 수확물은, 친화성 크로마토그래피 단계 또는 양이온 교환 크로마토그래피 단계를 포함할 수 있는, 하나 이상의 크로마토그래피 단계를 거친다. 치료 후보의 바이러스 안전성을 보장하고 규제 의무를 준수하기 위해서, 바이러스 제거 유닛 동작이 정제 프로세스로 구현된다. 이러한 단계는 단백질 A 및 이온 교환 크로마토그래피, 여과, 및 낮은 pH/화학적 비활성화를 포함한다.

바이러스 비활성화는 일반적으로 크로마토그래피 단계 후에(예를 들어, 친화성 크로마토그래피 후 또는 양이온 교환 크로마토그래피 후에) 수행된다. 일반적인 대규모 정제 프로세스, 관심 단백질을 포함하는 크로마토그래픽 용출 풀(chromatographic elution pool)이 대형 탱크 또는 저장 시스템 내에 수집되고, 용출 풀에 존재할 수 있는 임의의 바이러스의 완전한 비활성화를 달성하기 위해서, 약 30분 내지 몇 시간이 소요될 수 있는, 혼합과 함께 장기간의 바이러스 비활성화 단계/프로세스를 거친다.

단클론 항체(mAb) 프로세싱에서, 예를 들어, 일련의 독립적인 유닛 동작들이 배치 모드로 수행되며, 여기서 유지 탱크는 유닛 동작들 사이에서 재료를 저장하기 위해서 그리고 단계들 사이의 임의의 필요 용액 조정을 용이하게 하기 위해서 사용된다. 일반적으로, 재료는 목표 비활성화 조건을 달성하도록 재료가 조정되는 하나의 탱크 내에 수집된다. 이는 낮은 pH 목표 레벨을 달성하기 위해 산을 첨가하는 것을 통해서 이루어질 수 있거나, 세제-기반 비활성화 프로세스에서 세제를 첨가하는 것을 통해서 이루어질 수 있다. 다음으로, 재료는 특정 배양 시간 동안 비활성화 조건에서 유지되는 제2 탱크로 전달된다. 이러한 전달의 목적은, 목표 비활성화 조건에 도달하지 못했을 수 있고 바이러스 입자를 포함할 수 있는 제1 탱크의 벽에서의 액적(droplet)의 위험을 제거하는 것이다. 재료를 다른 탱크로 전달하는 것에 의해서, 이러한 위험이 감소된다.

단백질 용액을 특정 온도, pH, 또는 복사선에 노출시키는 것, 그리고 세제 및/또는 염과 같은 특정 화학 작용제에 노출시키는 것을 포함하는, 몇몇 바이러스 비활성화 기술이 당업계에 공지되어 있다. 하나의 바이러스 비활성화 프로세스는 대형 유지 탱크를 포함하고, 이러한 탱크에서 재료는 주어진 시간, 예를 들어 60분 동안 낮은 pH 및/또는 세제에 대한 노출과 같은 비활성화 조건에서 유지된다. 이러한 정적 유지 단계는 연속적인 프로세싱을 향해 이동하는 데 있어서 병목 현상이 된다.

그러나, 바이러스 사멸 동력학은 비활성화 시간이 달라질 수 있다는 것을 나타내고, 이는 프로세싱 시간이 상당히 감소(또는 증가)될 수 있다는 것, 바이러스 비활성화를 위한 정적 유지 탱크가 제거될 수 있다는 것, 그리고 방법이 연속 프로세싱에 더 적합할 수 있다는 것을 시사한다.

최근에, 유닛 동작들이 함께 연계되고 수작업적인 해결책 조정이 최소화되는 연속적인 프로세스가 요구되어 왔다. 이를 용이하게 하기 위해서, 인-라인 바이러스 비활성화 및 기타 인-라인 해결책 조정을 가능하게 하는 인-라인 프로세싱 방법을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 연속 또는 반-연속 유동 시스템에서, 연속 유동 시스템에서 좁은 체류 시간 분포를 유지하는 방법을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

바이러스 비활성화의 과거 관행은 비활성화될 액체를 (예를 들어, pH 3.6 이하의) 낮은 pH 용액에 도입하고, 필요한 경우 균질화한 다음, 필요한 기간 동안 휴지 상태로 유지하는 것을 포함하였다. 이어서, 바이러스 비활성화는, 바이러스를 함유한 액체의 전체 부피를 낮은 pH의 유체와 벌크로 그리고 고정된 데드 프로세싱 시간(fixed dead processing time) 동안 접촉시키는 것에 의해서 이루어진다.

연속적 또는 반-연속적 프로세싱은, 바이러스 비활성화가 중단 없이, 그리고 액체 내에 함유된 제품(예를 들어, 단백질)을 손상시킬 수 있는 낮은 pH 조건에서의 긴 체류 시간이 없이 바이러스의 효과적인 비활성화를 보장하기 위한 최소 체류 시간을 만족시키는 내용으로 수행될 것을 요구한다. 이러한 새로운 시스템은 체류 시간, 유체의 유동 특성(층류형 대 비-층류형), 그리고 체류 시간 및 유동 특성을 달성하기 위한 시스템/하드웨어 요건을 신중하게 고려할 것을 요구한다.

종래의 시스템은, 모두가 본원에서 참조로 포함되는, 유체에 작용하는 원심력으로 나선형으로 권취된 튜브에서 조사된 광을 사용하는 연속적인 바이러스 비활성화(WO2002038191, EP1339643B1, EP1464342B1, EP1914202A1 및 EP1916224A1), 및 회선의 수 및 벤드의 각도가 유동의 체류 특성을 결정하고 개선하는데 도움을 주는(유체가 챔버 튜빙을 따라서 이동함에 따라, 그 입자 모두가 점도 영향으로 인해서 동일 속도로 유동하지 않고, 이는 특히 튜브 횡단면을 따른 결과적인 속도 프로파일이 유동 입자의 체류 시간의 분포를 초래하는 튜빙 벽 부근에서 나타난다) 튜브가 많은 수의 회선으로 코일 축 주위에 나선형으로 권취된 코일 유동 인버터(CFI)(WO2015/135844A1)를 포함한다. 이러한 시스템은 경직적이고, 다양한 바이오 의약 제품 생산 프로세스에서 바이러스 비활성화 필요성을 변경하는 것에 관한 유연성을 허용하도록 설계되지 않는다.

따라서, 낮은 pH 설정에서의 연속적인 바이러스 비활성화에서 상이한 유량들 및 체류 시간들을 사용할 수 있는 능력을 갖춘, 유체의 가장 좁은 체류 시간 분포(RTD)를 갖는 예측 가능 조건에서 균일한 혼합을 하는 것이 특별한 목표이다. 넓은 범위의 체류 시간 및 유량을 위해서 구성될 수 있는 새로운 모듈형 배양 챔버는 당업계의 진보(들)를 나타낼 것이다.

연속 또는 반-연속 유동 시스템에서, 그에 따라 좁은 체류 시간 분포를 유지하는 방법을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 특히 단백질 정제를 위해서, 생체 분자 정제를 위한 연속 또는 반-연속 유동 시스템을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

종래 기술의 문제는, 체류 시간 분포의 분산을 좁히면서 제품 스트림의 유량 및/또는 체류 시간의 유연성을 제공하기 위해서 모듈 형태로 제공될 수 있는 배양 챔버와 관련된, 본원에 개시된 실시형태에 의해 해결되었다. 생체 분자의 정제를 위한 이러한 배양 챔버를 포함하는 조립체가 또한 개시되고, 생체 분자 정제를 위한 방법, 그리고 특히 배양 챔버 또는 직렬 모듈 형태로 배열된 복수의 배양 챔버에서의 바이러스 비활성화 방법이 개시된다.

특정 실시형태에서, 배양 챔버가 개시되고, 이러한 배양 챔버는: 배양 챔버 하우징으로서, 유체를 수용하기 위한 유입구 포트, 유체를 분배하기 위한 배출구 포트, 및 내부 공동을 포함하는, 배양 챔버 하우징; 내부 공동 내에 배치되고 유입구 포트 및 배출구 포트와 유체 연통되는 나선형 코일을 포함하고; 배양 챔버는 제1 윤곽을 갖는 상단 외부 표면 및 제2 윤곽을 갖는 하단 외부 표면을 가지며, 상단 외부 표면은 제2 윤곽을 갖는 하단 외부 표면을 가지는 배양 챔버와 해제 가능하게 맞물리거나 상호 연결될 수 있고, 하단 외부 표면은 제1 윤곽을 갖는 상단 표면을 가지는 배양 챔버와 해제 가능하게 맞물리거나 상호 연결될 수 있다.

특정 실시형태에서, 배양 챔버는 나선형 또는 코일형 튜브를 수용한다. 챔버는 코일형 튜브의 일 단부와 유체 연통되는 유입구 포트, 및 코일형 튜브의 타 단부와 유체 연통되는 배출구 포트를 가질 수 있다. 각각의 포트가 무균 연결부에 의해서 폐쇄되어 폐쇄 시스템을 형성할 수 있다.

특정 실시형태에서, 다수의 배양 챔버들이 수직으로 적층될 수 있고 해제 가능하게 상호 록킹될 수 있다. 일부 실시형태에서, 적층 가능 배양 챔버들이 상호 연결될 수 있고; 이들은 서로 유체 연통되거나 유체 연통되게 배치될 수 있으며, 예를 들어 제1 배양 챔버의 배출구가 제2 배양 챔버의 유입구와 유체 연통되거나 유체 연통되게 배치되도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 제2 배양 챔버의 배출구는 제3 배양 챔버의 유입구와 유체 연통되거나 유체 연통되게 배치되도록 구성되고, 기타 등등도 마찬가지이다.

특정 실시형태에서, 나선형 코일은 단일 배양 챔버 내에서 상이한 배향들을 갖는 영역들을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 나선형 코일은 단일 배양 챔버 내에서 수직으로 적층될 수 있다(즉, 배양 챔버의 기부가 x-y 평면에 있는 경우에, z-방향으로 적층될 수 있다).

특정 실시형태에서, 코일형 튜브가 배양 챔버 내에 구성되어 배양 챔버의 풋프린트를 최소화한다.

특정 실시형태에서, 목표 분자(예를 들어, 항체 또는 단백질을 포함하는 Fc 영역)를 함유하는 유체 샘플 내에 존재할 수 있는 하나 이상의 바이러스를 비활성화하기 위한 방법이 제공되고, 이러한 방법은 유체 샘플에 대해서 크로마토그래피 프로세스(예를 들어, 단백질 A 크로마토그래피와 같은 친화성 크로마토그래피) 또는 이온 교환 크로마토그래피 프로세스를 수행하여 용출액을 획득하는 단계; 바이러스 비활성화 작용제를 상기 용출액에 도입하는 단계; 용출액을 나선형 유동 채널을 포함하는 배양 챔버 내로 연속적으로 도입하고 용출액이 바이러스의 비활성에 충분한 시간 동안 유동 채널 내에서 유동하게 하는 단계를 포함한다. 특정 실시형태에서, 크로마토그래피 프로세스는 연속 또는 반-연속 모드에서 실행된다. 친화성 크로마토그래피 프로세스로부터의 용출액은 pH 구배, 전도도 구배, 농도 구배 등의 전부를 갖춘 시스템에 진입하는 컬럼으로부터의 실시간 용출이거나, 이어서 균질화 후에 비활성화되는 용출 풀일 수 있다.

일부 실시형태에서, 상이한 프로세스 단계들이 연속 또는 반-연속 방식으로 동작되도록 연결된다. 일부 실시형태에서, 바이러스 비활성화 방법은, 본원에서 설명된 바와 같이, 연속 또는 반-연속 정제 프로세스의 프로세스 단계를 구성하고, 여기에서 샘플은 예를 들어 단백질 A 친화성 크로마토그래피 단계 또는 이온-교환 크로마토그래피 단계로부터 바이러스 비활성화 단계까지 일반적으로 통과-유동 정제 프로세스 단계인 프로세스의 다음 단계로 연속적으로 유동한다.

일부 실시형태에서, 바이러스 비활성화 프로세스 단계는 연속적으로 또는 반-연속적으로 수행되며, 즉 이전 프로세스 단계로부터의 용출액, 예를 들어 이전의 결합 및 용출 크로마토그래피 단계(예를 들어, 단백질 A 친화성 크로마토그래피)가, 배양 챔버 내에 포함된 유체 유동 경로를 이용하는, 바이러스 비활성화 단계로 유동하고, 그 후에, 일부 실시형태에서, 바이러스 비활성화된 용출액은, 다음 프로세스 단계가 수행될 때까지, 저장 용기 내에서 수집될 수 있거나, 일부 실시형태에서, 다음 하류 프로세스 단계로 직접적 및 연속적으로 공급될 수 있다.

본원에서 설명된 방법 및 장치는 연속 또는 반-연속 방식으로 바이러스 비활성화를 달성할 수 있고, 이는 모듈형 포맷으로 인해서 유량 및 체류 시간에 있어서 상당한 유연성을 제공할 수 있다.

도 1은 특정 실시형태에 따른 배양 챔버의 사시도이다.
도 1a는 특정 실시형태에 따른, 나선형 코일이 챔버의 내부 공동 내에 배치된, 개방 위치에서의, 배양 챔버 기부 및 커버의 사시도이다.
도 1b는 특정 실시형태에 따른, 나선형 코일이 챔버의 내부 공동 내에 배치된, 개방 위치에서의, 배양 챔버 기부 및 커버의 다른 사시도이다.
도 1c는 특정 실시형태에 따른, 나선형 코일이 챔버의 내부 공동 내에 배치된, 개방 위치에서의, 배양 챔버 기부 및 커버의 또 다른 사시도이다.
도 1d는 특정 실시형태에 따른, 나선형 코일이 내부 공동 내에 배치된, 개방 위치에서의, 배양 챔버 기부 및 커버의 또 다른 사시도이다.
도 2는 특정 실시형태에 따른, 내부 챔버가 나선형 코일을 포함하는, 도 1의 배양 챔버의 분해도이다.
도 3은 특정 실시형태에 따른 도 2의 배양 챔버의 내부 챔버의 상면도이다.
도 4는 특정 실시형태에 따른 배양 챔버 내에 배치되도록 구성된 나선형 코일의 상면도이다.
도 5는 특정 실시형태에 따른 나선형 코일의 2개의 층을 수용하는 배양 챔버의 사시도이다.
도 6은 특정 실시형태에 따른 경사진 나선형 코일의 사시도이다.
도 7은 특정 실시형태에 따른, 내부 공동 내의 공간을 최적으로 이용하는 경사진 나선형 코일을 갖는 내부 공동을 도시하는 배양 챔버의 상면도이다.
도 8a 및 도 8b는 이동 가능 카트 상에 조립된 모듈형 조립체의 사시도이다.
도 9는 특정 실시형태에 따른, 이동 가능 카트 상의 모듈형 조립체의 추가적인 사시도이다.
도 10은 특정 실시형태에 따른 적층 가능 원통형 모듈형 조립체의 개략도이다.
도 11은 특정 실시형태에 따른 배양 챔버의 저면 사시도이다.

첨부 도면을 참조함으로써, 본원에서 개시된 구성요소, 프로세스 및 장치가 보다 완전하게 이해될 수 있다. 도면은 단지, 편의성 및 본 개시 내용의 용이한 설명을 기초로 하는 개략적인 표상이고, 그에 따라 장치 및 그 구성요소의 상대적인 크기 및 치수를 나타내기 위한 및/또는 예시적인 실시형태의 범위를 규정하거나 제한하기 위한 것으로 의도된 것이 아니다.

비록 특정 용어들이 명료함을 위해서 이하의 설명에서 사용되지만, 이러한 용어들은 도면들에서의 예시를 위해서 선택된 실시형태들의 특정 구조 만을 지칭하기 위한 것이고, 본 개시 내용의 범위를 규정하거나 제한하기 위한 것은 아니다. 이하의 도면 및 하기 설명에 있어서, 유사한 수치적 표시가 유사한 기능의 구성 요소를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.

문맥에서 달리 명백하게 기재되어 있지 않는 한, 단수 형태("a", "an", 및 "the")가 복수의 대상을 포함한다.

명세서에서 사용된 바와 같이, 다양한 장치 및 부품이 다른 구성요소를 "포함하는 것"으로 설명될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "포괄한다", "포함한다", "갖는", "갖는다", "할 수 있는", "함유한다"라는 용어 및 그 변형은, 개방형 전이 문구, 용어, 또는 단어인 것으로 의도된 것이며, 이들은 부가적인 구성 요소들의 가능성을 배제하지 않는다.

"바이러스 비활성화" 또는 "바이러스의 비활성화"라는 용어는, 하나 이상의 바이러스가 더 이상 복제할 수 없도록 하는 또는 비활성적이 되도록 하는 방식으로 하나 이상의 바이러스를 포함하는 샘플을 처리하는 것을 지칭한다. 본원에서 설명된 방법에서, "바이러스" 및 "바이러스의"라는 용어는 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 바이러스 비활성화는 물리적 수단, 예를 들어 열, 자외선 광, 초음파 진동에 의해서, 또는 화학적 수단, 예를 들어 pH 변화 또는 화학물질(예를 들어, 세제)의 첨가를 이용하여 달성될 수 있다. 바이러스 비활성화는 일반적으로 대부분의 포유류 단백질 정제 프로세스 중에, 특히 포유류 유래 발현 시스템으로부터의 치료 단백질의 정제의 경우에 사용되는 프로세스 단계이다. 본원에서 설명된 방법에서, 바이러스 비활성화는 유체 유동 채널 내에서 수행된다. 당업계에 알려진 표준 분석 및 본원에서 설명된 것을 이용하여 샘플 내의 하나 이상의 바이러스를 검출하지 못하는 것이, 하나 이상의 바이러스 비활성화 작용제로 샘플을 처리 한 후에 하나 이상의 바이러스의 완전한 비활성화를 나타낸다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본원에 사용된 바와 같은 바이러스 비활성화 작용제는, 바이러스 비활성화 작용제에 대한 노출이 하나 이상의 바이러스를 비활성적으로 만들거나 복제할 수 없게 하는, 용액 조건 변화(예를 들어, pH, 전도도, 온도 등) 또는 샘플 내의 하나 이상의 바이러스와 상호 작용하는 세제, 염, 산(예를 들어, pH 3.6 또는 3.7을 달성하기 위한 몰농도의 아세트산), 중합체, 용매, 작은 분자, 약물 분자 또는 기타 적절한 개체 등, 또는 이들의 조합, 또는 물리적 수단(예를 들어, UV 광에의 노출, 진동 등)의 첨가를 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 바이러스 비활성화 작용제는 pH 변화이고, 여기에서 바이러스 비활성화 작용제는 예를 들어 정적 혼합기 내에서 목표 분자(예를 들어, 단백질 A 결합 및 용출 크로마토그래피 단계로부터의 용출액)를 포함하는 샘플과 혼합되고, 이어서 유동 채널로 지향된다.

본원에서 사용된 바와 같은 "연속 프로세스"라는 용어는, 하나의 프로세스 단계로부터의 산출물이 중단 없이 프로세스 내의 다음 프로세스 단계로 직접적으로 유동되도록, 둘 이상의 프로세스 단계들(또는 유닛 동작들)을 포함하는, 목표 분자를 정제하기 위한 프로세스를 포함하고, 여기에서 둘 이상의 프로세스 단계들이 그 지속시간의 적어도 일부 동안 동시에 수행될 수 있다. 다시 말해서, 연속 프로세스의 경우에, 샘플의 일부가 프로세스 단계들을 통해서 항상 이동하기만 한다면, 다음 프로세스 단계가 시작되기 전에 프로세스 단계를 완료할 필요가 없다.

유사하게, "반-연속적 프로세스"는, 하나 이상의 유닛 동작이 주기적으로 중단되는, 설정 기간 동안 연속 모드로 수행되는 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공급물 적재의 중단은 연속 캡쳐 동작 중에 다른 속도-제한 단계의 완료를 가능하게 한다.

이제 도 1 내지 도 4를 참조하면, 특정 실시형태에 따른 배양 챔버(10)가 도시되어 있다. 도시된 실시형태에서, 배양 챔버(10)는 커버(12) 및 기부(14)를 갖는다. 커버(12) 및 기부(14)는 내부 배양 챔버 공동(16)(도 2)을 둘러싸기 위해서 밀봉 관계로 맞물리도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 커버(12)는 기부(14)에 경첩 연결될 수 있다. 개구(17a, 17b)의 쌍이 배양 챔버 내에 제공되어, 나선형 코일(20)의 유입구 단부(18a) 및 배출구 단부(18b)를 수용할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 개구(그리고 나선형 코일(20)의 유입구 단부(18a) 및 배출구 단부(18b))는 배양 챔버(10)의 동일 측면에 배치되나, 당업자는, 유입구 단부(18a) 및 배출구 단부(18b)가 배양 챔버(10)의 상이한 측면들에 위치되도록 배양 챔버(10) 내의 나선형 코일(20)의 배열이 변경될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 실시형태에서, 나선형 튜브(20)의 하나의 적합한 내경은 9.6 mm이고 튜브 길이는 28.08 m이다.

특정 실시형태에서, 커버(12)의 상단 또는 최상부 표면 또는 면(12a)은 다른 배양 챔버(10')의 기부(14')의 하단 표면 또는 면(미도시)의 상응 윤곽과 맞물리도록 구성된 윤곽을 가질 수 있고, 그에 따라 복수의 배양 챔버들(10)이 용이하게 적층될 수 있고 서로 록킹될 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시형태에서, 커버(12)는, 상단 또는 최상부 표면(12a)보다 낮은 높이의 둘레 연부(12b)를 갖는다. 둘레 연부(12b)는, 플랜지가 함몰부 내에 안착되어 2개의 배양 챔버들(10)이 적층 관계로 맞물리거나 상호 록킹되도록, 기부(14')로부터 아래쪽 또는 축방향으로 연장되는 상응 둘레 플랜지(14a)(도 11)를 수용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상단 및 하단 표면은, 상호 록킹 후에 서로로부터 용이하게 제거될 수 있도록, 각각 구성된다.

이제 도 4를 참조하면, 배양 챔버(10) 내에서 사용하기에 적합한 나선형 코일(20)의 일 실시형태가 도시되어 있다. 바람직하게, 나선형 코일(20)은 감마 살균 가능 재료로 제조된다. 예를 들어, 실리콘으로 제조된 튜빙과 같은 원형 플라스틱 튜빙이 나선형 코일(20)에 적합할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 나선형 코일(20)은 배양 챔버(10) 내에서 최적의 유체 유동 경로가 얻어질 수 있도록 배열된다. 이를 위해서, 나선형 코일은 "y" 방향으로 배치된 제1 영역(20a); 제1 영역(20a)에 수직인 또는 실질적으로 수직인 "x" 방향으로 배치된 제2 영역(20b); 제2 영역(20b)에 수직인 또는 실질적으로 수직인(그리고 그에 따라 제1 영역(20a)에 평행하거나 실질적으로 평행한) "x" 방향으로 배치된 제3 영역(20c); 및 제3 영역(20c)에 수직인 또는 실질적으로 수직인(그리고 그에 따라 제2 영역(20b)에 평행하거나 실질적으로 평행한) 제4 영역(20d)을 갖는다. 특정 영역은, 하나의 코일 영역으로부터 다음 코일 영역으로 전이될 때 방향이 변화되는 코일 전이 부분을 포함한다. 제1 영역(20a)은 제1 영역(20a)으로부터 제2 영역(20b)으로 전이되는 코일 전이 부분(20a')을 가지고; 제2 영역(20b)은 제2 영역(20b)으로부터 제3 영역(20c)으로 전이되는 코일 전이 부분(20b')을 가지고; 제3 영역(20c)은 제3 영역(20c)으로부터 제4 영역(20d)으로 전이되는 코일 전이 부분(20c')을 갖는다. 나선형 코일(20)은 유입구 단부(18a) 및 배출구 단부(18b) 그리고 이들 사이의 연속 유체 유동 경로를 포함한다. 따라서, 영역(20a, 20b, 20c 및 20d)의 각각이 유체 연통되어, 연속적인 유체 유동 경로를 형성한다. 그렇게 구성된 코일은 도 3에 도시된 바와 같이 배양 챔버(10)의 내부 공동 내에 깔끔하게 배치될 수 있다.

나선형 코일(20) 내의 권선의 수 및 나선형 코일(20)의 직경의 각각은 변경될 수 있고, 적어도 부분적으로 나선형 코일(20)에 의해서 형성된 유동 경로 내의 샘플의 희망 체류 시간에 의해서 결정된다. 적합한 설계 매개변수는 약 15 내지 21개의 권선, 약 3.2 내지 9.6 mm(1/8" 내지 3/8")의 튜브 내경; 및 40 내지 105 mm의 권선 코어 직경을 포함한다. 바람직하게, 최소 5개의 권선이 있다. 특정 실시형태에서, 체류 시간은, 유효 pH에서의 바이러스 비활성화가 바이러스를 비활성화할 수 있게 하는 충분한 시간이어야 한다(예를 들어, 최대 3.6 pH에서 적어도 약 30분). 당업자는, 바이러스를 비활성화시키기 위해서 제품 샘플을 충분히 낮은 pH에서 긴 기간 동안 노출시키는 것이 제품을 열화(劣化)시킬 수 있다는 것, 그리고 그에 따라 본원에서 개시된 실시형태는 바이러스 비활성화를 최적화하기 위해서 하나 이상의 배양 챔버(들)(10) 내의 코일(들)을 통한 체류 시간 및 유동을 용이하게 조정할 수 있게 한다는 것을 이해할 것이다. 일반적으로, 유동은 나선형 코일 내에서 층류형(예를 들어, 2000 미만의 레이놀즈 수)이나, 난류 유동 체제는 배양 챔버 효율에 부정적인 영향을 미치지 않는다(유동은 시스템의 다른 부분에서도 난류일 수 있다). pH는 예를 들어 샘플링 및 오프라인 센서를 이용하여 검증될 수 있다.

도 1a는 배양 챔버(10)의 실시형태를 도시하고, 여기에서 내부 공동을 형성하는 영역은 나선형 코일(20)에 의해서 완전히 점유되지 않는다. 도시된 실시형태에서, 나선형 코일(20)은, 나선형 튜브(20)의 직선 길이를 최소화하기 위해서, 개구(17a 및 17b)에 가장 가까운, 내부 공동의 하부 우측 4분체(quadrant) 내에 배치된다. 이러한 실시형태에서, 적합한 튜브 ID는 4.8 mm이고, 적합한 튜브 길이는 11.99 m이다.

도 1b는 배양 챔버(10)의 다른 실시형태를 도시하고, 여기에서 내부 공동을 형성하는 영역은 또한 나선형 코일(20)에 의해서 완전히 점유되지 않는다. 도시된 실시형태에서, 나선형 코일(20)은, 나선형 튜브(20)의 직선 길이를 최소화하기 위해서, 내부 공동의 하부 우측 및 상부 좌측 4분체 내에 배치되고, 하부 우측 영역은 개구(17a 및 17b)에 가장 가깝다. 이러한 실시형태에서, 적합한 튜브 ID는 4.8 mm이고, 적합한 튜브 길이는 23.99 m이다.

도 1c는 배양 챔버(10)의 또 다른 실시형태를 도시하고, 여기에서 내부 공동을 형성하는 영역은 나선형 코일(20)에 의해서 완전히 점유되지 않는다. 이러한 실시형태는, 배양 챔버(10) 자치의 풋프린트가 더 크고(예를 들어, 130 mm의 높이 대 도 1a의 배양 챔버의 65 mm의 높이), 그에 따라 나선형 튜브(20)의 내경이 더 클 수 있다는 것을 제외하고, 도 1a의 것과 유사하다. 도시된 실시형태에서, 나선형 코일(20)은, 나선형 튜브(20)의 직선 길이를 최소화하기 위해서, 개구(17a 및 17b)에 가장 가까운, 내부 공동의 하부 우측 4분체 내에 배치된다. 이러한 실시형태에서, 적합한 튜브 ID는 6.4mm이고, 적합한 튜브 길이는 20.49m이다.

도 1d는 배양 챔버(10)의 또 다른 실시형태를 도시하고, 여기에서 내부 공동을 형성하는 영역은 나선형 코일(20)에 의해서 완전히 점유되지 않는다. 이러한 실시형태는, 배양 챔버(10) 자체의 풋프린트가 더 크고 그에 따라 나선형 튜브(20)의 내경이 더 클 수 있다는 것을 제외하고, 도 1b의 것과 유사하다. 도시된 실시형태에서, 나선형 코일(20)은, 나선형 튜브(20)의 직선 길이를 최소화하기 위해서, 개구(17a 및 17b)에 가장 가까운, 내부 공동의 상부 좌측 4분체 및 하부 우측 4분체 내에 배치된다. 이러한 실시형태에서, 적합한 튜브 ID는 6.4 mm이고, 적합한 튜브 길이는 40.98 m이다.

특정 실시형태에서, 제1 배양 챔버의 배출구가 제2 배양 챔버의 유입구 내로 공급하도록, 그리고 기타 등등이 되도록, 복수의 배양 챔버가 직렬로 배열될 수 있다. 따라서, 모듈형 조립체가 구축될 수 있고(예를 들어, 도 8a 및 도 8b), 그에 따라, 하나 이상의 배양 챔버를 조립체에 부가하는 것에 의해서 체류 시간 및/또는 유량을 증가시킬 수 있는, 또는 하나 이상의 배양 챔버를 조립체로부터 제거하는 것에 의해서 체류 시간 및/또는 유량을 감소시킬 수 있는 유연성을 사용자에게 제공한다. 특정 실시형태에서, 배양 챔버들 사이의 연결부는 완전 폐쇄 시스템을 보장하는 무균 연결부(예를 들어, ASEPTIQUIK^® 연결부)이다. 모듈형 배양 챔버들의 조립체가, 장소들 사이에서 이동될 수 있는 카트(50) 또는 기타(도 8a 및 도 8b)의 위에서 지지될 수 있다. 카트(50)는 사용자의 측면 접근을 제공하여, 설정을 용이하게 할 수 있다.

도 9에서 가장 잘 확인되는 바와 같이, 유체적으로 연결된 배양 챔버들의 모듈형 조립체가 상이한 크기들의 배양 챔버들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시형태에서, 도 1c의 나선형 코일(20) 구성을 갖는 24개의 배양 챔버, 및 도 1d의 나선형 코일(20) 구성을 가지는 12개의 배양 챔버가 있다.

대안적으로 또는 부가적으로, 더 큰 내경을 가지는 나선형 코일을 갖춘 배양 챔버(10)를 이용함으로써, 더 많은 유량 및/또는 더 긴 체류 시간이 달성될 수 있다. 유사하게, 더 작은 내경을 가지는 나선형 코일을 갖춘 배양 챔버를 이용함으로써, 더 적은 유량 및/또는 더 짧은 체류 시간이 달성될 수 있다.

일부 실시형태에서, 모듈형 조립체의 모든 배양 챔버들 내의 나선형 코일 길이 및/또는 직경(내경)이 동일한 모듈형 조립체가 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 조립체의 하나 이상의 배양 챔버 내의 나선형 코일 길이 및/또는 직경이 조립체의 하나 이상의 다른 배양 챔버 내의 나선형 길이 및/또는 코일 직경과 상이한, 모듈형 조립체가 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 모듈형 조립체는 유체적으로 연결된 또는 연결될 수 있는 복수의 배양 챔버로 형성될 수 있고, 여기에서 복수의 배양 챔버 내의 적어도 하나의 배양 챔버는 복수의 배양 챔버 내의 다른 배양 챔버 내의 나선형 튜브 길이의 2배인 나선형 튜브 길이를 갖는다.

따라서, 배양 챔버(10)의 외부 치수를 변경할 필요가 없이, 체류 시간 및 유량 유연성이 달성될 수 있다.

유량 및 튜빙 길이가 특정 체류 시간을 목표로 선택될 수 있다. 바이러스 비활성화 적용예의 경우에, 체류 시간은, 바람직하게 일부 안전 인자를 가지고, 유동 채널 내에서 바이러스 비활성화를 달성하기에 충분한 시간으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 30분의 체류 시간이 바이러스 비활성화에 충분한 실시형태에서, 가장 빠른 약 32분의 챔버 내의 체류 및 약 45분의 가장 느린 체류를 가지고, 입자의 벌크가 약 36분 내에 챔버를 통과하도록, 설계 매개변수가 선택될 수 있다. 최소 체류 시간은 또한 바이러스 비활성화를 위한 수용 가능한 안전 인자와 관련된 규제 지침에 따라 달라질 수 있다.

적합한 공칭 체류 시간은, 비제한적으로, 10 분, 15 분, 20 분, 25 분, 30 분, 35 분, 40 분, 45 분, 50 분, 55 분 및 60 분을 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 배양 챔버(10')의 내부 공동이 충분히 깊고, 예를 들어 나선형 코일(20)의 둘 이상의 수직 층을 수용하기에 충분한 부피를 갖는다. 일부 실시형태에서, 그러한 배양 챔버(10')는 도 8b에 도시된 바와 같이 배양 챔버(10)와 함께 사용될 수 있다.

일부 실시형태에서, 배양 챔버(10)의 높이를 감소시키기 위해서, 나선형 코일(20)이 도 6에 도시된 바와 같은 경사진 구성으로 형성될 수 있다. 적합한 경사 각도는 약 30° 내지 약 60°의 범위이다. 이러한 것이 배양 챔버의 전체 폭을 증가시키지만, 나선형 코일이 배양 챔버 내에서 가능한 한 많은 내부 공간을 차지함에 따라, 배양 챔버(10') 또는 챔버들의 풋프린트가 최소화될 수 있다. 경사진 나선형 코일의 하나의 적합한 배열이 도 7에 도시되어 있다.

또한 추가적인 실시형태에서, 배양 챔버(10)는, 나선형 코일 유동 경로가 실린더 코어의 주위에 코일링된, 실린더의 형태일 수 있다. 그러한 실린더는 도 10에 도시된 바와 같이 적층될 수 있고, 도 1의 카세트-유사 실시형태와 유사한 방식으로 직렬로 배열될 수 있다.

Claims (8)

1. 배양 챔버이며:
   배양 챔버 하우징으로서,
   유체를 수용하기 위한 유입구 포트,
   상기 유체를 분배하기 위한 배출구 포트, 및
   내부 공동을 포함하는, 배양 챔버 하우징;
   상기 내부 공동 내에 배치되고 상기 유입구 포트 및 배출구 포트와 유체 연통되는 나선형 코일을 포함하고;
   상기 배양 챔버는 제1 윤곽을 갖는 상단 외부 표면 및 제2 윤곽을 갖는 하단 외부 표면을 가지며, 상기 상단 외부 표면은 상기 제2 윤곽을 갖는 하단 외부 표면을 가지는 배양 챔버와 해제 가능하게 맞물리고, 상기 하단 외부 표면은 상기 제1 윤곽을 갖는 상단 표면을 가지는 배양 챔버와 해제 가능하게 맞물리는, 배양 챔버.
2. 제1항에 있어서,
   상기 나선형 코일이 경사지는, 배양 챔버.
3. 제1항에 있어서,
   상기 나선형 코일은 제1 방향으로 상기 내부 공동 내에 배치되는 제1 영역, 및 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향으로 상기 내부 공동 내에 배치되는 제2 영역을 가지는, 배양 챔버.
4. 서로 유체적으로 연통되도록 구성된 제1 및 제2 배양 챔버를 포함하는 모듈형 조립체이며,
   제1 배양 챔버 하우징을 포함하는 상기 제1 배양 챔버로서, 제1 배양 챔버 하우징은: 유체를 수용하기 위한 제1 유입구 포트, 상기 유체를 분배하기 위한 제1 배출구 포트, 및 제1 내부 공동을 포함하는, 제1 배양 챔버;
   상기 제1 내부 공동 내에 배치되고 상기 제1 유입구 포트 및 제1 배출구 포트와 유체 연통되는 제1 나선형 코일;
   제2 배양 챔버 하우징을 포함하는 제2 배양 챔버로서, 제2 배양 챔버 하우징은: 유체를 수용하기 위한 제2 유입구 포트, 상기 유체를 분배하기 위한 제2 배출구 포트, 및 제2 내부 공동을 포함하는, 제2 배양 챔버; 및
   상기 제2 내부 공동 내에 배치되고 상기 제2 유입구 포트 및 제2 배출구 포트와 유체 연통되는 제2 나선형 코일을 포함하고;
   상기 제1 배양 챔버는 제1 윤곽을 갖는 상단 외부 표면을 가지며, 상기 제2 배양 챔버는 제2 윤곽을 갖는 하단 외부 표면을 가지며, 상기 상단 외부 표면이 상기 하단 외부 표면과 해제 가능하게 상호 연결될 수 있는, 모듈형 조립체.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 배양 챔버들이 상호 연결될 때, 상기 제1 나선형 코일이 상기 제2 나선형 코일과 유체 연통되도록 구성되는, 모듈형 조립체.
6. 목표 분자를 포함하는 샘플 내에서 하나 이상의 바이러스를 비활성화시키기 위한 방법이며, 상기 방법은 상기 목표 분자를 정제하기 위한 프로세스 중에 상기 샘플을 비활성화 조건에 연속적으로 노출시키면서, 상기 샘플을 배양 챔버의 내부 공동 내에 배치된 나선형 코일 내에서 유동시키는 단계를 포함하고, 상기 배양 챔버는 제1 윤곽을 갖는 상단 외부 표면 및 제2 윤곽을 갖는 하단 외부 표면을 가지며, 상기 상단 외부 표면은 상기 제2 윤곽을 갖는 하단 외부 표면을 가지는 배양 챔버와 해제 가능하게 맞물릴 수 있고, 상기 하단 외부 표면은 상기 제1 윤곽을 갖는 상단 표면을 가지는 배양 챔버와 해제 가능하게 맞물릴 수 있는, 방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 유체 샘플에 대해서 단백질 A 친화성 크로마토그래피 프로세스를 수행하여, 용출액을 획득하는 단계; 바이러스 비활성화 작용제를 상기 용출액에 도입하는 단계, 그리고 상기 용출액을 상기 나선형 코일로 연속적으로 전달하고 상기 용출액이 상기 바이러스를 비활성화하기에 충분한 시간 동안 상기 나선형 코일 내에서 유동하게 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
8. 제4항에 있어서,
   상기 유체 샘플에 대해서 이온 교환 크로마토그래피 프로세스를 수행하여, 용출액을 획득하는 단계; 바이러스 비활성화 작용제를 상기 용출액에 도입하는 단계, 그리고 상기 용출액을 상기 나선형 코일로 연속적으로 전달하고 상기 용출액이 상기 바이러스를 비활성화하기에 충분한 시간 동안 상기 나선형 코일 내에서 유동하게 하는 단계를 더 포함하는, 방법.

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