KR20230034983A - 세포 배양 배지 준비 및 세포 배양 수행을 위한 장치 및 프로세스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세포 배양을 위한 액체 배지를 생성하기 위한 장치 및 프로세스에 관한 것으로, 액체 배지는 물에 성분들을 용해시켜 자동으로 생성된다. 본 발명은 또한 세포 배양에서 사용되는 배지를 생성하기 위한 장치 또는 바이오리액터 프로세스를 사용하여 세포 배양에 의해 생성되는 물질에 관한 것이다.

Description

세포 배양 배지 준비 및 세포 배양 수행을 위한 장치 및 프로세스

본 발명은 포유동물 세포 배양의 성장을 위한 배지를 제조하고 이러한 세포 배양을 바람직하게는 연속적으로 또는 반연속적으로 수행하기 위한 장치 및 프로세스에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 분말 및/또는 과립 성분을 물에 용해시켜 생산할 수 있고 세포 배양의 연속적 또는 반연속적 처리를 가능하게 하는 바이오리액터에서의 프로세스를 위한 액체 세포 배양 배지를 생산하기 위한 장치 및 프로세스에 관한 것이다.

바이오제조에서 사용되는 가장 일반적인 배양 방식은 회분 배양, 유가식 및 관류 배양이다. 이러한 기술 중 하나를 선택하는 이유는 단백질 및/또는 숙주와 연관된 상이한 인자들에 있다. 세포는 표면에 부착되어 배양되거나 현탁액으로 배양된다. 작업하기 가장 쉬운 방식은 아마도 회분식 바이오리액터이다. 접종 후, 배지 소모로 인한 한계에 도달되어 세포 밀도가 감소하기 시작할 때까지 세포가 성장 및 생산된다. 두번째 매우 일반적인 프로세스는 배양 동안 상이한 시점에 고도로 농축된 공급물을 첨가함으로써 영양소 제한을 방지하는 유가식이다. 그러므로 배양 기간이 회분식에서보다 더 길고, 최종 생산성이 증가된다.

관류 배양 프로세스는 배양물을 통해 신선한 배지를 지속적으로 관류시켜, 세포에 신선한 영양소를 제공하는 동시에 소비된 배지 및 선택적으로 죽은 세포 및 목표 생성물을 제거하는 동안에 많은 수의 생세포를 보유함으로써 바이오리액터가 수개월까지 연장된 기간에 걸쳐 연속적으로 작동하도록 허용한다. 관류 기술의 주요 이점은 바이오리액터 부피당 더 높은 수율, 증가된 유연성 및 더 일관된 생성물 품질을 포함한다. 이를 달성하기 위해, 시스템 및 프로세스를 매우 신중하게 설정해야 한다. 유가식 시스템과는 달리, 관류 시스템은 폐생성물을 축적하지 않는다. 발현된 단백질은 빠르게 제거되어 정제에 이용될 수 있다 - 불안정한 경향이 있는 단백질에 상당한 이점. 소비된 배지를 제거하면서 세포를 배양물에 유지하는 것은 여과, 예를 들어 교대 접선-흐름 (ATF) 및 표준 접선-흐름 여과 (TFF) 와 같은 상이한 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 다른 방법은 침강 장치, 원심분리기 또는 음향 장치의 사용을 포함한다. 또다른 선택은 세포를 바이오리액터 내 표면 (모세관 섬유, 멤브레인, 고정 베드 내의 마이크로캐리어 등) 에 결합시킴으로써 세포를 보유하는 것이다.

관류 바이오리액터의 이점과 기법은 D. Kompala 및 S. Ozturk의 "Optimization of High Cell Density Perfusion Bioreactors", Cell culture technology for Pharmaceutical and cell-based therapies, Taylor & Francis Group, 2006, ISBN-10: 0-8247-5334-8, pages 387-416에서 논의된다.

바람직한 셋업에 대한 세부사항을 제공하는 관류 배양에 대한 검토는 ["Perfusion mammalian cell culture for recombinant protein manufacturing - A critical review" Jean-Marc Bielser et al., Biotechnology Advances 36 (2018) 1328-1340] 에서 발견될 수 있다. 죽은 세포가 블리딩을 통해서만 시스템으로부터 제거될 수 있는 여과 기반 관류 시스템이 "Potential of Cell Retention Techniques for Large-Scale High-Density Perfusion Culture of Suspended Mammalian Cells", D. Voisard, F. Meuwly, P.-A. Ruffieux, G. Baer, A. Kadouri, Cytotechnology 28: 163-175, 1998 에 기재되어 있다. 일부 관류 프로세스에서, 바이오리액터에서 생성물을 보유하기 위해 한외여과 멤브레인이 사용된다. 이러한 프로세스는 또한 "농축된 유가식" 또는 CFB 로 호칭된다. 농축된 유가식 세포 배양은 부가적 부피 용량 없이 제조 용량을 증가시킨다. 이 특별한 관류 프로세스에 대한 정보를 William C. Yang, Daniel F. Minklera, Rashmi Kshirsagarb, Thomas Ryllb,Yao-Ming Huanga, Journal of Biotechnology 217 (2016) 1-11 에서 찾을 수 있다.

도 1 은 최첨단 관류 배양 바이오리액터의 개략도를 보여준다. 액체 세포 배양 배지 및 세포를 포함하는 세포 배양물 (2) 이 있는 바이오리액터 (1) 가 교반기 (3) 에 의해 선택적으로 교반된다. 새로운, 신선한 배지가 P 로도 불리는 Q - in 을 통해 첨가될 수 있다. 세포, 액체 배지 및 목표 생성물을 포함하는 하비스트 스트림이 Q-하비스트 라인을 통해 바이오리액터 (1) 를 떠난다. 세포 보유 장치 (4) 가 예를 들어 상기 방법에 의해 세포를 보유하여 무세포 또는 세포 감소된 하비스트가 수집될 수 있다. 전형적으로, 관류 배양에서, Q - in 을 통해 배지가 연속적으로 공급되고, Q - 하비스트를 통해 하비스트가 연속적으로 제거된다. 세포 밀도가 원하는 설정값에 도달하게 되면, 정상 세포 농도를 유지하고 정상 상태 작업을 달성하기 위해 과잉량의 세포가 제거될 필요가 있다. 이것은 B 로도 불리는 블리드 스트림 Q-블리드를 통해 행해진다. 바이오리액터 내에서 일정한 부피를 유지하기 위해서, 전형적으로 Q - in = Q - 하비스트 + Q - 블리드 (또한 P = H + B 로도 호칭됨) 이며, 이는 Q-in 을 통해 바이오리액터에 새로 첨가되는 세포 배양 배지의 부피가 Q - 하비스트 및 Q - 블리드를 통해 제거되는 부피와 동등할 필요가 있음을 의미한다. 개선된 관류 세포 배양 바이오리액터는 사전 공개되지 않은 EP 19207666.9 (WO21089661로 공개됨)에 개시되어 있다.

신선한 배지는 물에 영양분과 기타 성분의 혼합물의 분말, 과립 또는 기타 건조 형태를 용해하여 생성된다. 성분이 용해되는 동안 다른 성분에 영향을 주지 않고 성분이 완전하고 최적으로 용해될 수 있도록 수성 제형의 pH를 제어하고 조정해야 한다. 이것은 실험실 기술자 또는 기타 자격을 갖춘 직원에 의해 제어된다. 용해는 얼마나 많은 성분이 용해되었는지에 대한 인상을 얻기 위해 수성 제형의 탁도를 관찰함으로써 제어된다. 이러한 분말 및 과립의 제조업체는 올바르게 용해되는 방법을 정의한다. 예를 들어, 그러한 레시피는 유럽과 아시아에서 Merck KGaA 및 미국과 캐나다에서 MilliporeSigma 에 의해 EX-CELL® Advanced HD Perfusion Medium (Lit. No. DS3980EN00; 2017 - 04512; published 04/2017) 의 제품 정보에서 주어진다.

분말 형태의 세포 배양 배지의 기술적 액화를 위한 현재 기술 상태는 기술적 혼합 지침에 따라 직원이 순전히 수동으로 수행한다. 이러한 혼합 지침에는 일반적으로 교반 프로세스, pH 변화, 액체 및 고체 성분 추가 및 유지 시간이 포함된다. 세포 배양 배지의 준비는 세포 배양 배지가 화학적 및 물리적 특징이 크게 다른 성분을 포함하여 용해 프로세스를 복잡하게 만드는 다성분 혼합물이라는 점에서 물에 단일 성분 분말의 통상적인 용해와는 다르다.

배지 준비는 생물제조 시설 내에서 "핵심 작업"이다. 다중 제품, 급속 회전율 시설의 경우, 배지 준비 및 보관이 병목이 될 수 있다. 복잡성은 시간에 맞춰 필요한 사양으로 프로세스로 배지를 스케줄링 및 전달하는 데 있다.

최신 기술은 새로운 배지의 준비를 제어할 수 있도록 직원이 항상 이용 가능해야 한다는 단점이 있다. 또한, 수성 제형의 탁도와 성분 첨가 시간이 표준화되지 않아 배치마다 다를 수 있기 때문에 다양한 배치의 신선한 배지를 준비할 위험이 있다. 이것은 신선한 배지를 사용하는 바이오리액터에서의 세포 배양물의 성장 속도의 변화들을 야기할 수 있다. 또한, 신선한 배지의 새로운 배치를 준비하는 데 필요한 시간 또는 필요한 직원을 기다리는 데 필요한 시간으로 인해 바이오리액터에서의 세포 배양물의 생산이 중단될 수 있다. 최신 기술의 추가 단점은 수성 제형을 제어하거나 수성 제형에 물질을 첨가하기 위해 신선한 배지용 용기를 개방하는 동안 또는 사람의 실수에 의한 신선한 배지의 잠재적인 오염이다.

표시된 바와 같이 오늘날 바이오프로세스 단계는 일반적으로 수동으로 수행되며, 이것은 오염, 작업자 오류 및 재현성에 대한 위험이 있다. 산업적 규모의 관류 프로세스를 위한 수동 배지 준비는 오늘날 제조 비용에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 작업자 오류로 인한 편차는 관류, 배치, 유가식, 또는 피드 용액을 위한 기본 세포 배양 배지가 생산되는 경우와 관계없이 바이오 의약품 제조에 심각한 영향을 미칠 수 있다.

따라서 신선한 배지를 생산하는 프로세스를 더욱 표준화하고 준비 프로세스에서 변동 및 오염의 위험을 줄이는 방법을 찾는 것이 유리할 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 신선한 배지의 보다 신뢰할 수 있는 준비를 가능하게 하고 보다 재현 가능한 결과를 허용하는 장치를 찾는 것이다. 돈, 재료 및 노동과 관련하여 생산 비용을 절감할 필요가 항상 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 배지 준비에 필요한 노동력과 공간을 최소화하면서 적시에 올바른 사양으로 올바른 배지를 제공하는 것이다.

따라서 본 발명은 바이오리액터, 보유 탱크 및 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하기 위한 장치를 포함하는 세포 배양을 수행하기 위한 시스템에 관한 것으로, 액체 배지는 물에 성분을 용해시켜 생산되며, 장치는

수성 제형을 유지 및 혼합하기 위한 혼합 용기(10);

혼합 용기(10)에서 수성 제형을 혼합하기 위한 교반기(18);

혼합 용기(10)에 있거나 혼합 용기(10)와 유체 연결되어 있는 적어도 하나의 pH 측정기(24);

선택적으로, 그러나 바람직하게는 수성 제형에서 용해되지 않은 성분의 존재를 검출하기 위한 적어도 하나의 용해 센서(26);

특정 양의 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물을 혼합 용기(10)에 충전하기 위해 혼합 용기(10)에 연결된 투여 장치(30); 바람직하게는 성분 또는 성분의 혼합물은 건조 분말 또는 건조 과립 성분이고;

혼합 용기(10)에 물을 추가하기 위한 물 공급 장치(40);

혼합 용기(10)에 특정량의 염기 또는 수성 염기를 첨가하기 위한 염기 공급 장치(46);

혼합 용기(10)에 특정량의 산 또는 수성 산을 첨가하는 산 공급 장치(42);

혼합 용기로부터 수성 제형의 흐름을 생성하거나 허용하기 위한 흐름 생성 장치(48); 바람직하게는 흐름은 혼합 용기로부터 보유 탱크 또는 바이오리액터로의 흐름이고;

pH 측정기(24) 및 존재하는 경우 용해 센서(26)에 연결되어 pH 측정기(24) 및 용해 센서(26)의 측정값이 제어 시스템(50) 에 의해 액세스가능한 제어 시스템(50)을 포함하고, 제어 시스템(50)은 물 공급 장치(40)에 연결되어 혼합 용기(10)에 채워지는 물의 양을 제어하고, 제어 시스템(50)은 염기 공급 장치(46)에 연결되어 혼합 용기에 채워지는 염기 또는 수성 염기의 양을 제어하고, 제어 시스템(50)은 혼합 용기(10)에 채워지는 산 또는 수성 산의 양을 제어하기 위해 산 공급 장치(42)에 연결되고, 제어 시스템(50)은 혼합 용기(10)에 충전되는 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물의 양을 제어하기 위해 투여 장치(30)에 연결되며, 이에 의해 제어 시스템(50)은 pH 측정기(24) 및 존재하는 경우 용해 센서(26) 중 적어도 하나의 측정값에 의존하여 투여 장치(30), 물 공급 장치(40), 염기 공급 장치(46), 산 공급 장치(42), 및 바람직하게는 흐름 생성 장치(48)를 제어하도록 프로그래밍된다.

투여 장치는 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물을 혼합 용기에 정확하게 투여하는 데 사용된다. 그것은 적어도 용기와 배출구를 포함한다. 바람직하게는 용기는 바람직하게는 고체인 적어도 하나의 성분 또는 성분들의 혼합물을 포함하는 일회용 백이다. 투여 장치는 바람직하게는 성분의 정확한 양이 측정될 수 있고 투여 장치로부터 혼합 용기로 채워질 수 있도록 용기의 중량을 측정하기 위한 중량 센서를 더 포함한다. 투여 장치는 혼합 용기 위에 위치하는 것이 바람직하다. 그것의 배출구는 혼합 용기에 직접 연결되거나 고형 성분을 혼합 용기로 운반하기 위한 튜브를 통해 연결된다. 투여 장치는 바람직하게는 혼합 용기로의 적어도 하나의 고체 성분 또는 성분 혼합물의 유속을 가능하게 하고 정지시킬 뿐만 아니라 조절하기 위한 밸브를 포함한다. 이 밸브와 중량 센서는 제어 시스템에 연결되어 중량 센서로부터 수신된 정보에 기초하여 제어 시스템이 밸브를 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

장치는 또한 고체 성분의 일부로서 첨가될 수 없는 액체 세포 배양 보조제와 같은 다른 액체의 공급을 위한 물, 염기, 산 및 버퍼 공급 장치에 추가하여 액체 공급 장치를 포함할 수 있다.

성분은 일반적으로 세포 배양, 특히 포유동물 세포 배양에 필요하거나 성장을 돕는 영양소이다. 이들은 전형적으로 예를 들어 분말, 압축물, 펠릿, 정제, 과립 물질, 예를 들어 습식 과립 물질, 및/또는 응축된 분말 입자 형태의 고체 성분이며, 이로 인해 분말, 압축물, 펠릿 및/또는 과립 물질이 바람직하다.

적어도 하나의 pH 측정기는 적어도 하나의 공통 pH 프로브일 수 있다.

생성된 액체 배지는 물에 용해된 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물을 함유하는 수성 제형이다.

바람직하게는 장치는 적어도 하나의 멸균 필터를 포함하고, 이를 통해 혼합 용기로부터의 흐름이 전도가능하며, 이에 의해 바람직하게 장치는 상호 교환 가능한, 특히 바람직하게는 실제로 사용되는 멸균 필터들 중 하나를 통과하는 흐름의 양에 따라, 또는 실제로 사용되는 멸균 필터를 통한 흐름을 유지하는 데 필요한 혼합 용기로부터의 용액의 흐름의 흐름 저항에 따라 자동적으로 교환가능한 다수의 멸균 필터들을 포함한다.

장치는 혼합 용기로의 유입 포트의 상태, 혼합 용기 외부로의 배출 포트의 상태, 혼합 용기로부터의 체적 유량을 측정하기 위한 용적 유량 센서, 혼합 용기 내의 내용물의 중량 및/또는 혼합 용기로 충전될 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물의 양을 측정하기 위한 중량 센서, 혼합 용기 내의 액체 레벨을 측정하기 위한 액체 레벨 센서, 적어도 하나의 온도계, 산소 프로브, 락트산 프로브, 암모니아 프로브, 질량 분석법, 가스 크로마토그래피, 이들의 조합 등을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는 하나 이상의 작동 파라미터를 실시간으로 검출하기 위한 하나 이상의 센서 또는 프로브를 포함할 수 있다. 중량 센서는 저울인 것이 바람직하다.

수성 제형은 액체이다. 수성 제형은 수성 용액 또는 수성 분산액 또는 수성 용액과 수성 분산액의 혼합물일 수 있다.

장치는 혼합 용기로부터의 수성 제형의 흐름을 제어하기 위한 흐름 제어기를 포함할 수 있고, 이로 인해 제어 시스템은 혼합 용기로부터의 용액의 흐름을 제어하기 위해 흐름 제어기에 연결된다.

적어도 하나의 용해 센서는 바람직하게는 수성 제형에서 용해되지 않은 성분의 농도를 측정하기 위한 용해 센서일 수 있다.

바람직하게는 물 공급 장치는 특정 양의 물을 혼합 용기에 첨가하기 위한 물 공급 장치이다. 이로써, 수성 제형의 수분 함량 및 이에 따른 수성 용액의 농도를 조정하는 것이 보다 용이하다.

장치는 적어도 하나의 멸균 필터를 포함하고, 이를 통해 혼합 용기로부터의 흐름이 전도가능하며, 이에 의해 바람직하게 장치는 상호 교환 가능한, 특히 바람직하게는 실제로 사용되는 멸균 필터들 중 하나를 통과하는 흐름의 양에 따라, 또는 실제로 사용되는 멸균 필터를 통한 흐름을 유지하는 데 필요한 혼합 용기로부터의 용액의 흐름의 흐름 저항에 따라 자동적으로 교환가능한 다수의 멸균 필터들을 포함한다.

적어도 하나의 멸균 필터에 의해, 생성된 액체 배지로서 수성 제형이 세포 배양물의 재생에 적합하다는 것을 보장할 수 있다. 또한, 이로써 생산된 배지가 원하는 세포 배양물의 성장을 방해하는 박테리아에 의해 오염되는 것이 방지된다.

장치가 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하고, 이에 의해 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서가 혼합 용기 및/또는 혼합 용기로부터 유동을 유도하기 위한 파이프에 위치하는 것이 또한 제공될 수 있으며, 이에 의해 제어 시스템이 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서에 연결되어, 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서의 측정값이 제어 시스템에 의해 액세스 가능하고 제어 시스템은 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서의 측정값에 따라 적어도 흐름 생성 장치를 제어하도록 설계된다.

전기 전도도는 수성 제형에 용해된 이온 농도의 척도이고 또한 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서의 위치에서 수성 제형의 존재에 대한 척도이다. 따라서 전기전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서는 두 가지 목적을 위해 사용될 수 있다.

파이프는 가요성 벽을 갖는 호스일 수 있다. 실제로 파이프는 유연한 호스인 것이 바람직하다.

장치가 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서를 포함하고, 이에 의해 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서가 혼합 용기 및/또는 혼합 용기로부터 유동을 유도하기 위한 파이프에 위치하는 것이 또한 제공될 수 있으며, 이에 의해 제어 시스템이 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서에 연결되어, 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서의 측정값이 제어 시스템에 의해 액세스 가능하고 제어 시스템은 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서의 측정값에 따라 적어도 흐름 생성 장치를 제어하도록 설계된다.

삼투압농도는 수성 제형에 용해된 이온 농도의 척도이고 또한 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서의 위치에서 수성 제형의 존재에 대한 척도이다.

흐름 생성 장치는 혼합 용기로부터 제형을 펌핑하여 혼합 용기로부터 제형의 흐름을 생성하기 위한 펌핑 장치이거나 이를 포함하고 및/또는 흐름 생성 장치는 혼합 용기로부터의 제형의 흐름을 제어를 위한 제어 가능한 밸브이거나 이를 포함하며, 이로 인해 바람직하게는 제형의 흐름은 중력 및/또는 펌핑 장치에 의해 구동된다.

이로써 액체 배지의 흐름(체적 흐름)은 펌핑 전력을 조절하거나 제어 가능한 밸브의 자유 단면을 조절하여 제어될 수 있다. 최소한 펌프를 켜고 끌 수 있고 제어 가능한 밸브를 열거나 닫을 수 있다.

적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물은 분말, 압축물, 펠렛, 정제, 과립 물질 및/또는 응축된 분말 입자로서 제공될 수 있으며, 이에 따라 분말, 압축물, 펠릿 및/또는 과립 물질이 바람직하다.

압축물은 과립 형태의 건조 분말 세포 배양 배지이다.

이로써, 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물의 양을 투여하는 것이 용이하게 가능하고, 이에 따라 혼합 용기 내의 수성 제형에서 이들의 농도가 조절된다.

장치는 타이밍 요소를 추가로 포함하고, 이에 의해 제어 시스템은 타이밍 요소에 액세스하고 제어 시스템은 타이밍 요소에서 가져온 시간 정보에 따라 투여 장치, 교반기, 물 공급 장치, 염기 공급 장치, 산 공급 장치 및 흐름 생성 장치 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그램된다.

타이밍 요소에 의해, 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물이 물에 완전히 혼합 및 용해되도록 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 혼합은 pH가 특정 값에 도달할 때까지 및/또는 적어도 하나의 용해 센서가 원하는 용해 수준(즉, 수성 제형에서 용해되지 않은 성분의 원하는 적은 양)을 측정할 때까지 수행되는 것이 제공될 수 있고, 그후 또는 독립적으로 혼합의 기간이 타이밍 요소를 사용하여 제어 시스템에 의해 제어되어 수행될 수 있다.

제어 시스템은 pH 측정기 및 용해 센서 중 적어도 하나의 측정값에 따라, 바람직하게는 존재하는 경우 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서의 측정값, 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서의 측정값 및/또는 타이밍 요소에 의해 주어진 시간 정보에 따라 교반기를 제어하도록 프로그래밍되는 것이 제공될 수 있다.

이로써, 완전한 혼합이지만 필요 이상으로 시간이 걸리지 않는 혼합을 수행하여 고품질의 액체 배지를 생성할 수 있는 것이 보장될 수 있다.

적어도 2개의 상이한 세포 배양물 또는 동일한 세포 배양 프로세스의 상이한 프로세스 단계의 배양을 위한 적어도 2 개의 상이한 유형의 액체 배지를 생산하도록 제어 시스템이 프로그래밍되는 것이 제공될 수 있다.

예를 들어, 동일한 세포 배양을 사용하는 세포 증식 및 단백질 생산 중에 사용되는 배지는 상이할 수 있다.

이로써, 본 발명에 따른 장치를 사용하여 하나 이상의 유형의 액체 배지를 생성할 수 있다.

장치는 제어 시스템에 연결된 적어도 하나의 인터페이스를 포함하며, 이에 의해 액체 배지의 새로운 배치의 혼합의 시작은 신호 또는 적어도 하나의 인터페이스를 통한 제어 시스템에 대한 요청을 통해 트리거 가능하며, 이에 의해 바람직하게는 액체 배지의 필요한 부피 또는 양, 액체 배지의 조성 및 액체 배지의 유형 중 적어도 하나는 제어 시스템에 대한 적어도 하나의 인터페이스를 통해 트리거 가능하다.

이로써, 액체 배지의 준비는 바이오리액터에 액체 배지의 충분한 공급을 보장하기 위해 바이오리액터에 의해 자동으로 트리거될 수 있다.

자동으로란 장치나 시스템이 예를 들어 사람의 직접적인 제어 없이 특정 프로세스 단계를 수행한다는 것을 의미하고, 그것은 인간이 이 프로세스 단계를 시작하지 않음을 의미한다. 물론 어떤 시점에서 인간은 시스템 또는 장치를 시작했고 따라서 시스템 또는 장치의 추가의 자동 성능을 가능하게 했지만 프로세스 단계들은 그후 예를 들어 특정 프로세스 단계들을 개시하는 제어 시스템에 의해 자동으로 트리거되어, 예를 들어 신호 수신 유닛에서 수신된 신호 또는 하나 이상의 센서에서 측정된 값에 의해 트리거되어 수행된다.

장치는 히터 및 온도 센서를 추가로 포함하고, 둘 다 제어 시스템에 연결되고, 이로 인해 제어 시스템은 온도 센서에 의해 주어진 값에 따라 히터를 제어하도록 프로그래밍되며, 이에 의해 제어 시스템은 바람직하게는 온도 센서에 의해 측정된 온도에 따라 투여 장치, 물 공급 장치, 염기 공급 장치, 산 공급 장치, 교반기 및 흐름 생성 장치 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된다.

히터 및 온도 센서에 의해 온도를 제어함으로써 물 또는 수성 제형에서 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물의 용해 프로세스를 추가로 최적화하는 것이 가능하다. 따라서 철저하고 시간 효율적인 용해를 얻을 수 있다.

장치는 혼합 용기에 및/또는 혼합 용기와 유체 연결에 적어도 2개의 pH 측정기를 포함하는 것이 제공될 수 있다.

이로써 pH 를 지속적으로 더 높은 정밀도로 측정할 수 있다. 첫 번째 pH 측정기는 헹굼으로 재설정할 수 있으며, 적어도 하나의 다른 두 번째 pH 측정기는 pH 측정을 계속하는 데 사용할 수 있다. 또한 pH의 평균값은 하나 이상의 pH 측정기의 측정을 사용하여 얻을 수 있다.

장치는 바람직하게는 멸균 필터 뒤의 혼합 용기로부터 흐름의 일부를 인출할 수 있는 배출구를 포함하는 것이 제공될 수 있다.

그러한 배출구에 의해 액체 배지의 샘플이 품질 관리를 위해 저장될 수 있다. 배출구는 탭핑 포인트일 수 있다.

장치의 내부 부품은 혼합 용기로부터의 액체 배지의 체적 흐름의 유출과는 별도로 장치의 주변에 기능적으로 폐쇄되고, 바람직하게는 혼합 용기로부터의 액체 배지의 체적 유량의 유출로부터 떨어져 장치의 주변에 기밀적으로 폐쇄되는 것이 제공될 수 있다.

세균에 의한 액체 배지 및 가스 및 액체의 입구 및 출구의 폴루션 및/또는 오염은 장치를 기능적으로 폐쇄하여 장치를 외부로부터 격리함으로써 방지할 수 있다.

장치는 혼합 용기 내부의 수성 제형의 레벨 표시를 위한 센서를 포함하고, 이에 의해 제어 시스템이 레벨 표시를 위한 센서에 연결되어 레벨 표시를 위한 센서의 측정값이 제어 시스템에 의해 액세스 가능하고 제어 시스템은 레벨 표시용 센서의 측정값에 따라 적어도 흐름 생성 장치를 제어하도록 설계되고, 바람직하게 제어 시스템은 레벨 표시용 센서의 측정값에 따라 투여 장치, 물 공급 장치, 염기 공급 장치 및 산 공급 장치 중 적어도 하나를 제어하도록 설계된다.

레벨 표시용 센서는 혼합 용기의 수성 제형 레벨에 대한 정보를 고려하여 액체 배지를 생산하고 제공하는 프로세스를 더 잘 제어하는 데 사용될 수 있으며, 이것은 추가된 물, 염기, 산 및 성분들의 양에 대한 판단을 허용한다.

장치의 수성 제형과 접촉하는 모든 파이프 및 용기는 일회용 부품이고/이거나 일회용 부품에 의해 커버되고, 바람직하게는 (적용 가능한 경우 적어도 하나의 멸균 필터와는 별도로) 수성 제형, 물, 염기 또는 수성 염기, 산 또는 수성 산과 접촉하는 장치의 모든 부품은 일회용 부품이며, 특히 바람직하게는 투여 장치를 포함하거나 포함하지 않는 성분과 접촉하는 모든 부품은 일회용 부품이다.

이로써, 생성된 액체 배지가 이전에 생성된 액체 배지에 의해 오염되거나 손상될 염려 없이 장치를 사용하여 하나 이상의 유형의 액체 배지를 생성할 수 있음을 보장할 수 있다.

모든 일회용 부품은 플라스틱으로 만들어지고 및/또는 플라스틱으로 커버되며, 이에 따라 바람직하게는 혼합 용기의 벽과 액체를 전도하는 모든 파이프 및 튜브가 플라스틱으로 만들어지고 및/또는 플라스틱으로 커버된다.

이로써 일회용 부품을 고비용 없이 쉽게 교체할 수 있으며 사용 후 오염된 일회용 부품을 소각하여 위생적으로 폐기할 수 있다.

일회용 부품은 폴리에틸렌, 특히 HDPE(고밀도 폴리에틸렌) 또는 LDPE(저밀도 폴리에틸렌) 또는 LLDPE(선형 저밀도 폴리에틸렌)와 같은 플라스틱 재료로 만들 수 있다. 일회용 부품은 백, 파이프, 호스 및/또는 포일일 수 있다. 일회용 부품은 접착 및/또는 용접으로 연결될 수 있다. 이러한 일회용 부품은 미국 및 캐나다의 MilliporeSigma와 유럽 및 아시아의 Merck KGaA에서 Mobius® Bag으로 시판되고 있다.

물 공급 장치, 염기 공급 장치 및 산 공급 장치는 각각 펌프와 탱크를 포함하고, 각 펌프는 제어 시스템에 의해 개별적으로 제어 가능하며, 바람직하게는 펌프는 연동 펌프인 것이 제공될 수 있다.

이로써, 물, 염기 및 산의 공급을 용이하게 제어할 수 있고 이들 물질의 소정량의 투입을 용이하게 제어할 수 있다.

수성 제형, 물, 염기, 수성 염기, 산 또는 수성 산 중 어느 하나와 접촉하는 장치의 모든 밸브가 핀치 밸브인 것이 제공될 수 있다.

이로써, 수성 제형, 물, 염기, 수성 염기, 산 또는 수성 산이 전도되는 튜브 또는 호스는 핀치 밸브에서 또한 완전히 변경될 수 있다. 이를 통해 새로운 유형의 액체 배지로 위생적이고 오염 없이 변경할 수 있다.

혼합 용기는 플라스틱, 유리 또는 스테인리스 스틸로 만들어질 수 있다. 그것은 탱크, 플라스크, 용기 또는 가방일 수 있다. 바람직하게는 그것은 5리터 이상 1000리터 이하의 부피를 가지며, 더 바람직하게는 혼합 용기의 부피는 50리터 이상 200리터 이하이다.

이러한 부피는 바이오리액터용 액체 배지 배치를 생성하기에 충분하다.

용해되지 않은 성분의 농도를 측정하기 위한 하나 이상의 용해 센서 중 적어도 하나는 혼합 용기에 연결된 파이프, 바람직하게는 혼합 용기에 연결된 루프에 위치되도록 제공될 수 있다.

이러한 배열에 의해, 용해의 값이 더 높은 정밀도와 더 나은 재현성으로 측정될 수 있다.

교반기는 혼합 블레이드에 수직인 축 주위로 회전 가능한 혼합 블레이드를 포함하고, 바람직하게는 혼합 블레이드에 연결된 모터 구동 샤프트를 추가로 포함하며, 이에 따라 특히 바람직하게는 모터가 샤프트에 연결되고 혼합 블레이드에 연결된 샤프트를 구동하는 것이 제어 시스템에 의해 제어된다.

이로써, 혼합 프로세스를 쉽게 제어할 수 있고 수성 제형의 완전한 혼합을 쉽게 얻을 수 있다.

한 실시형태에서, 장치는 수용성 성분을 물에 용해시킴으로써 세포 배양물의 성장을 위한 액체 배지를 연속적으로 또는 반연속적으로 생성하기 위한 장치이다.

장치는 혼합 용기에서 수성 제형의 부피를 측정하기 위한 부피 센서 및/또는 액체 레벨 센서를 포함하고, 이에 의해 제어 시스템은 부피 센서 및/또는 액체 레벨 센서에 연결되어 혼합 용기 내의 수성 제형의 양을 제어하고, 부피 센서 및/또는 액체 레벨 센서의 측정값에 따라 물 및/또는 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물을 혼합 용기에 충전하도록 프로그래밍된다.

이러한 센서를 사용하여, 혼합 용기에서 성분들의 용해 및 수성 제형의 혼합을 제어하고 최적화할 수 있다.

장치는 혼합 용기 내의 내용물의 중량 및/또는 투여 장치에 의해 혼합 용기에 충전되는 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물의 양을 측정하기 위한 적어도 하나의 중량 센서를 포함하는 것이 제공될 수 있으며, 제어 시스템은 혼합 용기 내의 수성 제형의 양을 제어하기 위해 적어도 하나의 중량 센서에 연결되고 물 및/또는 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물을 적어도 하나의 중량 센서의 측정값에 따라 혼합 용기에 충전하도록 프로그램되고 및/또는 제어 시스템은 적어도 하나의 중량 센서에 연결되어 투여 장치에 의해 혼합 용기에 채워질 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물을 제어하고 적어도 하나의 중량 센서에 의해 측정된 중량에 따라 혼합 용기에 물 및/또는 추가의 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물을 충전하도록 프로그래밍된다.

적어도 하나의 중량 센서 중 적어도 하나는 투여 장치에 의해 혼합 용기에 채워질 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물 중 임의의 하나의 중량을 측정하기 위해 투여 장치의 일부일 수 있다.

바람직한 실시형태에서, 장치는 2 개의 중량 센서들을 포함한다. 하나의 중량 센서는 혼합 용기의 중량 내용물을 측정하고 다른 중량 센서는 투여 장치를 통해 혼합 용기에 추가될 적어도 하나의 성분의 중량을 측정한다. 혼합 용기의 내용물의 중량이 일반적으로 200 내지 2000kg 범위이고 적어도 하나의 성분의 중량이 통상적으로 5 내지 100kg이기 때문에 이들 2개의 중량 센서는 상이한 작동 범위를 가질 수 있다.

이에 의해, 수성 제형 내의 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물의 농도는 정밀하게 조정될 수 있다.

용해되지 않은 성분의 농도를 측정하기 위한 적어도 하나의 용해 센서는 적어도 하나의 탁도 센서 및/또는 적어도 하나의 불투명도계 및/또는 적어도 하나의 산란광 센서 또는 유사한 센서인 것이 제공될 수 있다.

이들 센서는 시중에서 구입할 수 있으며 수성 제형에서 용해되지 않은 성분의 양을 측정하는 데 적합하다. 예를 들어, optek-Danulate GmbH(Essen, Germany)의 적어도 하나의 AS56-N 탁도 프로브가 적어도 하나의 탁도 센서로 사용될 수 있다. 적어도 하나의 탁도 센서로 사용될 수 있는 Pyxis(모델 ST-730, ST-730B, ST-730SS, ST-731 및 SZ-735)의 인라인 탁도 프로브도 사용할 수 있다.

한 실시형태에서 장치는 특정 양의 하나 이상의 버퍼 용액을 혼합 용기에 첨가하기 위한 버퍼 용액 공급 장치를 추가로 포함하며, 제어 시스템은 버퍼 용액 공급 장치에 연결되어 혼합 용기에 충전되는 하나 이상의 버퍼 용액의 양을 제어하며, 바람직하게는 제어 시스템은 pH 측정기 및 용해 센서 중 적어도 하나의 측정값에 따라 버퍼 용액 공급 장치를 제어하도록 프로그램된다.

이로써 수성 제형의 버퍼링이 달성될 수 있다. 예를 들어, 링거 용액을 버퍼 용액으로 사용할 수 있다. (HEPES, MOPS 와 같은) 바이캅 (bicarb) 및 굳 완충액 (Good's buffer) 의 조합을 버퍼 용액으로 사용할 수 있다. 그러나 적절한 버퍼 용액에는 링거 용액의 모든 구성 요소가 포함될 수 있다.

버퍼 탱크는 혼합 용기와 장치에 의해 공급되는 바이오리액터 사이의 유체 라인에 배열될 수 있다.

장치가 수성 제형의 자동 여과 기능을 허용하는 것이 제공될 수 있다.

pH 측정기는 상업적으로 입수가능하다. 예를 들어, applikon® BIOTECHNOLOGY 의 AppliSens pH+ 센서를 pH 측정기로 사용하거나 Hanna Instruments PP pH 분석 전극을 pH 측정기로 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하기 위한 장치는 또한 세포를 배양하고 선택적으로 물질, 예를 들어 생물약제를 생산하기 위해 사용되는 세포 배양을 수행하기 위한 시스템의 일부일 수 있다. 따라서 본 발명은 또한 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하기 위한 장치 및 바이오리액터, 특히 관류 반응기를 포함하는 세포 배양을 수행하고/하거나 세포 배양에 의해 생산된 물질을 생산하기 위한 시스템에 관한 것이며, 흐름 생성 장치에 의해 생성되거나 허용되는 혼합 용기로부터의 수성 제형의 흐름은 보유 탱크를 통해 직간접적으로 바이오리액터로 흐르며, 제어 시스템은 바이오리액터로부터 신호를 수신할 수 있는 신호 수신 유닛에 연결되고, 제어 시스템은 신호 수신 유닛을 통해 바이오리액터로부터 수신된 신호에 응답하여 수성 제형의 흐름을 제어하도록 프로그램되며, 이에 의해 바람직하게는 적어도 하나의 멸균 필터가 혼합 용기로부터 바이오리액터로의 액체 배지의 흐름을 전도하기 위한 파이프라인에 배열된다. 따라서 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하기 위한 장치는 적어도 하나의 멸균 필터를 포함하고 보유 탱크에 의해 차단될 수 있는 혼합 용기와 바이오리액터 사이의 적어도 파이프라인 또는 튜브를 통해 바이오리액터와 연결된다.

따라서 장치는 액체 배지를 이용하여 세포 배양을 직접 수행하고/하거나 필요에 따라 이러한 세포 배양에 의해 생성된 물질을 생성할 수 있다. 바이오리액터는 신호 수신 유닛에 신호를 전송할 수 있는 신호 전송 유닛을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 바이오리액터의 제어기는 수성 제형의 양이 특정 값 아래로 떨어지거나 일반적으로 바이오리액터에서 세포 배양물의 생산을 유지하기 위해 신선한 수성 제형이 필요한 경우 신호 전송 유닛을 통해 신호를 보내도록 프로그래밍된다. 바이오리액터에서 신선한 수성 제형의 남아있는 부피, 수성 제형의 소비 속도, 세포 배양 생산의 진행 및 이들의 조합과 같은 신선한 수성 제형이 바이오리액터에서 필요한지 여부를 정의하기 위해 몇 가지 상이한 기준이 사용될 수 있다.

특히 세포 배양 프로세스가 바이오의약품 생산에 사용되는 경우 프로세스가 안정적이고 원활하게 실행되어야 한다. 또한 일부 제품은 프로세스 경제적인 이유로 제품의 안정성으로 인해 연속 또는 반연속 작동이 필요하다. 본 발명의 시스템 및 프로세스는 자동화된 배지 재구성 및 각각의 세포 배양에 필요한 양, 조성 및 품질의 신선한 배지의 제공을 제공한다. 제어 시스템을 바이오리액터, 보유 탱크 및 세포 배양을 위한 액체 배지 생산 장치에 연결함으로써 제어 시스템은 바이오리액터 및/또는 보유 탱크의 수성 제형의 양이 특정 값 아래로 떨어지는 지 여부 또는 일반적으로 신선한 수성 제형이 필요한 지 여부를 나타내는 신호를 수신할 수 있다. 제어 시스템은 바이오리액터 및/또는 보유 탱크로부터의 각각의 신호가 특정 준비 타이밍 및/또는 혼합 용기 내 수성 제형의 준비의 조정된 부피 및/또는 보유 탱크로의 흐름 및/또는 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하기 위한 장치에서 새로운 수성 제형의 생산에 따라 자동으로 트리거되어 세포 배양 프로세스 중 언제든지 충분한 수성 제형이 이용 가능하도록 프로그래밍된다. 시스템은 자동으로 실행되며 제어 시스템의 프로그래밍과 세포 배양을 위한 액체 배지의 생산을 위한 장치에 충분한 시약을 제공하는 것 외에도 시스템은 일단 시작되면 12시간 이상, 바람직하게는 24시간 이상 동안 사람의 상호 작용 없이 실행될 수 있다.

바람직하게는 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하기 위한 장치, 보유 탱크 및 바이오리액터는 수성 제형의 유동이 혼합 용기로부터 보유 탱크로 그리고 보유 탱크로부터 바이오리액터로 개시될 수 있도록 튜브 또는 파이프라인을 통해 연결된다. 일반적으로 제어 시스템은 각각의 펌프 및/또는 밸브의 작동을 개시하여 흐름을 가능하게 하고 흐름을 중지할 수 있다. 바람직하게는, 제어 시스템은 바이오리액터 및 보유 탱크의 신호 전송 유닛에 연결된다. 이러한 신호 전송 유닛은 바이오리액터 및/또는 보유 탱크의 충전 높이의 레벨 표시용 센서일 수 있다. 신호 송신 유닛은 또한 그러한 센서에 결합될 수 있다. 그들은 또한 다른 유형의 센서이거나 부피 센서, 전기 전도도 센서, 탁도 센서, 유량 센서, 수성 제형의 특정 성분의 농도에 대한 센서, pH 센서, 중량 센서, 압력 센서 등과 같은 신선한 배지에 대한 수요를 측정하거나 검출하기에 적합한 다른 유형의 센서에 연결될 수 있다. 바이오리액터 및 보유 탱크의 신호 전송 유닛과 센서들은 동일하거나 다를 수 있다. 일반적으로 시스템은 센서가 특정 임계값보다 낮거나 높은 값을 측정하면 신호 전송 유닛이 제어 시스템, 더 정확하게는 제어 시스템의 신호 수신 유닛에 신호를 보내고, 제어 시스템이 자동으로 액션을 개시하도록 프로그래밍된다. 이러한 액션은 보유 탱크에서 바이오리액터로의 수성 제형의 흐름일 수 있다. 그것은 또한 혼합 용기에서 보유 탱크로의 수성 제형의 흐름일 수도 있다. 그것은 또한 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하기 위한 장치에서 새로운 수성 제형의 생산의 시작일 수도 있다. 바람직하게는, 바이오리액터는 관류 바이오리액터가다. 바람직하게는 보유 탱크는 500 내지 2000L의 부피를 갖는다. 바람직하게는 혼합 용기로부터 보유 탱크로 그리고 보유 탱크로부터 바이오리액터로의 액체 유동은 연동 펌프 및/또는 핀치 밸브에 의해 제어된다.

본 발명의 시스템은 바이오리액터, 보유 탱크 및/또는 제어 시스템이 시스템에 배지 요구를 시그널링할 때까지 예를 들어 액체 배지를 생산하기 위한 장치와 같은 그것의 일부가 또한 일시적으로 유휴 상태에 있을 수 있도록 프로그래밍된다. 그런 다음 장치는 시스템에 의해, 더 정확하게는 제어 시스템에 의해 트리거되어 유휴 상태에서 생산 상태로 전환되고 요구에 따라 요구된 양의 세포 배양 배지를 준비한다. 인간의 상호 작용은 일반적으로 필요하지 않다. 이 시스템은 배지를 생산하고 바이오리액터에 제공하는 데 필요한 모든 단계를 자동으로 수행하도록 프로그래밍된다.

본 발명에 의해 해결되는 문제는 또한 세포 배양을 수행하는 프로세스에 의해 해결된다.

프로세스는 바람직하게는 연속 또는 반연속 방식으로 작동된다. 이 프로세스는 바이오리액터에서 세포를 배양하는 것을 포함한다. 예를 들어 관류 세포 배양에서 신선한 세포 배양 배지는 바이오리액터에 연속적으로 또는 반연속적으로 첨가된다. 이것은 신선한 배양 배지의 지속적인 가용성을 또한 요구한다. 본 발명에 따르면 이것은 세포 배양을 수행하기 위한 시스템의 일부인 세포 배양을 위한 액체 배지를 생성하기 위한 장치에서 연속적으로 또는 반연속적으로 신선한 배지를 생성함으로써 수행된다. 전형적으로, 생산은 반연속적으로 수행되어 세포 배양 프로세스 동안 언제든지 신선한 배지가 보유 탱크에서 이용가능하고 신선한 배지가 바이오리액터에 연속적으로 또는 반연속적으로 제공될 수 있다.

신선한 배지는 멸균 여과되고 세포 배양에 사용할 준비가 된 액체 세포 배양 배지이다.

이 프로세스는 수성 제형을 유지하고 혼합하기 위한 혼합 용기, 혼합 용기에 있거나 혼합 용기와 유체 연결되어 있는 적어도 하나의 pH 측정기, 및 선택적으로 수성 제형 내 용해되지 않은 성분의 존재를 검출하기 위한 적어도 하나의 용해 센서, 특정 양의 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물을 혼합 용기에 충전하기 위해 혼합 용기에 연결된 투여 장치, 및 pH 측정기와 용해 센서에 연결된 제어 시스템을 포함하는 장치를 사용하여 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하는 프로세스를 포함한다.

세포 배양을 위한 액체 배지를 반연속적으로 생산하는 프로세서는,

A) 물과 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물 중 적어도 하나의 특정 양을 혼합 용기에 채우고 그 안에서 혼합하여 수성 제형을 만드는 단계;

B) 적어도 하나의 pH 측정기에 의해 pH 를 1회 또는 반복적으로 측정하고 제어 시스템에 의해 혼합 용기에서 수성 제형의 적어도 하나의 용해 센서에 의해 용해되지 않은 성분의 존재를 검출하는 단계;

C) 제어 시스템에 의해, 측정된 pH 값 및/또는 용해되지 않은 성분의 존재에 따라 특정 양의 물, 염기, 수성 염기, 산, 수성 산 또는 하나 이상의 버퍼 용액을 혼합 용기에 자동으로 적어도 한 번 충전하는 단계;

D) 필요한 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물이 모두 혼합 용기에 채워지고 최종 수성 제형으로 혼합된 후, 제어 시스템이 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물이 용해되지 않은 성분의 측정된 농도에 따라 최종 수성 제형에 용해되었다고 결정한 후 제어 시스템에 의해 제어되는 혼합 용기로부터 최종 수성 제형의 체적 흐름을 제공하는 단계를 포함한다.

프로세스는 본 발명에 따른 장치를 사용하여 수행된다는 것이 제공될 수 있다. 프로세스는 장치의 장점을 공유한다.

프로세스가 추가적으로 하기 방법 단계를 포함하는 것이 제공될 수 있다:

C2) 방법 단계 D) 전의 용해되지 않은 성분의 측정된 농도 및/또는 측정된 pH 값에 따라 제어 시스템에 의해 제어되는 혼합 용기에 적어도 하나의 성분 중 적어도 하나의 추가 또는 적어도 하나의 성분 혼합물 중 적어도 하나의 추가의 특정 양을 자동으로 충전하는 단계.

이로써, 상이한 성분들이 상이한 시간에 수성 제형에 첨가될 수 있고, pH 값, 온도 등과 같은 상이한 물리적 특성을 갖는 수성 제형에 첨가될 수 있다. 이것은 성분들에 부정적인 영향을 미치지 않고 성분들을 용해하는 데 도움이 될 수 있다.

물, 염기, 수성 염기, 하나 이상의 버퍼 용액, 산 또는 수성 산이 펌프 및/또는 밸브에 의해 제어 시스템에 의해 제어되는 혼합 용기에 채워지는 것이 제공될 수 있다.

따라서 자동 용해 프로세스는 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다.

장치는 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하는 것으로 제공될 수 있으며, 이에 의해

단계 B) 에서 제어 시스템은 수성 제형의 전기 전도도를 제어하고 단계 C)에서 특정 양의 물, 염기, 수성 염기, 산 또는 수성 산이 전기 전도도의 측정값에 따라 혼합 용기에 충전되고, 및/또는

단계 D)에서 제어 시스템은 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물이 측정된 전기 전도도에 따라 수성 제형에 용해되었는지 여부를 결정한다.

이로써, 완전한 혼합이지만 필요 이상으로 시간이 걸리지 않는 혼합을 수행하여 고품질의 액체 배지를 생성할 수 있는 것이 보장될 수 있다.

단계 C2)에서 적어도 하나의 성분 중 적어도 하나의 첨가 또는 적어도 하나의 성분 혼합물 중 적어도 하나의 첨가의 특정 양이 자동적으로 혼합 용기에 충전되는 시점이 전기 전도도의 측정 값에 따라 결정되고 제어 시스템에 의해 제어된다.

장치는 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서를 포함하는 것으로 제공될 수 있으며, 이에 의해

단계 B) 에서 제어 시스템은 수성 제형의 삼투압농도를 제어하고 단계 C)에서 특정 양의 물, 염기, 수성 염기, 산 또는 수성 산이 삼투압농도의 측정값에 따라 혼합 용기에 충전되고, 및/또는

단계 D)에서 제어 시스템은 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물이 측정된 삼투압농도에 따라 수성 제형에 용해되었는지 여부를 결정한다.

이로써, 완전한 혼합이지만 필요 이상으로 시간이 걸리지 않는 혼합을 수행하여 고품질의 액체 배지를 생성할 수 있는 것이 보장될 수 있다.

단계 C2)에서 적어도 하나의 성분 중 적어도 하나의 첨가 또는 적어도 하나의 성분 혼합물 중 적어도 하나의 첨가의 특정 양이 자동적으로 혼합 용기에 충전되는 시점이 삼투압농도의 측정 값에 따라 결정되고 제어 시스템에 의해 제어된다.

장치는 혼합 용기 내의 액체의 부피를 측정하기 위해 부피 센서 및/또는 액체 레벨 센서를 포함하는 것으로 제공될 수 있으며, 이로써

단계 B)에서 제어 시스템은 수성 제형의 부피 및/또는 액체 레벨을 제어하고, 단계 A)에서 혼합 용기에 충전되는 물 및 적어도 하나의 성분 중 적어도 하나 또는 적어도 하나의 성분 혼합물 중 적어도 하나의 특정 양이 부피 및/또는 액체 레벨의 측정값에 따라 제어되고, 및/또는

단계 B) 에서 제어 시스템은 수성 제형의 부피 및/또는 액체 레벨을 제어하고 단계 C)에서 특정 양의 물, 염기, 수성 염기, 산 또는 수성 산이 부피 및/또는 액체 레벨의 측정값에 따라 혼합 용기에 충전된다.

이러한 센서를 사용하여, 혼합 용기에서의 수성 제형의 용해 및 혼합을 제어하고 최적화할 수 있다.

장치는 혼합 용기 내의 내용물의 중량을 측정하기 위해 중량 센서를 포함하는 것으로 제공될 수 있으며, 이로써

단계 B)에서 제어 시스템은 혼합 용기 내 내용물의 수성 제형의 중량을 제어하고 및/또는

단계 C)에서 혼합 용기에 충전되는 물, 염기, 수성 염기, 산 또는 수성 산의 특정 양이 혼합 용기 내 내용물의 측정된 중량의 측정값에 따라 제어된다.

이에 의해, 수성 제형 내의 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물의 농도는 정밀하게 조정될 수 있다.

장치는 투여 장치에 의해 혼합 용기에 채워지는 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물의 양을 측정하기 위한 중량 센서를 포함하고, 이에 의해

단계 A) 에서 혼합 용기에 채워지는 물 및 적어도 하나의 성분 중 적어도 하나 또는 적어도 하나의 성분 혼합물 중 적어도 하나의 특정 양은 투여 장치에 의해 혼합 용기에 채워지는 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물의 측정된 양의 측정값에 따라 제어된다.

이에 의해, 수성 제형 내의 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물의 농도는 정밀하게 조정될 수 있다.

혼합 용기로부터의 체적 흐름은 적어도 하나의 멸균 필터를 통해 안내되며, 이에 의해 바람직하게는 적어도 하나의 멸균 필터를 통과하는 체적 흐름은 제어 시스템에 의해 제어되고 제어 시스템은 적어도 하나의 멸균 필터를 자동으로 변경하거나 세정하거나, 측정된 체적 유량이 미리 정의된 값 아래로 떨어지면 적어도 하나의 멸균 필터를 변경하거나 세정하라는 신호를 제공한다.

적어도 하나의 멸균 필터에 의해, 생성된 액체 배지로서 수성 제형이 포유동물 세포 배양물의 재생에 적합하다는 것을 보장할 수 있다. 또한, 이로써 생산된 배지가 원하는 세포 배양물의 성장을 방해하는 박테리아에 의해 오염되는 것이 방지된다.

프로세스는 인터페이스를 통해 수신된 신선한 배지에 대한 신호 또는 요청을 수신한 후 제어 시스템에 의해 시작되며, 바람직하게는 그 신호 또는 요청은 혼합 용기로부터 수성 제형의 체적 흐름을 수신하는 바이오리액터에 의해 전송된다.

이로써, 액체 배지의 준비는 바이오리액터에 액체 배지의 충분한 공급을 보장하기 위해 바이오리액터에 의해 요구에 따라 자동으로 트리거될 수 있다.

파이프, 백, 케이싱 및 클래딩과 같이 수성 제형과 접촉하는 일회용 부품은 새로운 유형의 액체 배지를 생산하기 위한 새로운 프로세스가 시작되기 전에 제거되고 새로운 일회용 부품으로 교환된다.

이로써, 생성된 액체 배지가 이전의 액체 배지에 의해 오염되거나 손상될 염려 없이 장치를 사용하여 하나 이상의 유형의 액체 배지를 생성할 수 있음을 보장할 수 있다.

세포 배양을 수행하기 위한 프로세스는 바람직하게는 하기 방법 단계를 포함한다:

- 바이오리액터, 보유 탱크 및 세포 배양용 액체 배지를 생산하기 위한 장치를 포함하는 세포 배양을 수행하기 위한 시스템을 제공하는 단계

- 바이오리액터에서의 세포 배양을 수행하는 단계

- 본 발명에 따른 세포 배양을 위한 멸균 여과된 액체 배지를 자동으로 생산하는 장치를 이용하여 상기와 같은 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하는 프로세스를 세포배양 중에 연속적으로 또는 1회 또는 수회 수행하는 단계

- 장치의 혼합 용기로부터 보유 탱크로 및/또는 보유 탱크로부터 바이오리액터로 세포 배양을 위한 액체 배지를 생성하기 위한 장치에서 생성된 전형적으로 세포 배양을 위한 액체 배지인 수성 제형을 세포 배양 동안 연속적으로 또는 1회 또는 수회 유동시키는 단계

바람직한 실시형태에서, 프로세스는 세포 배양을 수행하기 위한 시스템의 제어 시스템이 바이오리액터 및/또는 보유 탱크의 신호 전송 유닛으로부터 신호를 수신하는 것을 수반하며, 이로 인해 이러한 신호는 제어 유닛을 트리거하여 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하기 위한 프로세스의 수행 및/또는 혼합 용기에서 보유 탱크로 및/또는 보유 탱크에서 바이오리액터로의 수성 제형의 흐름을 개시한다.

프로세스는 세포 배양의 관류를 위한 프로세스이며, 신선한 액체 배지 입구 및 수확 출구를 갖는 바이오리액터에서 세포를 배양하는 것을 추가로 포함하며, 다음의 방법 단계들을 포함한다:

i. 세포 배양 프로세스 동안 연속적으로 또는 한번 또는 여러 번, 장치로부터의 신선한 액체 배지가 관류 입구를 통해 바이오리액터 내로 삽입되고;

ii. 세포 배양 프로세스 동안 연속적으로 또는 한번 또는 여러번 하비스트가 바이오리액터로부터 하비스트 배출구를 통해 제거된다.

세포 배양의 관류를 위한 프로세스는 본 발명에 따른 세포 배양의 관류를 위한 액체 배지를 생산하기 위한 프로세스를 이용함으로써 꾸준하고 지속적으로 계속 실행될 수 있다.

바이오리액터 내 세포 배양물의 부피가 일정한 레벨에서 유지되도록 프로세스 단계 i 및 ii 이 조절된다.

이로써 프로세스가 안정적으로 실행된다.

액체 배지의 레벨이 사전 정의된 값 아래로 떨어지거나 수확물이 바이오리액터에서 제거되는 경우, 바이오리액터에서 액체 레벨을 측정하기 위한 센서가 제어 시스템에 신선한 액체 배지에 대한 신호 또는 요청을 자동으로 보내는 것이 제공될 수 있으며, 이로 인해 제어 시스템은 그 신호 또는 요청을 수신하면 신선한 액체 배지의 준비를 시작한다.

이로써, 세포 배양물을 생성하기에 충분한 액체 배지가 항상 바이오리액터에 존재하도록 보장할 수 있다.

본 발명은 pH 값을 측정하는 적어도 하나의 pH 측정기 및 수성 제형에서 용해되지 않은 성분들의 존재를 검출하기 위한 적어도 하나의 용해 센서에 액세스하는 제어 시스템에 의해 신선한 배지를 생성하는 프로세스가 자동화될 수 있다는 놀라운 발견에 기초하며, 제어 시스템은 측정된 값을 기반으로 준비 프로세스 동안 수성 제형에 물질 및/또는 성분을 추가하도록 프로그래밍되고 추가로 바이오리액터에 공급하기 위해 사용될 수 있는 수성 제형의 흐름을 제공하도록 프로그래밍된다. 또한, 본 발명에 따른 장치 및 프로세스는 수성 제형 또는 수성 용액 형태의 새로운 액체 배지의 준비를 적시에 허용함으로써 세포 배양물의 연속 생산을 유지할 수 있게 한다. 장치 및 프로세스는 고품질 및 재현 가능한 품질 및 고순도의 수성 제형의 제조를 가능하게 한다.

본 발명은 건조 분말 배지 또는 이의 압축물 또는 과립 및 물로부터 포유동물 세포(세포 배양 배지)의 배양을 위한 멸균 여과된 액체 배지의 자동화된 제조를 가능하게 한다. 종래 기술에 따른 프로세스의 오염, 작업자 오류 및 재현성에 대한 위험은 물, 기타 액체, 분말, 과립, 압축물 또는 기타 건조 형식의 성분, 및/또는 버퍼 용액을 자동으로 투여하고 pH 설정값 및 혼합 기간의 배지 제형 의존 레시피에 따라 수성 제형의 pH 를 조정하는 기계 형태의 본 발명에 따른 장치에 의해 극복된다. 또한, 본 발명에 따른 장치 및 프로세스는 멸균 여과 전에 온라인 품질 관리를 수행하는 것을 허용한다. 프로세스 다음에 장치 및/또는 필터의 자동 세정이 뒤따를 수 있다. 장치 및 프로세스는 며칠 동안 작업자 상호 작용 없이 완전히 자동화된 방식으로 필요에 따라 신선하게 준비된 배지를 연속 관류 바이오리액터에 공급할 수 있도록 설계된다.

본 발명은 보다 비용 효율적이고 재현가능하며 따라서 보다 안전한 생물약제 제조를 가능하게 한다. 본 발명은 다성분 세포 배양 배지의 성분에 대한 복잡한 용해 프로세스를 단순화하기 위해 용해 프로세스를 자동으로 수행할 수 있도록 하는 것에 관한 것이다. 이것은 프로세스의 각각의 및 모든 단일 수동 단계를 기술적 장치 및 수단에 의해 수행되는 자동화된 프로세스로 대체하고 이러한 기술적 장치 및 수단에 의해 이러한 단계를 수행함으로써 달성된다. 본 발명의 이점은 특정 센서를 사용하고 평가함으로써 세포 배양 배지를 준비하는 전체 프로세스를 가속화하는 것이다. 자동화를 통해 필요에 따라 세포 배양 배지를 액화할 수 있다.

본 발명에 따른 장치 및 프로세스는 관류 배지 준비를 위한 작업자 작업을 줄이고, 자동화를 통해 재현성을 증가시키고 재고 이벤트 및 인적 오류를 감소시키는 것을 허용하고 배지가 항상 사양에 따라 준비되도록 보장한다.

본 발명의 추가 실시형태는 이제 아래의 3개의 개략적인 도 2 내지 도 4 를 참조하여 설명될 것이지만, 본 발명을 제한하지는 않는다. 여기서
도 2는 본 발명에 따른 세포 배양용 액체 배지를 생산하기 위한 장치에 대한 개략도를 나타낸다;
도 3은 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하는 프로세스 동안 수성 제형의 측정된 pH를 나타낸다;
도 4는 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하는 프로세스 동안 수성 제형의 측정된 pH 및 측정된 전기 전도도를 나타낸다; 그리고
도 5는 세포 배양을 위한 액체 배지를 생산하는 프로세스 동안 수성 제형의 측정된 염도 및 전기 전도도를 보여준다.

세포 배양은 세포가 배양되는 임의의 설정이다. 세포 배양은 전형적으로 바이오리액터에서 수행될 수 있다.

바이오리액터는 세포 배양에 적합한 임의의 컨테이너, 예컨대 보틀, 튜브, 베셀, 백, 플라스크 및/또는 탱크일 수 있다. 전형적으로, 컨테이너는 사용 전에 멸균될 수 있다. 세포 배양은 전형적으로 환경으로부터의 미생물에 의한 오염을 제한하는 적합한 온도, pH, 삼투압농도, 통기, 교반 등과 같은 세포 성장 및/또는 유지에 적합한 조건 하에 수성 세포 배양 배지에서 세포를 인큐베이션하여 수행될 수 있다. 당업자는 세포 배양에 적합한 인큐베이션 조건을 알고 있다. 본 발명에 따라 사용되는 바이오리액터는 바람직하게는 관류 세포 배양에 적합한 바이오리액터이다.

수성 세포 배양 배지는 수성 제형 또는 수성 용액 형태의 액체 배지이다. 수성 제형 및 수성 용액은 바람직하게는 멸균 필터로 수성 용액을 여과한 후에 흐름 생성 장치에 의해 제어, 생성 또는 허용되는 흐름에서 제공되고 장치로부터 나오는 최종 생성물로서 본 발명에 따른 액체 배지를 생성하는 장치 및 프로세스에 의해 생성될 수 있다.

본 발명에 따라 사용되기에 적합한 바이오리액터 시스템은 바이오리액터 및 상기 바이오리액터에서 세포 배양을 실행하는데 필수적인 부가적 장비 예컨대 하기 중 하나 이상을 포함한다:

- 교반하기 위한 장치

- 성분을 바이오리액터로 공급 및 바이오리액터로부터 배출하기 위한 장치, 예를 들어 튜브, 펌프, 밸브, 보유 탱크

- 세포 보유 장치 (상기 참조)

- 바이오리액터 부피를 모니터링하기 위한 시스템, 예를 들어 바이오리액터 밸런스, 레벨 센서 등

- 온도, 삼투압농도, 통기, 교반 등을 제어 및 유지하기 위한 장치

- 세포 배양 바이오리액터의 자동화 또는 부분 자동화 작동을 위한 컴퓨터 제어 시스템.

액체 배지 및 세포 배양 배지라는 용어는 동의어로 사용되며, 나아가 배양 배지라는 용어도 본 발명에서 동의어로 사용된다. 본 발명에 따른 액체 배지 또는 세포 배양 배지는 세포의 시험관내 성장을 유지 및/또는 지지 및/또는 특별한 생리학적 상태를 지지 또는 유지하는 성분의 임의의 혼합물일 수 있다. 장치 및 프로세스에 의해 생성되는 본 발명에 따른 수성 제형에 대해서도 마찬가지일 수 있다. 본 발명에 따른 액체 배지를 생성하는 장치 및 프로세스에 의해 생성된 수성 용액은 세포 배양 배지일 수 있다.

액체 배지 또는 세포 배양 배지는 혈장, 혈청, 배아 추출물, 또는 다른 정의되지 않은 생물학적 추출물 또는 펩톤과 같은 정의되지 않은 성분을 포함할 수 있다. 액체 배지 또는 세포 배양 배지는 또한 바람직하게는 화학적으로 정의된 배지일 수 있다. 액체 배지 또는 세포 배양 배지는 세포의 시험관내 성장을 유지 및/또는 지지하는데 필요한 모든 성분을 포함하거나, 별도로 첨가되는 추가 성분 (배지 보충물) 과 조합되거나 조합되지 않는 선택된 성분의 첨가에 사용될 수 있다. 액체 배지 또는 세포 배양 배지의 구성요소는 세포 배양 배지 성분 또는 수성 제형을 위한 성분이라고도 한다.

본 발명에 따른 세포 배양 장치 및 프로세스는 박테리아 세포와 같은 원핵 세포 뿐만 아니라 효모, 진균, 조류, 식물, 곤충 및/또는 포유류 세포 및, 선택적으로, 고세균류와 같은 진핵 세포의 성장 또는 성장의 유지/지지에 적합하도록 설계될 수 있다. 바람직한 세포는 포유류 세포이다.

화학적으로 한정된 세포 배양 배지 또는 액체 배지 및 화학적으로 한정된 수성 제형은 화학적으로 잘 특성화된 '정의된' 원료를 포함하는 세포 배양 배지 및 수성 제형일 수 있다. 이는, 배지에 사용된 모든 화학물질의 화학적 조성이 공지되어 있다는 것을 의미한다. 화학적으로 정의된 배지 및 수성 제형은 화학적으로 불분명한 효모, 동물 또는 식물 조직과 같은 화학적으로 불분명한 물질을 포함하지 않으며; 화학적으로 정의된 배지는 펩톤, 피더 세포, 혈청, 불분명한 추출물 또는 소화물 또는 화학적으로 불분명한 단백질 및/또는 펩티드 및/또는 가수분해물을 배지에 제공할 수 있는 다른 성분을 포함하지 않는다. 일부 경우에, 화학적으로 정의된 배지 및 제형은 화학적으로 정의된 단백질 또는 펩티드 - 하나의 예는 인슐린 - 를 포함할 수 있다.

액체(세포 배양) 배지 및 수성 제형은 일반적으로 분말 및/또는 과립 성분 또는 성분 혼합물을 물에 용해시켜 생성된다.

분말화된 또는 분말의 성분 또는 건성 분말 성분 또는 무수 (dehydrated) 배양 배지는 전형적으로 분쇄 프로세스 또는 동결건조 프로세스으로부터 초래된다. 이는 분말화된 성분이 전형적으로 미세 과립, 미립자 배지이며 - 액체 배지가 아닐 수 있음을 의미한다. 용어 "건조 분말" 은 용어 "분말" 과 상호교환가능하게 사용될 수 있으나; 본원에서 사용되는 "건조 분말" 은 단순히 과립화된 재료의 육안 외관을 지칭하며, 달리 나타내지 않는 한 그 재료에 복합 또는 응집 용매가 완전히 없음을 의미하는 것으로 의도되지 않는다. 과립화된 성분, 예를 들어 건식 과립화된 것은 롤러 압축에 의해 얻어지거나 유동층 분무 과립화에 의해 습식 과립화될 수 있다. 그러한 성분은 또한 분무 건조 또는 동결건조에 의해 제조될 수 있다.

세포를 첨가하기 전의 수형 제형 또는 액체 (세포 배향) 배지의 pH 는 전형적으로 pH 2 내지 12, 보다 바람직하게는 pH 4 내지 10, 보다 더 바람직하게는 pH 6 내지 8, 가장 바람직하게는 pH 6.5 내지 7.5, 이상적으로는 pH 6.8 내지 7.3 이다.

수성 제형 및 따라서 액체 배지를 생성하는데 사용되는 성분들은 통상적으로 적어도 하나 이상의 당류 성분, 하나 이상의 아미노산, 하나 이상의 비타민 또는 비타민 전구체, 하나 이상의 염, 하나 이상의 완충제 성분, 하나 이상의 보조인자 및 하나 이상의 핵산 성분 (질소 염기) 또는 그들의 전구체 및 유도체를 포함한다. 수성 제형 및 이에 따른 액체 배지를 위한 성분은 또한 재조합 단백질, 예를 들어 rInsulin, rBSA, rTransferrin, rCytokines 등과 같은 화학적으로 정의된 생화학물질을 포함할 수 있다.

성분들 및 이리하여 수성 제형 및 액체 배지는 또한 소듐 피루베이트, 고도로 정제되고 따라서 화학적으로 잘 정의된 추출물, 지방산 및/또는 지방산 유도체 및/또는 폴록사머 제품 성분 (에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드에 기반하는 블록 공중합체), 특히 때때로 Pluronic F 68 또는 Kolliphor P 188 또는 Lutrol F 68 로 호칭되는 Poloxamer 188 및/또는 표면 활성 성분 예컨대 화학적으로 제조된 비이온성 계면활성제를 포함할 수 있다. 적합한 비이온성 계면활성제의 하나의 예는, 소위 폴록사머라 불리는, 1차 히드록실기로 종결되는 2작용성 블록 공중합체 계면활성제이며, 예를 들어 BASF (Germany) 사에서 상표명 pluronic® 으로 시판된다. 이러한 폴록사머 제품 성분은 하기에서 단지 폴록사머 또는 플루로닉으로 호칭된다. 킬레이터, 호르몬 및/또는 성장 인자가 또한 첨가될 수 있다.

수성 제형 및 액체 배지가 포함할 수 있는 다른 성분들은 락트산, 티오글리콜산, 티오설페이트, 테트라티오네이트, 디아미노부탄, 마이오-이노시톨, 포스파티딜콜린 (레시틴), 스핑고미엘린, 철 함유 화합물 (철 황 클러스터를 갖는 화합물을 포함함), 요산, 카르바모일 포스페이트, 숙신산, 티오레독신(들), 오로트산, 포스파티드산, 폴리아민 (예컨대 푸트레신, 스퍼미딘, 스퍼민 및/또는 카다베린), 트리글리세리드, 스테로이드 (콜레스테롤을 포함하나 이에 한정되지 않음), 메탈로티오닌, 산소, 글리세롤, 우레아, 알파-케토글루타레이트, 암모니아, 글리세로포스페이트, 전분, 글리코겐, 글리옥실레이트, 이소프레노이드, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 아세톤, 지질 (미셀 내의 지질을 포함하나 이에 한정되지 않음), 트리부티린, 부티린, 콜산, 데소옥시콜산, 폴리포스페이트, 아세테이트, 타르트레이트, 말레이트 및/또는 옥살레이트의 순수한 화합물, 염, 컨쥬게이트 및/또는 유도체이다.

당류 성분들은 모든 단당류 또는 이당류, 예컨대 글루코오스, 갈락토오스, 리보오스 또는 프룩토오스 (단당류의 예) 또는 수크로오스, 락토오스 또는 말토오스(이당류의 예) 또는 그의 유도체 예컨대 당 알코올이다. 당류 성분은 또한 올리고당 또는 다당류일 수 있다.

본 발명에 따른 아미노산의 예는 특히 단백질형성 아미노산, 특히 필수 아미노산, 류신, 이소류신, 라이신, 메티오닌, 페닐알라닌, 트레오닌, 트립토판 및 발린, 뿐만 아니라 비-단백질형성 아미노산 예컨대 D-아미노산이다. S-술포시스테인 및 포포티로신 뿐만 아니라 각각의 케토산 또는 락토일 아미노산과 같은 아미노산 전구체 및 유사체도 포함될 수 있다.

비타민의 예는 비타민 A (레티놀, 레티날, 다양한 레티노이드, 및 네 가지 카로테노이드), 비타민 B1 (티아민), 비타민 B2 (리보플라빈), 비타민 B3 (니아신, 니아신아미드), 비타민 B5 (판토텐산), 비타민 B6 (피리독신, 피리독사민, 피리독살), 비타민 B7 (비오틴), 비타민 B9 (폴산, 폴린산), 비타민 B12 (시아노코발라민, 히드록시코발라민, 메틸코발라민), 비타민 C (아스코르브산) (아스코르브산의 포스페이트를 포함), 비타민 D (에르고칼시페롤, 콜레칼시페롤), 비타민 E (토코페롤, 토코트리에놀) 및 비타민 K (파일로퀴논, 메나퀴논) 이다. 비타민 전구체 및 유사체가 또한 포함될 수 있다.

염의 예는 무기 이온 예컨대 바이카르보네이트, 칼슘, 클로라이드, 마그네슘, 포스페이트, 포타슘 및 소듐 또는 미량 원소 예컨대 Co, Cu, F, Fe, Mn, Mo, Ni, Se, Si, Ni, Bi, V 및 Zn 을 포함하는 성분이다. 예는 구리(II) 술페이트 펜타히드레이트 (CuSO4.5 H2O), 소듐 클로라이드 (NaCl), 칼슘 클로라이드 (CaCl2.2 H2O), 포타슘 클로라이드 (KCl), 철(II)술페이트, 소듐 포스페이트 일염기성 무수 (NaH2PO4), 마그네슘 술페이트 무수 (MgSO4), 소듐 포스페이트 이염기성 무수 (Na2HPO4), 마그네슘 클로라이드 헥사히드레이트 (MgCl2.6H2O), 아연 술페이트 헵타히드레이트 (ZnSO4.7 H2O) 이다.

버퍼들의 예는 카르보네이트, 시트레이트, 포스페이트, HEPES, PIPES, ACES, BES, TES, MOPS 및 TRIS 이다. 버퍼 용액은 적어도 하나의 버퍼의 수성 용액이다.

보조 인자의 예는 티아민, 비오틴, 비타민 C, 칼시페롤, 콜린, NAD/NADP (환원 및/또는 산화), 코발라민, 비타민 B12, 플라빈 모노뉴클레오티드 및 유도체, 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드 및 유도체, 글루타티온 (환원 및/또는 산화 및/또는 이량체로서), 헴, 헤민, 헤모글로빈, 페리틴, 뉴클레오티드 포스페이트 및/또는 유도체 (예를 들어, 아데노신 포스페이트), 코엔자임 F420, s-아데노실 메티오닌, 코엔자임 B, 코엔자임 M, 코엔자임 Q, 아세틸 Co-A, 몰리브도프테린, 피롤로퀴놀린 퀴논, 테트라하이드로비오프테린의 화합물, 염, 착물 및/또는 유도체이다.

핵산 성분은 핵염기 예컨대 시토신, 구아닌, 아데닌, 티민, 우라실, 크산틴 및/또는 하이포크산틴, 뉴클레오시드 예컨대 시티딘, 우리딘, 아데노신, 크산토신, 이노신, 구아노신 및 티미딘, 및 뉴클레오티드 예컨대 아데노신 모노포스페이트 또는 아데노신 디포스페이트 또는 아데노신 트리포스페이트, 이에 포함되는 비제한적 예로, 데옥시- 및/또는 포스페이트 유도체 및/또는 이의 이량체, 삼량체 및/또는 중합체, 예컨대 RNA 및/또는 DNA 이다.

사용된 농도에서 세포 성장 특성에 현저하게 부정적인 영향을 미치지 않으면서 수성 제형 및/또는 하나 이상의 그의 구성요소들의 투명성 및/또는 용해도를 증가시키는 것과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 수성 제형의 물리화학적 특성을 개선시키는 특정 성분들이 첨가될 수 있다. 이러한 성분은 킬레이트화제 (예를 들어, EDTA), 항산화제, 세제, 계면활성제, 유화제 (예컨대 폴리소르베이트 80), 중화제 (예컨대 폴리소르베이트 80), 미셀 형성제, 미셀 억제제 및/또는 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 알코올 및/또는 카르복시메틸셀룰로스를 포함하나 이에 한정되지는 않는다.

용어 "관류" 또는 "관류 프로세스" 은 목표 생성물, 예를 들어, 항체 또는 재조합 단백질을 생산하기 위해 사용되는 세포 배양 프로세스를 말하며, 여기서 바이오리액터 내의 고농도의 세포는 세포 배양 동안 연속적으로 또는 한 번 이상 신선한 성장 배지를 공급받고, 목표 생성물을 함유할 수 있는 소비된 배지는 하비스트되며, 이는 세포 배양 동안 연속적으로 또는 한 번 이상 바이오리액터로부터 제거됨을 의미한다. 바람직하게는, 신선한 액체 배지 또는 수성 제형은 바이오리액터 내로 연속적으로 공급되고, 목표 생성물을 함유할 수 있는 소비된 배지는 연속적으로 하비스트된다.

관류 세포 배양에 적합한 예시적 바이오리액터는 하비스트 동안 세포를 바이오리액터에 유지하기 위한 세포 보유 장치를 포함한다. 이 세포 보유 장치는 음향, 교대 접선 흐름 (ATF), 세틀러, 원심분리기 등일 수 있다. 일부 예에서, 일회용, 재사용 가능한 또는 반일회용 바이오리액터가 사용될 수 있다. 하드웨어 디자인의 임의의 조합이 사용될 수 있다. 하나의 예에서, 일회용 세포 보유 장치가 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 일회용 도관, 배관, 펌프, 백 어셈블리 및 세포 보유 장치가 하드 파이핑 및 재사용 가능한 장치 대신에 사용된다.

본 발명에 따른 혼합 용기 및/또는 바이오리액터는 약 1 L 내지 약 5000 L 를 포함하나 이에 한정되지 않는 임의의 적합한 부피를 가질 수 있지만, 이러한 예시적 범위에 한정되지 않는다. 특정 예시적 혼합 용기 부피 및/또는 바이오리액터 부피는 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 500, 1000, 1500, 2500, 4000 L, 임의의 중간 부피 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다.

바이오리액터는 하나 이상의 공급물 (예를 들어, 액체 배지, 세포 배양 배지, 수성 제형), 화학 물질 (예를 들어, pH 완충제), 소포제 등을 도입하기 위한 주입 포트로도 호칭되는 하나 이상의 주입구를 포함할 수 있다. 바이오리액터는 또한 바이오리액터로부터 세포 및/또는 액체를 제거하기 위한 배출 포트로도 호칭되는 하나 이상의 배출구를 포함할 수 있다. 바이오리액터의 각각의 주입구 및/또는 배출구에는 하나 이상의 연동 펌프, 하나 이상의 가압 메카니즘 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 주입구 및/또는 배출구를 통해 유체 흐름을 개시 및 전도하기 위한 임의의 적합한 메카니즘이 제공될 수 있다. 각각의 주입구 및/또는 배출구에는 하나 이상의 질량 유속계, 하나 이상의 흐름 제어 밸브 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 주입구를 통한 유체 흐름을 모니터링 및 제어하기 위한 임의의 적합한 메카니즘이 제공될 수 있다. 예를 들어, 바이오리액터는 바이오리액터 내로 및 외로의 물질의 유속을 제어하는 흐름 제어 메카니즘을 포함할 수 있다. 바이오리액터는 또한 부피 및/또는 레벨 제어를 위한 수단을 포함할 수 있다.

바이오리액터는 액체 배지를 생성하기 위한 장치로부터 세포 배양 내로 새로운 액체 배지 또는 수성 제형을 도입하기 위해 이산 시간에 또는 연속적으로 작동할 수 있는 배지 유입구를 포함한다. 바이오리액터는 소비된 세포 배양물, 세포 및/또는 목표 생성물을 방출하기 위한 하나 이상의 하비스트 배출구를 포함할 수 있다. 하비스트 배출구는 하비스트 속도를 제어하기 위한 흐름 제어 밸브를 포함할 수 있다.

밸브들은 액체 배지 또는 수성 제형 또는 일반적인 액체의 흐름을 방해, 허용, 또는 유도할 수 있도록 위치된다. 적합한 밸브의 예는 예를 들어 솔레노이드 밸브 또는 핀치 밸브이다. 핀치 밸브들은 일회용 호스를 장착할 수 있기 때문에 선호되며 액체 배지 또는 수성 제형과 접촉하는 핀치 밸브들의 부분들이 쉽게 교체될 수 있다. 이로써 장치는 새롭고 상이한 액체 배지에 대해 준비될 수 있으며 폴루션 및/또는 오염이 방지될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 세포 배양용 액체 배지를 생산하기 위한 장치에 대한 개략도를 나타낸다. 장치는 세포 배양 성장을 위한 액체 배지를 생성하기 위해 수성 제형(도 2에 도시되지 않음)가 혼합될 수 있는 혼합 용기(10)를 포함한다. 혼합 용기(10)의 상부는 뚜껑(12)에 의해 폐쇄될 수 있으며, 뚜껑은 개방될 수 있다. 뚜껑(12)은 혼합 용기(10)를 바람직하게는 기밀 방식 및/또는 압력 밀폐 방식으로 밀봉할 수 있다. 혼합 용기(10)의 바닥은 출구를 통해 파이프(14)에 연결될 수 있다. 파이프(14)로의 출구는 혼합 용기(10)로부터의 모든 유체가 혼합 용기(10)로부터 배출되거나 펌핑될 수 있도록 혼합 용기(10)의 가장 낮은 부분에 배열된다. 파이프(14)에 대한 연결은 바람직하게는 자동 또는 수동으로 제어될 수 있는 출구 밸브(16)에 의해 열리고 닫힐 수 있다.

교반기(18)는 혼합 용기(10) 내부에 배치되어 그 안에서 수성 제형(미도시)를 혼합할 수 있다. 교반기(18)는 축(22)을 통해 모터(20)에 의해 구동될 수 있다. 교반기(18)는 다수의 혼합 블레이드를 포함할 수 있다. 혼합 블레이드는 축(22)에 배열되고 고정될 수 있다. 대안적으로, 교반기(18)는 또한 영구 자석을 포함할 수 있고 따라서 혼합 용기(10)를 관통하거나 혼합 용기(10) 내에서 생성되는 변화하는 자기장에 의해 구동될 수 있다.

pH 측정기(24) 및 용해 센서(26)는 혼합 용기(10) 내부에 배치되어 그 안의 수성 제형의 상태를 측정할 수 있다. 또한, 혼합 용기(10) 내부의 액체의 삼투압농도를 측정하기 위한 삼투압농도 센서(28)가 내부에 배치될 수 있다. 용해 센서(26)는 바람직하게 탁도 센서일 수 있다. 온도 센서, 전도도 센서, 점도 센서, 탁도 센서, 크로마토그래프, 압력 센서, 액체 레벨 센서 등과 같은 혼합 용기(10) 내의 수성 제형을 특성화하는 데 유용한 추가 센서가 추가로 제공될 수 있다.

특정 양의 분말 또는 과립 성분 또는 성분 혼합물을 투여하기 위한 투여 장치(30)가 혼합 용기(10)에 연결될 수 있다. 투여 장치(30)는 성분을 저장하기 위한 적어도 하나의 용기(32)를 포함할 수 있다. 투여 장치(30)는 특정 양의 성분 또는 성분 혼합물을 혼합 용기(10)에 투여하여 그 안에서 수성 제형 또는 물과 혼합되도록 설계된다. 투여 장치 (30) 는 배출구 (36) 를 통해 혼합 용기 (10) 에 연결될 수 있다. 투여 장치는 분말 또는 과립 성분 또는 성분 혼합물을 이동시키는데 필요한 투여 장치 내에서의 운동을 생성하기 위한 모터(34)를 포함한다.

물 공급 장치 (40) 가 혼합 용기 (10) 에 연결된다. 물 공급 장치 (40) 는 특정 양의 물을 혼합 용기 (10) 에 충전하도록 설계될 수 있다. 또한, 산 공급 장치(42), 버퍼 공급 장치(44) 및 염기 공급 장치(46)는 혼합 용기(10)에 연결되어 특정 양의 산, 수선 산, 버퍼, 버퍼 용액, 염기 및/또는 수성 염기를 혼합 용기 (10) 내의 수성 제형에 첨가할 수 있다. 파이프(14)는 혼합 용기(10)로부터의 수성 제형의 흐름을 제어하기 위한 흐름 생성 장치(48)에 연결된다. 흐름 생성 장치(48)는 혼합 용기(10)로부터 바이오리액터(도 2에 도시되지 않았지만 도 1에 도시된 것과 유사할 수 있음)로 체적 흐름을 생성하기 위한 펌프를 포함할 수 있다.

제어 시스템(50)은 모터(20)의 속도, 투여 장치(30)에 의해 혼합 용기(10)로 제공되는 성분들의 종류, 혼합 및 양, 물 공급 장치(40)에 의해 혼합 용기(10)로 공급되는 물의 양, 산 공급 장치(42)에 의해 혼합 용기(10)에 적용된 산 또는 수성 산의 양, 버퍼 공급 장치(44)에 의해 혼합 용기(10)에 적용된 버퍼 용액의 양 및 염기 공급 장치(46)에 의해 혼합 용기 (10) 에 적용된 염기 또는 수성 염기의 양을 제어하기 위해 제공될 수 있다. 이를 위해, 제어 시스템(50)은 모터(20), 투여 장치(30), 물 공급 장치(40), 산 공급 장치(42), 버퍼 공급 장치(44) 및 염기 공급 장치(46)에 연결될 수 있고 이들의 기능을 제어하도록 프로그래밍될 수 있다. 또한, 제어 시스템(50)은 pH 측정기(24), 용해 센서(26) 및 삼투압농도 센서(28)에 연결되어 pH의 측정값, (예를 들어 용해 센서로서 탁도 센서에 의한 수성 제형의 탁도의 값을 판독함으로써) 용해를 나타내는 용해 센서(26)로부터의 측정값, 및 수성 제형의 삼투압농도의 측정값을 판독할 수 있다. 제어 시스템(50)은 시간 정보에 따라 장치의 기능을 제어하기 위해 타이밍 요소(미도시)에 액세스할 수 있거나 타이밍 요소를 포함할 수 있다.

제어 시스템(50)은 그것이 액세스하는 모든 센서의 측정값에 따라 장치의 기능을 제어하도록 프로그램될 수 있다. 이로써, 혼합 용기(10) 내부의 수성 제형의 혼합 프로세스 및 흐름 생성 장치(48)를 통한 수성 제형 또는 준비된 혼합 액체(세포 배양) 배지의 공급을 제어하는 것이 가능하다.

수성 제형은 2개의 밸브(52, 54) 및 2개의 밸브(52, 54) 사이에 설치된 멸균 필터(56)를 통해 흐름 생성 장치(48)에 의해 펌핑될 수 있다. 2개의 밸브(52, 54)를 사용하여 멸균 필터(56)를 쉽게 교환할 수 있다. 연결 파이프(60)를 갖는 배출구(58)는 멸균 필터(56) 뒤에 있는 라인에 설치될 수 있다. 유출구(58)는 여과된 액체 배지의 샘플을 끌어당기기 위한 탭핑 포인트로 사용될 수 있다.

장치의 모든 부품은 모든 부품이 고정되는 유지 프레임(62)에 의해 유지될 수 있다. 케이싱(미도시)을 사용하여 부품을 보호할 수 있다.

플러시 밸브(64)는 혼합 용기(10), 파이프(16) 및 플러시 밸브(64)를 혼합 용기(10)에 및 물을 갖는 물 공급 장치(40) 에 및/또는 버퍼 공급 장치 (44) 로부터의 버퍼 용액에 연결하는 라인을 허용하기 위해 멸균 필터(56) 뒤의 라인에 배열되어, 이전 혼합 프로세스의 잔류물로부터 이러한 부품을 세정할 수 있다. 여과된 액체 배지는 출구 파이프(66)를 통해 흐름 생성 장치(48)에 의해 펌핑될 수 있고, 이에 의해 액체 배지가 바이오리액터(도 2에 도시되지 않음)로 전달될 수 있다.

하기에서 본 발명에 따른 세포 배양 성장을 위한 액체 배지를 생산하는 프로세스에 대한 실시형태가 기술된다. 프로세스는 도 2에 따른 장치를 사용하여 설명된다. 전체 프로세스는 제어 시스템(50)에 의해 제어될 수 있고 바람직하게는 제어 시스템(50)에 의해 제어되며, 따라서 제어 시스템은 기술된 바와 같이 프로세스를 제어하도록 프로그래밍된다.

제1 물은 물 공급 장치(40)에 의해 혼합 용기(10)에 채워질 수 있다. 원하는 최종 부피의 일부만이 혼합 용기(10)에 채워져 나중 단계에서 원하는 양의 수성 제형 및 액체 배지를 정밀하게 제어한다. 일반적으로 이는 원하는 최종 볼륨의 50~90%, 보다 바람직하게는 약 70%~85% 이다. 다음으로 혼합 용기(10)에서 교반기(18)를 회전시켜 교반을 시작할 수 있다. 혼합 용기(10)에서 물을 교반하는 동안, 투여 장치(30)에 의해 하나 이상의 성분의 건조 분말 또는 건조 과립을 혼합 용기(10)에 부을 수 있다. 성분(들)은 수성 제형을 형성하기 위해 교반된 물에 적어도 부분적으로 용해된다.

수성 제형에 성분을 용해시키는 동안 pH는 pH 측정기(24)에 의해 측정될 수 있고 용해의 진행은 (예를 들어 탁도를 측정함으로써) 용해 센서(26)에 의해 측정될 수 있다. 삼투압농도는 삼투압농도 센서(28)에 의해 측정될 수 있다. 또한 온도, 전기 전도도 및 점도, 압력, 액체 레벨 등과 같은 기타 물리적 특성도 측정할 수 있다. 모든 측정값은 제어 시스템(50)에 의해 평가되어 pH를 조정하고, 교반(속도 및/또는 시간) 및 수성 제형에 대한 추가 성분들의 추가 (시점, 성분들의 혼합 및 양) 를 제어할 수 있다.

예를 들어, 성분들의 제1 배치를 도입한 후 잠시 동안 교반한 후, 산 공급 장치(42)에 의해 혼합 용기(10)에 산 또는 수성 산을 충전함으로써 pH를 예를 들어 4.5로 낮출 수 있다. 수성 제형의 더 낮은 pH는 수성 제형에 성분들의 또 다른 제2 부분을 용해시키거나 용해시키는 것을 돕는다. 산 또는 수성 산의 양은 수성 용액의 특정 pH를 정확하게 설정하기 위해 pH 측정기로부터의 데이터에 의해 제어된다. 용해 센서(26) 및/또는 삼투압농도 센서로부터의 신호가 제어 시스템(50)에 성분들의 제2 부분이 수성 제형에 용해되었다는 신호를 보내자마자, 염기 또는 수성 염기 또는 바이카브 용액이 염기 공급 장치(46) 또는 버퍼 공급 장치(44)에 의해 수성 제형에 첨가될 수 있다. 이렇게 하면 용해하는데 더 높은 pH 를 요구하는 성분들을 용해할 수 있다. 센서로부터의 이러한 신호에 기초하여, 산, 수성 산, 염기, 수성 염기 또는 버퍼 용액을 첨가하기 전 또는 심지어 첨가하는 동안 혼합 용기(10) 내의 수성 제형에 투여 장치(30)에 의해 추가 성분들을 첨가하는 것이 또한 가능하다.

다음 단계에서 다시 교반의 지속 시간에 따라 및/또는 용해 센서(26) 또는 삼투압농도 센서(28)로부터의 데이터에 따라 산 또는 수성 산이 혼합 용기(10)에 채워질 수 있다. 다음 단계에서 수성 제형의 pH를 조정하기 위해 버퍼 공급 장치(44)에 의해 버퍼 용액이 수성 제형에 첨가될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 세포 배양용 액체 배지를 생성하는 프로세스에서 수성 제형의 측정된 예시의 pH 를 나타내고, 도 4는 본 발명에 따른 세포 배양용 액체 배지를 생성하는 프로세스에서 수성 제형의 측정된 예시의 pH 및 전기 전도도를 나타내고, 도 5는 본 발명에 따른 세포 배양용 액체 배지를 생성하기 위한 예시적인 프로세스 동안 수성 제형의 측정된 염도 및 전기 전도도에 대한 예를 보여준다.

예를 들어, 모든 성분이 용해 (용해 센서(26)에 의해 측정됨) 되고, pH 가 요구되는 값 (pH 측정기(24)에 의해 측정됨) 을 갖고, 전기 전도도가 요구되는 값 (수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 센서에 의해 측정됨) 을 갖고 및/또는 삼투압농도가 원하는 값 (삼투압농도 센서(28)에 의해 측정됨) 을 갖기 때문에 혼합 용기 (10) 내의 수성 제형이 만족스러운 경우, 수성 제형의 최종 부피는 물 공급 장치(40)에 의해 원하는 양이나 부피로 충전된다. 그런 다음 다시, 수성 제형은 수성 제형 또는 수성 용액의 품질을 제어하기 위해 센서(24, 26, 28)에 의해 제어될 수 있다.

다음 단계에서 멸균 필터(56)를 통해 흐름 생성 장치(48)에 의해 수성 제형 또는 수성 용액을 펌핑함으로써 멸균 여과가 일어날 수 있다. 흐름 생성 장치(48)는 전기 펌프를 포함할 수 있지만 수성 제형은 또한 중력에 의해 구동될 수 있고 흐름 생성 장치(48)는 따라서 전기 펌프 대신에 또는 추가적으로 제어 가능한 밸브를 포함할 수 있다. 여과된 수성 제형 또는 수성 용액은 도 1 에 표시된 것과 같은 바이오리액터에서 세포 배양 배지로 사용될 수 있다. 문서화를 위해 액체 배지의 일부는 배출구(58)에서 수성 제형 또는 수성 용액의 일부를 탭핑함으로써 저장될 수 있다.

(나머지 잔류물을 제외하고) 모든 수성 용액 또는 수성 제형이 혼합 용기(10)로부터 펌핑된 후, 장치가 세정될 수 있고 바이오버든 (bioburden) 은 혼합 용기(10) 및 모든 파이프(14), 밸브(16, 52, 54) 및 흐름 생성 장치(48)를 헹굼으로써 감소될 수 있다. 오염을 회피하기 위해, 특히 동일한 장치를 사용하여 새로운 유형의 액체 배지를 생성해야 하는 경우 모든 일회용 부품을 교체할 수 있다. 바람직하게는 수성 제형과 접촉하는 파이프(14) 및 밸브(16, 52, 54)는 일회용 부품일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.

상기의 설명, 청구범위, 도면 및 예시적인 실시형태에 개시된 본 발명의 특징은 본 발명의 다양한 실시형태를 구현하기 위해 개별적으로 그리고 임의의 조합으로 본질적일 수 있다.

1 바이오리액터
2 세포 배양
3 교반기
4 세포 보유 장치
10 혼합 용기
12 뚜껑
14 파이프
16 배출구 밸브
18 교반기/혼합 블레이드
20 모터
22 축
24 pH 측정기
26 용해 센서
28 삼투압농도 센서
30 투여 장치
32 용기
34 모터
40 물 공급 장치/물 입구
42 산 공급 장치
44 버퍼 공급 장치
46 염기 공급 장치
48 흐름 생성 장치
50 제어 시스템
52 밸브
54 밸브
56 멸균 필터
58 출구
60 연결 파이프
62 유지 프레임
64 플러시 밸브
66 출구 파이프
상기 및 하기에 인용된 모든 특허출원, 특허 및 공보 뿐 아니라 2020 년 7 월 06 일에 출원한 유럽 특허 출원 EP 20184241.6 의 전체 개시는 본원에 참조로 포함된다.

Claims (15)

1. 바이오리액터, 보유 탱크, 세포 배양용 액체 배지를 생성하는 장치 및 상기 바이오리액터, 상기 보유 탱크 및 상기 세포 배양용 액체 배지를 생성하는 장치에 연결된 제어 시스템을 포함하는 세포 배양을 수행하기 위한 시스템으로서,
   상기 액체 배지는 물에 성분들을 용해시킴으로써 생성되고,
   상기 세포 배양용 액체 배지를 생성하는 장치는,
   수성 제형을 유지 및 혼합하기 위한 혼합 용기;
   상기 혼합 용기에서 상기 수성 제형을 혼합하기 위한 교반기;
   상기 혼합 용기에 있거나 상기 혼합 용기와 유체 연결되어 있는 적어도 하나의 pH 측정기;
   특정 양의 적어도 하나의 고체 성분 또는 적어도 하나의 고체 성분 혼합물을 상기 혼합 용기에 충전하기 위해 상기 혼합 용기에 연결된 투여 장치;
   상기 혼합 용기에 물을 첨가하기 위한 물 공급 장치;
   상기 혼합 용기에 특정 양의 염기 또는 수성 염기를 첨가하기 위한 염기 공급 장치;
   상기 혼합 용기에 특정 양의 산 또는 수성 산을 첨가하기 위한 산 공급 장치;
   상기 혼합 용기로부터 상기 수성 제형의 흐름을 생성하거나 허용하기 위한 흐름 생성 장치를 포함하고,
   상기 제어 시스템은 상기 pH 측정기에 연결되어 상기 pH 측정기의 측정값들이 상기 제어 시스템에 의해 액세스 가능하고, 상기 제어 시스템은 상기 물 공급 장치에 연결되어 상기 혼합 용기에 충전되는 물의 양을 제어하고, 상기 제어 시스템은 상기 염기 공급 장치에 연결되어 상기 혼합 용기에 충전되는 염기 또는 수성 염기의 양을 제어하고, 상기 제어 시스템은 상기 산 공급 장치에 연결되어 상기 혼합 용기에 충전되는 산 또는 수성 산의 양을 제어하고, 상기 제어 시스템은 상기 투여 장치에 연결되어 상기 혼합 용기에 충전되는 상기 적어도 하나의 성분 또는 상기 적어도 하나의 성분 혼합물의 양을 제어하며, 이에 의해 상기 제어 시스템은 적어도 하나의 상기 pH 측정기의 상기 측정값들에 의존하여 상기 투여 장치, 상기 물 공급 장치, 상기 염기 공급 장치, 상기 산 공급 장치, 및 바람직하게는 상기 흐름 생성 장치를 제어하도록 프로그래밍되고,
   상기 세포 배양용 액체 배지를 생성하기 위한 장치의 상기 바이오리액터 및 상기 혼합 용기는 적어도 하나의 보유 탱크에 의해 중단되는 적어도 파이프라인 또는 튜브를 통해 연결되는, 세포 배양을 수행하기 위한 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   적어도 하나의 멸균 필터가 상기 파이프라인 또는 튜브에 배열되는 것을 특징으로 하는 세포 배양을 수행하기 위한 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 시스템은 상기 바이오리액터로부터 신호를 수신할 수 있는 신호 수신 유닛을 포함하고, 상기 제어 시스템은 상기 신호 수신 유닛을 통해 상기 바이오리액터로부터 수신된 상기 신호에 응답하여 상기 수성 제형의 흐름을 제어하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 세포 배양을 수행하기 위한 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바이오리액터는 제어기 및 수성 제형의 양이 특정 값 아래로 떨어지거나 신선한 수성 제형이 필요로 되면 상기 신호 수신 유닛에 신호를 전송하는 신호 전송 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양을 수행하기 위한 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보유 탱크는 제어기 및 수성 제형의 양이 특정 값 아래로 떨어지거나 신선한 수성 제형이 필요로 되면 상기 신호 수신 유닛에 신호를 전송하는 신호 전송 유닛을 포함하고, 상기 제어 시스템은 상기 신호 수신 유닛을 통해 상기 보유 탱크로부터 수신된 상기 신호에 응답하여 상기 수성 제형의 생성을 제어하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 세포 배양을 수행하기 위한 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바이오리액터가 관류 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는 세포 배양을 수행하기 위한 시스템.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수성 제형에서 용해되지 않은 성분들의 존재를 검출하기 위한 적어도 하나의 용해 센서를 포함하고, 이에 의해 상기 제어 시스템은 상기 적어도 하나의 용해 센서에 연결되어, 상기 적어도 하나의 용해 센서의 측정값들이 상기 제어 시스템에 의해 액세스 가능한, 세포 배양을 수행하기 위한 시스템.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 장치는 상기 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서로서, 상기 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 상기 적어도 하나의 센서는 상기 혼합 용기에 및/또는 상기 혼합 용기로부터의 유동을 전도하기 위한 파이프에 위치되며, 상기 제어 시스템은 상기 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서에 연결되어, 상기 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서의 측정값들이 상기 제어 시스템에 의해 액세스 가능하고 상기 제어 시스템은 상기 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 상기 적어도 하나의 센서의 상기 측정값들에 따라 적어도 상기 흐름 생성 장치를 제어하도록 설계되는, 상기 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서, 및/또는
   상기 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서로서, 상기 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서는 상기 혼합 용기에 및/또는 상기 혼합 용기로부터의 유동을 전도하기 위한 파이프에 위치되고, 상기 제어 시스템은 상기 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서에 연결되어, 상기 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서의 측정값들이 상기 제어 시스템에 의해 액세스 가능하고 상기 제어 시스템은 상기 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서의 측정값들에 따라 적어도 상기 흐름 생성 장치를 제어하도록 설계되는, 상기 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서, 및/또는
   상기 혼합 용기 내부의 상기 수성 제형의 레벨 표시를 위한 센서로서, 상기 제어 시스템은 상기 레벨 표시를 위한 센서에 연결되어 상기 레벨 표시를 위한 센서의 측정값들이 상기 제어 시스템에 의해 액세스 가능하고 상기 제어 시스템은 상기 레벨 표시를 위한 센서의 측정값들에 따라 적어도 상기 흐름 생성 장치를 제어하도록 설계되는, 상기 수성 제형의 레벨 표시를 위한 센서, 및/또는
   상기 혼합 용기에서 수성 제형의 부피를 측정하기 위한 부피 센서 및/또는 액체 레벨 센서로서, 상기 제어 시스템은 상기 부피 센서 및/또는 상기 액체 레벨 센서에 연결되어 상기 혼합 용기 내의 수성 제형의 양을 제어하고, 상기 부피 센서 및/또는 상기 액체 레벨 센서의 측정값들에 따라 물 및/또는 상기 적어도 하나의 성분 또는 상기 적어도 하나의 성분 혼합물을 상기 혼합 용기에 충전하도록 프로그래밍되는, 상기 수성 제형의 부피를 측정하기 위한 부피 센서 및/또는 액체 레벨 센서, 및/또는
   상기 혼합 용기 내의 내용물의 중량 및/또는 상기 투여 장치에 의해 상기 혼합 용기에 충전되는 상기 적어도 하나의 성분 또는 상기 적어도 하나의 성분 혼합물의 양을 측정하기 위한 적어도 하나의 중량 센서를 포함하고,
   상기 제어 시스템은 상기 적어도 하나의 중량 센서에 연결되어 상기 혼합 용기 내의 수성 제형의 양을 제어하고, 물 및/또는 상기 적어도 하나의 성분 또는 상기 적어도 하나의 성분 혼합물을 상기 적어도 하나의 중량 센서의 측정값에 따라 상기 혼합 용기에 충전하도록 프로그램되고 및/또는 상기 제어 시스템은 상기 적어도 하나의 중량 센서에 연결되어 상기 투여 장치에 의해 상기 혼합 용기에 충전될 상기 적어도 하나의 성분 또는 상기 적어도 하나의 성분 혼합물의 중량을 제어하고 상기 적어도 하나의 중량 센서에 의해 측정된 중량에 따라 상기 혼합 용기에 물 및/또는 추가의 상기 적어도 하나의 성분 또는 상기 적어도 하나의 성분 혼합물을 충전하도록 프로그래밍되는, 세포 배양을 수행하기 위한 시스템.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 흐름 생성 장치는 상기 혼합 용기로부터 상기 보유 탱크로 및/또는 상기 보유 탱크로부터 상기 바이오리액터로 상기 제형을 펌핑하여 상기 혼합 용기로부터의 상기 제형의 흐름을 생성하기 위한 펌핑 장치이거나 펌핑 장치를 포함하고 및/또는 상기 흐름 생성 장치는 상기 혼합 용기로부터 상기 보유 탱크로 및/또는 상기 보유 탱크로부터 상기 바이오리액터로 상기 제형의 흐름을 제어를 위한 제어 가능한 밸브이거나 제어 가능한 밸브를 포함하며, 이로 인해 바람직하게는 상기 제형의 흐름은 중력 및/또는 상기 펌핑 장치에 의해 구동되는, 세포 배양을 수행하기 위한 시스템.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 다음의 프로그래밍 중 하나 이상을 포함하는, 세포 배양을 수행하기 위한 시스템:
    - 상기 제어 시스템은 상기 pH 측정기 및/또는 존재하는 경우 상기 용해 센서 중 적어도 하나, 및/또는 상기 수성 제형의 전기 전도도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서 및/또는 상기 수성 제형의 삼투압농도를 측정하기 위한 센서의 측정값들 및/또는 타이밍 요소에 의해 주어진 시간 정보에 따라 상기 교반기를 제어하도록 프로그래밍된다;
    - 적어도 2개의 상이한 세포 배양물 또는 동일한 세포 배양 프로세스의 상이한 프로세스 단계의 성장을 위한 적어도 2 개의 상이한 유형의 액체 배지를 생성하도록 제어 시스템이 프로그래밍된다;
    - 상기 제어 시스템은 적어도 하나의 인터페이스를 통해 상기 제어 시스템에 대한 신호 또는 요청을 통해 트리거된 액체 배지의 새로운 배치의 생성을 시작하도록 프로그래밍된다.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템의 상기 수성 제형과 접촉하는 모든 파이프들 및 용기들은 일회용 부품들인, 세포 배양을 수행하기 위한 시스템.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흐름 생성 장치에 의해 생성되거나 허용된 상기 혼합 용기로부터의 상기 수성 제형의 흐름은 상기 보유 탱크 및/또는 상기 바이오리액터로 흐르고, 상기 제어 시스템은 상기 바이오리액터 및/또는 상기 보유 탱크로부터 신호를 수신할 수 있는 신호 수신 유닛에 연결되고, 상기 제어 시스템은 상기 신호 수신 유닛을 통해 상기 바이오리액터 및/또는 상기 보유 탱크로부터 수신된 신호에 응답하여 상기 수성 제형의 흐름을 제어하도록 프로그래밍되는, 세포 배양을 수행하기 위한 시스템.
13. 세포 배양을 수행하기 위한 프로세스로서,
    - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른, 바이오리액터, 보유 탱크 및 세포 배양용 액체 배지를 생성하기 위한 장치를 포함하는 세포 배양을 수행하기 위한 시스템을 제공하는 단계
    - 바이오리액터에서 세포 배양을 수행하는 단계
    - 세포 배양용 액체 배지를 생성하는 장치를 사용하여 세포 배양용 액체 배지를 생성하는 프로세스를 세포 배양 중에 연속적으로 또는 1회 또는 수회 수행하는 단계
    - 상기 장치의 상기 혼합 용기로부터 상기 보유 탱크로 및/또는 상기 보유 탱크로부터 상기 바이오리액터로 세포 배양용 액체 배지를 생성하기 위한 장치에서 생성된 전형적으로 세포 배양용 액체 배지인 수성 제형을 세포 배양 동안 연속적으로 또는 1회 또는 수회 유동시키는 단계를 포함하고,
    상기 세포 배양용 액체 배지를 생성하는 프로세스는,
    A) 물 및 특정 양의 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물을 상기 혼합 용기에 충전하고 그 안에서 혼합하여 수성 제형을 만드는 단계;
    B) 상기 적어도 하나의 pH 측정기에 의해 상기 혼합 용기 내의 상기 수성 제형의 pH 를 1회 또는 반복적으로 측정하고 선택적으로 상기 제어 시스템에 의해 적어도 하나의 용해 센서에 의해 상기 혼합 용기 내의 상기 수성 제형 내의 용해되지 않은 성분의 존재를 검출하는 단계;
    C) 상기 제어 시스템에 의해, 측정된 pH 값 및/또는 용해되지 않은 성분의 존재에 따라 특정 양의 물, 염기, 수성 염기, 산, 수성 산 또는 하나 이상의 버퍼 용액을 상기 혼합 용기에 자동으로 적어도 한 번 충전하는 단계;
    D) 요구된 적어도 하나의 성분 또는 적어도 하나의 성분 혼합물이 모두 상기 혼합 용기에 충전되고 최종 수성 제형으로 혼합된 후, 상기 제어 시스템에 의해 제어되는 상기 혼합 용기로부터 상기 최종 수성 제형의 체적 흐름을 제공하는 단계를 포함하는, 세포 배양을 수행하기 위한 프로세스.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 배지를 생성하는 프로세스는,
    C2) 추가 성분, 추가 성분 혼합물, 물, 염기, 수성 염기, 하나 이상의 버퍼 용액, 산 및 수성 산 중에서 선택된 하나 이상의 특정 양을 단계 D) 전에 상기 제어 시스템에 의해 제어되는 상기 혼합 용기에 자동으로 충전하는 단계를 더 포함하는, 세포 배양을 수행하기 위한 프로세스.
15. 액체 배지 입구 및 수확 출구를 갖는 바이오리액터에서 세포를 배양하는 것을 추가로 포함하는, 제 13 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 프로세스를 포함하는, 세포 배양을 위한 프로세스로서,
    i. 세포 배양 프로세스 동안 연속적으로 또는 한번 또는 여러 번, 상기 장치로부터의 신선한 액체 배지를 상기 액체 배지 입구를 통해 상기 바이오리액터로 삽입하는 단계;
    ii. 세포 배양 프로세스 동안 연속적으로 또는 한번 또는 여러번, 상기 바이오리액터로부터 수확물 배출구를 통해 수확물을 제거하는 단계를 포함하고,
    바람직하게는 상기 바이오리액터 내 상기 세포 배양물의 부피가 일정한 레벨에서 유지되도록 프로세스 단계들 i 및 ii 가 조절되고,
    상기 바이오리액터의 액체 레벨을 측정하기 위한 센서는 액체 배지의 레벨이 미리 정의된 값 아래로 떨어지거나 수확물이 상기 바이오리액터에서 제거되는 경우 상기 제어 시스템에 자동으로 신호를 보내어 상기 제어 시스템이 상기 신호의 수신 시 제 13 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 프로세스에 따라 신선한 액체 배지의 준비를 시작하는, 세포 배양을 위한 프로세스.

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