RU2793734C2 - Системы и способы биообработки - Google Patents

Системы и способы биообработки Download PDF

Info

Publication number
RU2793734C2
RU2793734C2 RU2020126463A RU2020126463A RU2793734C2 RU 2793734 C2 RU2793734 C2 RU 2793734C2 RU 2020126463 A RU2020126463 A RU 2020126463A RU 2020126463 A RU2020126463 A RU 2020126463A RU 2793734 C2 RU2793734 C2 RU 2793734C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bioreactor vessel
module
cells
cell population
bioreactor
Prior art date
Application number
RU2020126463A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2020126463A (ru
Inventor
Уэстон Блэйн ГРИФФИН
Алекс Д КОРВИН
Сяохуа ЧЗАН
Реджинальд Донован СМИТ
Чжэнь ЛЮ
Чэнкунь ЧЗАН
Вандана КЕСКАР
Брайан Майкл ДЭЙВИС
Кашан ШАЙХ
Original Assignee
ГЛОБАЛ ЛАЙФ САЙЕНСИЗ СОЛЮШНЗ ЮЭсЭй ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/893,336 external-priority patent/US10889792B2/en
Application filed by ГЛОБАЛ ЛАЙФ САЙЕНСИЗ СОЛЮШНЗ ЮЭсЭй ЭлЭлСи filed Critical ГЛОБАЛ ЛАЙФ САЙЕНСИЗ СОЛЮШНЗ ЮЭсЭй ЭлЭлСи
Priority claimed from PCT/EP2019/053205 external-priority patent/WO2019155026A1/en
Publication of RU2020126463A publication Critical patent/RU2020126463A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2793734C2 publication Critical patent/RU2793734C2/ru

Links

Images

Abstract

Группа изобретений относится к системам и способам биообработки и, более конкретно, к системе и способу биообработки для обеспечения клеточной иммунотерапии. Система биообработки включает первый модуль, предназначенный для обогащения и выделения популяции клеток, второй модуль, предназначенный для активации, генетической модификации и размножения популяции клеток, и третий модуль для сбора размножившейся популяции клеток. При этом каждый модуль является закрытым. Способ биообработки для клеточной терапии включает обогащение и выделение популяции клеток в первом модуле; активацию, генетическую модификацию и размножение популяции клеток во втором модуле и сбор размножившейся популяции клеток в третьем модуле. Осуществление группы изобретений позволяет уменьшить опасность загрязнения путем повышения автоматизации и уменьшения ручной обработки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 82 ил.

Description

Уровень техники
Воплощения изобретения в общем относятся к системам и способам биообработки и, более конкретно, к системе и способам биообработки для обеспечения клеточной иммунотерапии.
Область техники
Различные медицинские методы лечения включают выделение, культивирование и размножение клеток для использования в последующих способах лечения. Например, клеточная терапия с использованием Т-клеток с химерными антигенными рецепторами (ХАР) является клеточной терапией, которая перенаправляет Т-клетки пациента на специальную мишень и разрушает клетки опухоли. Основной принцип схемы с использованием Т-клеток с ХАР включает рекомбинантные рецепторы, которые объединяют связывающие антиген и активирующие Т-клетку функции. Общей исходной задачей для Т-клеток с ХАР является искусственное образование Т-клеток, нацеленных на маркеры, присутствующие на раковых клетках. Ученые могут извлекать Т-клетки из человека, генетически изменять их и вводить их обратно пациенту для того, чтобы они атаковали раковые клетки. Т-клетки с ХАР можно получить либо из собственной крови пациента (аутогенные), либо получить от другого здорового донора (аллогенные).
Первая стадия получения Т-клеток с ХАР включает использование афереза, например, лейкоцитафереза, для извлечения крови из тела пациента и отделения лейкоцитов. После того, как собрано достаточное количество лейкоцитов, продукт лейкафереза обогащают Т-клетками, что включает вымывание клеток из буфера лейкафереза. Субпопуляции Т-клеток, имеющие конкретные биомаркеры, затем выделяют из обогащенной субпопуляции с использованием конкретных конъюгатов на основе антител или маркеров.
После выделения целевых Т-клеток клетки активируют в определенной среде, в которой они могут активно размножаться. Например, клетки можно активировать с использованием магнитных сфер, покрытых моноклональными антителами к антигену СБЗ/антигену CD28 или искусственными представляющими антиген клетками на клеточной основе (aAPCs), которые можно извлечь из культуры, используя магнитное разделение. Т-клетки затем трансдуцируют генами ХАР либо с помощью объединяющего гаммаретровируса (РВ), либо с помощью лентивирусных (ЛВ) векторов. Вирусный вектор использует вирусный механизм для присоединения к клеткам пациента и после поступления в клетки вектор вводит генетический материал в форме РНК. В случае терапии с использованием Т-клеток с ХАР этот генетический материал кодирует ХАР. РНК обратно транскрибируется в ДНК и постоянно включается в состав генома клеток пациента, обеспечивая экспрессию ХАР, поддерживаемую в виде клеточного деления и роста до больших чисел в биореакторе. ХАР затем транскрибируют и транслируют на клетки пациента и ХАР синтезируется и встраивается на поверхность клетки.
После того, как Т-клетки активируют и трансдуцируют с помощью кодирующего ХАР вирусного вектора, клетки размножают до больших чисел в биореакторе для достижения требуемой плотности клеток. После размножения клетки собирают, промывают, концентрируют и приготавливают из них состав для вливания пациенту.
Существующие системы и способы изготовления пригодной к вливанию дозы Т-клеток с ХАР требует сложных действий, включающих большое число точек взаимодействия с человеком, что добавляет время для всего способа изготовления и увеличивает опасность загрязнения. Хотя современные попытки автоматизации способа изготовления устранили некоторые точки взаимодействия с человеком, эти системы все еще имеют недостатки, заключающиеся в высокой стоимости, технологической негибкости и наличии факторов, сдерживающих технологический процесс. В частности, системы, где используют повышенную автоматизацию, являются очень дорогими и негибкими, в том, что они требуют от потребителей приспосабливать их способы к конкретному оборудованию системы.
С точки зрения вышеизложенного, существует потребность в системе биообработки для клеточной иммунотерапии, которая уменьшает опасность загрязнения путем повышения автоматизации и уменьшения ручной обработки. Кроме того существует потребность в системе биообработки для изготовления клеток для клеточной терапии, в которой сбалансированы потребности в гибкости при разработке и постоянстве в серийном производстве, а также которая соответствует требованию различных потребителей для осуществления различных процессов.
Краткое описание изобретения Некоторые воплощения, соответствующие области защиты первоначально заявленного объекта изобретения, кратко изложены ниже. Эти воплощения не предназначены для ограничения области защиты заявленного объекта изобретения, но эти воплощения предназначены только для предоставления краткого описания возможных воплощений. В действительности изобретение может охватывать формы, которые могут быть похожими на изложенные ниже воплощения или отличаться от них.
В одном воплощении система биообработки содержит первый модуль, предназначенный для обогащения и выделения популяции клеток, второй модуль, предназначенный для активации, генетической трансдукции и размножения популяции клеток, и третий модуль, предназначенный для сбора размножившейся популяции клеток.
В другом воплощении система биообработки содержит первый модуль, предназначенный для обогащения и выделения популяции клеток, вторые модули, каждый из которых предназначенный для активации, генетической трансдукции и размножения популяции клеток, и третий модуль, предназначенный для сбора клеток после размножения. Каждый второй модуль предназначен для поддержки активации, генетической трансдукции и размножения различных популяций клеток параллельно с другими вторыми модулями.
В другом воплощении способ биообработки включает стадии обогащения и выделения популяции клеток в первом модуле, активации, генетической трансдукции и размножения популяции клеток во втором модуле и сбора размножившейся популяции клеток в третьем модуле. Стадии активации, генетической трансдукции и размножения популяции клеток выполняют без извлечения популяции клеток из второго модуля.
В другом воплощении устройство для биообработки содержит корпус и выдвижную секцию, вдвигаемую в корпус. Выдвижная секция содержит боковые стенки и дно, определяющие технологическую камеру, и в общем открытый верх. Выдвижная секция выполнена с возможностью перемещения между закрытым положением, в котором выдвижная секция вдвинута в корпус, и открытым положением, в котором выдвижная секция выходит из корпуса, обеспечивая доступ в технологическую камеру через открытый верх. Устройство также содержит по меньшей мере одну опорную плиту, расположенную внутри технологической камеры и предназначенную для приема сосуда биореактора.
В другом воплощении способ биообработки включает стадии перемещения выдвижной секции, имеющей боковые стенки, дно и в общем открытый верх, из закрытого положения в корпусе в открытое положение для выдвигания выдвижной секции из корпуса через в общем открытый верх, размещения биореакторного сосуда через в общем открытый верх на неподвижной опорной плите, расположенной в выдвижной секции, перемещение выдвижной секции в закрытое положение и регулирование привода зацепления выдвижной секции для соединения линий тока текучей среды с по меньшей мере одним насосом и линейными приводами запорных клапанов.
В другом воплощении система биообработки содержит корпус, первую выдвижную секцию, вставляемую в корпус, причем первая выдвижная секция содержит боковые стенки и дно, определяющие первую рабочую камеру, и в общем открытый верх, по меньшей мере одну первую опорную плиту, расположенную внутри рабочей камеры первой выдвижной секции и выполненную для приема или другого сцепления с ней сосуда первого биореактора, вторую выдвижную секцию, вставляемую в корпус над первой выдвижной секцией, причем вторая выдвижная секция содержит боковые стенки и дно, определяющие вторую рабочую камеру, и в общем открытый верх, по меньшей мере одну вторую опорную плиту, расположенную внутри рабочей камеры второй выдвижной секции и выполненную для приема или другого сцепления с ней сосуда второго биореактора. Первая выдвижная секция и вторая выдвижная секция выполнены с возможностью перемещения между закрытым положением, в котором первая выдвижная секция и/или вторая выдвижная секция вставлены в корпус, и открытым положением, в котором первая выдвижная секция и/или вторая выдвижная секция выступают из корпуса, обеспечивая доступ к рабочим камерам, соответственно, через открытый верх.
В еще одном воплощении устройство для биообработки содержит корпус, выдвижную секцию, вдвигаемую в корпус, причем выдвижная секция содержит боковые стенки и нижнюю поверхность, определяющие рабочую камеру, и в общем открытый верх, выдвижная секция выполнена с возможностью перемещения между закрытым положением, в котором выдвижная секция вдвинута в корпус, и открытым положением, в котором выдвижная секция выходит из корпуса, обеспечивая доступ в рабочую камеру через открытый верх, по меньшей мере одну опорную плиту, расположенную внутри рабочей камеры, примыкающую к нижней поверхности, и комплект, вставляемый в технологическую камеру. Комплект содержит боковые стенки и нижнюю поверхность, определяющие внутреннюю камеру, и в общем открытый верх, проем, образованной со стороны нижней поверхности комплекта, причем проем имеет внешнюю границу, и биореакторный сосуд, расположенный выше по меньшей мере одного проема во внутренней камере и поддерживаемый нижней поверхностью, так что часть сосуда биореактора доступна через проем со стороны нижней поверхности. Комплект выполнен с возможностью размещения в рабочей камере, так что опорная плита проходит через проем со стороны нижней поверхности лотка для поддерживания сосуда биореактора выше нижней поверхности комплекта.
В еще одном воплощении система биообработки содержит лоток, имеющий боковые стенки и нижнюю поверхность, определяющие внутреннюю камеру, и в общем открытый верх, по меньшей мере один проем, образованный со стороны нижней поверхности, причем по меньшей мере один проем имеет внешнюю границу, первый держатель трубок, объединенный с лотком и выполненный для приема по меньшей мере одной трубки насоса и удерживания по меньшей мере одной трубки насоса в положении для селективного соединения с насосом, второй держатель трубок, объединенный с лотком и выполненный для приема трубок с запорным клапаном и удерживания каждой трубки с запорным клапаном из трубок с запорным клапаном в положении для селективного соединения с соответствующим приводом множества запорных клапанов, и биореакторный сосуд, расположенный выше по меньшей мере одного проема во внутренней камере и поддерживаемый нижней поверхностью, так что часть биореакторного сосуда доступна через проем со стороны нижней поверхности.
В еще одном воплощении система биообработки содержит рабочую камеру, имеющую боковые стенки, нижнюю поверхность и в общем открытый верх, опорную плиту, расположенную в рабочей камере, примыкающую к нижней поверхности, и лоток. Лоток содержит боковые стенки и нижнюю поверхность, определяющие внутреннюю камеру, и в общем открытый верх, и проем со стороны нижней поверхности лотка, причем проем имеет внешнюю границу. Внешняя граница проема имеет такую форму и/или размеры, что биореакторный сосуд можно разместить выше проема и поддерживать нижней поверхностью лотка, при этом часть биореакторного сосуда доступна через проем со стороны нижней поверхности. Лоток может вдвигаться в рабочую камеру, так что опорная плита проходит через проем в нижней поверхности лотка для поддерживания биореакторного сосуда.
В еще одном воплощении система биообработки содержит лоток, имеющий боковые стенки и нижнюю поверхность, определяющие внутреннюю камеру, и в общем открытый верх, и по меньшей мере один проем со стороны нижней поверхности, проем ограничен по периметру краем, где проем имеет такую форму и/или размеры, что биореакторный сосуд можно разместить выше проема и поддерживать нижней поверхностью лотка во внутренней камере.
В еще одном воплощении способ биообработки включает стадии помещения биореакторного сосуда в одноразовый лоток, причем одноразовый лоток имеет боковые стенки и нижнюю поверхность, определяющие внутреннюю камеру, в общем открытый верх, проем, образованный со стороны нижней поверхности, и язычки или выступы, проходящие в проем от нижней поверхности, размещение биореакторного сосуда в лотке так, что биореакторный сосуд поддерживается язычками выше проема, и помещения лотка в рабочую камеру, имеющую опорную плиту, так что опорная плита вдвигается через проем в лоток и поддерживает биореакторный сосуд.
В еще одном воплощении трубный модуль для системы биообработки содержит первый держатель трубок, выполненный для приема по меньшей мере одной трубки насоса и удерживания по меньшей мере одной трубки насоса в положении для селективного соединения с перистальтическим насосом, и второй держатель трубок, выполненный для приема трубок с запорными клапанами и поддерживания каждой трубки с запорным клапаном из трубок с запорным клапаном в положении для селективного соединения с соответствующим приводом множества запорных клапанов. Первый держатель трубок и второй держатель трубок взаимосвязаны.
В еще одном воплощении система биообработки содержит лоток, имеющий боковые стенки и нижнюю поверхность, определяющие внутреннюю камеру, и в общем открытый верх, причем лоток выполнен для приема, поддерживания или другого сцепления с ним биореакторного сосуда, насосную сборку, расположенную у задней боковой стенки лотка, множество запорных клапанов, расположенных у задней боковой стенки лотка, и трубный модуль, расположенный на задней стороне лотка. Трубный модуль содержит первый держатель трубок, выполненный для приема по меньшей мере одной трубки насоса и удерживания по меньшей мере одной трубки насоса в положении для селективного сцепления с насосной сборкой, и второй держатель трубок, выполненный для приема трубок с запорными клапанами и поддерживания каждой трубки с запорным клапаном из трубок с запорным клапаном в положении для селективного соединения с соответствующим приводом множества запорных клапанов.
В еще одном воплощении биореакторный сосуд содержит нижнюю плиту, корпус сосуда, соединенный с нижней плитой, причем корпус сосуда и нижняя плита определяют внутреннюю камеру между ними, и углубления, образованные в нижней плите, каждое углубление выполнено для приема соответствующего установочного штифта на опорной плите для посадки биореакторного сосуда на опорную плиту.
В еще одном воплощении способ биообработки включает функциональное соединение нижней плиты с корпусом сосуда для определения между ними внутренней камеры, причем нижняя плита и корпус сосуда образуют биореакторный сосуд, совмещая углубление в нижней плите с установочным штифтом системы биообработки и помещая биореакторный сосуд на опорной плите системы биообработки.
В еще одном воплощении система биообработки содержит первую сборку для текучей среды, имеющую линию первой сборки для текучей среды, соединенную с первым патрубком первого биореакторного сосуда через первую линию первого биореакторного сосуда, причем первая линия первого биореакторного сосуда содержит клапан первой линии для обеспечения селективного соединения по текучей среде между первой сборкой для текучей среды и первым патрубком первого биореакторного сосуда, вторую сборку для текучей среды, имеющую линию второй сборки для текучей среды, соединенную со вторым патрубком первого биореакторного сосуда через вторую линию первого биореакторного сосуда, причем вторая линия первого биореакторного сосуда содержит клапан второй линии для обеспечения селективного соединения по текучей среде между второй сборкой для текучей среды и вторым патрубком первого биореакторного сосуда, и соединительную линию, обеспечивающую соединение по текучей среде между первой сборкой для текучей среды и второй сборкой для текучей среды и соединение по текучей среде между второй линией первого биореакторного сосуда и первой линией первого биореакторного сосуда.
В еще одном воплощении способ биообработки включает обеспечение первой сборки для текучей среды, имеющей линию первую сборки для текучей среды, соединенную с первым патрубком первого биореакторного сосуда через первую линию первого биореакторного сосуда, обеспечение второй сборки для текучей среды, имеющей линию второй сборки для текучей среды, соединенную со вторым патрубком первого биореакторного сосуда через вторую линию первого биореакторного сосуда, и обеспечение соединительной линии между второй линией первого биореакторного сосуда и первой линией первого биореакторного сосуда, причем соединительная линия обеспечивает соединение по текучей среде между первой сборкой для текучей среды и второй сборкой для текучей среды и соединение по текучей среде между второй линией первого биореакторного сосуда и первой линией первого биореакторного сосуда.
В еще одном воплощении способ биообработки для клеточной терапии включает генетическую модификацию популяции клеток в биореакторном сосуде с получением популяции генетически модифицированных клеток и размножение популяции генетически модифицированных клеток в биореакторном сосуде с образованием количества генетически модифицированных клеток, достаточного для одной или более доз для применения в лечении клеточной терапией без извлечения популяции генетически модифицированных клеток из биореакторного сосуда.
В еще одном воплощении способ биообработки включает покрытие биореакторного сосуда реагентом для повышения эффективности генетической модификации популяции клеток, генетическую модификацию клеток популяции клеток с получением популяции генетически модифицированных клеток и размножение популяции генетически модифицированных клеток в биореакторном сосуде без извлечения генетически модифицированных клеток из биореакторного сосуда.
В еще одном воплощении способ биообработки включает активацию клеток популяции клеток в биореакторном сосуде с использованием магнитных или немагнитных сфер с получением популяции активированных клеток, генетическую модификацию активированных клеток в биореакторном сосуде с получением популяции генетически модифицированных клеток, промывку генетически модифицированных клеток в биореакторном сосуде для удаления нежелательных материалов и размножение популяции генетически модифицированных клеток в биореакторном сосуде с получением размножившейся популяции трансдуцированных клеток. Активацию, генетическую модификацию, промывку и размножение выполняют в биореакторном сосуде без извлечения клеток из биореакторного сосуда.
В еще одном воплощении комплект для использования в системе биообработки содержит технологический мешок, мешок с источником, сосуд для добавления сфер и технологический контур, выполненный так, что он находится в соединении по текучей среде с технологическим мешком, мешком с источником и сосудом для добавления сфер. Технологический контур дополнительно содержит насосные трубки, выполненные в соединении по текучей среде с насосом.
В еще одном воплощении устройство для биообработки содержит комплект, содержащий технологический мешок, мешок с источником и сосуд для добавления сфер, выполненный так, что находится в соединении по текучей среде с технологическим контуром, причем технологический контур дополнительно содержит насосные трубки, выполненные в соединении по текучей среде с насосом, генератор магнитного поля, предназначенный для генерирования магнитного поля, крючки для подвешивания мешка с источником, технологического мешка и сосуда для добавления сфер, каждый крючок из множества крючков функционально соединен с датчиком нагрузки, предназначенным для определения массы соединенного с ним мешка, по меньшей мере один датчик воздушных пузырьков и насос, выполненный так, что он находится в соединении по текучей среде с технологическим контуром.
В одном воплощении способ биообработки включает объединение суспензии, содержащей популяцию клеток, с магнитными сферами с образованием популяции связанных со сферами клеток в суспензии, выделение популяции связанных со сферами клеток на колонне магнитного выделения и сбор целевых клеток из популяции клеток.
В одном воплощении обеспечивают машиночитаемый носитель для долговременного хранения информации. Машиночитаемый носитель для долговременного хранения информации включает команды, предназначенные для согласования контроллера для поддерживания первой целевой окружающей среды в биореакторном сосуде, содержащем популяцию клеток, в течение первого инкубационного периода с получением популяции генетически модифицированных клеток из популяции клеток, инициирования протекания потока среды в биореакторный сосуд, поддерживания второй целевой окружающей среды в биореакторном сосуде в течение второго инкубационного периода с получением размножившейся популяции генетически модифицированных клеток.
В другом воплощении обеспечивают машиночитаемый носитель для долговременного хранения информации. Машиночитаемый носитель для долговременного хранения информации включает команды, предназначенные для согласования контроллера для поддерживания первой целевой окружающей среды в первом биореакторном сосуде в течение первого инкубационного периода для активации популяции клеток в первом биореакторе и поддерживания второй целевой окружающей среды в первом биореакторном сосуде в течение второго инкубационного периода с получением популяции генетически модифицированных клеток из популяции клеток.
В еще одном воплощении обеспечивают машиночитаемый носитель для долговременного хранения информации. Машиночитаемый носитель для долговременного хранения информации включает команды, предназначенные для согласования контроллера для получения данных, относящихся к массе и/или объему биореакторного сосуда, содержащего популяцию клеток, суспендированных в культуральной среде, включения первого насоса для закачивания свежей среды в биореакторный сосуд, включения второго насоса для откачивания отработанных сред из биореакторного сосуда в мешок для отходов и регулирования рабочего параметра для по меньшей мере одного из первого насоса и второго насоса в зависимости от данных, относящихся к массе и/или объему биореакторного сосуда.
Список чертежей
Настоящее изобретение станет более понятным при прочтении нижеследующего описания неограничивающих воплощений со ссылкой на приложенные чертежи.
Фиг. 1 является схематической иллюстрацией системы биообработки согласно одному воплощению изобретения.
Фиг. 2 является схематической иллюстрацией системы биообработки согласно другому воплощению изобретения.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему, показывающую компоновку/систему потока текучей среды для подсистемы активации, генетической модификации и размножения клеток системы биообработки фиг. 1.
На фиг. 4 представлен подробный вид части блок-схемы фиг. 3, показывающий первую сборку для текучей среды компоновки/системы потока текучей среды.
На фиг. 5 представлен подробный вид части блок-схемы фиг. 3, показывающий вторую сборку для текучей среды компоновки/системы потока текучей среды.
На фиг. 6 представлен подробный вид части блок-схемы фиг. 3, показывающий сборку для отбора проб компоновки/системы потока текучей среды.
На фиг. 7 представлен подробный вид части блок-схемы фиг. 3, показывающий путь потока для фильтрации компоновки/системы потока текучей среды.
На фиг. 8 представлен вид в перспективе биореакторного сосуда согласно одному воплощению изобретения.
На фиг. 9 представлено изображение в разобранном виде биореакторного сосуда по фиг. 8.
На фиг. 10 представлено изображение сечения в разобранном виде биореакторного сосуда по фиг. 8.
На фиг. 11 представлено изображение в разобранном виде перспективного вида снизу биореакторного сосуда по фиг. 8.
На фиг. 12 представлен вид сверху и вид спереди в перспективе одноразового встраиваемого комплекта системы биообработки по фиг. 1 согласно одному воплощению изобретения.
На фиг. 13 представлен другой вид сверху и вид спереди в перспективе одноразового встраиваемого комплекта по фиг. 12.
На фиг. 14 представлен вид сверху и вид сзади в перспективе одноразового встраиваемого комплекта по фиг. 12.
На фиг. 15 представлен вид в перспективе лотка одноразового встраиваемого комплекта по фиг. 12 согласно одному воплощению изобретения.
На фиг. 16 представлен вид спереди в перспективе трубного модуля одноразового встраиваемого комплекта по фиг. 12 согласно одному воплощению изобретения.
На фиг. 17 представлен вид сзади в перспективе трубного модуля по фиг. 16.
На фиг. 18 представлен вид в вертикальном разрезе второго держателя трубок трубного модуля согласно одному воплощению изобретения.
Фиг. 19 является поперечным сечением второго держателя трубок по фиг. 18.
На фиг. 20 представлен другой вид спереди в перспективе встраиваемого комплекта по фиг. 12, показывающий компоновку объединенного с ним потока.
На фиг. 21 представлен вид сзади в перспективе встраиваемого комплекта по фиг. 12, показывающим компоновку объединенного с ним потока.
На фиг. 22 представлен вид спереди в вертикальном разрезе встраиваемого комплекта по фиг. 12, показывающий конфигурацию объединенного с ним потока.
На фиг. 23 представлен вид в перспективе устройства для биообработки согласно одному воплощению изобретения.
На фиг. 24 представлен вид в перспективе выдвижной секции устройства для биообработки для приема встраиваемого комплекта по фиг. 12 согласно одному воплощению изобретения.
На фиг. 25 представлен вид сверху выдвижной секции по фиг. 24.
На фиг. 26 представлен вид спереди в перспективе рабочей камеры выдвижной секции по фиг. 24.
На фиг. 27 представлен вид сверху рабочей камеры выдвижной секции.
На фиг. 28 представлен вид сверху опорной плиты устройства для биообработки по фиг. 23.
На фиг. 28А представлен вид сверху компонентов технических средств, смонтированных в корпусе под опорной плитой по фиг. 28.
На фиг. 29 представлен вид сбоку в вертикальном разрезе устройства для биообработки по фиг. 12.
На фиг. 30 представлен вид в перспективе привода зацепления выдвижной секции устройства для биообработки по фиг. 12.
На фиг. 31 представлен вид сверху выдвижной секции устройства для биообработки, показывающий позиции привода зацепления выдвижной секции, насосной сборки и соленоидного комплекса при установке с зазором.
На фиг. 32 представлен вид сверху выдвижной секции устройства для биообработки, показывающий положение зацепления привода зацепления выдвижной секции, насосной сборки и соленоидного комплекса.
На фиг. 33 представлен вид в перспективе устройства для биообработки, показывающий встраиваемый комплект в положении внутри рабочей камеры выдвижной секции.
На фиг. 34 представлен вид сверху устройства для биообработки, показывающий встраиваемый комплект в положении внутри рабочей камеры выдвижной секции.
На фиг. 35 представлен вид в перспективе перистальтического насосной сборки устройства для биообработки.
На фиг. 36 представлен вид сбоку в вертикальном разрезе перистальтического насоса в сборе и модуля держателей трубок встраиваемого комплекта, показывающий взаимосвязь между компонентами.
На фиг. 37 представлен вид в перспективе соленоидного комплекта и упорных плит запорных клапанов, которые образуют комплект запорных клапанов устройства для биообработки.
На фиг. 38 представлен другой вид в перспективе комплекта запорных клапанов устройства для биообработки.
На фиг. 39 представлен другой вид в перспективе комплекта запорных клапанов, показывающий положение модуля держателей трубок встраиваемого комплекта по отношению к комплекту запорных клапанов в сцепленном положении.
На фиг. 40 представлено поперечное сечение выдвижной секции устройства для биообработки, показывающий зафиксированное положение биореакторного сосуда на опорной плите.
На фиг. 41 представлен вид сбоку в вертикальном разрезе биореактора, установленного на опорной плите, показывающий работу биореакторной системы в режиме смешивания/перемешивания.
На фиг. 42 представлен вид сбоку поперечного сечения биореактора, установленного на опорной плите, показывающий работу биореакторной системы в режиме смешивания/перемешивания.
Фиг. 43 является схематической иллюстрацией биореакторного сосуда, показывающей уровень текучей среды в биореакторном сосуде в течение работы в режиме смешивания/перемешивания.
На фиг. 44 представлен подробный вид в поперечном сечении поверхности раздела между установочными штифтами на опорной плите и приемными отверстиями на биореакторном сосуде в течение работы в режиме смешивания/перемешивания.
На фиг. 45 представлен вид в перспективе устройства для биообработки, имеющего откидную переднюю панель согласно одному воплощению изобретения, показывающий его рабочую выдвижную секцию в открытом положении.
На фиг. 46 представлен другой вид в перспективе устройства для биообработки по фиг. 45, показывающий его рабочую выдвижную секцию в открытом положении.
На фиг. 47 представлен увеличенный вид в перспективе вспомогательного отсека устройства для биообработки фиг. 45, показывающий рабочую выдвижную секцию в закрытом положении с доступом во вспомогательный отсек.
На фиг. 48 представлен другой увеличенный вид в перспективе вспомогательного отсека устройства для биообработки по фиг. 45, показывающий рабочую выдвижную секцию в закрытом положении с доступом во вспомогательный отсек.
На фиг. 49 представлен вид в перспективе устройства для биообработки по фиг. 45, показывающий его рабочую выдвижную секцию в закрытом положении с доступом во вспомогательный отсек.
На фиг. 50 представлен другой вид в перспективе устройства для биообработки по фиг. 45, показывающий его рабочую выдвижную секцию в закрытом положении с доступом во вспомогательный отсек.
На фиг. 51 представлен вид в перспективе вспомогательного отсека устройства для биообработки согласно другому воплощению изобретения.
На фиг. 52 представлен вид в перспективе системы биообработки, имеющей лоток для отходов, согласно одному воплощению изобретения.
Фиг. 53-77 являются схематическими иллюстрациями автоматизированного общего протокола системы биообработки, использующей компоновку потока текучей среды по фиг. 3, согласно одному воплощению изобретения.
На фиг. 78 представлен вид в перспективе устройства для обогащения и выделения согласно одному воплощению изобретения.
На фиг. 79 представлена технологическая блок-схема устройства для обогащения и выделения по фиг. 78.
Фиг. 80 является схематической иллюстрацией компоновки потока текучей среды устройства по фиг. 78 для выполнения обогащения и выделения популяции клеток.
На фиг. 81 представлена технологическая схема способа биообработки с использованием системы по фиг. 1 согласно одному воплощению настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Ниже подробно описаны воплощения изобретения, примеры которых показаны на приложенных чертежах. Везде, где возможно, на всех чертежах использовали одинаковые номера позиций, относящиеся к одинаковым или похожим деталям.
Используемый в данном документе термин «гибкий» или «сжимаемый» относится к конструкции или материалу, который является пластичным или способным изгибаться без разрушения, и также может относиться к материалу, который является сжимаемым или растяжимым. Примером гибкой конструкции является мешок, образованный из полиэтиленовой пленки. Термин «жесткий» или «полужесткий» используют в данном документе взаимозаменяемо для описания конструкций, которые являются «несжимаемыми», другими словами для конструкций, которые не складываются, не сжимаются или не деформируются другим образом при нормальных усилиях с существенным уменьшением их протяженного размера. В зависимости от контекста «полужесткий» также может обозначать конструкцию, которая является более гибкой, чем «жесткий» элемент, например, сгибаемую трубу или трубопровод, но все же конструкцию, которая не сжимается в продольном направлении при нормальных условиях и усилиях.
Используемый в данном документе термин «сосуд» означает гибкий мешок, гибкий контейнер, полужесткий контейнер, жесткий контейнер или гибкие или полужесткие трубки, смотря по обстоятельствам. Используемый в данном документе термин «сосуд» предназначен для того, чтобы охватывать сосуды биореакторов, имеющие стенку или часть стенки, которая является полужесткой или жесткой, а также другие контейнеры или трубопроводы, обычно используемые в биологической или биохимической обработке, включая, например, системы культивирования/очистки клеток, системы смешивания, системы получения среды/буфера и системы фильтрации/очистки, например, системы хроматографии и тангенциального поточного фильтра, и связанные с ними линии потока. Используемый в данном документе термин «мешок» означает гибкий или полужесткий контейнер или сосуд, используемый, например, в качестве защитной оболочки для различных текучих сред и/или сред.
Используемое в данном документе выражение «соединение по текучей среде» или «сообщение по текучей среде» означает, что компоненты системы способны принимать текучую среду и перемещать ее между компонентами. Термин «текучая среда» включает газы, жидкости или их сочетание. Используемое в данном документе «электрическое соединение» или «электрически соединенный» означает, что некоторые компоненты выполнены для соединения друг с другом через прямую или косвенную передачу сигналов посредством прямых или непрямых электрических соединений. Данное соединение не обязательно является механическим присоединением.
Используемый в данном документе термин «лоток» относится к любому объекту, способному по меньшей мере временно поддерживать множество компонентов. Лоток можно изготовить из множества подходящих материалов. Например, лоток можно изготовить из недорогих материалов, подходящих для стерилизации и одноразовых продуктов.
Используемый в данном документе термин «функционально закрытая система» относится к компонентам, которые составляют замкнутый путь потока, который может иметь каналы входа и выхода, для добавления или извлечения текучей среды или воздуха из системы без нарушения целостности замкнутого пути потока (например, для поддерживания внутренне стерильного биомедицинского пути потока), при этом каналы могут содержать, например, фильтры или мембраны на каждом канале для поддержания стерильной целостности, когда текучие среды или воздух добавляют или извлекают из системы. Компоненты, в зависимости от конкретного воплощения, могут содержать, но не ограничены перечисленным, один или более трубопроводов, клапанов (например, многоканальные отклонители потока), сосуды, приемные контейнеры и каналы.
В воплощениях изобретения предложены системы и способы изготовления средств клеточной иммунотерапии из биологического препарата (например, крови, ткани и т.п.). В одном воплощении система биообработки содержит первый модуль, предназначенный для обогащения и выделения популяции клеток, второй модуль, предназначенный для активации, генетической модификации и размножения популяции клеток, и третий модуль, предназначенный для сбора размножившейся популяции клеток. В одном воплощении система может содержать множество вторых модулей, каждый из которых предназначен для активации, генетической модификации и размножения популяции клеток. В некоторых воплощениях вторые модули предназначены для поддержки параллельной активации, генетической модификации и размножения различных популяций клеток.
На фиг. 1 представлена схематическая иллюстрация системы 10 биообработки согласно одному воплощению изобретения. Система 10 биообработки предназначен для использования в изготовлении средств клеточной иммунотерапии (например, средств аутологической клеточной иммунотерапии), где, например, производят забор препарата человеческой крови, физиологической жидкости, ткани или клеток и средство клеточной терапии образуют из собранного препарата или на основе него. Одним типом средств клеточной иммунотерапии, который можно получить с использованием системы 10 биообработки, является средство клеточной терапии с использованием Т-клеток с химерными антигенными рецепторами (ХАР), хотя другие виды средств клеточной терапии также можно получить с использованием системы по изобретению или его аспектам, не отклоняясь от более широких аспектов изобретения. Как показано на фиг. 1, получение средств терапии с использованием Т-клеток с ХАР в общем начинается с забора крови пациента и отделения лимфоцитов посредством афереза. Забор/аферез может происходить в клинических условиях и продукт афереза затем направляют в лабораторию или на предприятие-изготовитель для получения Т-клеток с ХАР. В частности, после того, как продукт афереза получают для обработки, требуемую популяцию клеток (например, белые клетки крови) обогащают для изготовления или отделяют от забранной крови для получения средства клеточной терапии и целевые, представляющие интерес клетки выделяют из начальной смеси клеток. Целевые, представляющие интерес клетки затем активируют, генетически модифицируют в специальные целевые разрушающие опухоль клетки и размножают для достижения требуемой плотности клеток. После размножения клетки собирают и составляют дозу. Состав затем часто консервируют замораживанием и поставляют в клинические условия для оттаивания, приготовления и, наконец, введения пациенту.
Как также показано на фиг. 1, система 10 биообработки по изобретению включает множество отдельных модулей или подсистем, каждая из которых предназначена для осуществления конкретной подгруппы стадий изготовления по существу в автоматическом, функционально закрытом, масштабируемом режиме. В частности, система 10 биообработки включает первый модуль 100, предназначенный для осуществления стадий обогащения и выделения, второй модуль 200, предназначенный для осуществления стадий активации, генетической модификации и размножения, и третий модуль 300, предназначенный для осуществления стадии сбора размножившейся популяции клеток. В одном воплощении модули 100, 200 и 300 могут быть соединены с возможностью связи с выделенным контроллером (например, первым контроллером 110, вторым контроллером 210 и третьим контроллером 310, соответственно). Контроллеры 110, 210 и 310 предназначены для обеспечения по существу автоматического управления процессами изготовления в каждом модуле. В то время как первый модуль 100, второй модуль 200 и третий модуль 300 проиллюстрированы так, что они включают выделенные контроллеры для управления работой каждого модуля, предусмотрено использование главного блока управления для осуществления глобального управления всеми тремя модулями. Каждый модуль из модулей 100, 200 и 300 разработан для хорошо согласованной работы с другими модулями с получением единой, согласованной системы 10 биообработки, как подробно обсуждается ниже.
Посредством автоматизации процессов в каждом модуле однородность продукции каждого модуля может быть повышена; расходы, связанные с ручным управлением, могут быть снижены. Кроме того, как подробно описано ниже в этом документе, каждый модуль из модулей 100, 200, 300 является по существу закрытым, что способствует обеспечению безопасности пациента посредством снижения риска загрязнения извне, гарантирует соблюдение нормативных требования и помогает избежать расходов, связанных с открытыми системами. Более того, каждый модуль из модулей 100, 200, 300 является масштабируемым, что позволяет осуществлять как разработку при малом количестве пациентов, так и промышленное изготовление при большом количестве пациентов.
Как показано на фиг. 1, конкретный путь систематизации модулей, каждый из которых предназначен для осуществления закрытой и автоматизированной биообработки, позволяет до такой степени эффективно использовать капитальное оборудование, как до настоящего времени его не использовали в технике. Как станет понятно, стадия размножения клеток внутри популяции для достижения требуемой плотности клеток перед сбором и приготовлением состава обычно является наиболее затратной по времени стадией в процессе изготовления, тогда как стадии обогащения и выделения, и стадии сбора и приготовления состава, а также стадии активации и генетической модификации являются гораздо менее затратными по времени. Соответственно, попытки автоматизировать весь процесс изготовления средства клеточной терапии, помимо того, что создают логистические проблемы, могут обострить узкие места процесса, что препятствует ходу процесса и снижает эффективность производства. В частности, в полностью автоматизированном процессе, хотя стадии обогащения, выделения, активации и генетической модификации клеток могут происходить довольно быстро, размножение генетически модифицированных клеток протекает очень медленно. Соответственно, получение средства клеточной терапии из первого образца (например, крови первого пациента) будет проходить быстро до стадии размножения, которая требует значительного количества времени для достижения требуемой плотности клеток для сбора. При полностью автоматизированной системе весь процесс/система будут монополизированы оборудованием, в котором осуществляют размножение клеток, и обработка второго образца не сможет начаться, пока вся система не окажется свободной для использования. В этом отношении, при полностью автоматизированной системе биообработки вся система по существу не задействована и недоступна для переработки второго образца до полного завершения процесса изготовления средства клеточной терапии, от обогащения до сбора/приготовления состава, из первого образца.
Однако воплощения изобретения дают возможность параллельной обработки более чем одного образца (от одного или разных пациентов), чтобы обеспечить более эффективное использование капитальных ресурсов. Это преимущество является прямым результатом конкретного способа, в котором технологические стадии разделены на три модуля 100, 200, 300, как указано выше. Как показано на фиг. 2, в одном воплощении один первый модуль 100 и/или один третий модуль 300 можно использовать в сочетании с множеством вторых модулей, например, вторых модулей 200а, 200b, 200с в системе 12 биообработки, чтобы обеспечить параллельную и несинхронизированную обработку множества образцов от одного или разных пациентов. Например, первый продукт афереза от первого пациента можно обогащать и выделять с использованием первого модуля 100 с получением первой популяции выделенных целевых клеток, и первую популяцию целевых клеток можно затем перемещать в один из вторых модулей, например, модуль 200а для активации, генетической модификации и размножения под управлением контроллера 210а. Как только первая популяция целевых клеток перенесена из первого модуля 100, первый модуль снова доступен для использования при обработке второго продукта афереза, например, от второго пациента. Вторую популяцию целевых клеток, полученную в первом модуле 100 из образца, отобранного у второго пациента, можно перемещать в другой второй модуль, например, второй модуль 200b для активации, генетической модификации и размножения под управлением контроллера 210b.
Аналогично, после того, как вторая популяция целевых клеток перенесена из первого модуля 100, первый модуль снова доступен для использования при переработке третьего продукта афереза, например, от третьего пациента. Третью целевую популяцию клеток, полученную в первом модуле 100 из образца, отобранного у третьего пациента, затем можно перемещать в другой второй модуль, например, второй модуль 200с для активации, генетической модификации и размножения под управлением контроллера 210с. В связи с этим, размножение, например, Т-клеток с ХАР для первого пациента может протекать одновременно с размножением Т-клеток с ХАР для второго пациента, третьего пациента и т.д.
Этот подход также позволяет проводить несинхронизировано последующую обработку, если требуется. Другими словами, клетки пациентов могут не все расти одновременно. Культуры могут достигать конечной плотности в разное время, но многочисленные вторые модули 200 не связаны, и третий модуль 300 можно использовать по потребности. С настоящим изобретением, поскольку образцы можно обрабатывать параллельно, их не нужно получать партиями.
Сбор размножившейся популяции клеток из вторых модулей 200а, 200b и 200с можно также выполнять с использованием одного третьего модуля 300, когда каждая из размножившихся популяций клеток готова для сбора.
Соответственно, путем отделения стадий активации, генетической модификации и размножения, последняя из которых является наиболее затратной по времени, и для которых соблюдают определенные рабочие требования, и/или они требуют сходных условий культивирования, в отдельно стоящий, автоматизированный и функционально закрытый модуль, другое оборудование системы, которое используют для обогащения, выделения, сбора и приготовления состава, не простаивает или не выключено, когда осуществляют размножение популяции клеток. В результате, изготовление многих видов клеток для терапии можно выполнять одновременно, максимизируя использование оборудования и производственной площади и повышая эффективность всего процесса и оборудования. Предусмотрено, что дополнительные вторые модули можно добавлять в систему 10 биообработки, чтобы обеспечить параллельную обработку любого количества клеточных популяций, по потребности. Соответственно, система биообработки по изобретению позволяет обеспечить автоматическую компоновку оборудования (по принципу «подключай и работай»), что дает возможность увеличения или уменьшения масштаба технологического оборудования.
В одном воплощении первый модуль 100 может представлять собой любую систему или устройство, способное производить из продукта афереза, отобранного у пациента, целевую популяцию обогащенных и выделенных клеток для использования в биологическом процесса, таком как изготовление клеток для иммунотерапии и регенеративная медицина. Например, первый модуль 100 может представлять собой модифицированную версию Sefia Cell Processing System, поставляемой GE Healthcare. Конфигурация первого модуля 100 согласно некоторым воплощениям изобретения обсуждается ниже в этом документе.
В одном воплощении третий модуль 300 может аналогичным образом представлять собой любую систему или устройство, способное осуществлять сбор и/или приготовление состава Т-клеток с ХАР или других модифицированных клеток, производимых вторым модулем 200 для вливания пациенту, для использования в клеточной иммунотерапии или регенеративной медицине. В некоторых воплощениях третий модуль может аналогичным образом представлять собой Sefia Cell Processing System, поставляемую GE Healthcare. В некоторых воплощениях первый модуль 100 можно вначале использовать для обогащения и выделения клеток (которые затем переносят во второй модуль 200 для активации, трансдукции и размножения (и в некоторых воплощениях, для сбора)), а затем его также используют в конце процесса для сбора клеток и/или приготовления состава. В этой связи, в некоторых воплощениях одно и то же оборудование можно использовать для начальных стадий обогащения и выделения, а также для конечных стадий сбора и/или приготовления состава.
Обращая внимание вначале на второй модуль 200, следует отметить, что возможность соединения технологических стадий активации клеток, генетической модификации и размножения клеток в одном, функционально закрытом и автоматизированном модуле 200, что обеспечивает повышение эффективности проведения процесса, как описано выше, обеспечивается путем специальной конфигурации компонентов во втором модуле 200, и уникальной компоновки потока, которая обеспечивает особую взаимосвязь между такими компонентами. Фиг. 3-77, описанные выше, иллюстрируют различные аспекты второго модуля 200 согласно различным воплощениям изобретения. На фиг. 3 показана схематическая иллюстрация компоновки 400 потока текучей среды (также в широком смысле упоминаемой в этом документе как подсистема 400 биообработки или система 400 биообработки) внутри второго модуля 200, которая обеспечивает возможность активации, генетической модификации и размножения клеток (в некоторых случаях, сбора). Система 400 включает первый биореакторный сосуд 410 и второй биореакторный сосуд 420. Первый биореакторный сосуд включает по меньшей мере первый патрубок 412 и первую биореакторную линию 414, сообщающуюся по текучей среде с первым патрубком 412, и второй патрубок 416 и вторую биореакторную линию 418, сообщающуюся по текучей среде со вторым патрубком 416. Аналогично, второй биореакторный сосуд включает по меньшей мере первый патрубок 422 и первую биореакторную линию 424, сообщающуюся по текучей среде с первым патрубком, и второй патрубок 426 и вторую биореакторную линию 428, сообщающуюся по текучей среде со вторым патрубком 426. Вместе первый биореакторный сосуд 410 и второй биореакторный сосуд 420 образуют комплект 430 биореакторов. Хотя показано, что система 400 содержит два биореакторных сосуда, воплощения изобретения могут включать один биореакторный или более двух биореакторных сосудов.
Каждая из первой и второй линии 414, 418, 424, 428 первого и второго биореакторных сосудов 410, 420 включает соответствующий клапан для регулирования потока текучей среды через них, как описано ниже в этом документе. В частности, первая линия 414 первого биореакторного сосуда 410 включает клапан 432 первой биореакторной линии, тогда как вторая линия 418 первого биореакторного сосуда 410 включает клапан 424 второй биореакторной линии. Аналогично, первая линия 424 второго биореакторного сосуда 420 включает клапан 436 первой биореакторной линии, тогда как вторая линия 428 второго биореакторного сосуда 420 включает клапан 438 второй биореакторной линии.
Как также показано на фиг. 3, система 400 также включает первую сборку 440 для текучей среды, имеющую линию 442 первой сборки для текучей среды, вторую сборку 444 для текучей среды, имеющую линию 446 второй сборки для текучей среды, и сборку 448 для отбора проб. Соединительная линия 450, имеющая клапан 452, обеспечивает сообщение по текучей среде между первой сборкой 440 для текучей среды и второй сборкой 444 для текучей среды. Как показано на фиг. 3, соединительная линия 450 также обеспечивает сообщение по текучей среде между второй линией 418 и первой линией 414 первого биореакторного сосуда 410, обеспечивая возможность циркуляции текучей среды по первому циркуляционному контуру первого биореакторного сосуда. Аналогично, соединительная линия 450 также обеспечивает сообщение по текучей среде между второй линией 428 и первой линией 424 второго биореакторного сосуда 420, обеспечивая возможность циркуляции текучей среды по второму циркуляционному контуру второго биореакторного сосуда. Более того, соединительная линия 450 также обеспечивает сообщение по текучей среде между вторым патрубком 416 и второй линией 418 первого биореакторного сосуда 410, и первым патрубком 422 и первой линией 424 второго биореакторного сосуда 420, обеспечивая возможность переноса содержимого первого биореакторного сосуда 410 во второй биореакторный сосуд 420, как описано в данном документе ниже. Как показано на фиг. 3, соединительная линия 450 в одном воплощении проходит от вторых биореакторных линий 418, 428 к пересечению первой линии 414 первого биореакторного сосуда 410 и линии 442 первой сборки для текучей среды.
Как показано на фиг. 3, первая и вторая сборки 440, 444 для текучей среды расположены вдоль соединительной линии 450. Дополнительно, в одном воплощении первая сборка для текучей среды находится в сообщении по текучей среде с первым патрубком 412 первого биореакторного сосуда 410 и первым патрубком второго биореакторного сосуда 420 через первую линию 414 первого биореакторного сосуда и первую линию 424 второго биореакторного сосуда 420, соответственно. Вторая сборка 444 для текучей среды находится в сообщении по текучей среде со вторым патрубком 416 первого биореакторного сосуда 410 и вторым патрубком 426 второго биореакторного сосуда 420 через соединительную линию 450.
Первый насос или насос 454 соединительной линии, способный обеспечить поток текучей среды в двух направлениях, расположен вдоль линии 442 первой сборки для текучей среды, а второй насос или насос 456 циркуляционной линии, способный обеспечить поток текучей среды в двух направлениях, расположен вдоль соединительной линии 450; функция и назначение этих насосов рассмотрены ниже в данном документе. В одном воплощении насосы 454, 456 являются насосами расширенного динамического диапазона. Как показано на фиг. 3, к соединительной линии 450 присоединен источник 458 стерильного воздуха через линию 460 источника стерильного воздуха. Клапан 462, расположенный на линии 460, обеспечивает селективное сообщение по текучей среде между источником 458 стерильного воздуха и соединительной линией 450. Хотя на фиг. 3 показан источник 458 стерильного воздуха в соединении с соединительной линией 450, в других воплощениях источник стерильного воздуха может быть соединен с первой сборкой 440 для текучей среды, второй сборкой 444 для текучей среды или с участком пути потока между клапаном второй линии и клапаном первой линии либо первого биореактора, либо второго биореактора, что не выходит за пределы более широких аспектов изобретения.
На фиг. 4-6 показаны подробные виды первой сборки 440 для текучей среды, второй сборки 444 для текучей среды и сборки 448 для отбора проб. Как показано на фиг. 4, первая сборка 440 для текучей среды включает хвостовые участки 464а-f трубок, каждый из которых предназначен для селективного/разъемного соединения с одним из первых резервуаров 466a-f. Каждый из хвостовых участков 464а-f трубок первой сборки 440 для текучей среды включает клапан 468a-f хвостового участка трубки для селективного регулирования потока текучей среды в соответствующий один из первых резервуаров 466a-f первой сборки 440 для текучей среды или из него. Хотя на фиг. 4 конкретно показано, что первая сборка 440 для текучей среды включает шесть резервуаров для текучей среды, можно использовать большее или меньшее количество резервуаров для обеспечения подачи или сбора различных рабочих текучих сред, если требуется. Предусмотрено, что каждый из хвостовых участков трубок может быть отдельно соединен с резервуаром 466а-f, соответственно, за требующееся время в течение работы сборки 440 для текучей среды, как описано ниже.
Как показано на фиг. 5, вторая сборка 444 для текучей среды включает хвостовые участки 470a-d трубок, каждый из которых предназначен для селективного/разъемного соединения с одним из вторых резервуаров 472a-d. Каждый из хвостовых участков 470a-d трубок второй сборки 444 для текучей среды включает клапан 474а-е хвостового участка трубки для селективного регулирования потока текучей среды в соответствующий один из вторых резервуаров 472a-d второй сборки 444 для текучей среды или из него. Хотя на фиг. 4 конкретно показано, что вторая сборка 444 для текучей среды включает четыре резервуара для текучей среды, можно использовать большее или меньшее количество резервуаров для обеспечения подачи или сбора различных рабочих текучих сред, если требуется. В одном воплощении по меньшей мере один из вторых резервуаров, например, второй резервуар 472a, является резервуаром для сбора размножившейся популяции клеток, как описано ниже в этом документе. В одном воплощении второй резервуар 472а является резервуаром для отходов, назначение которого описано ниже. Изобретение дополнительно предусматривает, что один или более резервуаров 472a-d могут быть предварительно соединены с соответствующими хвостовыми участками 470a-d трубок, при этом каждый дополнительный резервуар соединяют с соответствующим хвостовым участком во время его эксплуатации во второй сборке 444 для текучей среды.
В одном воплощении первые резервуары 466а-f и вторые резервуары 472a-d являются гибкими мешками одноразового использования/сменными мешками. В одном воплощении мешки являются по существу двумерными мешками, у которых противоположные полосы сварены или скреплены друг с другом по их периметру и поддерживают соединительный трубопровод для соединения с соответствующим хвостовым участком, как известно в технике.
В одном воплощении резервуары/мешки могут быть соединены с хвостовыми участками трубок первой и второй трубной сборки с использованием стерильного сварочного устройства. В одном воплощении сварочное устройство может быть расположено рядом с модулем 200, и сварочное устройство используют для стыковой сварки хвостовых участков трубок с хвостовым участком трубки на мешке (при этом обеспечивая стерильность). Таким образом, оператор может обеспечить мешок в тот момент времени, когда он требуется (например, путем захвата хвостового участка трубки и вставления его свободного конца в сварочное устройстве, укладывания свободного конца трубки мешка на конец хвостового участка трубки, обрезки трубок с помощью нового бритвенного лезвия и нагревания обрезанных концов, по мере того, как бритву вытаскивают, при этом два конца трубок сжимают вместе, когда они еще расплавлены, так что они вновь затвердевают вместе). Напротив, мешок можно удалять путем сварки линии на мешке и разрезания по шву для разделения двух закрытых линий. Соответственно, резервуары/мешки могут быть соединены по отдельности, если требуется, и в настоящем изобретении не требуется, чтобы все резервуары/мешки должны были быть соединены в начале осуществления процесса, поскольку оператор имеет доступ к соответствующим хвостовым участкам трубок в течение всего процесса для соединения резервуара/мешка в период его использования. Действительно, хотя возможно предварительно присоединить все резервуары/мешки, изобретение не требует предварительного соединения, и одним из преимуществ второго модуля 200 является то, что он позволяет оператору осуществлять доступ к сборкам/линиям для текучей среды во время операций, так что порожние мешки можно присоединить стерильным образом, и отсоединить их так, что другие мешки можно присоединить стерильным образом во время осуществления процесса, как описано ниже.
Как показано на фиг. 6, сборка 448 для отбора проб включает одну или более линий для отбора проб, например линии 476а-476d для отбора проб, сообщающиеся по текучей среде с соединительной линией 450. Каждая из линий 476a-476d для отбора проб может включать клапан 478a-d линии для отбора проб, который выполнен с возможностью селективного приведения в действие, чтобы обеспечить возможность протекания текучей среды из соединительной линии 450 через линии 476а-476d для отбора проб. Как также показано на чертеже, дальний конец каждой линии 476а-476d для отбора проб выполнен для селективного соединения с устройством для сбора проб (например, устройства 280а и 280d для сбора проб), предназначенным для сбора текучей среды из соединительной линии 450. Устройства для сбора проб могут быть выполнены в форме любого устройства для отбора проб, известного в технике, такого как, например, шприц, погружная трубка, мешок и т.д. Хотя на фиг. 6 проиллюстрировано, что сборка 448 для отбора проб соединена с соединительной линией, в других воплощения сборка для отбора проб может быть соединена по текучей среде с первой сборкой 440 для текучей среды, второй сборкой 444 для текучей среды, участком пути потока между клапаном 434 второй линии и клапаном 432 первой линии первого биореакторного сосуда 410 и/или участком пути потока между клапаном 438 второй линии и клапаном 436 первой линии второго биореакторного сосуда 420. Сборка 448 для отбора проб обеспечивает полностью функционально закрытый отбор проб текучей среды в одной или более точек системы 400, если требуется.
Возвращаясь к фиг. 3, отметим, что в одном воплощении система 400 может также включать линию 482 фильтрации, которая присоединена в двух точках по соединительной линии и определяет контур фильтрации вдоль соединительной линии 450. Фильтр 484 расположен на линии 482 фильтрации для удаления отходов - пермеата из текучей среды, проходящей через линию 483 фильтрации. Как показано на чертеже, линия 482 фильтрации включает расположенный выше по потоку клапан 486 линии фильтрации и расположенный ниже по потоку клапан 488 линии фильтрации, расположенные со стороны выше по потоку и со стороны ниже по потоку от фильтра 484, соответственно.
Линия 490 для отходов обеспечивает сообщение по текучей среде между фильтром 484 и второй сборкой 444 для текучей среды и, в частности, при этом хвостовой участок 470а трубки второй сборки 444 для текучей среды соединен с резервуаром 472а для отходов. В этой связи, линия 490 для отходов транспортирует отходы, удаляемые из текучей среды, проходящей через линию 482 фильтрации, с помощью фильтра 484, в резервуар для отходов 472а. Как показано на фиг. 3, линия 482 фильтрации окружает клапан 452 соединительной линии так, что поток текучей среды через соединительную линию можно направлять через линию 482 фильтрации, как описано ниже в этом документе. Насос 492 для пермеата, расположенный на линии 490 для отходов, выполнен с возможностью перекачки отходов, удаляемых фильтром, в резервуар для отходов 472а. В одном воплощении фильтр 484 предпочтительно представляет собой удлиненный полый волокнистый фильтр, хотя также можно использовать другие средства фильтрации в тангенциальном потоке или в поперечном потоке, известные в технике, такие как, например, мембранный фильтр в виде плоского листа, при этом не отклоняясь от более широких аспектов изобретения.
В одном воплощении клапаны первой сборки 440 для текучей среды и второй сборки 444 для текучей среды, так же как и клапаны биореакторных линий (т.е. клапаны 432, 434, 436, 438), клапан 462 стерильной линии, клапан 452 соединительной линии и клапаны 486, 488 линии фильтрации являются запорными клапанами, выполненными таким образом, как описано далее в данном документе. В одном воплощении нет потребности в том, чтобы линии как таковые содержали запорные клапаны, и изображение запорных клапанов на фиг. 3-8 может просто обозначать места, где запорные клапаны могут работать на линии, чтобы предотвращать поток текучей среды. В частности, как описано ниже, запорные клапаны компоновки 400 потока можно обеспечить соответствующими приводами (например, соленоидами) которые работают/действуют на соответствующую упорную пластину, тогда как канал/линия для текучей среды находится в промежуточном положении к положению «отсечки», чтобы предотвратить поток текучей среды через нее.
В одном воплощении насосы 454, 456 и 4592 представляют собой перистальтические насосы, и насосы объединены в единую сборку, как описано ниже в этом документе. Предпочтительно работой этих клапанов и насосов управляют автоматически, в соответствии с запрограммированным протоколом, чтобы обеспечить надлежащую работу модуля 200. Предусмотрено, что второй контролер 210 может управлять работой этих клапанов и насосов в модуле 200.
На фиг. 8-11 проиллюстрирована конфигурация первого биореакторного сосуда 410 согласно воплощению изобретения. Поскольку второй биореакторный сосуд 420 предпочтительно, но не обязательно, имеет конфигурацию, идентичную конфигурации первого биореакторного сосуда 410, для простоты ниже описан только первый биореакторный сосуд 410. В одном воплощении биореакторные сосуды 410, 420 представляют собой перфузионные биореакторные сосуды на основе кремнийорганической мембраны, которые поддерживают активацию, трансдукцию и размножение популяции клеток в них. Биореакторные сосуды 410, 420 можно использовать для культивирования клеток, обработки клеток и/или размножения клеток для повышения плотности клеток для использования в лекарственной терапии или других процессах. Хотя биореакторный сосуд может быть раскрыт в этом документе только в связи с использованием конкретных клеточных типов, следует понимать, что биореакторный сосуд можно использовать для активации, генетической модификации или размножения любого подходящего типа клеток. Кроме того, раскрытые технические приемы можно использовать в связи с адгезивными клетками, которые прилипают к поверхности размножения клеток и/или пролифелируют на ней. В одном воплощении первый и второй биореакторные сосуды 410, 420 могут быть выполнены и функционировать как описано в U.S. Patent Serial No. 15/893336, поданной 9 февраля 2018, которая включена в данный документ путем ссылки.
Как показано на фиг. 8 и 9, первый биореакторный сосуд 410 может включать нижнюю плиту 502 и корпус 504 сосуда, соединенный с нижней плитой 502. Нижняя плита 502 может представлять собой жесткую конструкцию для удерживания клеточной культуры. Однако, нижняя пластина может быть не сплошной пластиной (например, может иметь отверстия или поры) для пропускания кислорода, поставляемого в клеточную культуру, как описано более подробно со ссылкой на фиг. 9. В проиллюстрированном воплощении нижняя плита 502 является прямоугольной или почти прямоугольной по форме. В других воплощениях нижняя плита 502 может иметь любую другую форму, которая может обеспечить низкопрофильный сосуд и/или максимизировать пространство по месту, на котором первый биореакторный сосуд можно эксплуатировать или хранить.
В одном воплощении корпус 504 сосуда включает жесткую, в общем вогнутую конструкцию которая, при соединении с нижней плитой 502, образует полость или внутреннюю камеру 506 первого биореакторного сосуда 410. Как показано на чертеже, корпус 504 сосуда может иметь форму периметра, которая является аналогичной форме периметра нижней плиты 502, так что корпус 504 сосуда и нижняя плита 502 могут быть сопряжены друг с другом. Дополнительно, как в проиллюстрированном воплощении, корпус 504 сосуда может быть выполнен из прозрачного или полупрозрачного материала, который может давать возможность визуального осмотра содержимого первого биореакторного сосуда 410 и/или может давать возможность поступления света в первый биореакторный сосуд 410. Внутренняя камера 506, образованная нижней плитой 502 и корпусом 504 сосуда, может содержать клеточную среду и клеточную культуру при эксплуатации первого биореакторного сосуда для активирования клеток, генетической модификации (т.е. трансдукции) и/или размножения клеток.
Как лучше всего показано на фиг. 8-11, первый биореакторный сосуд 410 может включать множество патрубков по корпусу 504 сосуда, которые могут обеспечить возможность сообщения по текучей среде между внутренней камерой 506 и наружной стороной первого биореакторного сосуда 410 для некоторый процессов, связанных с активацией, трансдукцией/генетической модификацией и размножением клеток, например, подача культуральной среды и удаление отходов. Патрубки могут включать первый патрубок 412 и второй патрубок 416. Патрубки могут быть расположены в любом месте на корпусе 504 сосуда, в том числе по верхней поверхности 508 и/или на любой из сторон 510 корпуса 504 сосуда, как в проиллюстрированном воплощении. Как более подробно обсуждается ниже, особая конструкция первого биореакторного сосуда 410, включая конкретное количество и положение патрубков 412, 416, обеспечивает возможность использования первого биореакторного сосуда 410 для поддерживания активации клеток, генетической модификации клеток и размножения клеток до высокой плотности.
На фиг. 9 представлено изображение в разобранном виде воплощения первого биореакторного сосуда 410. Нижняя плита 502 первого биореакторного сосуда 410 может представлять собой дно или опору первого биореакторного сосуда 410. Как отмечено выше, нижняя плита 502 может быть образована из не сплошной конструкции. В проилллюстрированном воплощении нижняя плита 502 содержит решетку которая может быть конструктивно жесткой, и в то же время дополнительно обеспечивать проход для обеспечения возможности свободного газообмена через нижнюю плиту 502 с внутренней камерой 506, содержащей клеточную культуру. Решетка 510 может включать отверстия 512, ограниченные сплошными областями или поперечными планками 514 между отверстиями 512 решетки 510. Таким образом, отверстия 512 могут обеспечивать проходы для газообмена, а поперечные планки 514 могут обеспечивать конструкционную опору для других конструкций и клеточной культуры во внутренней камере 506 первого биореакторного сосуда 410.
Чтобы обеспечить дополнительную поддержку для клеточной культуры во внутренней камере 506 первого биореакторного сосуда 410, первый биореакторный сосуд 410 может включать мембрану 516, которая может быть расположена над верхней поверхностью 518 нижней плиты 502. Мембрана 516 может представлять собой газопроницаемую, непроницаемую для жидкости мембрану. Может быть также выбрана мембрана 516, имеющая свойства, обеспечивающие высокую газопроницаемость, высокие скорости переноса газов и/или высокую проницаемость по кислороду и диоксиду углерода. Поэтому мембрана 516 может поддерживать высокие плотности клеток (например, до 35 ММ/см2) во внутренней камере 506. Свойство газопроницаемости мембраны 516 может давать возможность свободного газообмена для поддерживания культивирования клеток и/или размножения клеток. Как таковая, мембрана 516 может являться поверхностью культивирования клеток и/или поверхностью размножения клеток. Мембрана 516 может иметь относительно малую толщину (например, 0,010 дюймов или 0,02 см), которая может позволять мембране 516 обладать газопроницаемостью. Кроме того, мембрана 516 может быть получена из газопроницаемого материала, такого как кремнийорганический материал или другой газопроницаемый материал.
Плоскостность мембраны 516 может увеличивать площадь поверхности для оседания клеточной культуры на нее для активации, трансдукции и/или размножения. Для обеспечения возможности для мембраны 516 оставаться плоской при эксплуатации первого биореакторного сосуда 410, между нижней плитой 502 и мембраной 516 может быть расположено ситовое полотно 520. Ситовое полотно 520 может обеспечивать конструкционную опору для мембраны 516, так что мембрана 516 может оставаться плоской и не провисать или не коробиться под весом клеточной культуры и/или любой клеточной среды, добавляемой в первый биореакторный сосуд 410 для культивирования клеток и/или размножения клеток. Кроме того, характеристика крупности ситового полотна 520 дюйм может обеспечить опору для мембраны 516, когда его пористость все еще обеспечивает свободный газообмен между внутренней камерой 506 первого биореакторного сосуда 410 и внешней средой непосредственно снаружи первого биореакторного сосуда 410. Ситовое полотно может представлять собой сито из сложного полиэфира или любого другого подходящего материала сита, который может обеспечить опору для мембраны и давать возможность свободного газообмена.
Как обсуждалось ранее, корпус 504 сосуда может быть соединен с нижней плитой 502 с образованием внутренней камеры 506 первого биореакторного сосуда 410. Как таковые, ситовое полотно 520 и мембрана 516 могут быть расположены внутри, или по меньшей мере частично внутри внутренней камеры 506. Кольцевое уплотнение 522 можно использовать для герметизации сосуда 410 первого биореактора, когда корпус 504 сосуда соединен с нижней плитой 502. В одном воплощении кольцевое уплотнение может представлять собой биосовместимое кольцевое уплотнение (Размер 173, Soft Viton® Fluoroelastomer O-Ring). Кольцевое уплотнение 522 может быть вставлено в канавку 524, образованную на периметрической поверхности 526 корпуса 504 сосуда. Периметрическая поверхность 526 обращена к верхней поверхности 518 плиты 502, когда корпус 504 состыкован с плитой 502. Как таковое, кольцевое уплотнение 522 может быть сжато в канавке 524 и прижато к верхней поверхности 518 мембраны 516 и/или нижней плите 502. Такое сжатие кольцевого уплотнения 522 предпочтительно герметизирует первый биореакторный сосуд 410 без образования какого-либо химического или эпоксидного соединения. Поскольку первый биореакторный сосуд 410 можно использовать для активации, трансдукции и размножения биологических клеток, кольцевое уплотнение 522 предпочтительно выполнено из подходящего биосовместимого, автоклавируемого, стойкого к гамма-излучению и/или стойкого к этиленоксидной (ЭТО) стерилизации материала.
Как описано выше, первый биореакторный сосуд 410 может включать патрубки, такие как первый патрубок 412 и второй патрубок 416. Патрубки 412, 416 могут быть расположены по всему корпусу 504 сосуда и может обеспечивать возможность сообщения между внутренней камерой 506 и наружной стороной первого биореакторного сосуда 410 для некоторых процессов, связанных с культивацией клеток, активацией клеток, трансдукцией клеток и/или размножением клеток, например ввод текучей среды или культуральной среды, удаление отходов, сбор и отбор проб. Каждый патрубок может включать отверстие 526 и соответствующий фитинг или соединительные трубки 528 (например, монтажная муфта, штуцер и т.д.). В некоторых воплощениях отверстие 526 может быть выполнено так, чтобы обеспечить возможность прикрепления соединительных трубок напрямую и устранить потребность в фитинге (например, расточка).
В одном воплощении, помимо первого патрубка 412 и второго патрубка 416, первый биореакторный сосуд 410 может дополнительно включать патрубок 530 воздушного баланса, расположенный на верхней поверхности 505 корпуса 504 сосуда. Патрубок воздушного баланса может быть выполнен аналогично первому патрубку 412 и второму патрубку 416, при этом подобные номера позиций обозначают подобные детали. Патрубок 530 воздушного баланса может дополнительно обеспечивать газообмен между внутренней камерой 506 и наружной частью первого биореакторного сосуда 410 для использования клеточной культурой для размножения. Кроме того, патрубок 530 воздушного баланса может способствовать поддерживанию атмосферного давления во внутренней камере 506, чтобы обеспечить окружающую среду для культивирования клеток и/или размножения клеток. Патрубок 530 воздушного баланса может быть расположен в любом месте верхней поверхности 508 корпуса 504 сосуда, как в проиллюстрированном воплощении, или в любой другой позиции вокруг корпуса 504 сосуда. Центральная позиция на верхней поверхности 508 корпуса 504 сосуда может помочь предотвратить увлажнение патрубка 530 воздушного баланса при перемешивании клеточной культуры посредством наклонения первого биореакторного сосуда 410, как описано более подробно ниже.
Каждый элемент первого биореакторного сосуда 410, включая нижнюю плиту 502, корпус 504 сосуда, патрубки 412, 416 и 530, мембрану 516, ситовое полотно 520 и кольцевое уплотнение 522, могут быть выполнены из материала, который является биосовместимым, автоклавируемым и стойким к гамма-излучению и/или ЭТО стерилизации материала. Как таковой, каждый элемент и первый биореакторн сосуд 410 как блок в целом, можно использовать для активации, трансдукции и размножения биологических клеток, и/или для других процессов производства клеток.
Первый биореакторный сосуд 410 может обеспечивать возможность культивирования клеток и/или размножения клеток через перфузию, которая может поставлять питательные вещества, которые необходимы для поддержания роста клеток и могут снижать количество примесей в клеточной культуре. Непрерывная перфузия представляет собой добавление свежих сред, поставляемых для роста клеточной культуры с одновременным удалением отработанных сред (например, использованных сред). Первый патрубок 412 и второй патрубок 416 можно использовать для перфузионных процессов, как описано ниже. Первый патрубок 412 может обеспечивать возможность сообщения между внутренней камерой 506 и наружной стороной первого биореакторного сосуда 410 и его можно использовать для добавления свежей среды в первый биореакторный сосуд 410 (например, из резервуара для культуральной среды первой сборки 440 для текучей среды). В некоторых воплощениях первый патрубок 412 может быть расположен в корпусе 504 сосуда и проходить через него в любом месте над поверхностью клеточной культуры и среды в первом биореакторном сосуде 410. В некоторых воплощениях первый патрубок 412 может быть расположен так, что он контактирует или проходит через поверхность клеточной культуры и среды в первом биореакторном сосуде 410.
Второй патрубок 416 может быть расположен в любом месте, где он полностью или частично погружен под поверхность клеточной культуры и среды в первом биореакторном сосуде 410. Например, второй патрубок 416 может представлять собой почти поперечный патрубок, расположенный на одной из сторон 510 корпуса 504 сосуда. В некоторых воплощениях второй патрубок может быть расположен так, что он не достигает дна внутренней камеры 506 (например, мембраны 516). В некоторых воплощениях второй патрубок 416 может достигать дна внутренней камеры 506. Второй патрубок 416 может представлять собой патрубок двойного назначения. Как таковой, второй патрубок можно использовать для извлечения перфузионных сред из внутренней камеры 506 первого биореакторного сосуда 410 для облегчения перфузии клеточной культуры. Кроме того, второй патрубок 416 можно также использовать для удаления клеток клеточной культуры. Как отмечено выше, в некоторых воплощениях второй патрубок может не достигать нижней поверхности внутренней камеры 506 первого биореакторного сосуда 410. Например, второй патрубок 416 может быть расположен на расстоянии примерно 0,5 см от мембраны 516. Поэтому, в неподвижном положении на плоскости, второй патрубок 416 можно использовать для удаления отработанной среды для культивирования клеток без извлечения клеток клеточной культуры, потому что клетки могут оседать на мембрану 516 (например, на поверхность размножения клеток) под действием силы тяжести. Таким образом, в неподвижном положении на плоскости, второй патрубок 416 может облегчать процесс перфузии и обеспечивать возможность повышения плотности клеток растущей клеточной культуры в первом биореакторном сосуде 410. Когда требуется удалить клетки из внутренней камеры 506, например, во время сбора клеточной культуры, чтобы минимизировать остаточный объем, первый биореакторный сосуд 410 можно наклонять ко второму патрубку 416, обеспечивая доступ к клеткам для удаления клеток, как описано ниже в этом документе.
Дополнительно, в одном воплощении второй патрубок 416 может не включать фильтр, и таким образом, процесс перфузии осуществляют в отсутствие фильтра. В сущности, может отсутствовать какая-либо блокировка клеток, препятствующая поступлению клеток во второй патрубок 416, когда второй патрубок используют для удаления сред. Кроме того, второй патрубок 416 может быть наклонным, так что хотя второй патрубок 416 расположен в поперечном направлении через сторону 22 корпуса 504 сосуда, второй патрубок 504 может быть наклонен в сторону мембраны 516 и нижней плиты 502. То, что второй патрубок 416 является наклонным, позволяет расположить его относительно низко на корпусе 504 сосуда, ближе к поверхности 36 мембраны, в то же время минимизируя его соприкосновение с кольцевым уплотнением 522 и канавкой 524, чтобы способствовать сохранению герметизации первого биореакторного сосуда 410 при эксплуатации. Кроме того, в некоторых воплощениях то, что второй патрубок 416 является наклонным, может снизить скорость потока текучей среды через второй патрубок 416, когда удаляют отработанную среду. Дополнительно, диаметр патрубка в сочетании с расходом текучей среды из второго патрубка 416 могут быть такими, что скорость засасывания через второй патрубок 416, используемая для извлечения сред из внутренней камеры 506 может свести к минимуму силу всасывания, действующую на отдельные клетки вблизи второго патрубка 416, так что сила ниже, чем сила тяжести, выталкивающая клетки к мембране 516. Поэтому, как обсуждается выше, второй патрубок 416 можно использовать для удаления перфузионной среды для облегчения перфузии клеточной культуры без существенного удаления клеток клеточной культуры. По мере увеличения времени оседания клеток, концентрация клеток в удаляемой среде может уменьшаться до не поддающегося измерению диапазона, что облегчается позицией второго патрубка 416. Кроме того, положение внутреннего отверстия 540 может быть изменено для изменения рекомендованного времени оседания клеток. Позиции, близкие к мембране 516 могут быть связаны с более длительным временем оседания, тогда как позиции на верху среды или вблизи него связаны с более коротким временем оседания, поскольку клетки оседают и вначале обедняются от верха растущей среды.
Поэтому в одном воплощении второй патрубок 416 можно использовать не только для удаления использованных сред в течение процесса перфузии, но также и для удаления клеток клеточной культуры из внутренней камеры 506, например, во время сбора клеточной культуры. Чтобы больше облегчить удаление использованной перфузионной среды и удаления клеток, корпус 504 сосуда может включать наклонную или зубчатую боковую стенку 532. Таким образом, зубчатая боковая стенка 532 включает вершину или точку 534. Вершина 534 боковой стенки 532 может дополнительно включать второй патрубок 416, посредством чего корпус 504 сосуда расположен рядом с точкой 534, когда корпус 504 сосуда состыкован с нижней плитой 502. Наклонная стенка 532 и точка 534 могут обеспечить возможность более интенсивного отведения сред и/или клеток клеточной культуры, когда первый биореакторный сосуд 410 наклонен ко второму патрубку 416, например, на угол 5 градусов.
Использование перфузии для роста клеток, облегченное позициями первого патрубка 412 и второго патрубка 416, может позволить иметь низкую высоту среды (например, 0,3-2,0 см) во внутренней камере 506, как обсуждается более подробно ниже со ссылкой на фиг. 10. Относительно низкая высота среды во внутренней камере 506 может позволить иметь относительно низкопрофильный сосуд в качестве первого биореакторного сосуда 410, при этом обеспечивая рост максимального значения достигаемой плотности. Кроме того, использование перфузии с первым биореакторным сосудом 410 может поддерживать рост клеток посредством поставки свежей среды клеткам во внутренней камере 506, но также обеспечивает возможность удаления примесей из клеточной культуры, так что может не потребоваться дополнительная промывка клеток в отдельном устройстве, после того как достигнута конкретная целевая плотность клеток в первом биореакторном сосуде 410. Например, посредством перфузии в отсутствие фильтра, первый биореакторный сосуд 410 может обеспечивать свежую среду и снижение количества примесей в клеточной культуре на уровне полной замены объема в сутки (например, что приводит к результату по снижению количества примесей на уровне примерно 1 log на 2,3 суток). Поэтому конструкция первого биореакторного сосуда 410 может обеспечить применение перфузии для роста клеточной культуры в первом биореакторном сосуде 410, что может таким образом обеспечить размножение клеточной культуры до высокой целевой плотности с пониженным уровнем примесей. Как также описано далее в этом документе, посредством перфузии в отсутствие фильтра, первый биореакторный сосуд 410 может обеспечить свежую среду на уровне существенно большего объема в сутки (например, более 2 объемов в сутки) для посева, промывки, отмывки/удаления остаточных примесей и/или отведения/сбора клеток после размножения.
Чтобы способствовать обеспечению низкопрофильной конструкции первого биореакторного сосуда 410, можно поддерживать относительно низкую высоту среды во внутренней камере 506. На фиг. 10 представлено поперечное сечение первого биореакторного сосуда 410. Как обсуждалось ранее, корпус 504 сосуда может быть состыкован с нижней плитой 502 с образованием внутренней камеры 506, внутри которой можно достичь размножения клеточной культуры посредством перфузии. В сущности, замену или свежую среду 538 можно обеспечить для роста клеток через первый патрубок 412, расположенный в корпусе 504 сосуда, а существующую или использованную среду 538 можно удалять через второй патрубок 416, расположенный на стороне 510 корпуса 504 сосуда. Процесс перфузии может облегчить обеспечение относительно низкой высоты 536 среды 538 во внутренней камере 506 первого биореакторного сосуда 410. Относительно низкая высота 536 перфузионной среды 538 во внутренней камере 506 может обеспечить возможность создания первого биореакторного сосуда 410 в виде низкопрофильной конструкции, и таким образом, можно обеспечить компактную систему изготовления клеток в целом.
Высота 536 перфузионной среды 538 во внутренней камере 506 первого биореакторного сосуда 410 может составлять от 0,3 см до 2 см, и высота свободного пространства 542, т.е. зазора, образованного между средой 538 и верхней поверхностью 508 корпуса 504 сосуда во внутренней камере 506, может составлять примерно 2 см. Таким образом, может присутствовать менее 2 мл среды на см2 и менее 4 мл общего объема на см2, включая среду, клеточную культуру и свободное пространство. Относительно низкая высота 536 среды может обеспечить отношение объема среды к площади поверхности мембраны 516, которое ниже определенного значения. В сущности, отношение объема среды к площади поверхности мембраны может быть ниже порогового уровня или находится в пределах предпочтительного диапазона, чему способствует применение перфузии для роста клеток клеточной культуры. Например, пороговым уровнем может быть отношение от 0,3 до 0,2. Низкое отношение объема среды к площади поверхности мембраны может обеспечить возможность выполнения первого биореакторного сосуда 410 в виде низкопрофильной или компактной конструкции, при этом оставляя возможность достижения высокой плотности клеток клеточной культуры.
Как обсуждалось ранее, второй патрубок 416 двойного назначения может быть расположен в корпусе 504 сосуда так, что он полностью или частично погружен под поверхность 544 среды 538 в первом биореакторном сосуде 410. В некоторых воплощениях второй патрубок 416 может быть расположен так, что он достигает дна внутренней камеры 506 (например, мембраны 516). Размещение второго патрубка 416 может облегчить извлечение сред и примесей из клеточной культуры во внутренней камере 506 без удаления клеток до тех пор, пока такое удаление не потребуется, например, при сборе. Не содержащий фильтра второй патрубок 416, наряду с первым патрубком 412, может давать возможность применения перфузии, чтобы обеспечивать среду 538 роста клеток для размножения клеток и удалять использованную среду 538 и другие примеси или побочные продукты. Положение первого патрубка 412 и второго патрубка 416 двойного назначения вокруг корпуса 504 сосуда облегчает возможность создания конфигурации, при которой высота 536 среды во внутренней камере 506 поддерживается на относительно низком уровне, и таким образом, допускается выполнение первого биореакторного сосуда 410 в виде низкопрофильной конструкции, при этом оставляя возможность образования клеточной культуры высокой плотности.
Как конкретно показано на фиг. 11, нижняя плита 502 первого биореакторного сосуда 410 включает различные особенности конструкции, которые обеспечивают возможность использования биореакторного сосуда как части более широкой системы 10 биообработки и, в частности, второго модуля 200 системы 10 биообработки. Как показано на чертеже, нижняя плита 502 включает углубления 550, образованные со стороны нижней поверхности нижней плиты 502, назначение которых пояснено в этом документе ниже. В одном воплощении углубления могут быть расположены рядом с углами нижней плиты 502. Каждое углубление 550 может иметь в общем цилиндрическую форму и быть ограничено куполообразной или подобной полусфере внутренней поверхностью. Как также показано на фиг. 11, нижняя плита 502 может включать конструкцию 552 для выверки положения, которая предназначена для взаимодействия с датчиком второго модуля 200, чтобы обеспечить надлежащее размещение первого биореакторного сосуда 410 во втором модуле 200. В одном воплощении конструкция для выверки положения может представлять собой перекрыватель луча, который выполнен для прерывания оптического луча второго модуля 200, когда первый биореакторный сосуд 410 посажен на второй модуль 200 надлежащим образом.
Нижняя плита 502 также включает пару плоских поверхностей 554 зацепления, образованных примыкающими к нижней поверхности, которые смещены от центральной линии нижней пластины (которые проходят по толщине нижней пластины). Предпочтительно поверхности 554 зацепления расположены на расстоянии по продольной центральной линии нижней плиты 502 так, что они располагаются вблизи противоположных концов нижней плиты 502. Нижняя плита 502 может дополнительно включать по меньшей мере один проем или отверстие 556 позволяющее определить содержимое первого биореакторного сосуда 410 с помощью устройства для биообработки, которое связано и управляет биореакторным сосудом.
В одном воплощении первый и второй биореакторные сосуды 410, 420 и компоновка 400 текучей среды могут быть объединены в сборку или комплект 600, как описано ниже. В одном воплощении комплект 600 является комплектом одноразового использования. Как лучше всего показано на фиг. 12-14, первый биоректорный сосуд 410 и второй биореакторный сосуд 420 установлены рядом друг с другом в лотке 610 комплекта 600 одноразового использования, и различные трубки компоновки 400 текучей среды расположены в лотке, как описано ниже.
Как дополнительно показано на фиг. 15, лоток 610 включает в общем тонкие, жесткие или полужесткие боковые стенки, включающие переднюю стенку 612, заднюю стенку 614, и противоположные боковые части 616, 618, соединяющие по периметру нижнюю поверхность 620 и в общем открытый верх. Боковые стенки и нижняя поверхность 620 определяют внутреннюю камеру 622 лотка 610. В одном воплощении открытый верх лотка 610 ограничен внешним фланцем 624, который представляет собой поверхность для приема съемной крышки (не показана), которая закрывает внутреннюю камеру 622, а также для обеспечения требуемой посадки верхнего края выдвижной секции устройства для биообработки, как указано ниже. Нижняя поверхность 620 лотка 610 включает проемы, количество которых соответствует количеству биоректорных сосудов в системе биообработки. Например, лоток 610 может включать первый проем 626 и второй проем 628. Нижняя поверхность 620 может также включать дополнительный проем 630, прилегающий к первому и второму проемам 626, 628, назначение которого описано ниже. В одном воплощении лоток 610 может быть получен посредством термоформовки, 3D-печати или литья под давлением, хотя можно также использовать другие технологии и способы изготовления, не выходя за рамки более широких аспектов изобретения.
Как лучше всего показано на фиг. 15, каждый из первого и второго проемов 626, 628 имеет такую форму и/или размеры, что над соответствующими проемами 626, 628 могут быть размещены первый и второй биоректорные сосуды 410, 420 с опорой на нижнюю поверхность 620 лотка 610 во внутренней камере 622, при этом остается возможность доступа к части биоректорных сосудов 410, 420 со стороны нижней части лотка 610 через соответствующие проемы 626, 628. В одном воплощении периметр проемов включает по меньшей мере один язычок или выступ для поддержки биореакторных сосудов. Например, по периметру проемов 626, 628 могут быть обеспечены выступы 632, которые проходят внутрь к центру проемов 626, 628 для поддержки биоректорных сосудов 410, 420, размещенных на них. Как показано на фиг. 12 и 15, лоток 610 может также включать один или более упоров, проходящих вверх над проемами 626, 628 для предотвращения поперечного перемещения биоректорных сосудов когда они установлены над соответствующими проемами 626, 628. Таким образом, упоры служат в качестве выравнивающих устройств, которые облегчают установку в надлежащее положение биоректорных сосудов 410, 420 в лотке 610 и способствуют предотвращению произвольного перемещения биоректорных сосудов 410, 420 во время загрузки или установки комплекта 600 во втором модуле 200, как обсуждается ниже.
Как также показано на фиг. 12 и 13, лоток 610 может включать одно или более опорных ребер 636, образованных на нижней поверхности лотка 610. Опорные ребра 636 могут проходить по ширине и/или длине лотка 610 и придавать жесткость и прочность лотку 610, облегчая перемещение и обращение с комплектом 600. Ребра 636 могут быть выполнены как неотъемлемая часть лотка или могут быть добавлены в качестве вспомогательного компонента посредством средств крепления, известных в технике (см. фиг. 13). В одном воплощении лоток 610 включает проем 638 для приема стыковочной пластины, которую также упоминают в этом документе как трубный модуль 650, которая удерживает линии потока текучей среды в упорядоченном состоянии и поддерживает их в положении, обеспечивающем возможность стыковки с насосами и запорными клапанами. В других воплощениях трубный модуль 650 может быть выполнен как неотъемлемая часть задней стенки 614 лотка 610.
На фиг. 16 и 17 показана конструкция трубного модуля 650 согласно одному воплощению изобретения. Как показано на чертежах, трубный модуль включает первый блок 652 держателей трубок, предназначенный для приема линии 442 первой сборки для текучей среды, соединительной линии 450 и линии 490 для отходов системы 400 потока текучей среды, и удерживания линии 442 первой сборки для текучей среды, соединительной линии 450, линии 490 для отходов - пермеата в положении, обеспечивающем возможность селективной стыковки с соответствующими выходными патрубками 454, 456, 492 перистальтической насосной сборки, описанной ниже в связи с фиг. 35 и 36. В одном воплощении линию 442 первой сборки, соединительную линию 450 и линию 490 для отходов удерживают проходящими горизонтально и разнесенными вертикально посредством первого блока 652 держателей трубок. В частности, как лучше всего показано на фиг. 17, первый блок 652 держателей трубок захватывает каждую из линий 441, 450, 490 в двух позициях 656, 658, находящихся на расстоянии друг от друга (например, посредством скоб или простых перекрытий между трубками и зазорами в первом блоке 652 держателей трубок), которые определяют полость между ними. Как также показано на фиг. 17, первый блок 652 держателей трубок включает сквозной проем 660, который предназначен для приема башмака (не показан) перистальтической насосной сборки. Эта конфигурация позволяет обеспечить перистальтическое сжатие линий 442, 450, 490 на башмаке с помощью соответствующих выходных патрубков перистальтического насоса или насосов, чтобы обеспечить соответствующее продвижение текучей среды через линии, как описано ниже.
Как показано на фиг. 16-18, трубный модуль 650 также включает второй блок 654 держателей трубок, выполненный как неотъемлемая часть (или в другом случае, присоединенный) к первому блоку 652 держателей трубок. Второй блок 654 держателей трубок предназначен для приема всех линий потока текучей среды системы 400 потока текучей среды со связанными с ней запорными клапанами. Например, второй блок 654 держателей трубок предназначен для удерживания хвостовых участков 464а-f трубок первой сборки 440 для текучей среды, хвостовых участков 470a-d трубок второй сборки 444, первой линии 414 и второй линии 418 первого биореакторного сосуда 410, первой линии 414 и второй линии 428 второго биореакторного сосуда 420, линии источника стерильного воздуха, соединительной линии 450 и линии 482 фильтрации (и в некоторых воплощениях линий 476a-476d для отбора проб). Аналогично первому блоку 652 держателей трубок, второй блок 654 держателей трубок может поддерживать эти трубки проходящими горизонтально и находящимися на расстоянии в вертикальном направлении. В частности, второй блок 654 держателей трубок может включать проходящие в горизонтальном направлении и разнесенные в вертикальном направлении желобы 666, которые предназначены для приема в них линий. Фиг. 18 и 19 также лучше всего иллюстрируют конфигурацию желобов 666, которые удерживают все линии для текучей среды, что действуют над/по поверхности контакта запорных клапанов. Предпочтительно желобы 666 следуют контуру блока 654, но в частности проходят через плоскую заднюю пластину так, что открываются к фильтру 484. Как показано на фиг. 18, в одном воплощении второй блок 654 держателей трубок может иметь один или более узких желобов 682 для трубок в нижней части второго блока 654 держателей трубок для удерживания контура соединительной линии 450, от которого проходит линия для отбора проб, и желоб 684 линии отходов для приема хвостового участка 470а трубки, который связан с резервуаром 472а для отходов.
Второй блок 654 держателей трубок может включать плоскую заднюю пластину 662, имеющую множество отверстий 664, соответствующих множеству линий для потока текучей среды, удерживаемых вторым блоком 654 держателей трубок. В частности, по меньшей мере одно отверстие выровнено по горизонтали с каждым желобом 666 и линией потока, удерживаемой в ней. Как лучше всего показано на фиг. 16, второй блок 654 держателей трубок включает два свободных проема 668, 670, которые предназначены для приема упорной плиты (не показана) комплекта запорных клапанов. Эта конфигурация позволяет обеспечить селективное сжатие хвостовых участков 464a-f трубок первой сборки 440 для текучей среды, хвостовых участков 410a-d второй сборки 444 для текучей среды, первой линии 414 и второй линии 418 первого биореакторного сосуда 410, первой линии 424 и второй линии 428 второго биореакторного сосуда 420, линии 460 источника стерильного воздуха, соединительной линии 450 и линии 482 фильтрации на упорной плите соответствующим поршнем привода комплекта запорных клапанов, чтобы селективно предотвратить поток текучей среды или обеспечить возможность его протекания, как описано ниже. Как показано на фиг. 18 и 19, отверстия 664 могут быть расположены в виде первой и второй колонки параллельно, где отверстия в первой колонке отверстий смещены в вертикальном направлении относительно отверстий во второй колонке отверстий так, что отверстия в первой колонке отверстий не совмещены по горизонтали с отверстиями во второй колонке отверстий. Эта конфигурация обеспечивает возможность того, что трубный модуль 650, лоток 610 и комплект 600 в целом имеют низкий профиль.
В одном воплощении фильтр 484 (показанный на фиг. 16 в виде модуля удлиненного полого волокнистого фильтра) может быть объединен с трубным модулем 650, например, посредством прикрепления фильтра 484 к трубному модулю 650 с использованием поддерживающих хомутов 672. Когда фильтр 484 представляет собой полый волокнистый фильтр, фильтр 484 может проходить по существу по всей длине трубного модуля 650 и включать первый, входной конец 674 для приема входного потока текучей среды из линии 482 фильтрации и второй, выходной конец 676 для перемещения ретентата после удаления пермеата/отходов обратно в линию 482 фильтрации и соединительную линию 450 для циркуляции в один из первого биореакторного сосуда 410 и второго биореакторного сосуда 420. Фильтр 484 может также включать патрубок 678 для пермеата, расположенный рядом со вторым, выходным концом 676 для соединения с линией 490 для отходов для перемещения отходов/пермеата в резервуар 472а для пермеата/отходов. Наконец, трубный модель 650 может включать элементы 680 для приема хомутов и упорядочивания биореакторных линий (например, первой и второй линий 414, 418 первого биореакторного сосуда 410 и/или первой и второй линий 424, 428 второго биореакторного сосуда 420).
Как и лоток 610, трубный модуль может быть получен посредством термоформовки, 3D-печати, литья под давлением, хотя можно использовать и другие технические приемы и способы изготовления, не отклоняясь от области защиты изобретения в его более широких аспектах. Как обсуждается выше, в одном воплощении трубный модуль 650 может быть выполнен как неотъемлемая часть лотка 610. В других воплощениях трубный модуль 650 может быть отдельным компонентом, который размещен в лотке 610 с возможностью съема.
На фиг. 20-22 показаны различные виды одного воплощения комплекта 600, иллюстрирующие первый биореакторный сосуд 410 и второй биореакторный сосуд 420, размещенные в лотке 510, и линии для текучей среды компоновки 400 потока, размещенные в трубном модуле 650. Как показано на чертеже, вместо проема 630, комплект 600, показанный на фиг. 20-22, включает сплошное дно, чтобы обеспечить пространство 631 для отбора проб в лотке 610 для приема контейнера, в котором размещены линии для отбора проб (например, линии 476а, 476b для отбора проб). Комплект 600 предоставляет модульную платформу для обработки клеток, которую можно легко установить и отправить в отходы после использования. Хвостовые участки трубок первой и второй сборок 440, 444 для текучей среды позволяют реализовать эксплуатацию по принципу «подключай и работай», давая возможность быстрого и легкого присоединения мешков для различных сред, реагентов, отходов, мешков для отбора проб и сбора, чтобы обеспечить возможность осуществления различных используемых процессов на единой платформе. В одном воплощении присоединение и отсоединение можно выполнять посредством стерильной нарезки и сваривания отрезков трубок, как описано выше, например, с помощью устройства TERUMO или посредством сжимания, сваривания и нарезки отрезков трубок, как известно в технике.
На фиг. 23-25 показан комплект, выполненный специально для приема устройством 700 для биообработки, которое содержит все технические средства (т.е. контроллеры, насосы, приводы запорных клапанов и т.д.), требуемые для приведения в действие комплекта 600 как части способа биообработки. В одном воплощении устройство 700 для биообработки и комплект 600 (содержащий компоновку 400 потока и биореакторные сосуды 410, 420) вместе образуют второй модуль 200 биообработки, описанный выше в связи с фиг. 1 и 2. Устройство 700 для биообработки включает корпус 710, включающий выдвижные секции 712, 714, 716, вдвигаемые в корпус 710. Хотя на фиг. 23 показано устройство 700 для биообработки, включающее три выдвижных секции, устройство может включать лишь одну выдвижную секцию, две выдвижные секции или более трех выдвижных секций, чтобы обеспечить одновременное осуществление операций биообработки в каждой выдвижной секции. В частности, в одном воплощении каждая выдвижная секция 712, 714, 716 может быть независимым модулем биообработки для осуществления процессов активации, генетической модификации и/или размножения клеток (т.е. может являться эквивалентом вторых модулей 200а, 200b и 200с, описанных выше в связи с фиг. 2). В этой связи, любое количество выдвижных секций может быть включено в устройство 700 для параллельной обработки множества образцов от одного или разных пациентов. В одном воплощении каждую выдвижную секцию можно разместить внутри специально предназначенного для этого корпуса, и корпуса могут быть уложены друг на друга.
Как показано на фиг. 23 и 24, каждая выдвижная секция, например выдвижная секция 712 включает боковые стенки 718, нижнюю поверхность 720, ограничивающую рабочую камеру 722 и в общем открытый верх. Выдвижная секция 712 выполнена с возможностью перемещения между закрытым положением, в котором выдвижная секция полностью вдвинута в корпус 710, как показано для выдвижных секций 714 и 716 на фиг. 23, и открытым положением, как показано для выдвижной секции 712 на фиг. 23 и 24, где выдвижная секция 712 выступает из корпуса 710, обеспечивая возможность доступа в рабочую камеру 722 через открытый верх. В одном воплощении одна или более боковых стенок 718 является терморегулируемой, чтобы регулировать температуру в рабочей камере 722. Например, одна или более боковых стенок 718 может включать встроенный нагревательный элемент (не показан) или находиться в тепловом контакте с нагревательным элементом, так что боковые стенки 718 и/или рабочая камера 722 могут быть нагреты до требуемой температуры для поддерживания рабочей камеры 722 при требуемой температуре (например, 37°С), которая является оптимальной для выполнения технологических стадий в модуле 200. В некоторых воплощениях нижняя поверхность 720 и нижняя сторона верхней поверхности корпуса (над рабочей камерой, когда выдвижная секция закрыта) могут быть терморегулируемыми аналогичным образом (например, встроенный нагревательный элемент). Отсек 724 для технических средств выдвижной секции 712 позади рабочей камеры 722 может вмешать все технические средства устройства 700, как подробно описано ниже. В одном воплощении выдвижная секция 712 может дополнительно включать вспомогательный отсек 730, прилегающий к рабочей камере 722, для вмещения резервуаров, содержащих среды, реагенты и т.д., которые связаны с первой сборкой 440 для текучей среды и второй сборкой 444 для текучей среды. В одном воплощении вспомогательный отсек можно замораживать.
Каждая выдвижная секция, например, выдвижная секция 712 может быть установлена с возможностью скольжения на находящиеся напротив друг друга направляющие рельсы 726, прикрепленные к внутренней части корпуса 710. Возвратно-поступательный привод может быть функционально связан с выдвижной секцией 712 для селективного перемещения выдвижной секции 712 между открытым и закрытым положениями. Возвратно-поступательный привод выполнен с возможностью плавного и регулируемого перемещения выдвижной секции 712 между открытым и закрытым положениями. В частности, возвратно-поступательный привод выполнен с возможностью открывать и закрывать выдвижную секцию 712 по существу с постоянной скоростью (и минимальным ускорением и замедлением при остановке и начале перемещения), чтобы свести к минимуму возмущение содержимого биореакторного сосуда или сосудов.
На фиг. 25 представлен вид сверху внутренней части выдвижной секции, показывающий рабочую камеру 722, отсек 724 для технических средств и вспомогательный отсек 730 выдвижной секции 712. Как проиллюстрировано на чертеже, отсек 724 для технических средств, расположенный позади рабочей камеры 722, включает источник 732 электропитания, панель управления перемещением и электронный блок 734 привода, которые встроены или находятся в сообщении с контроллером 210 второго модуля, комплект 736 низкомощных соленоидов, насосную сборку 738 (которая включает выходные патрубки для насосов 454, 456, 492) и привод 740 зацепления выдвижной секции. Отсек 724 для технических средств выдвижной секции 712 дополнительно включает башмак 742 насоса и пару упорных плит 744 запорных клапанов для состыковки с насосной сборкой 738 и комплектом соленоидов, соответственно, как описано ниже в этом документе. В одном воплощении башмак 742 насоса и упорные плиты 744 соленоидов прикреплены к передней основной плите рабочей камеры (передней плите). Отсек для технических средств (и описанные компоненты) прикреплен к задней основной плите. Обе плиты установлены с возможностью скольжения на рельсы. Кроме того, привод 740 зацепления выдвижной секции соединяет две плиты и его используют для приведения двух плит (и компонентов, расположенных на плитах) в позицию стыковки (устанавливая роликовые головки насосов в башмак насоса и тем самым поджимая насосные трубы, если они вставлены между ними). Как дополнительно описано в этом документе, насосная сборка обеспечивает селективную работу на линиях 442, 450 и 490 пути 400 потока, чтобы независимо обеспечивать соответствующие перистальтические движущие силы в этих линиях. Аналогично, блок 654 держателей трубок лотка 600 размешают между комплектом 736 соленоидов и упорными плитами 744, как описано ниже.
Как также проиллюстрировано на фиг. 25, две опорные плиты, т.е. первая и вторая опорные плиты 746, 749 размещены в рабочей камере 722 на нижней поверхности 720 и проходят вверх или выступают от нее. В одном воплощении рабочая камера 722 может вмещать одну опорную плиту, или более двух опорных плит. Опорные плиты 746, 748 предназначены для приема на них или иного зацепления первого биореакторного сосуда 410 и второго биореакторного сосуда 420. Как также показано на фиг. 25, выдвижная секция 712 также включает плиту 750, выполненную с датчиками нагрузки, расположенную рядом с опорными плитами 746, 748 в рабочей камере 722 для определения массы резервуара, например, резервуара 472а для отходов, размещенного на ней.
Фиг. 26-28 лучше всего иллюстрируют конфигурацию опорных плит 746, 748, причем фиг. 28А показывает компоненты технических средств, расположенные под опорной плитой. В этом документе опорные плиты 746, 748 и компоненты технических средств (т.е. датчики, двигатели, приводы и т.д., соединенные с ними или расположенные под ними, как показано на фиг. 28А) могут совместно упоминаться как опорная плита. Первая и вторая опорные плиты 746, 748 являются по существу идентичными по конфигурации и функционированию, но для простоты в последующем описании опорных плит 746, 748 ссылки сделаны только на опорную плиту 746. Опорные плиты 746, 748 имеют по существу плоскую верхнюю поверхность 752, имеющую форму и площадь поверхности, которые в общем соответствуют форме и площади нижней плиты 502 первого биореакторного сосуда 410. Например, опорная плита может иметь по существу прямоугольную форму. Опорные плиты 746, 748 могут также включать рельефные или утопленные области 758, которые в общем соответствуют положению выступов или язычков 632 лотка 610, назначение которых описано ниже. Опорные плиты 746, 748 поддерживаются посредством датчиков 760 нагрузки (например, четыре датчика 760 нагрузки, расположенных под каждым углом опорной плиты 746). Датчики 760 нагрузки предназначены для определения массы первого биореакторного сосуда 410 во время биообработки для использования контроллером 210.
В одном воплощении опорная плита 746 может включать встроенный нагревательный элемент или находится в тепловом контакте с нагревательным элементом, так что рабочую камеру 722 и/или содержимое первого биореакторного сосуда 410, размещенного в ней можно поддерживать при требуемой температуре. В одном воплощении нагревательный элемент может быть таким же, как нагревательный элемент, который нагревает боковые стенки 718, верхнюю стенку и нижнюю поверхность, или отличным от него.
Как проиллюстрировано, опорная плита 746 включает направляющие или установочные штифты 754, которые выступают над верхней поверхностью 452 опорной плиты 746. Количество установочных штифтов 754 и положение и разнесение установочных штифтов 754 могут соответствовать количеству, положению и разнесению углублений 550 в нижней поверхности нижней плиты 502 биореакторных сосудов 410, 420. Как указано ниже, установочные штифты 754 выполнены с возможностью приема в углубления 550 в нижней плите 502 первого биореакторного сосуда 410, когда первый биореакторный сосуд 410 расположен в рабочей камере 722, чтобы гарантировать надлежащее положение первого биореакторного сосуда 410 на первой опорной плите 746.
Как также показано на фиг. 26-28, опорная плита 746 может дополнительно включать встроенный датчик 756 для определения надлежащего положения (или отклонения от надлежащего положения) первого биореакторного сосуда 410 на первой опорной плите 746. В одном воплощении датчик 746 представляет собой луч инфракрасного света, хотя можно также использовать другие типы датчиков, например, реле уровня, не выходя за пределы области защиты более широких аспектов изобретения. Датчик предназначен для взаимодействия с конструкцией 552 для выверки положения на нижней плите 502, когда первый биореакторный сосуд 410 надлежащим образом посажен на первую опорную плиту 746. Например, если датчик 756 представляет собой луч инфракрасного света, и конструкция 552 для выверки положения представляет собой прерыватель луча (например, фольговый вывод), с по существу непроницаемой для ИК света конструкцией 552 для выверки положения, когда первый биореакторный сосуд 410 полностью посажен на опорную плиту 746, прерыватель луча перебивает луч инфракрасного света (например, прерывает луч). Это подает сигнал контроллеру 210, что первый биореакторный сосуд 410 посажен надлежащим образом. Если после размещения первого биореакторного сосуда 410 на первой опорной плите 746 контроллер не обнаруживает, что луч инфракрасного света датчика 756 прерван, это показывает, что первый биореакторный сосуд не полностью или не надлежащим образом посажен на опорную плиту 746, и что требуется корректировка. Поэтому датчик 756 на опорной плите 746 и конструкция 552 для выверки положения на нижней плите 502 первого биореакторного сосуда 410 гарантируют, что первый биореакторный сосуд 410 посажен в ровном положении на опорную плите 746 (как определено установочными штырями) перед инициированием биообработки.
Как показано еще на фиг. 26-28А, опорная плита 746 дополнительно включает встроенный датчик 759 температуры, который расположен так, что находится на одной линии с отверстием 556 в нижней плите 502 первого биореакторного сосуда 410. Датчик 759 температуры предназначен для измерения или определения одного или более параметров в биореакторном сосуде 410, например, уровня температуры в биореакторном сосуде 410. В одном воплощении опорная плита 746 может дополнительно включать резистивный температурный датчик 760, предназначенный для измерения температуры верхней поверхности 752, и датчик диоксида углерода (расположенный под опорной плитой) для измерения содержания диоксида углерода в биореакторном сосуде.
Как также показано на фиг. 26-28А, каждая опорная плита 746, 748 включает приводной механизм 761 (например, двигатель), включающий, например, пару противоположных кулачковых рычагов 762. Кулачковые рычаги 762 попадают в желобы 764 в опорных плитах 764, 768 и выполнены с возможностью вращения вокруг оси кулачкового вала между свободной позицией, когда кулачковые рычаги 762 расположены под верхней поверхностью 752 опорной плиты 746, и позицией зацепления, когда кулачковые рычаги 762 проходят над верхней поверхностью 752 опорной плиты и контактируют с противоположными плоскими поверхностями 554 зацепления нижней плиты 502 первого биореакторного сосуда 410, когда первый реакторный сосуд 410 размещен поверх первой опорной плиты 746. Как описано подробно ниже, приводной механизм выполнен с возможностью наклонять биореакторный сосуд поверх опорной плиты, чтобы обеспечить перемешивание и/или способствовать опорожнению биореакторного сосуда.
На фиг. 29-32 показаны более подробные виды возвратно-поступательного привода 768 и привода 740 зацепления выдвижной секции в отсеке 724 для технических средств выдвижной секции 712. Как показано на фиг. 29 и указано выше, возвратно-поступательный привод 768 выполнен с возможностью перемещения выдвижной секции 712 между открытым и закрытым положениями. В одном воплощении возвратно-поступательный привод 768 подключен с помощью электрического соединения к переключателю 770 с внешней стороны корпуса 710, что обеспечивает возможность пользователю регулировать перемещение выдвижной секции. Возвратно-поступательный привод 770 обеспечивает регулируемое перемещение выдвижной секции 712 для предотвращения возмущения биореакторного сосуда или сосудов в выдвижной секции 712. В одном воплощении возвратно-поступательный привод 768 имеет шаг приблизительно 40,64 см (16 дюймов) и максимальную скорость приблизительно 5,08 см (2 дюйма) в секунду.
Как показано на фиг. 30, привод 740 зацепления выдвижной секции включает ходовой винт 772 и захватное плечо 774, которое прикреплено к передней плите 751 в выдвижной секции 712. Привод зацепления выдвижной секции функционально связан с насосной сборкой 738 и комплектом 736 соленоидов и выполнен с возможностью перемещения насосной сборки 738 и комплекта 736 соленоидов между первым, свободным положением и положением сцепления.
На фиг. 31 и 32 лучше проиллюстрированы свободное положение и положение сцепления насосной сборки 738 и комплекта 736 соленоидов. Как проиллюстрировано на фиг. 31, в свободном положении насосная сборка 738 и комплект 736 соленоидов находятся на расстоянии от башмака 742 насоса и упорных плит 744 запорных клапанов, соответственно. После приведения в действие ходового винта 772, привод 740 зацепления выдвижной секции перемещает насосную сборку 738 и комплект соленоидов поступательно вперед в положение, показанное на фиг. 32. В этом положении выходные патрубки насосов насосной сборки 758 стыкуются с линиями в первом блоке 652 держателей трубок, и комплект 736 соленоидов расположен достаточно близко к упорным плитам 744 запорных клапанов, так что поршень/привод комплекта 736 соленоидов может запереть/зажать соответствующие ему линии для текучей среды второго блока 654 держателей трубок против упорной плиты или плит 744 запорных клапанов, посредством чего предотвращают протекание потока через эту линию для потока текучей среды.
Обращаясь назад к фиг. 24 и с дополнительной ссылкой на фиг. 33-39, отметим, что при эксплуатации выдвижную секцию можно регулируемо перемещать в открытое положение с помощью приведения в действия переключателя 770 с внешней стороны корпуса 710. Затем одноразовый опускаемый блок комплекта 600, содержащий трубный модуль 650 (который удерживает все трубки и хвостовые участки трубок компоновки 400 текучей среды) и первый и второй биореакторные сосуды 410, 420, опускают в положение внутри рабочей камеры 722. Как только комплект 600 опущен в рабочую камеру 722, башмак 742 насоса устанавливают через свободный проем 660 первого блока 652 держателей трубок, так что насосные трубки 442, 450, 490 размещают между башмаком 742 насоса и выходными патрубками 454, 456, 492 насосов перистальтической насосной сборки 738. На фиг. 35 представлен вид в перспективе перистальтической насосной сборки 738, показывающий расположение выходных патрубков 454, 456, 492 насосов относительно друг друга. На фиг. 36 проиллюстрировано расположение выходных патрубков 454, 456, 492 насосов по отношению к насосным трубкам 442, 450, 490, когда комплект 600 размещен в рабочей камере 722. Как показано на чертеже, насосные трубки 442, 450, 490 расположены между башмаком 742 насоса и выходными патрубками 454, 456, 492 насосов. При эксплуатации, когда привод 740 зацепления выдвижной секции устанавливает насосную сборку 738 в позицию зацепления, выходные патрубки 454, 456, 492 насосов можно селективно приводить в действие под управлением контроллера 210 для инициирования, поддерживания и прекращения потока текучей среды через трубки 442, 450, 490.
Аналогично, когда комплект 600 опускают в камеру 722 для переработки, упорные плиты 744 запорных клапанов проходят в свободные проемы 668, 670 второго блока 654 держателей трубок, так что хвостовые участки 464а-f трубок первой сборки 440 для текучей среды, хвостовые участки 470а-d второй сборки 444 для текучей среды, первая линия 414 и вторая линия 418 первого биореакторного сосуда 410, первая линия 424 и вторая 428 второго биореакторного сосуда 420, линия источника стерильного воздуха, соединительная линия 450 и линия 482 фильтрации, которые удерживаются вторым блоком 657 держателей трубок, расположены между комплектом 736 соленоидов и упорной плитой 744 запорных клапанов. Эта конфигурация лучше всего показана на фиг. 37-39 (при этом фиг. 37 и 38 иллюстрируют взаимосвязь между комплектом 736 соленоидов и упорной плитой 744 запорных клапанов перед размещением их на задней плите 662 второго блока 354 держателей трубок в пространстве 776).
Как показано на чертеже, каждый соленоид 778 комплекта 736 соленоидов включает плунжер 780, который выполнен с возможностью поступательного прохождения через соответствующее отверстие (из отверстий 664) на заднюю плиту 662 второго блока 654 держателей трубок для зажима соответствующей трубки на упорной плите 744 запорного клапана. В этой связи, комплект 736 соленоидов и упорная плита 744 совместно образуют комплект запорных клапанов (который включает клапаны первой сборки 440 для текучей среды и второй сборки 444 для текучей среды, а также клапаны биореакторных линий, т.е. клапаны 432, 434, 436, 438, клапан 462 стерильной линии, клапан 452 соединительной линии и клапаны 486, 488 линии фильтрации). В частности, запорные клапаны компоновки 400 потока снабжены соответствующими соленоидами 778 (т.е. плунжерами соленоидов) комплекта 736 соленоидов работающих/действующих на соответствующую упорную пластину 744, тогда как путь потока/линия находится посередине. В частности, при эксплуатации, когда привод 740 зацепления выдвижной секции устанавливает комплект 736 соленоидов в положение зацепления, каждый соленоид 778 можно селективно привести в действие под управлением контроллера 210, чтобы прижать соответствующую линию для текучей среды к упорной пластине 744 для прекращения потока текучей среды через нее. В настоящем изобретении предусмотрено, что каждая линия для текучей среды расположена между плоской рабочей поверхностью упорной пластины и плоской верхней частью соленоидного привода. Альтернативно, верхняя часть соленоидного привода может включать фасонную верхнюю часть, например, две сходящиеся на конус поверхности, встречающиеся на продолговатом крае, подобно крестообразной отвертке, что оптимизировано для обеспечения требуемого усилия защемления, действующего на упруго-гибкую линию для текучей среды. В качестве еще одного варианта, рабочая поверхность упорной пластины может включать удлиненное ребро или выступ, проходящий к каждой линии для текучей среды, так что плоская верхняя часть соленоида может прижимать линию для текучей среды к этому проходящему в поперечном направлении ребру, чтобы перекрыть поток текучей среды в линии.
Как показано на фиг. 33, 34 и 40, когда комплект 600 опущен в рабочую камеру выдвижной секции, первый биореакторный сосуд 410 и второй биореакторный сосуд 420 поддерживаются над проемами 626, 628 периметром проемов и, в частности, язычками/выступами 632. Если комплект опущен ниже, опорные плиты 746, 748 проходят через проемы 626, 628 и принимают или иным образом стыкуются с биореакторными сосудами 410, 420. Форма проемов 626, 628 и верхняя поверхность 752 опорных плит 746, 748 (например, освобожденные области 758 опорных плит 746, 748, которые соответствуют язычкам/выступам 632 лотка 610) обеспечивают возможность продолжить перемещение вниз лотка 610, когда биореакторные сосуды 410, 420 приняты опорными плитами 746, 748, так что нижняя поверхность лотка 610 и язычки/выступы 632 посажены в положении ниже верхней поверхности 752 опорных плит 746, 748, так что биореакторные сосуды 410, 420 могут поддерживаться опорными плитами 746, 748 на расстоянии от нижней поверхности 620 лотка 610. Это обеспечивает то, что лоток 610 не затрагивает уровень посадки биореакторных сосудов 410, 420 на опорных плитах 746, 748.
Поскольку опорные плиты 746, 748 проходят через проемы 726, 728 в лотке 610, установочные штифты 754 на опорных плитах 746, 748 попадают в соответствующие углубления 550 в нижней плите 502 биореакторных сосудов 410, 420, гарантируя надлежащее выравнивание биореакторных сосудов 410, 420 с опорными плитами 746, 748. При надлежащей посадке на опорных плитах 746, 748, прерыватель 552 луча прерывает луч света датчика 756 в опорных плитах, указывая контроллеру на то, что биореакторные сосуды 410, 420 находятся в надлежащем положении. Поскольку высоты опорных плит 746, 749 и установочных штифтов выровнены, прерывание луча света датчика 756 прерывателем 552 луча подобным образом гарантирует то, что биореакторные сосуды 410, 420 выровнены. В этом положении надлежащей посадки датчик 759 на опорных плитах 746, 748 находится на одной линии с отверстием 556 в нижней плите 502, что обеспечивает возможность индикации параметров обработки во внутренней камере биореакторных сосудов 410, 420, соответственно. Кроме того, при положении полной посадки кулачковые рычаги 762 опорных плит 746, 748 выровнены с плоскими поверхностями 554 зацепления нижней плиты 502 биореакторных сосудов 410, 420, соответственно.
На фиг. 40 представлен вид спереди в поперечном сечении, иллюстрирующий это положение полной посадки первого биореакторного сосуда 410 на опорной плите 746. Как показано на фиг. 40, нагревательный элемент в форме нагревательной подушки 782 и нагревательный модуль 784 могут расположены ниже опорной плиты 746 для нагревания опорной плиты 746. Как показано на фиг. 40, модуль 786 обнаружения диоксида углерода может быть также расположен под опорной плитой для определения содержания диоксида углерода в рабочей камере 722.
Как также показано на фиг. 40, в одном воплощении боковые стенки 718 и дно выдвижной секции 712 (и верхняя стенка корпуса) может включать крышку 788, изоляционный слой 790 пены, чтобы способствовать сведению к минимуму потери тепла из рабочей камеры 722, пленочный нагреватель 792 для нагрева стенок, как описано выше, и внутреннюю металлическую пластину 794. В одном воплощении внутренняя металлическая пластина 794 может быть выполнена из алюминия, хотя также можно использовать другие теплопроводные материалы, не выходя за рамки более широких аспектов изобретения. Выдвижная секция 712 может дополнительно включать одно или более щеточных уплотнений 796, чтобы способствовать сведению к минимуму потерь тепла из камеры 722 переработки, и терморазрыв 798 для сведения к минимуму или предотвращения потока тепловой энергии из выдвижной секции 712 к другим компонентам устройства 700 (например, к корпусу 710 или другим выдвижным секциям, (например, выдвижным секциям 714, 716)).
Обращаясь в очередной раз к фиг. 34, когда комплект 600 размещен в рабочей камере 722, датчик 750 нагрузки в нижней части рабочей камеры 722 рядом со второй опорной плитой 748 проходит через проем 730 в лотке 610 так, что мешок 472а для отходов может быть соединен с хвостовым участком 470а трубки и размещен на датчике 750 нагрузки. Как показано на чертеже, когда комплект 600 размещен внутри выдвижной секции 712, второй блок 654 держателей трубок удерживает трубки так, что хвостовые участки 464а-f трубок первой сборки 440 для текучей среды и хвостовые участки 470b-d второй сборки 444 для текучей среды проходят во вспомогательный отсек 730 для присоединения к ним резервуаров. В одном воплощении линии 476а-476d для отбора проб проходят подобным образом во вспомогательный отсек 730.
На фиг. 41-44 проиллюстрирована работа кулачковых рычагов 762 опорных плит 746, 748. Как показано на чертежах, кулачковые рычаги 762 выполнены с возможностью перемещения между убранным положением, когда они расположены под верхней поверхностью опорных плит 746, 748 и позицией зацепления, когда они вращаются вокруг оси 766 кулачкового вала и проходят над опорными плитами 746, 748 для вхождения в контакт с плоскими поверхностями 554 зацепления биореакторных сосудов 410, 420, чтобы поднимать биореакторные сосуды 410, 420 от опорных плит 746, 748. Поскольку кулачковые рычаги 762 убраны под нижнюю поверхность опорных плит 746, 748 в пассивном состоянии, и биореакторные сосуды 410, 420 поддерживаются на уровне опорных плит 746, 748 (и, в частности, на уровне установочных штифтов 754), не требуется мощности, чтобы удерживать биореакторные сосуды в ровном положении. В частности, когда биореакторные сосуды 410, 420 находятся на опорных плитах 746, 748, они находятся в ровном положении. В случае прекращения подачи энергии, биореакторные сосуды 410, 420 остаются на уровне опорных плит 746, 748 и не требуют непрерывной регулировки с использованием кулачковых рычагов 762 для сохранения ровного положения. Это отличается от некоторых систем, в которых может требоваться постоянная регулировка биореактора с использованием серводвигателей для сохранения ровного положения. Действительно, с конфигурацией кулачковых рычагов 762 по изобретению, подача энергии на привод требуется только при наклонении биореакторных сосудов для перемешивания/смешивания, как обсуждается ниже, что сводит к минимуму вклад тепла в камеру 722 переработки. Как показано на фиг. 41-43, кулачковые рычаги 762 можно эксплуатировать так, чтобы последовательно перемешивать содержимое биореакторных сосудов 410, 420. Например, когда требуется перемешивать содержимое биореакторного сосуда 410, один из кулачковых рычагов приводят в действие для поднятия одного конца биореакторного сосуда 410 от опорной плиты 746 (и отсоединения от установочных штифтов 754 на опорной плите 746), когда противоположный конец остается посаженным на опорную плиту, и установочные штифты 754 на не поднятом конце остаются в соответствующих углублениях 550 в нижней плите 502. Поднятый кулачковый рычаг затем вращается назад в исходное положение, и противоположный кулачковый рычаг вращают до позиции зацепления, чтобы поднять противоположный конец биореакторного сосуда от опорной плиты и установочных штифтов.
В одном воплощении система кулачкового исполнительного механизма может быть выполнена так, что кулачковые рычаги 762 могут быть установлены в исходном положении так, что они не касаются биореакторного сосуда, предотвращая повреждения культуры и обеспечивая возможность устанавливать в исходное положение (или тестировать) кулачковые рычаги 762 в любой момент в течении длинных периодов обработки клеток. Таким образом, хотя настоящее изобретение предусматривает обеспечение других средств раскачивания или перемешивания, при обеспечении двух кулачковых рычагов 762 на противоположных сторонах опорной плиты, общая высота механизма перемешивания может быть сведена к минимуму. Например, перемещения на угол ±5 градусов можно достичь с центральным приводом (расположенным по центру опорной плиты), но почти такого же перемещения сосуда можно достичь при перемещении сосуда на угол 0-5 градусов с помощью кулачковых рычагов на обеих сторонах сосуда, эффективно перемещая сосуд на ±5 градусов при половине высоты. Кроме того, перемещение кулачковых рычагов 762 (т.е. скорость вращения кулачкового рычага и согласование по времени работы кулачковых рычагов) можно регулировать, чтобы максимизировать волнообразование в сосуде для достижения максимальной амплитуды волн и, таким образом, (в идеале) достичь максимальной однородности содержимого сосуда и максимизировать время достижения однородности. Согласование по времени можно также регулировать, исходя из объема сосуда при данной геометрии, чтобы достичь максимальной эффективности перемешивания.
В одном воплощении оптический датчик 756 можно использовать для того, чтобы убедиться, что первый биореакторный сосуд 410 правильно возвращен в исходное положение после каждого перемещения для перемешивания. Дополнительно предусмотрено, что правильное возвращение биореакторного сосуда в исходное положение можно проверить и подтвердить даже между чередующимися перемещениями кулачковых рычагов. Это дает возможность быстрого обнаружения неправильного положения, по существу в реальном времени, позволяя оператору вмешаться для возвращения на место биореакторного сосуда без существенного отклонения от операции/протокола биообработки.
На фиг. 43 схематически проиллюстрировано положение текучей среды 800 внутри биореакторного сосуда во время этого процесса перемешивания. Как показано на фиг. 42, в одном воплощении контролер может использовать датчик 802 возвращения на место, размещенный на опорной плите 746, чтобы определить, когда кулачковые рычаги 762 возвращены в исходное положение под верхней поверхностью опорной плиты 746. Это полезно для координирования перемещения кулачковых рычагов 762 для обеспечения требуемой частоты перемешивания в биореакторных сосудах. В одном воплощении кулачковые рычаги 762 выполнены так, что обеспечивают максимальный угол наклона 5 градусов относительно опорной плиты 746.
На фиг. 44 показана граница раздела между установочными штифтами 754 опорной плиты и углублениями 550 в нижней плите 502 биореакторного сосуда 410 во время смешивания/перемешивания. В одном воплощении углубление 555 имеет куполообразную или полусферическую внутреннюю поверхность и диаметр d1, который больше диаметра d2 установочных штифтов 754. Как проиллюстрировано на фиг. 44, эта конфигурация обеспечивает зазор между установочными штифтами 754 и углублениями 550, что обеспечивает возможность наклона биореакторного сосуда 410, когда установочные штифты 754 находятся в углублениях 550.
В одном воплощении каждая выдвижная секция устройства 700 биообработки, например, выдвижная секция 712 предпочтительно включает откидывающуюся вниз переднюю панель 810, установленную на выдвижную секцию с возможностью откидывания, как показано на фиг. 45-50. Откидывающаяся вниз передняя панель 810 обеспечивает возможностью доступа во вспомогательный отсек 730 без открывания выдвижной секции 712, как лучше всего показано на фиг. 45, 49 и 50. Как понятно, эта конфигурация позволяет отбирать и менять мешки со средами во время процесса. В связи с вышеизложенным, в одном воплощении вспомогательный отсек может быть выполнен с телескопическими выдвижными рельсами 812, предоставляющими вспомогательные средства 815, на которых можно подвешивать различные резервуары/мешки со средами. Рельсы 812 выполнены с возможностью перемещения между убранным внутрь отсека 730 положением, как показано на фиг. 48, и выдвинутым из отсека 730 положением, как показано на фиг. 49. Когда мешок для сбора полон или требуется замена мешка со средами/текучей средой, рельсы 812 можно просто выдвинуть наружу и отрезать мешок. Новый мешок можно присоединить к соответствующему хвостовому участку и затем перевесить с рельса и задвинуть обратно во вспомогательный отсек 730 без необходимости открывания выдвижной секции 712 или приостановки процесса. В одном воплощении рельсы 812 могут быть установлены на проходящих в поперечном направлении поперечных стержнях 814. Таким образом, рельсы 812 могут быть выполнены с возможностью скольжения в поперечном направлении на стержнях 814 и выдвижения и убирания во вспомогательный отсек. Кроме того, когда выдвижная секция открыта ( фиг. 46), рельсы 812 могут вращаться вокруг заднего поперечного стержня так, что отсек 730 освобождается, что дает возможность пользователю вставить хвостовые участки трубок к передней части отсека 730, обеспечивая третью степень свободы.
Как проиллюстрировано на фиг. 51, в другом воплощении мешки для сред/текучей среды можно установить на платформе 820, которая выполнена с возможностью поворота во вспомогательном отсеке 730 из убранного положения в положение доступа. Например, платформа 820 может быть установлена для перемещения вдоль направляющей канавки 822, выполненной в боковых стенках вспомогательного отсека 730.
Как показано на фиг. 52, в одном воплощении устройство 700 биообработки может дополнительно включать низкопрофильный лоток 816 для отходов, размещенный в корпусе 710 под каждой выдвижной секцией, например, выдвижной секции 712. Лоток 816 для отходов независимо установлен на своей выдвижной секции с возможностью перемещения между закрытым положением и открытым положением. В закрытом положении лоток 816 предпочтительно проходит заподлицо с передней поверхностью выдвижной секции, тогда как в открытом положении лоток 816 открывает для доступа оператору свою собственную камеру 819. Камера 819 обеспечивает легкое хранение больших мешков с отходами, соединенных с путем потока текучей среды расположенного выше лотка 600, и обеспечивает доступ к ним без необходимости открывания выдвижной секции 712. Кроме того, в закрытом положении лотка 816 для отходов камера 819 расположена внизу своей выдвижной секции с соблюдением точной приводки, и лоток имеет такие размеры и форму, чтобы его можно было использовать для вмещения любых утечек из камеры 722 переработки или вспомогательного отсека 730.
В одном воплощении каждая выдвижная секция может включать видеокамеру, расположенную над камерой для переработки (например, над каждым биореакторным сосудом 410, 420), чтобы обеспечить возможность визуального наблюдения внутренности выдвижной секции 712 без необходимости открывания выдвижной секции 712. В одном воплощении видеокамера (или дополнительная видеокамера) может быть выполнена как неотъемлемая часть опорной плиты в сборе или расположена на боковой стенке с обзором вбок биореакторного сосуда или сосудов.
Поэтому второй модуль 200 по изобретению автоматизацию обработки клеток до такой степени, которая неизвестна в технике до настоящего времени. В частности, компоновка 400 потока текучей среды, насосная сборка 738 и комплект 736 запорных клапанов позволяют автоматизировать обращение с текучей средой между биореакторными сосудами 410, 420 и мешками, присоединенными к первой и второй сборкам 740, 744 для текучей среды (например, добавление текучей среды, транспортировка, отвод промывка и т.д.). Как обсуждается ниже, эта конфигурация также позволяет осуществлять концентрирование и отмывку с помощью полого волокнистого фильтра, перфузию без фильтра и заполнение линий. Использование привода 740 зацепления выдвижной секции также позволяет осуществлять присоединение и отсоединение вставляемого комплекта 600, дополнительно минимизируя места человеческого контакта. Действительно, человеческий контакт может потребоваться только для добавления и удаления мешков с источником/средами, отбора проб и введения данных (например, объем образца, плотность клеток и т.д.).
На фиг. 53-77 проиллюстрирован автоматизированный общий протокол для технологического процесса с иммобилизованным Ab покрытием, добавлением растворимых Ab, гамма-ретровирусным вектором с размножением в том же сосуде, с использованием второго модуля 200 и его компоновки 400 текучей среды. Этот общий протокол обеспечивает активацию (проиллюстрирована на фиг. 53-59), предварительную трансдукцию (проиллюстрирована на фиг. 60-71), размножение ( фиг. 72-76) и, для некоторых воплощений, сбор ( фиг. 77) популяции клеток в автоматическом и функционально закрытом режиме. Ниже, при описании работы запорных клапанов, когда клапан не используют для конкретной операции, он находится в своем закрытом состоянии/положении. Соответственно, после открывания клапана для проведения конкретной операции, как только операция завершена, клапан закрывают до проведения следующей операции/стадии.
Как показано на фиг. 53, на первой стадии клапаны 432 и 468f открыты и насос 454 линии первой сборки для текучей среды приводят в действие для перекачивания раствора антител (Ab) покрытия из резервуара 466f соединенного с первой сборкой 440 для текучей среды, в первый биореакторный сосуд 410 через первый его патрубок 412. Раствор антител покрытия инкубируют в течение периода времени и затем отводят через соединительную линию в резервуар 472а для отходов первой сборки 440 для текучей среды, открывая клапаны 434, 474а и приводя в действие насос 456. Как описано выше, опорожнение биореакторного сосуда 410 можно облегчить путем наклонения биореакторного сосуда 410 с использованием кулачковых рычагов 462.
После отвода раствора антител покрытия открывают клапаны 432 и 468е и приводят в действие насос 454 для перекачки промывочного буфера из резервуара 466е, соединенного с первой сборкой 440 для текучей среды, в первый биореакторный сосуд 410 через первую биореакторную линию. Затем промывочный буфер отводят через соединительную линию 450 в резервуар 472а для отходов посредством приведения в действия насоса 456 линии циркуляции и открывания клапан 474а. В одном воплощении эту операцию промывки и отведения можно повторять много раз для надлежащей промывки первого биореакторного сосуда 410.
Как показано на фиг. 55, после промывки первого биореакторного сосуда 410 буфером, клетки в мешке 466d с посевом (которые предварительно обогащены и выделены с использованием первого модуля 100) перемещают в первый биореакторный сосуд, открывая клапаны 468d и 432 и приводя в действие насос 454. Клетки перекачивают через первую линию 414 первого биореакторного сосуда, и они поступают в первый биореакторный сосуд 410 через первый патрубок 412. Как показано на фиг. 56, затем открывают клапаны 432 и 468а и приводят в действие насос 454 для перекачивания второго раствора антител (Ab) из резервуара 466а, соединенного с первой сборкой 440 для текучей среды, в первый биореакторный сосуд 410 через первый его патрубок 412.
Затем, после перекачивания второго раствора антител в первый биореакторный сосуд, резервуар 466а для второго раствора антител промывают и промывочные среды перекачивают в первый биореакторный сосуд. В частности, как показано на фиг. 57, клапаны 474b, 452 и 468а открывают и промывочные среды из резервуара/мешка 472b для промывочных сред второй сборки 444 для текучей среды перекачивают с использованием насоса 454 в резервуар 466а для второго раствора антител, чтобы промыть резервуар. После промывки клапан 432 открывают и промывочные среды перекачивают из резервуара 466а в первый биореакторный сосуд 410. В одном воплощений резервуар 466а для второго раствора антител можно промывать много раз, используя эту процедуру.
После промывки резервуара 466а для второго раствора антител, мешок 466d с клетками инокулума/посева можно также при необходимости промыть. В частности, как показано на фиг. 58, клапаны 474b, 452 и 468d открывают, и промывочную среду из резервуара/мешка 472b для промывочной среды второй сборки 444 для текучей среды перекачивают с использованием насоса 454 в мешок 466d с клетками инокулума/посева. После промывки клапан 432 открывают, и промывочную среду перекачивают из мешка 466d в первый биореакторный сосуд 410, используя насос 454. Посредством перекачки промывочной среды в первый биореакторный сосуд 410 после промывки мешка 466d с клетками инокулума/посева снижают плотность клеток в первом биореакторном сосуде 410. В это время можно отобрать пробу для измерения одного или более параметров раствора в первом биореакторном сосуде перед активацией (например, чтобы убедиться, что перед активацией плотность клеток является требуемой). В частности, как показано на фиг. 58, открывают клапаны 434, 452 и 432 и приводят в действие насос 456 для перекачивания содержимого первого биореакторного сосуда 410 по первому циркуляционному контуру первого биореакторного сосуда (т.е. из второго патрубка 416, через соединительную линию 450 и обратно в первый биореакторный сосуд 410 через первую линию 414 и первый патрубок 412 первого биореакторного сосуда 410). Для отбора пробы первый сосуд 280а для отбора проб (например, погружная трубка, шприц и т.д.) соединяют с первым хвостовым участком 476а трубки для отбора проб и открывают клапан 478а для отведения части потока через соединительную линию 450 в первый сосуд 280а для отбора проб для анализа.
Если анализ отобранной пробы показывает, что все параметры раствора находятся в пределах заданных интервалов, раствор в первом биореакторном сосуде 410 инкубируют в течение заданного периода времени для активации популяции клеток в растворе, как проиллюстрировано на фиг. 59. Например, в одном воплощении популяцию клеток в первом биореакторном сосуде 410 можно инкубировать в течение приблизительно 24-48 часов.
Со ссылкой на фиг. 60, после активации, для подготовки к трансдукции можно открыть клапаны 438 и 474b и задействовать насос 456 для перекачивания раствора RetroNectin из резервуара 472b во второй биореакторный сосуд 420 через второй патрубок 426 второго биореакторного сосуда 420. После перекачивания раствора RetroNectin для нанесения покрытия на второй биореакторный сосуд 420, раствор инкубируют во втором биореакторном сосуде 420 в течение заданного периода времени. Как также показано на фиг. 60, после инкубации весь раствор RetroNectin сливают из второго биореакторного сосуда 420 в резервуар 472а для отходов, открывая клапаны 438 и 474а и приводя в действие насос 456 линии циркуляции. Следует отметить, что во время стадий нанесения этого покрытия из RetroNectin, инкубации и слива (относящихся ко второму биореакторному сосуду 420) популяция активированных клеток остается в первом биореакторном сосуде. Следует отметить, что не требуется, чтобы RetroNectin или другие реагенты для повышения эффективности генетической модификации, использовались во всех процессах.
Как показано на фиг. 61, после нанесения покрытия RetroNectin мешок 472b с промывочным буфером присоединяют ко второй сборке 444 для текучей среды (или он уже может присутствовать в соединении с одним из хвостовых участков трубок) и открывают клапаны 474b и 438, и приводят в действие насос 456 для перекачки буфера из мешка 472b во второй биореакторный сосуд 420. Как описано выше, альтернативно буфер можно закачивать через первый патрубок 422 второго биореакторного сосуда посредством открывания клапанов 452 и 436.
Как показано на фиг. 62, спустя заданный период времени все количество буфера во втором биореакторном сосуде отводят в резервуар 472а второй сборки 444 для текучей среды, открывая клапаны 438 и 474а и приводя в действие насос 456 соединительной линии.
В этот момент, как показано на фиг. 63, можно отобрать пробу предварительной активации и предварительного концентрирования из клеток в первом биореакторном сосуде 410. Как показано на чертеже, клапаны 434, 486, 488 и 432 открывают и приводят в действие насос 456 для циркуляции раствора в первом биореакторном сосуде 410 из второго патрубка 416, через соединительную линию, через линию 482 фильтрации и фильтр 484, через первую линию 414 первого биореакторного сосуда 410 и назад в первый биореакторный сосуд 410 через первый патрубок 412. Для отбора пробы второй сосуд 280b для отбора проб (например, погружная трубка, шприц и т.д.) соединяют со вторым хвостовым участком 476b трубки для отбора проб и открывают клапан 478b для отклонения части потока через соединительную линию 450 во второй сосуд 280b для отбора проб для анализа.
Как показано на фиг. 64 и в зависимости от концентрации, определенной по пробе, концентрирование можно осуществлять посредством циркуляции содержимого первого биореакторного сосуда 410 через фильтр 484. Как обсуждалось выше, это выполняют посредством открывания клапанов 434, 486, 488 и 432 и приведения в действие насоса 456, который вызывает циркуляцию раствора в первом биореакторном сосуде 410 из второго патрубка 416, через вторую биореакторную линию 418, через соединительную линию 450, через линию 482 фильтрации и фильтр 484, через первую линию 414 первого биореакторного сосуда 410 и обратно в первый биореакторный сосуд 410 через первый патрубок 412. По мере прохождения текучей среды через фильтр 484, удаляются отходы, и насос 492 для пермеата перекачивает такие отходы в резервуар 472а для отходов второй сборки 444 для текучей среды через линию 490 для отходов. В одном воплощении эту процедуру повторяют до тех пор, пока объем в первом биореакторном сосуде 410 не концентрируется до заданного объема.
Со ссылкой на фиг. 65, после концентрирования концентрированная клеточная популяция в сосуде для активации (т.е. в первом сосуде 410, содержащем концентрированную клеточную популяцию) отмывают при постоянном объеме посредством перфузии. В частности, как показано на чертеже, среду из мешка 466b со средой первой сборки 440 для текучей среды перекачивают в первый биореакторный сосуд 410 через первый патрубок 412 через соединительную линию 450 в то же время, как среду откачивают из первого биореакторного сосуда 410 через второй патрубок 416, так что в первом биореакторном сосуде 410 сохраняется постоянный объем. По мере добавления и удаления среды из сосуда 410, отходы можно отфильтровать посредством фильтра 484 и направить в резервуар 472а для отходов.
После отмывки можно отобрать пробу клеток в первом биореакторном сосуде 410 таким же образом, как в ранее описано для отбора проб предварительной концентрации. В частности, как показано на фиг. 66, открывают клапаны 434, 486, 488 и 432 и приводят в действие насос 456 для циркуляции текучей среды в первом биореакторном сосуде 410 из второго патрубка 416, через соединительную линию, через линию 482 фильтрации и фильтр 484, через первую линию 414 первого биореакторного сосуда 410 и обратно в первый биоректорный сосуд 410 через первый патрубок 412. Для отбора пробы третий сосуд 280с для отбора проб (например, погружную трубку, шприц и т.д.) соединяют с третьим хвостовым участком 476с трубки, и открывают клапан 478с, чтобы отвести часть потока через соединительную линию 450 в третий сосуд 280с для отбора проб для анализа.
Как показано на фиг. 67, мешок, содержащий размороженный вирусный вектор, соединяют с первой сборкой 440 для текучей среды, например, через хвостовой участок 464с трубки. Затем открывают клапаны 468 с и 436 и приводят в действие насос 454 для перемещения раствора покрытия вирусного вектора из мешка 466 с во второй биореакторный сосуд 420 через первый патрубок 422. Затем проводят инкубацию в течение заданного периода времени, чтобы покрыть вирусом второй биореакторный сосуд 420. После инкубации раствор покрытия вирусного вектора отводят из второго биореакторного сосуда 420 в резервуар 472а для отходов, открывая клапаны 438 и 474а и приводя в действие насос 456 линии циркуляции. В воплощениях можно использовать вирусные и не вирусные векторы в качестве агентов для трансдукции/генетической модификации.
Как проиллюстрировано на фиг. 68, после того, как второй биореакторный сосуд 420 покрыт вирусным вектором, отмытые клетки посредством последующей обработки из первого биореакторного сосуда 410 перемещают во второй биореакторный сосуд 420 для трансдукции/генетической модификации. В частности, открывают клапаны 434, 452 и 436 и приводят в действие насос 456 циркуляционной линии для перекачивания клеток из первого биореакторного сосуда 410 через второй патрубок 416 первого биореакторного сосуда 410, через соединительную линию 450, в первую линию 424 второго биореакторного сосуда 420 и во второй биореакторный сосуд 420 через первый патрубок 422 второго биореакторного сосуда 420.
Затем добавляют среду из мешка 466b со средой во второй биореакторный сосуд 420, открывая клапаны 468b и 436 и приводя в действие насос 454, чтобы увеличить общий объем раствора во втором биореакторном сосуде 420 до заданного объема, как проиллюстрировано на фиг. 69. Со ссылкой на фиг. 70, можно затем отобрать пробу предварительной трансдукции путем открывания клапанов 438, 452 и 436 и приведения в действие насоса 456 линии циркуляции для перекачивания раствора во второй биореакторный сосуд 420 по циркуляционному контуру второго биореакторного сосуда (т.е. из второго патрубка 426, через соединительную линию 450 и обратно во второй биореакторный сосуд 420 через первую линию 414 и первый патрубок 422 второго биореакторного сосуда 420). Для отбора пробы четвертый сосуд 280d для отбора проб (например, погружная трубка, шприц и т.д.) соединяют с четвертым хвостовым участком 416d трубки для отбора проб и открывают клапан 478d для отведения части потока через соединительную линию в четвертый сосуд 280d для отбора проб для анализа.
Если анализ отобранной четвертой пробы показывает, что все параметры раствора находятся в пределах заданных интервалов, требуемых для успешной трансдукции, тогда популяцию клеток во втором биореакторном сосуде 420 инкубируют в течение заданного периода времени для трансдукции популяции клеток в растворе, как проиллюстрировано на фиг. 71. Например, в одном воплощении популяцию клеток во втором биореакторном сосуде 420 можно инкубировать в течение 24 часов для трансдукции.
Со ссылкой на фиг. 72, после трансдукции во второй биореакторный сосуд 420 добавляют среду, чтобы достичь заданного объема размножения во втором биореакторном сосуде 420. Как показано на чертеже, для добавления среды открывают клапаны 468b и 436 и приводят в действие насос 454 для перекачивания среды роста/перфузии из мешка 466b со средой во второй биореакторный сосуд 420 через первый патрубок 422 второго реакторного сосуда до достижения заданного объема размножения.
Как проиллюстрировано на фиг. 73, пробу предварительного размножения можно отобрать путем открывания клапанов 438, 452 и 436 и приведения в действие насоса 456 циркуляционной линии для перекачивания раствора во второй биореакторный сосуд 420 по циркуляционному контуру второго биореакторного сосуда 420, как указано выше (т.е. из второго патрубка 426, через соединительную линию 450 и обратно во второй биореакторный сосуд через первую линию 414 и первый патрубок 422 второго биореакторного сосуда 420). Для отбора пробы пятый сосуд 280е для отбора проб (например, погружная трубка, шприц и т.д.) соединяют с первым хвостовым участком 476е трубки для отбора проб и открывают клапан для отклонения части потока через соединительную линию 450 в пятый сосуд 280е для отбора проб для анализа.
Если анализ отобранной пятой пробы показывает, что все параметры находятся в пределах заданных интервалов, требуемых для успешного размножения популяции клеток, тогда популяцию клеток внутри второго реакторного сосуда 420 инкубируют в течение заданного периода времени, например, 4 часов, чтобы обеспечить возможность оседания клеток.
Впоследствии, после этого периода инкубации, или позже, в определенный момент времени осуществляют перфузию при скорости 1 объем в сутки (1х перфузия) посредством перекачивания среды из мешка 466b со средой во второй биореакторный сосуд 420 через первый патрубок 422 в то же время, когда отработанную/использованную среду откачивают из второго биореакторного сосуда 420 через второй патрубок 426 (и через соединительную линию 450 в резервуар 472а для отходов), как показано на фиг. 74. Эту перфузию выполняют посредством открывания клапанов 468b, 436, 438 и 474а и приведения в действие первого насоса 454 и насоса 456 линии циркуляции. В течении этой 1х перфузии среду из мешка 466b со средой вводят во второй биореакторный сосуд 420 по существу при таком же расходе, который используют для удаления среды из второго биореакторного сосуда 420 и отправления ее в отходы, чтобы поддерживать по существу постоянный объем внутри второго биореакторного сосуда 420.
Затем можно осуществлять отбор проб, если требуется/является предпочтительным для наблюдения процесса размножения и/или для определения, когда будет достигнута требуемая плотность клеток. Как обсуждается выше, пробы можно отобрать путем открывания клапанов 438, 452 и 436 и приведения в действие насоса 456 линии циркуляции, чтобы перекачивать раствор во втором биореакторном сосуде 420 по циркуляционному контуру второго биореакторного сосуда 420, как указано выше (т.е. из второго патрубка 426, через вторую линию 428, через соединительную линию 450 и обратно во второй биореакторный сосуд 420 через первую линию 424 и первый патрубок 422 второго биореакторного сосуда 420). Для отбора пробы присоединяют другой сосуд 280х для отбора проб (например, погружная трубка, шприц и т.д.) к хвостовым участкам трубок для отбора проб сборки 448 для отбора проб и клапан хвостовых участков трубок открывают для отведения части потока через соединительную линию 450 во второй сосуд 280х для отбора проб для анализа, как показано на фиг. 75. После каждой операции отбора пробы проводят инкубацию без перфузии в течение определенного периода времени, например, в течение четырех часов, чтобы обеспечить возможность оседания клеток перед перезапуском перфузии.
Как показано на фиг. 76, после этого периода инкубации проводят перфузию при скорости 1 объем в сутки (1х перфузия) посредством перекачивания среды из мешка 466b со средой во второй биореакторный сосуд 420 через первый патрубок 422, в то же время, как отработанную/использованную среду откачивают из второго биореакторного сосуда 420 через второй патрубок 426 (и через соединительную линию 450 в резервуар 472а для отходов), как показано на фиг. 74. Эту перфузию выполняют посредством открывания клапанов 468b, 436, 438 и 474а и приведения в действие первого насоса 454 и насоса 456 линии циркуляции.
Когда анализ пробы показывает, что значение плотности жизнеспособных клеток (ПЖК) соответствует заданному пороговому значению (например, 5 ММ/мл), осуществляют перфузию на уровне 2 объемов в сутки (2х перфузия) посредством перекачивания среды из мешка 466b со средой во второй биореакторный сосуд 420 через первый патрубок 422, в то время как отработанную/использованную среду откачивают из второго биореакторного сосуда через второй патрубок 426 (и через соединительную линию 450 в резервуар 472а для отходов), как показано на фиг. 76. Эту перфузию выполняют посредством открывания клапанов 468b, 436, 438 и 474а и приведения в действие первого насоса 454 и насоса 456 циркуляционной линии. В течение этой 2х перфузии среду из мешка 466b вводят во второй биореакторный сосуд 420 по существу с такой же скоростью, с какой среду удаляют из второго биореакторного сосуда 420 и отправляют в отходы, чтобы сохранять по существу постоянный объем во втором биореакторном сосуде 420.
Наконец, со ссылкой на фиг. 77, после достижения требуемой плотности жизнеспособных клеток, клетки можно собрать посредством открывания клапанов 438 и 474d и приведения в действие насоса 456 линии циркуляции. Затем размножившуюся популяцию клеток откачивают из второго биореакторного сосуда через второй патрубок 426, через соединительную линию 450 и в мешок-сборник 472d, соединенный с хвостовым участком 470d трубки второй трубной сборки 444. Эти клетки затем можно приготовить с получением состава для доставки и внутривенного вливания пациенту способом, известным на настоящее время в технике.
Следовательно, второй модуль 200 системы 10 биообработки и компоновка 400 потока и биореакторные сосуды 410, 420 этой системы обеспечивают гибкую платформу, на которой можно осуществлять разнообразные операции биообработки в по существу автоматическом и функционально закрытом режиме. В частности, хотя на фиг. 53-77 проиллюстрирован конкретный пример общего протокола, который может быть реализован с использованием системы 10 биообработки по изобретению (в частности, с использованием второго модуля этой системы), система не ограничена этим примером. Действительно, различные автоматизированные протоколы можно реализовать с помощью системы по изобретению, включая протоколы с учетом требований заказчика.
В отличие от существующих систем, второй модуль 200 системы 10 биообработки представляет собой функционально закрытую, автоматизированную систему, которая включает первый и второй биореакторные сосуды 410, 420 и системы обращения с текучей средой и вмещения текучей среды, где все составляющие поддерживают в благоприятных для клеточной культуры условиях окружающей среды (т.е. в окружающей среде с регулируемой температурой и атмосферой), чтобы обеспечить возможность активации, трансдукции и размножения клеток. Как описано выше, система обеспечивает возможность автоматизированной загрузки комплекта и закрытого отбора проб. В этой конфигурации система обеспечивает возможность реализации всех стадий активации, трансдукции, размножения, анализа, перфузии и отмывки иммунных клеток в единой системе. Она также предоставляет технологическую гибкость для пользователя, давая возможность объединения всех стадий в одном биореакторном сосуде (например, в первом биореакторном сосуде 410) или использования обоих биореакторных сосудов 410, 420 для осуществления процесса от стадии активации до отмывки. В одном воплощении один биореакторный сосуд для размножения (например, биореакторный сосуд 420) способен надежно генерировать дозу в миллиард Т-клеток. Одна или множество доз могут быть генерированы in situ с высокой степенью извлечения и высокой жизнеспособностью. Кроме того, система разработана так, что предоставляет конечному пользователю технологическую гибкость для осуществления различных протоколов для изготовления генетически модифицированных иммунных клеток.
Некоторые промышленные преимущества, предоставляемые системой биообработки по изобретению, включают надежную и масштабируемую технологию изготовления для промышленного внедрения продукта посредством упрощения технологических цепочек, снижения трудоемкости, снижения нагрузки на инфраструктуру «чистой комнаты», снижения вероятности отказа оборудования, снижения затрат и возможности увеличить масштаб операций.
Как описано выше в связи с общей технологической схемой, система по изобретению, система 10 биообработки, и компоновка 400 потока и биореакторные сосуды 410, 420 второго модуля 200 обеспечивают возможность осуществления процессов концентрирования культуры, отмывки, медленной перфузии, быстрой перфузии, «карусельной» перфузии в автоматизированном и функционально закрытом режиме. Например, как описано выше, насос 456 на соединительной линии 450 можно использовать для циркуляции текучей среды из одного из патрубков биореактора через линию 482 фильтрации и фильтр 484 и затем обратно в другой патрубок биореактора, при этом запуская насос 492 для пермеата (обычно в процентной доле относительно насоса 456 для циркуляции, например, примерно 10%), на стадии концентрирования. Концентрирование можно осуществлять в открытом контуре или его можно остановить, исходя из измеренного объема, удаленного из биореактора, или измеренного объема, накопленного в отходах. В одном воплощении фильтр, скорости насосов, зона фильтра, количество просветов и т.д. подбирают подходящим образом для общего количества клеток и целевой плотности клеток, чтобы ограничить засорение и избыточные потери клеток из-за сдвига.
В одном воплощении, как описано выше, систему по изобретению можно также использовать для отмывки, например, для удаления остатков, например, оставшегося вирусного вектора после инкубации. Отмывка включает такие же стадии, как описанные выше для концентрирования, за исключением того, что насос 454 на линии 442 первой сборки для текучей среды используют для закачивания дополнительного количества культуральной среды для замещения текучей среды, откачиваемой из насоса 492 для отходов - пермеата. Скорость введения новой среды может соответствовать скорости удаления текучей среды насосом 492 для пермеата. Это позволяет поддерживать постоянный объем в биореакторном сосуде, и остатки можно удалять экспоненциально со временем, при условии, что содержимое биореактора хорошо перемешивают (циркуляции может быть достаточно). В воплощениях этот такой же процесс можно использовать после активации для in situ отмывки суспензии клеток с использованием фильтрации с помощью полого фильтра для удаления остатков. Для покрытых и непокрытых поверхностей вымывание растворимого реагента активации можно также выполнять посредством перфузии с использованием фильтра.
Как также описано выше, насос 454 на линии 442 первой сборки для текучей среды можно использовать для добавления среды в данный биореакторный сосуд, в то время как насос 456 на соединительной линии 450 используют для перемещения отработанной среды в мешок для отходов во второй сборке для текучей среды, в процессе перфузии. В одном воплощении можно использовать силу тяжести для оседания клеток, и затем отработанную среду можно откачать при такой скорости, которая не оказывает значительного возмущающего воздействия на клетки внутри биореакторного сосуда. Этот процесс может включать эксплуатацию насосов 454 и 456 в открытом контуре при той же скорости. В одном воплощении один насос (454 или 456) можно эксплуатировать при номинальной скорости, а скорость второго насоса можно регулировать, исходя из массы/объема биореакторного сосуда или массы/объема мешка для отходов (или измеренной массы/объема мешка с источником).
В связи с вышеизложенным, предусмотрено, что регулирование насоса может быть основано на измерении массы биоректорных сосудов (используя обратную связь с датчиком 760 нагрузки). Например, конфигурация системы обеспечивает возможность калибровки насоса в процессе работы, исходя из показаний датчика нагрузи, что позволяет системе автоматически согласовывать изменения в характеристиках трубок/насоса со временем. Кроме того, этот способ можно использовать для контроля в закрытом контуре скорости изменения массы (объема) при опорожнении или заполнении биореакторного сосуда.
На фиг. 81 проиллюстрирован один пример воплощения способа 480 использования второго модуля в процессе перфузии. Способ 480 включает приведение в действие первого насоса 454 для закачивания свежей среды в биореакторный сосуд 410, содержащий генетически модифицированную популяцию клеток на стадии 482; приведение в действие второго насоса 456 для откачивания отработанной среды из биореакторного сосуда 410 в мешок 472а для отходов на стадии 484; получение данных, относящихся к массе биореакторного сосуда (например, биореакторного сосуда 410) с использованием датчиков нагрузки, связанных с опорной плитой, на стадии 486; определение, изменилась ли масса биореакторного сосуда 410 или остается по существу постоянной, на стадии 488, и если масса биореакторного сосуда изменилась, регулирование рабочего параметра по меньшей мере одного из первого насоса и второго насоса для поддерживания постоянной массы биореакторного сосуда на стадии 490. Например, если определено, что масса биореакторного сосуда 410 уменьшилась, это указывает на то, что отработанную среду удаляют из биореакторного сосуда при скорости, которая больше скорости добавления свежей среды в биореакторный сосуд. Соответственно и в ответ на это, можно увеличить расход первого насоса и/или можно уменьшить расход второго насоса для сохранения по существу постоянной массы (и объема) в биореакторном сосуде 410. Затем можно получить дополнительные данные по массе и осуществить дополнительную регулировку работы насоса, при необходимости, чтобы сохранить по существу постоянную массу/объем в биореакторном сосуде 410. Если определено, что масса является по существу постоянной за некоторый период времени работы первого и второго насосов, насосы можно поддерживать при их текущих рабочих установочных параметрах (например, расходах), как показано на стадии 492.
В другом воплощении система биообработки позволяет осуществлять карусельную перфузии различных биореакторных сосудов в системе, используя компоновку 400 потока. Например, циркуляционный насос 456 и насос 454 на линии 422 первой сборки для текучей среды используют для перфузии клеток внутри первого биореакторного сосуда 410 в сочетании с запорными клапанами в надлежащем состоянии, как описано выше. Затем перфузию клеток внутри первого биореакторного сосуда 410 можно прекратить или приостановить, и тогда циркуляционный насос 456 и насос 454 и соответствующие запорные клапаны можно привести в действия для перфузии клеток внутри второго биореакторного сосуда 420. В этом отношении, перфузию различных биореакторов можно выполнять последовательно (т.е. выполнять перфузию первого биореакторного сосуда 410 в течение периода времени, затем перфузию второго биореакторного сосуда 420 в течение периода времени периодически, чередующимся образом). Это позволяет осуществлять перфузию любого количества биореакторных сосудов в системе без потребности использования большего количества насосов, мешков со средой или мешков для отходов.
При карусельной перфузии насосы могут работать непрерывно, их можно запускать вместе периодически (рабочий цикл) или запускать последовательно (источник, затем отходы, повторение), чтобы продолжать поддерживать объем/массу в различных биореакторных сосудах примерно на одном уровне. Карусельная перфузия (периодическая эксплуатация комплекта насосов одновременно и ожидание в течение периода времени) также позволяет осуществлять перфузию множества сосудов, используя одни и те же два насоса, как указано. Кроме того, карусельная перфузия позволяет обеспечить более низкую эффективную скорость обмена (например 1 объем в сутки), даже если насосы не имеют расширенного со стороны нижнего предела динамического диапазона. Кроме того, карусельная перфузия также позволяет осуществлять перфузию каждого сосуда с различной средой, что регулируют клапаны в первой сборке 440 для текучей среды.
Кроме того, в одном воплощении быструю перфузию можно использовать для удаления остатков (например, для удаления остатков после активации Ab и/или после трансдукции). В процессе быстрой перфузии процесс перфузии, описанный выше, можно проводить гораздо быстрее, чем с обычными 1-5 объемами в сутки, например, приблизительно 8-20 объемов в сутки или более 20 объемов в сутки для достижения 1 log сокращения вещества за считанные минуты или часы. В одном воплощении скорость перфузии сопоставляют с потерей клеток. В одном воплощении быстрая перфузия может позволить исключить полый фильтр 484 и все же отвечать биологическим требованиям быстрого удаления остатков после определенных стадий.
Как также описано выше, система по изобретению облегчает промывку мешка/резервуара, присоединенного к первой сборке 440 для текучей среды, используя промывочный буфер или текучую среду из другого мешка/резервуара, присоединенного ко второй сборке 444 для текучей среды, используя насос 454 на линии 442 первой сборки для текучей среды. Кроме того, линии для текучей среды компоновки потока/системы 400 можно прочищать стерильным воздухом из источника 458 стерильного воздуха, чтобы предотвратить задержку клеток в линиях, где они умирают, или предотвратить задержку среды или реагента в линиях, где они деградируют или остаются неиспользованными. Источник 458 стерильного воздуха можно также использовать для вычищения реагентов из линий, чтобы гарантировать, что в биореакторные сосуды 410 не закачивается больше реагента, чем предусмотрено. Источник 458 стерильного воздуха можно аналогичным образом использовать для очистки всего пути до присоединенного мешка (первой или второй сборки 440, 444 для текучей среды), чтобы прочистить для стерильной сварки трубок для ограничения переноса. Альтернативно или в дополнение к прочистке линий, используя источник 458 стерильного воздуха, линии можно прочистить с использованием воздуха, отводимого из одного из биореакторных сосудов, при условии, что патрубок, через который отводят воздух, не погружен, и биореакторный сосуд имеет патрубок 530 воздушного баланса.
Как описано выше, система позволяет работать с закрытыми выдвижными секциями в процессе отбора проб содержимого биореакторного сосуда или сосудов. Во время отбора проб сосуд, из которого следует взять пробу, можно перемешивать с использованием кулачковых рычагов 762, осуществляя циркуляцию содержимого сосуда с использованием насоса 456 линии циркуляции и используя сборку 448 для отбора проб для отвода пробы из соединительной линии 450. В одном воплощении можно перемешивать только клетки, не прикрепленные к сферам.
Как описано выше, система по изобретению позволяет собирать популяцию клеток после достижения целевой плотности клеток. В одном воплощении сбор размножившейся популяции трансдуцированных клеток может включать перемещение клеток в один или более мешков, соединенных со второй сборкой 444 для текучей среды, используя насос 456 на соединительной линии, или циркуляцию клеток с помощью насоса 456 соединительной линии для перемещения клеток в мешок, соединенный с первой сборкой 440 для текучей среды. Этот процесс можно использовать для конечного сбора или для пробы большого объема, или его можно использовать для полностью автоматизированного процесса отбора проб (например, посредством соединения шприца или мешка с первой сборкой 440 для текучей среды, циркуляции содержимого биореакторного сосуда и отвода порции пробы требуемого объема от циркулирующего содержимого с помощью насоса 454 сборки для текучей среды и перемещения к шприцу/мешку). В таком случае циркуляционный насос 456 и клапаны затем можно использовать для прочистки линий циркуляции от текучей среды/клеток. Дополнительно, насос 454 на линии 442 первой сборки для текучей среды можно использовать для продолжения отбора всего объема аликвотной пробы в контейнер для проб, используя воздух в линии для выполнения переноса пробы в контейнер, чтобы не оставить заметное количество клеток в линиях.
Хотя воплощения, описанные выше, раскрывают технологическую схему, где активацию клеток осуществляют в первом биореакторном сосуде, и активированные клетки переносят во второй биореакторный сосуд для трансдукции и размножения, в одном воплощении система по изобретению может позволять осуществлять операции активации и трансдукции в первом биореакторном сосуде, а размножение генетически модифицированных клеток осуществлять во втором биореакторном сосуде. Более того, в одном воплощении система по изобретению может позволять проводить обработку in situ выделенных Т-клеток, при которой отдельные операции активации, трансдукции и размножения выполняют внутри одного биореакторного сосуда. Поэтому в одном воплощении изобретение упрощает существующий протокол путем обеспечения упрощенного и адаптированного под автоматизацию однореакторного сосуда для активации, трансдукции и размножения.
В таком воплощении активатор Т-клеток может представлять собой сферы Dynabeads микронного размера, а для трансдукции используют лентивирусный вектор. В частности, как раскрыто в данном документе сферы Dynabeads микронного размера имеют двойное назначение и служат для выделения и активации Т-клеток. В одном воплощении активацию (и выделение) Т-клеток можно осуществлять в одном биореакторном сосуде 410, используя сферы Dynabeads, указанным выше способом. Впоследствии активированные клетки трансдуцируют с помощью вирусов для генетической модификации, например, способом, описанным выше в связи с фиг. 60-71. Затем, после активации и трансдукции вирус можно вымывать из биореакторного сосуда 410, используя способ перфузии в отсутствие фильтра, описанный выше, при котором клетки и сферы Dynabeads микронного размера удерживают в биореакторном сосуде 410. Это дает возможность для размножения клеток в том же биореакторном сосуде 410, который используют для активации и трансдукции. Способ перфузии в отсутствие фильтра дополнительно обеспечивает возможность проводить отмывку культуры без необходимости вначале иммобилизовать активирующие сферы, которые должны удерживаться наряду с клетками в течение размножения. В частности, когда вирус вымывают, сферы Dynabeads микронного размера не являются псевдоожиженными при малой скорости перфузии и удерживаются в сосуде. Вирусные частицы наноразмеров и остаточные макромолекулы псевдоожижаются при медленной перфузии и вымываются.
В одном воплощении, после размножения, клетки можно собрать способом, описанным выше в связи с фиг. 77. После сбора, для отделения сфер Dynabeads от отобранных клеток можно использовать процесс магнитного освобождения от сфер. В других воплощениях стадии сбора размножившейся популяции клеток и освобождения клеток от сфер выполняют одновременно с использованием перфузии, при этом культуральную среду вводят через питающий патрубок биореакторного сосуда, тогда как среду культивирования клеток, включающую размножившуюся популяцию клеток, удаляют из биореакторного сосуда через сливной патрубок биореакторного сосуда. В частности, когда требуется окончательное освобождение культуры от сфер, можно использовать перфузию в отсутствие фильтра для отделения сфер микронного размера, реализуя преимущество разности массы клеток и комплексов клеток со сферами Dynabeads. Чтобы освободить культуру от сфер, все содержимое биореакторного сосуда перемешивают (используя, например, кулачковые рычаги 762 приводного механизма, способом, описанным в этом документе выше). После смешивания/перемешивания, тяжелые сферы Dynabeads тонут и оседают на кремнийорганической мембране 516 в течение 10-15 минут. В отличие от этого, клеткам требуется более 4 часов для оседания на мембрану 516. После периода выдержки в течение 10-15 минут после смешивания/перемешивания, суспензию клеток можно медленно выливать с использованием перфузии, не беспокоя осевшие сферы Dynabeads. Входную линию для среды можно использовать для того, чтобы поддерживать высоту слоя среды в биореакторном сосуде. Таким образом, описанное в данном документе изобретение упрощает существующий протокол операций со сферами Dynabeads посредством устранения потребности в нескольких перемещениях клеток в середине процесса и стадий прямой отмывки и освобождения от сфер и сводит к минимуму затраты и потенциальные риски. Посредством освобождения культуры от сфер одновременно со сбором клеток можно устранить потребность в магнитных устройствах или тарах однократного использования, которые обычно необходимы.
В отличие от других неподвижных, не перфузионных систем, биореакторный сосуд 410 на основе газопроницаемой мембраны по изобретению поддерживает высокую плотность клеточной культуры (например, вплоть до 35 мм/см2). Таким образом все четыре отдельных процесса активации с использованием сфер Dynabeads, трансдукции, отмывки и размножения можно выполнять в одном и том же биореакторном сосуде в полностью автоматизированном и функционально закрытом режиме. Поэтому система биообработки по изобретению упрощает существующий протокол посредством устранения потребности в переносе клеток в середине процесса и отдельных стадий промывки и сводит к минимуму затраты и потенциальные риски из-за большого количества ручных операций.
В одном воплощении два биореакторных сосуда 410, 420 системы можно эксплуатировать с одной и той же исходной культурой или одновременно с двумя отдельными культурами, например, с клетками CD4+ в одном биореакторном сосуде 410 и клетками CD8+ в другом биореакторном сосуде 420. Раздельное культивирование позволяет проводить параллельную независимую обработку и размножение двух типов клеток, которые можно объединять перед вливанием пациенту.
В то время как ряд возможных для Т-клеток с ХАР технологических схем для образования и размножения генетически модифицированных клеток с использованием системы биообработки по изобретению описаны выше, технологические схемы, описанные в этом документе, не охватывают все варианты, поскольку другие технологические схемы для Т-клеток с ХАР также возможно реализовать с использованием системы по изобретению. Кроме того, в то время как система по изобретению и, в частности, второй модуль 200 системы описаны в связи с изготовление Т-клеток с ХАР, система по изобретению также совместима с изготовлением других иммунных клеток, таких как Т-клетки с Т-клеточным рецептором и натуральные клетки-киллеры. Более того, хотя воплощения изобретения раскрывают использование двух биореакторных сосудов 410, 420 в двухстадийном, последовательном процессе, где продукт первого биореакторного сосуда 410 подают во второй биореакторный сосуд 420 для дополнительных технологических стадий (например, активация в первом биореакторном сосуде и трансдукция и размножение во втором реакторном сосуде), в некоторых воплощениях два биореакторных сосуда можно использовать для идентичных технологических схем в двух параллельных процессах. Например, одна из причин использования второго биореакторного сосуда последовательно может включать остаточные химические модификации (например, покрытия или иммобилизованные реагенты), которые не могут быть отмыты в первом биореакторе и которые могут навредить в последующих стадиях, или если происходит передержка клеток на ранних стадиях, или существует потребность предварительно нанести на поверхность биореактора перед добавлением клеток (например, покрытие RetroNectin).
Дополнительные примеры возможных технологических схем с единственным биореакторным сосудом, которые можно реализовать с помощью системы по изобретению включают: (1) активацию растворимым активатором, вирусную трансдукцию, перфузию в отсутствие фильтра и размножение в одном биореакторном сосуде, (2) активацию на основе сфер Dynabeads, вирусную трансдукцию, перфузию в отсутствие фильтра и размножение в одном биореакторном сосуде и (3) активацию на основе сфер TransAct, вирусную трансдукцию, перфузию в отсутствие фильтра и размножение в одном биореакторном сосуде.
Более того, другие примеры возможных схем с множеством сосудов, которые можно реализовать с помощью системы по изобретению, включают (1) активацию растворимым активатором, вирусную трансдукцию, перфузию в отсутствие фильтра и размножение в первом биореакторном сосуде 410 и активацию растворимым активатором, трансдукцию лентивирусом, перфузию в отсутствие фильтра и размножение во втором биореакторном сосуде 420, используя идентичный тип клеток или разные культуры в двух биореакторных сосудах; (2) активацию на основе сфер Dynabeads, вирусную трансдукцию, перфузию в отсутствие фильтра и размножение в первом биореакторном сосуде 410 и активацию на основе сфер Dynabeads, трансдукцию лентивирусом, перфузию в отсутствие фильтра и размножение во втором биореакторном сосуде 420, используя идентичный тип клеток или разные культуры в двух биореакторных сосудах; (3) активацию на основе сфер Trans Act, вирусную трансдукцию, перфузию в отсутствие фильтра и размножение в первом биореакторном сосуде 410 и активацию на основе сфер TransAct, трансдукцию лентивирусом, перфузию в отсутствие фильтра и размножение во втором биореакторном сосуде 420, используя идентичный тип клеток или разные культуры в двух биореакторных сосудах; (4) активацию растворимым активатором в первом биореакторном сосуде 410 и нанесение покрытия RetroNectin, трансдукцию и размножение во втором биореакторном сосуде 420; (5) активацию иммобилизованным активатором в первом биореакторном сосуде 410 и нанесение покрытия RetroNectin, трансдукцию и размножение во втором биореакторном сосуде 420; (6) активацию сферами Dynabeads в первом биореакторном сосуде 410 и нанесение покрытия RetroNectin, трансдукцию и размножение во втором биореакторном сосуде 420; (7) активацию сферами Dynabeads и трансдукцию лентивирусом в первом биореакторном сосуде 410 и размножение во втором биореакторном сосуде 420; (8) активацию сферами TransAct в первом биореакторном сосуде 410 и нанесение покрытия RetroNectin, трансдукцию и размножение во втором биореакторном сосуде 420; (9) активацию иммобилизованным активатором в первом биореакторном сосуде 410 и размножение ex-situ электропорированных клеток или других модифицированных не вирусом клеток во втором биореакторном сосуде 420; (10) активацию сферами TransAct в первом биореакторном сосуде 410 и размножение ex-situ электропорированных клеток или других модифицированных не вирусом клеток во втором биореакторном сосуде 420; (11) активацию сферами Dynabeads в первом биореакторном сосуде 410 и размножение ex-situ электропорированных клеток или других модифицированных не вирусом клеток во втором биореакторном сосуде 420; (12) размножение аллогенных натуральных клеток-киллеров в первом биореакторном сосуде 410 и размножение аллогенных натуральных клеток-киллеров во втором биореакторном сосуде 420 (размножение на основе небольших молекул без генетической модификации); (13) размножение аллогенных натуральных клеток-киллеров в первом биореакторном сосуде 410 и размножение аллогенных натуральных клеток-киллеров во втором биореакторном сосуде 420 (размножение на основе питающих клеток без генетической модификации) и (14) активацию растворимым активатором, вирусную трансдукцию, перфузию в отсутствие фильтра и размножение аллогенных натуральных клеток-киллеров с ХАР или аллогенных натуральных клеток-киллеров 92 с ХАР в первом биореакторном сосуде 410 и/или в первом и втором биореакторных сосудах 410, 420 (бкз использования покрытия RetroNectin, где для способствования трансдукции используют Polybrene).
В то время, как воплощения, описанные выше, иллюстрируют датчики, отслеживающие процесс, объединенные с биореакторными сосудами и/или опорной плитой (например, на мембране, встроенные в мембрану, на боковой стенке сосуда и т.д.), в других воплощениях предусмотрено, что можно добавлять дополнительный датчик в компоновку потока, например, вдоль самих линий для потока текучей среды). Эти датчики могут быть одноразовыми, совместимыми датчиками для отслеживания таких параметров, как рН, растворенный кислород, плотность/мутность (оптический датчик), проводимость и жизнеспособность в циркулирующих текучих средах. Путем размещения датчиков в контуре циркуляции (например, контур циркуляции первого биореакторного сосуда и/или контур циркуляции второго биореакторного сосуда), можно упростить конструкцию сосуда. Дополнительно, в некоторых воплощениях датчики вдоль контура циркуляции могут обеспечить более точное представление о содержимом сосуда при циркуляции (чем в случае измерений, когда клетки неподвижны внутри сосуда). К тому же, датчик расхода (например, основанный на ультразвуке) можно добавить в контур потока для измерения характеристик перекачивания и использовать его в сочетании с программой для корректировки параметров перекачивания, при необходимости.
Как указано выше, первый и третий модули 100, 300 могут принимать любую форму любой системы или устройства (устройств), известных в технике, которые способны выполнять обогащение и выделение клеток, а также сбор и/или приготовление состава. На фиг. 78 проиллюстрирована одна возможная конфигурация устройства/аппарата 900, который можно использовать в системе 10 биообработки в качестве первого модуля 100 для обогащения и выделения клеток с использованием различных типов магнитных изолирующих сфер (включая сферы Miltenyi, сферы Dynabeads и сферы StemCell EasySep). Как показано на чертеже, устройство 900 включает основание 910, на котором размещены центробежная рабочая камера 912, перистальтический насос 914 с расширенным динамическим диапазоном в сборе, насосная трубка 916 малого внутреннего диаметра, которая вставлена в перистальтический насос 914 в сборе, запорный коллектор 918, оптические датчики 920 и камера нагрева-перемешивания-охлаждения. Как указано ниже, запорный коллектор 918 предоставляет простое и надежное средство состыковки многочисленных линий для текучей среды или газа, используя например, монтажные муфты. В одном воплощении насос 914 рассчитан на обеспечение низких расходов до примерно 3 мл/мин и высоких расходов до примерно 150 мл/мин.
Как также показано на фиг. 78, устройство 900 может включать в общем Т-образное подвесное устройство 924, которое проходит от основания 910 и включает крючки 926 для подвешивания сосудов и/или мешков для обработки и/или мешков, содержащих источник. В одном воплощении может присутствовать шесть крючков. Каждый крючок может включать встроенный датчик массы для определения массы каждого сосуда/мешка. В одном воплощении мешки могут включать мешок 930 с исходным образцом, мешок 932 для обработки, мешок 934 с выделяющим буфером, мешок 936 для отмывки, первый мешок 938 для хранения, второй мешок 940 для хранения, мешок 942 для отходов после выделения, мешок 944 для отходов отмывки, мешок 946 для среды, сливной мешок 948 и мешок-сборник 950.
Устройство 900 предназначено для использования с держателем 960 для магнитного выделения клеток или включает его, как представлено в этом документе. Держатель 960 для магнитного выделения клеток может быть соединен с возможностью съема с генератором 962 магнитного поля (например, магнитными пластинами 964, 966). Держатель 960 для магнитного выделения клеток может вмещать магнито-удерживающий элемент или материал 968, такой как разделительная колонна, матрица или трубка. В одном воплощении держатель 960 для магнитного выделения клеток может быть выполнен, как описано в патентной заявке США №15/829615, поданной 1 декабря 2017 г., которая включена в этот документ во всей полноте посредством ссылки. Устройство 900 может находиться под управлением контроллера (например, контролер 110), работающего согласно инструкциям, исполняемым процессором и хранящимся в памяти. Такие инструкции могут включать параметры магнитного поля. В одном воплощении устройство 900 может дополнительно включать шприц 952, который можно использовать для добавления сфер, как описано в этом документе ниже.
На фиг. 79 показан общий протокол 1000 устройства 700. Как проиллюстрировано на чертеже, на первой стадии 1010 проводят обогащение посредством снижения количества тромбоцитов и плазмы в образце. В воплощениях, где используют сферы Dynabeads в качестве сфер для магнитного выделения, можно затем осуществлять стадию 1012 отмывки для удаления остатков сфер Dynabeads суспензии. Затем, после обогащения, клетки перемещают в рабочий мешок 932 на стадии 1014. В некоторых воплощениях часть обогащенных клеток можно хранить в первом мешке 938 для хранения на стадии 1016, перед перемещением в рабочий мешок 932. На стадии 1018 сферы для магнитного выделения рабочий вводят в мешок, например используя шприц 952 на стадии 1020. В одном воплощении сферы для магнитного выделения представляют собой сферы Miltenyi или сферы StemCell EasySep.Когда используют сферы Dynabeads, отмытые сферы Dynabeads со стадии 1012 ресуспендируют в рабочем мешке 932. В одном воплощении, вместо использования шприца, сферы для магнитного выделения могут быть размещены в мешке или сосуде, который соединен с системой, и сферы можно вводить в систему посредством насоса 914.
Сферы и клетки в рабочем мешке 932 затем инкубируют в течение периода времени на стадии 1020. В воплощениях, где сферы для магнитного выделения представляют собой наноразмерные сферы Miltenyi, на стадии 1022 выполняют седиментационную отмывку для удаления избытка наноразмерных сфер, и порцию инкубированных связанных со сферами клеток хранят во втором мешке 940 для хранения на стадии 1024. После инкубирования связанные со сферами клетки выделяют с использованием магнита, например магнитных пластин 964, 966 держателя 960 для магнитного выделения клеток на стадии 1026. Остаточные связанные со сферами клетки затем промывают и выделяют на стадии 1028. Наконец, в воплощениях, где используют сферы Miltenyi или Dynabeads на стадии 1030 выделенные, связанные со сферами клетки собирают в мешок-сборник 950. В воплощениях, где используют сферы StemCell EasySep, выполняют дополнительную стадию отделения клеток от сфер для удаления сфер и возможную стадию 1034 отмывки/концентрирования собранных клеток.
Более подробное описание общего протокола, представленного на фиг. 79, с использованием устройства 900 приведено ниже, с конкретной ссылкой на фиг. 80, который представляет собой схему компоновки 1100 потока устройства 900. Вначале выполняют процесс обогащения (стадия 1010) посредством перемещения продукта афереза, содержащегося в мешке 930 с источником, и буфера отмывки из мешка 936 с буфером отмывки в камеру 912 для отмывки с использованием буфера отмывки, чтобы снизить количество тромбоцитов и сыворотки. В этот момент обогащенный исходный материал находится в камере 912. Для начала процесса выделения разделительную колонну, удерживаемую держателем 960 для магнитного выделения клеток, покрывают посредством инициации потока буфера из мешка 934 с буфером для выделения в рабочий мешок 932 через коллектор 918 и через колонную для нанесения покрытия на колонну.
Как описано выше, в определенных воплощениях, например таких, где используют сферы Dynabeads в качестве сфер для магнитного выделения, выполняют стадию отмывки (стадию 1012) для удаления остатков из буфера суспензии сфер. Стадия отмывки включает введение сфер с использованием шприца 952, при циркуляции в технологическом контуре 1110 (например, из рабочего мешка 932, через трубки перистальтического насоса 614, через коллектор 918 и обратно в рабочий мешок), прочистку технологического контура 1110 и затем улавливание сфер путем слива содержимого из рабочего мешка 932 в мешок 942 для отходов выделения, в то время как генератор магнитного поля находится в состоянии «ВКЛ». В воплощениях, где не требуется отмывки, содержимое рабочего мешка 932 сливают в мешок 942 для отходов выделения, чтобы обеспечить опорожнение рабочего мешка 932. Как используют в этом документе, в случае постоянного магнита, «ВКЛ» означает, что магнито-удерживающий элемент или материал 968 (например, разделительная колонна, матрица или трубка) находится в надлежащем положении внутри магнитного поля. «ВЫКЛ» означает, что трубная секция удалена из магнитного поля.
Далее обогащенные клетки в рабочей камере 912 перемещают в рабочий мешок 932 (стадия 1014) и буфер выделения из мешка 934 с буфером выделения сливают в рабочую камеру 912 для промывки камеры 912, чтобы удалить оставшиеся клетки. После промывки текучую среду вытесняют в рабочий мешок 932. Этот процесс промывки можно повторять, при необходимости. После того, как все клетки перенесены в рабочий мешок 932, камеру 912 очищают посредством сливания буфера из мешка 9345 с буфером выделения в камеру 912 и вытеснения текучей среды в мешок 930 с источником. Этот процесс очистки можно повторять, при необходимости.
Содержимое рабочего мешка 932 можно затем перемешивать посредством циркуляции содержимого по технологическому контуру 1110 перед очисткой технологического контура 1110 посредством возврата всего содержимого в рабочий мешок 932. Как указано выше, в одном воплощении порцию обогащенных клеток можно на этом этапе отправить на хранение посредством перемещения порции содержимого рабочего мешка 932 в первый мешок 938 для хранения (стадия 1016). Затем можно прочистить технологическую линию 1112 и линию 1114 первого мешка для хранения.
В воплощениях, где не используют стадию отмывки сфер, сферы затем вводят в технологический контур 1110, используя шприц 952, и технологический контур 1110 прочищают (стадия 1018). В воплощениях, где используют стадию отмывки сфер, сферы ресуспендируют и осуществляют их циркуляцию через технологический контур 1110 (стадия 1018) и колонну 968, и технологический контур прочищают через колонну 968.
Как описано выше, после добавления сфер для магнитного выделения, клетки можно инкубировать в течение периода времени (стадия 1020). В одном воплощении, перед инкубацией, содержимое рабочего мешка 932 можно переместить во второй мешок 940 для хранения, где содержимое второго мешка 940 для хранения перемешивают (например, с использованием камеры 922 нагрева-охлаждения-перемешивания). Затем содержимое второго мешка 940 для хранения перемещают обратно в рабочий мешок 932. Затем в рабочую камеру 912 сливают буфер из мешка 934 с буфером выделения, и содержимое камеры вытесняют во второй мешок 940 для хранения и затем перемещают в рабочий мешок 932, чтобы промыть второй мешок 940 для хранения.
В любом воплощении клетки затем инкубируют вместе со сферами для магнитного выделения посредством циркуляции клеток по технологическому контуру 1110 в течение заданного времени инкубации. После инкубации технологический контур 1110 прочищают.
Как описано выше, после инкубации можно выполнять возможную стадию отмывки избыточных сфер (например, наноразмерных сфер) (стадия 1022). Отмывка избыточных наноразмерных сфер включает инициирование потока из рабочего мешка 932 во второй мешок 940 для хранения, слив содержимого второго мешка 940 для хранения в рабочую камеру 912, перемещение буфера из мешка 934 с буфером выделения в рабочий мешок 932, перемещение содержимого рабочего мешка 932 во второй мешок 940 для хранения и слив содержимого второго мешка 940 для хранения в рабочую камеру 912. Стадии перемещения потока из мешка 934 с буфером выделения в рабочий мешок 932 и затем во второй мешок 940 для хранения можно повторять, при необходимости, для вымывания избытка сфер. В одном воплощении камеру 912 можно затем заполнять буфером из мешка 934 с буфером выделения, инициируя вращение камеры 912, и затем сливать надосадочную жидкость в мешок 742 для отходов. Эти стадии можно повторять, при необходимости. В одном воплощении клетки из камеры вытесняют в рабочий мешок 932, буфер из мешка 934 с буфером выделения сливают в камеру 932, и камеру затем опорожняют в рабочий мешок 932. Этот процесс можно также повторять, при необходимости. Затем осуществляют перемешивание в технологическом контуре и прочистку технологического контура.
В некоторых воплощениях порцию инкубированной популяции клеток можно хранить во втором мешке 940 для хранения (стадия 1024). Чтобы сделать это, порцию содержимого технологического мешка 932 можно переместить во второй мешок 940 для хранения, и затем прочистить технологическую линию и линию 1116 второго мешка для хранения.
В любом из процессов, описанных выше, после инкубации выделяют связанные со сферами клетки с использованием магнитов 964, 966 (стадия 1026). Это выполняют посредством перемещения потока рабочего мешка 932 в мешок 942 для отходов, в то время как генератор 962 магнитного поля находится в состоянии «ВКЛ». Оставшиеся отходы затем вычищают посредством перекачивания буфера из мешка 934 с буфером выделения в рабочий мешок 932, а затем перекачивания из рабочего мешка 932 в мешок 942 для отходов, при этом генератор 962 магнитного поля находится в положении «ВКЛ».
В одном воплощении промывку без повторного суспендирования можно осуществлять посредством перекачивания буфера из мешка 934 с буфером выделения в рабочий мешок 932, промывки технологического контура 1110, прочистки технологического контура 1110 и перемещения потока из рабочего мешка 932 в мешок 942 для отходов с генератором 962 магнитного поля в положении «ВКЛ».
В другом воплощении можно осуществлять промывку с использованием повторного суспендирования посредством перекачивания буфера из мешка 934 с буфером выделения в рабочий мешок с генератором 962 магнитного поля в положении «ВЫКЛ», циркуляции в технологическом контуре 1110, прочистки технологического контура и перемещения потока из рабочего мешка 932 в мешок 942 для отходов с генератором 962 магнитного поля в положении «ВКЛ».
В одном воплощении остаточные отходы можно вычистить посредством перекачивания буфера из мешка 934 с буфером выделения в рабочий мешок 932 и перемещения потока из рабочего мешка 932 в мешок 942 для отходов с генератором 962 магнитного поля в положении «ВКЛ».
После промывки и выделения остаточных связанных со сферами клеток выделенные связанные со сферами клетки затем собирают (стадия 1028). Когда связанные со сферами клетки должны быть собраны без освобождения клеток от сфер, в одном способе среду из мешка 946 со средой просто перекачивают через колонку 968 в мешок-сборник 950 с генератором 962 магнитного поля в положении «ВЫКЛ». В другом способе буфер из мешка 934 с буфером выделения перекачивают в рабочий мешок 932, и содержимое рабочего мешка 932 затем перекачивают в мешок-сборник 950 с генератором 962 магнитного поля в положении «ВЫКЛ». Этот второй способ обеспечивает отмывку после выделения. В третьем способе среду из мешка 946 со средой перекачивают в рабочий мешок через колонну 966 (если не требуется отмывки после выделения). Альтернативно, буфер из мешка 934 с буфером выделения перекачивают в рабочий мешок 932 через колонну 966 (если не требуется отмывки после выделения). В любом процессе затем осуществляют циркуляцию содержимого в технологическом контуре 1110, технологический контур 1110 прочищают посредством возврата содержимого обратно в рабочий мешок 932, и содержимое рабочего мешка 932 перекачивают в мешок-сборник 950 для сбора связанных со сферами клеток.
Когда связанные со сферами клетки должны быть собраны после освобождения клеток от сфер, можно осуществлять ряд возможных процессов. Например, в одном воплощении клетки/сферы можно ресуспендировать при положении «ВЫКЛ» магнита посредством перекачивания буфера освобождения из мешка 948 через колонну в рабочий мешок 932, циркуляции в технологическом контуре 1110 и затем прочистки технологического контура посредством возврата текучей среды в рабочий мешок 932. Затем осуществляют инкубацию и сбор при положении «ВКЛ» магнита посредством инкубации в технологическом контуре 1110, прочистки технологического контура 1110, сбора освобожденных клеток посредством перекачивания их из рабочего мешка 932 через колонну 966 в мешок-сборник 950, перекачивания буфера из мешка 934 с буфером выделения в рабочий мешок 932 и сбора остатков посредством перекачивания содержимого рабочего мешка 932 через колонну 966 в мешок-сборник 950. Освобожденные сферы (стадия 1032) можно затем отправить в отходы посредством перекачивания буфера из мешка 934 с буфером выделения через колонну 966 в рабочий мешок 932 при положении «ВЫКЛ» магнита, циркуляции в технологическом контуре 1110, прочистки технологического контура 1110 и перекачивания содержимого рабочего мешка 932 в мешок 942 для отходов.
В связи с вышеизложенным, в одном воплощении отмывку/концентрирование (стадия 1034) можно осуществлять посредством перекачивания содержимого мешка-сборника 950 в рабочую камеру 912, перекачивания буфера из мешка 934 с буфером выделения в рабочий мешок 932 и перемещения буфера из рабочего мешка 932 в рабочую камеру 912. Затем можно осуществлять циклы отмывки посредством заполнения рабочей камеры 912 буфером из мешка 934 с буфером выделения, вращения камеры 912, вытеснения надосадочной жидкости в мешок 942 для отходов и повторения стадий вращения и вытеснения, при необходимости. Наконец, можно осуществить перемещение клеток в мешок-сборник после отмывки/концентрирования посредством перемещения среды из мешка 946 со средой в мешок-сборник 950, перекачивания содержимого мешка-сборника в рабочую камеру 912, вытеснения содержимого рабочей камеры 912 в мешок-сборник 950, а затем очистки вручную линии между рабочей камерой 912 и мешком-сборником 950.
В одном воплощении один из мешков, например, рабочий мешок 932 может включать верхний патрубок 118, имеющий фильтр, так что в систему можно подавать стерильный воздух (когда рабочий мешок 932 пуст) для прочистки линий, по потребности, как на различных технологических стадиях, описанных выше. Прочистку линий можно выполнять в качестве первой стадии в процессе обогащения/выделения и/или в течение процесса. В одном воплощении воздух из мешка-сборника 950 можно использовать для прочистки любой из линий системы (например, воздух из мешка-сборника 950 можно использовать для прочистки технологической линии 1112, затем воздух из технологической линии 1112 можно использовать для прочистки требуемой трубной линии (например, линии 1114, 1116 и т.д.), посредством этого заполняя технологическую линию 1112 жидкостью из рабочего мешка 932 и окончательно очищая технологическую линию 1112, снова используя воздух из мешка-сборника 950).
В одном воплощении рабочий мешок 932 изготовлен литьем с раздувом и имеет большой угол между сторонами (имея трехмерную форму с образованной воздушной полостью над уровнем жидкости), чтобы ограничить прилипание микронных сфер к боковым стенкам, в частности, в течение длительного перемешивания во время инкубации на основе циркуляции.
В одном воплощении шприц 952 обеспечивает возможность добавления небольших объемов (например, аликвот суспензии сфер) в контур потока 1110, основанный на циркуляции. Боле того, текучую среду из контура 1110 потока можно отбирать в шприц 952 для дополнительной очистки шприца 952 от остатков.
В одном воплощении один из датчиков 920 может быть предназначен для измерения потока текучей среды. Например, один из датчиков может представлять собой пузырьковый детектор или оптический детектор, который может служить для вторичного подтверждающего измерения, чтобы убедиться в точном регулировании потока (в дополнение к датчикам нагрузки, встроенным в крючки 962). Это можно использовать на практике во время выделения, когда требуется пропускать объем потока в рабочем мешке через магнит без подачи воздуха в колонну. Датчик нагрузки указывает на то, что рабочий мешок закрыт так, что опорожняется в пределах некоторого ожидаемого допуска изменения показаний датчика нагрузки, и тогда пузырьковый детектор определяет ползущую границу раздела жидкость/воздух, чтобы остановить поток. Следовательно, контролер может использовать датчик 920 для предотвращения попадания воздуха в контур, что может вызвать пробки, вытесняющие клетки, или подвергнуть клетки воздействию сухой окружающей среды, или непреднамеренное выталкивание материала в мешки для отходов в ситуациях, когда насос не остановлен после полного опорожнения рабочего мешка. Поэтому в одном воплощении пузырьковый детектор 920 можно использовать в сочетании с датчиками нагрузки, встроенными в крючки, чтобы повысить точность контроля объема, тем самым снижая потери клеток и/или предотвращая попадание воздуха в трубки колонны и колонну.
Как отмечено ранее, в одном воплощении воздух можно подавать в контур для преднамеренного создания воздушной пробки, которую можно использовать для вытеснения связанных со сферами клеток из колонны/трубки для выделения, чтобы собрать их. В одном воплощении можно осуществлять циркуляцию буферного раствора через колонну для выделения, чтобы элюировать связанные со сферами клетки из колонны для выделения, либо вместо, либо в дополнение используя воздушную пробку.
В одном воплощении можно использовать две или более трубки перистальтического насоса с различными внутренними диаметрами, соединенные последовательно, чтобы обеспечить расширенный диапазон расходов для одного насоса. Для переключения трубок открывают крышку насоса, физически убирают присутствующую трубку, физически вставляют требуемую трубку и затем крышку насоса закрывают.
В некоторых воплощениях систему 900 можно использовать для элюирования выделенных/захваченных комплексов сфер и клеток. В частности предусмотрено, что границу раздела воздуха и жидкости можно использовать для того, чтобы способствовать удалению комплексов с боковых стенок трубки или пустот колонны. Можно осуществлять циркуляцию или возвратно-поступательное перемещение воздуха через колонну/трубку. В отсутствие границы раздела воздух/жидкость может быть трудно удалять уплотненный слой сфер/связанных со сферами клеток только путем регулирования расхода без значительного увеличения скорости сдвига (что может оказывать отрицательное влияние на жизнеспособность клеток). Поэтому возможно, в сочетании с расходом, удалять комплексы сферы-клетки без удаления магнита.
В связи с вышеизложенным, система 900 обеспечивает возможность осуществления элюирования положительно выбранных комплексов сфер и клеток непосредственно в нужную среду (на основании стадий ниже по потоку). Это устраняет стадию замены буфера/отмывки. В одном воплощении также предусмотрено элюирование непосредственно в среду и к вирусному вектору для начала инкубации. Этот способ может обеспечить возможность добавления вирусного вектора в конечный мешок. В одном воплощении, вместо элюирования связанных со сферами клеток с помощью буфера, можно использовать среду в качестве элюирующей текучей среды. Подобным образом, буфер освобождения можно использовать для элюирования сфер StemCell для последующего освобождения клеток от сфер. Путем замены буфера в частях системы 900 средой можно свести к минимуму разбавление.
Как описано выше, устройство 900 первого модуля 100 представляет собой единый комплект, который обеспечивает обогащение со снижением количеством тромбоцитов и плазмы, за которым следует магнитное выделение целевых клеток. Устройство 900 автоматизировано для обеспечения возможности реализации стадий обогащения, выделения и сбора и всех промежуточных стадий с минимальным вмешательством человека. Как и второй модуль 200, первый модуль 100 и устройство 900 с этими модулями являются функционально закрытыми, чтобы снизить риск загрязнения и являются технологически гибкими для эксплуатации с различными концентрациями терапевтических объемов/доз/клеток, и пригодны для использования с множеством типов клеток, помимо Т-клеток с ХАР.
Следует понимать, что система по настоящему изобретению может включать необходимые электронные средства, программные средства, запоминающие устройства, базы данных, программно-аппаратные средства, логические машины/машины состояний, микропроцессоры, каналы связи, дисплеи или другие визуальные средства или аудиосредства отображения данных, печатающие устройства и любые другие средства ввода/вывода для выполнения описанных в данном документе функций и/или для достижения описанных в данном документе результатов.
Например, система может включать по меньшей мере один процессор и систему запоминания/хранения данных, которые могут включать оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). По меньшей мере один процессор системы может включать один или более традиционных микропроцессоров и один или более вспомогательных сопроцессоров, такой как математический сопроцессор или т.п. Структуры хранения данных, описанные выше, могут включать подходящее сочетание магнитных, оптических и/или полупроводниковых запоминающих устройств и может включать, например, ОЗУ, ПЗУ, диск-накопитель, оптический диск и/или жесткий диск или накопитель.
Дополнительно, программное приложение, которое приспособлено к контроллеру или контроллерам, например, контроллеру 110, 210 и/или 310, для выполнения описанных в этом документе способов, может считывать из основной памяти по меньшей мере одного процессора с машиночитаемого носителя. Термин «машиночитаемый носитель», используемый в данном документе, относится к любому носителю, который обеспечивает или участвует в обеспечении команд по меньшей мере одному процессору системы (или любому другому процессору описанных в этом документе устройств) для исполнения. Такой носитель может принимать много форм, включая, но не ограничиваясь перечисленным, энергонезависимые носители и энергозависимые носители. Энергонезависимые носители включают, например, оптические, магнитные или магнитооптические диски, такие как запоминающее устройство. Энергозависимые носители включают динамическое оперативное запоминающее устройство (ДОЗУ), которое обычно составляет основную память. Распространенные формы машиночитаемых носителей включают, например, флоппи-диск, гибкий магнитный диск, жесткий магнитный диск, магнитную ленту и другие магнитные носители, CD-ROM, DVD, любые другие оптические носители, ОЗУ, программируемое ПЗУ, ППЗУ или СППЗУ (стираемое перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство), флэш-ППЗУ и любые другие интегральные схемы или платы памяти, или любые другие носители, с которых может считывать компьютер.
В то время как воплощениях исполнение команд из пакета команд в программном приложении побуждает по меньшей мере один процессор выполнять способы/процессы, описанные в этом документе, можно использовать аппаратно-реализованную цепь вместо или в сочетании с командами программного обеспечения для выполнения способов/процессов настоящего изобретения. Поэтому воплощения настоящего изобретения не ограничены каким-либо сочетанием аппаратных средств и/или программного обеспечения. Боле того, предусмотрено, что все способы, протоколы и технологические цепочки, описанные в этом документе, можно осуществлять с помощью программного обеспечения, которое может представлять собой одно или более приложений, программ и т.д.
Кроме того, предусмотрено, что программное обеспечение может быть предназначено для осуществления способов, протоколов и/или технологических цепочек в полностью автономном режиме, полуавтономном режиме или в селектируемом режиме. В полностью автономном режиме программное обеспечение включает команды, предназначенные для того, чтобы адаптировать контроллер или контроллеры системы для осуществления по существу всей операции, способа, протокола или технологической цепочки от начала до конца автоматически, однажды инициированной пользователем или оператором (т.е. без вмешательства оператора и без точек человеческого воздействия). В полуавтономном режиме работы программное обеспечение включает команды, предназначенные для того, чтобы адаптировать контроллер или контроллеры системы для осуществления по существу всей операции, способа, протокола или технологической цепочки от начала до конца автоматически, однажды инициированной пользователем, за исключением того, что программное обеспечение может дать команду контроллеру или контроллерам приостановить операцию системы биообработки или ее компонентов и дать возможность пользователю или оператору предпринять определенные конкретные действия, необходимые для осуществления операции способа, протокола или технологической цепочки, таких как присоединение или отсоединение мешков или резервуаров для сбора, отходов, среды, клеток или других мешков или резервуаров, чтобы отобрать пробу и т.д., и для автономной работы системы управления между отдельными вмешательствами оператора. При селектируемом режиме работы программное обеспечение включает команды, предназначенные для того, чтобы адаптировать контроллер или контроллеры системы для генерирования ряда попыток, направляющих пользователя или оператора предпринять определенные конкретные действия, необходимые для осуществления заданной операции способа, протокола или технологической цепочки, таких как присоединение или отсоединение мешков или резервуаров для сбора, отходов, среды, клеток или других мешков или резервуаров, чтобы отобрать пробу и т.д., и для автономной работы системы управления между отдельными вмешательствами оператора. В селектируемом режиме работы система биообработки гораздо больше зависит от оператора, при этом контроллер или контроллеры только осуществляют предварительно запрограммированные стадии биообработки, один раз инициированные оператором.
Как используют в этом документе, элемент или стадия, цитируемые в единственном числе не подразумевают исключения множественного числа указанных элементов или стадий, кроме того, когда об этом исключении специально заявлено. Более того, упоминание «одного воплощения» настоящего изобретения не подразумевает исключения существования дополнительных воплощений, которые также включают упоминаемые признаки. Более того, если явно не указано иное, воплощения «включающие», «содержащие» или «имеющие» элемент или множество элементов, имеющих конкретное свойство, могут включать дополнительные такие элементы, не имеющие этого свойства.
В этом описании используют примеры для раскрытия нескольких воплощений изобретения, включая наилучший режим реализации, а также для обеспечения возможности специалисту в данной области техники реализовать воплощения изобретения на практике, включая изготовление и использование любых устройств или систем и выполнение любого включенного способа. Объем защиты изобретения изложен в формуле изобретения и может включать другие примеры, которые очевидны для специалиста в данной области техники. Такие другие примеры находятся в области защиты изобретения, если они имеют конструктивные элементы, которые не имеют отличий от буквально изложенных в формуле изобретения, или если они включают эквивалентные конструктивные элементы, несущественно отличающиеся от элементов, буквально изложенных в формуле изобретения.

Claims (30)

1. Система биообработки для обеспечения клеточной терапии, включающая:
первый модуль, предназначенный для обогащения и выделения популяции клеток;
второй модуль, предназначенный для активации, генетической модификации и размножения популяции клеток, и
третий модуль, предназначенный для сбора размножившейся популяции клеток,
при этом каждый модуль является закрытым.
2. Система биообработки по п. 1, в которой второй модуль содержит биореакторный сосуд, предназначенный для обеспечения генетической модификации и размножения популяции клеток без удаления популяции клеток из биореакторного сосуда, или
второй модуль содержит биореакторный сосуд, предназначенный для обеспечения активации, генетической модификации и размножения популяции клеток без удаления популяции клеток из биореакторного сосуда.
3. Система биообработки по п. 1, в которой второй модуль содержит первый биореакторный сосуд и второй биореакторный сосуд, взаимосвязанный по текучей среде с первым биореакторным сосудом.
4. Система биообработки по п. 3, в которой первый биореакторный сосуд предназначен для осуществления активации и генетической модификации популяции клеток, а второй биореакторный сосуд предназначен для осуществления размножения популяции клеток.
5. Система биообработки по п. 4, которая предназначена для осуществления активации и генетической модификации клеток в первом биореакторном сосуде, перемещения клеток из первого биореакторного сосуда во второй биореакторный сосуд и размножения клеток во втором биореакторном сосуде в автономном режиме.
6. Система биообработки по п. 3, в которой первый биореакторный сосуд предназначен для осуществления активации популяции клеток, а второй биореакторный сосуд предназначен для осуществления генетической модификации и размножения популяции клеток.
7. Система биообработки по п. 4, в которой биореакторный сосуд предназначен для перфузии в отсутствие фильтра.
8. Система биообработки по п. 1, в которой популяция клеток является первой популяцией клеток, и система биообработки предназначена для осуществления активации, генетической модификации и размножения первой популяции клеток во втором модуле одновременно с обогащением и выделением второй популяции клеток в первом модуле,
где первая популяция клеток отличается от второй популяции клеток.
9. Система биообработки по п. 1, дополнительно включающая:
множество вторых модулей, где каждый второй модуль предназначен для активации, генетической модификации и размножения клеток,
где каждый второй модуль предназначен для осуществления активации, генетической модификации и размножения различных популяций клеток параллельно.
10. Система биообработки по п. 9, в которой первый модуль предназначен для обогащения и выделения каждой различной популяции клеток перед перемещением в один из множества вторых модулей для активации, генетической модификации и размножения.
11. Система биообработки по п. 10, которая предназначена для выполнения обогащения и выделения одной из различных популяций клеток в первом модуле одновременно с активацией, генетической модификацией и размножением другой из различных популяций клеток во втором модуле.
12. Способ биообработки для клеточной терапии, включающий:
обогащение и выделение популяции клеток в первом модуле;
активацию, генетическую модификацию и размножение популяции клеток во втором модуле и
сбор размножившейся популяции клеток в третьем модуле,
при этом каждый модуль является закрытым.
13. Способ биообработки по п. 12, в котором стадия активации, генетической модификации и размножения популяции клеток во втором модуле включает активацию и генетическую модификацию популяции клеток в первом биореакторном сосуде второго модуля, перемещение популяции клеток во второй биореакторный сосуд второго модуля и размножение популяции клеток во втором биореакторном сосуде.
14. Способ биообработки по п. 12, в котором стадия активации, генетической модификации и размножения популяции клеток во втором модуле включает активацию популяции клеток в первом биореакторном сосуде второго модуля, перенос популяции клеток во второй биореакторный сосуд второго модуля и генетическую модификацию и размножение популяции клеток во втором биореакторном сосуде.
15. Способ биообработки по п. 12, в котором стадия активации, генетической модификации и размножения популяции клеток во втором модуле включает активацию, генетическую модификацию и размножение популяции клеток в первом и втором биореакторных сосудах второго модуля.
16. Способ биообработки по п. 12, в котором популяция клеток является первой популяцией клеток, и способ дополнительно включает стадии перемещения первой популяции клеток из первого модуля во второй модуль после обогащения и выделения первой популяции клеток в первом модуле для активации, генетической модификации и размножения первой популяции клеток во втором модуле, и
введение второй популяции клеток в первый модуль для обогащения и выделения второй популяции клеток в первом модуле одновременно с активацией, генетической модификацией и размножением первой популяции клеток во втором модуле,
где первая популяция клеток отличается от второй популяции клеток.
RU2020126463A 2018-02-09 2019-02-08 Системы и способы биообработки RU2793734C2 (ru)

Applications Claiming Priority (17)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/893,336 2018-02-09
US15/893,336 US10889792B2 (en) 2018-02-09 2018-02-09 Cell expansion vessel systems and methods
US201862736125P 2018-09-25 2018-09-25
US201862736143P 2018-09-25 2018-09-25
US201862736154P 2018-09-25 2018-09-25
US201862736144P 2018-09-25 2018-09-25
US201862736120P 2018-09-25 2018-09-25
US201862736115P 2018-09-25 2018-09-25
US201862736130P 2018-09-25 2018-09-25
US62/736,115 2018-09-25
US62/736,125 2018-09-25
US62/736,130 2018-09-25
US62/736,143 2018-09-25
US62/736,120 2018-09-25
US62/736,154 2018-09-25
US62/736,144 2018-09-25
PCT/EP2019/053205 WO2019155026A1 (en) 2018-02-09 2019-02-08 Systems and methods for bioprocessing

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2023108052A Division RU2023108052A (ru) 2018-02-09 2019-02-08 Системы и способы биообработки

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020126463A RU2020126463A (ru) 2022-03-09
RU2793734C2 true RU2793734C2 (ru) 2023-04-05

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2373273C2 (ru) * 2004-02-23 2009-11-20 КРЕСИ Юд Франсуа Мари ДЕ Устройство для непрерывной культуры с мобильным сосудом, позволяющим выполнять отбор наиболее подходящих вариантов клеток
EP2589652A1 (en) * 2010-07-01 2013-05-08 Kaneka Corporation Disposable set for cell culture, cell culture device and cell preparation method
WO2015042450A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 Pak Chorom Cellular cis-co-culture systems and methods
WO2016118780A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-28 Fred Hutchinson Cancer Research Center Point-of-care and/or portable platform for gene therapy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2373273C2 (ru) * 2004-02-23 2009-11-20 КРЕСИ Юд Франсуа Мари ДЕ Устройство для непрерывной культуры с мобильным сосудом, позволяющим выполнять отбор наиболее подходящих вариантов клеток
EP2589652A1 (en) * 2010-07-01 2013-05-08 Kaneka Corporation Disposable set for cell culture, cell culture device and cell preparation method
WO2015042450A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 Pak Chorom Cellular cis-co-culture systems and methods
WO2016118780A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-28 Fred Hutchinson Cancer Research Center Point-of-care and/or portable platform for gene therapy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7403906B2 (ja) バイオプロセッシング容器
US11371007B2 (en) System and method for fluid flow management in a bioprocessing system
US20220251496A1 (en) System and method for fluid flow management in a bioprocessing system
RU2793734C2 (ru) Системы и способы биообработки
US11920119B2 (en) Systems and methods for bioprocessing
US20210102156A1 (en) Bioprocessing apparatus
US11414639B2 (en) Bioprocessing vessel
US20210087510A1 (en) Disposable kit for bioprocessing
US20210002599A1 (en) Bioprocessing methods for cell therapy
US20210087511A1 (en) Bioprocessing methods for cell therapy
US20210102153A1 (en) Apparatus for fluid line management in a bioprocessing system