RU2826038C2 - Methods of creating ultrahigh density cell banks - Google Patents
Methods of creating ultrahigh density cell banks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2826038C2 RU2826038C2 RU2020116448A RU2020116448A RU2826038C2 RU 2826038 C2 RU2826038 C2 RU 2826038C2 RU 2020116448 A RU2020116448 A RU 2020116448A RU 2020116448 A RU2020116448 A RU 2020116448A RU 2826038 C2 RU2826038 C2 RU 2826038C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cells
- cell
- ultra
- culture
- high density
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims abstract description 398
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 claims abstract description 86
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 25
- 210000004962 mammalian cell Anatomy 0.000 claims abstract description 19
- 238000010257 thawing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000002577 cryoprotective agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims abstract description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 claims abstract description 7
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 claims description 40
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 230000035899 viability Effects 0.000 claims description 28
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 21
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 19
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 101001084702 Arabidopsis thaliana Histone H2B.10 Proteins 0.000 claims description 3
- 102220497176 Small vasohibin-binding protein_T47D_mutation Human genes 0.000 claims description 3
- 210000004408 hybridoma Anatomy 0.000 claims description 3
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000008280 blood Substances 0.000 abstract 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 52
- 238000005138 cryopreservation Methods 0.000 description 27
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 23
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 17
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 16
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 15
- 238000013354 cell banking Methods 0.000 description 13
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 13
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 12
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 12
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 8
- ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N L-glutamine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N 0.000 description 7
- 238000009295 crossflow filtration Methods 0.000 description 7
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 7
- 238000013411 master cell bank Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 102100023580 Cyclic AMP-dependent transcription factor ATF-4 Human genes 0.000 description 6
- 101000905743 Homo sapiens Cyclic AMP-dependent transcription factor ATF-4 Proteins 0.000 description 6
- 229930182816 L-glutamine Natural products 0.000 description 6
- 239000012737 fresh medium Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 6
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 5
- 230000001640 apoptogenic effect Effects 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 description 4
- 229920001612 Hydroxyethyl starch Polymers 0.000 description 4
- 108060003951 Immunoglobulin Proteins 0.000 description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 4
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 4
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 4
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 4
- WZSDNEJJUSYNSG-UHFFFAOYSA-N azocan-1-yl-(3,4,5-trimethoxyphenyl)methanone Chemical compound COC1=C(OC)C(OC)=CC(C(=O)N2CCCCCCC2)=C1 WZSDNEJJUSYNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006143 cell culture medium Substances 0.000 description 4
- 238000012136 culture method Methods 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 description 4
- 229940050526 hydroxyethylstarch Drugs 0.000 description 4
- 102000018358 immunoglobulin Human genes 0.000 description 4
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 4
- 238000012807 shake-flask culturing Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005779 cell damage Effects 0.000 description 3
- 208000037887 cell injury Diseases 0.000 description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 3
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 3
- 229940072221 immunoglobulins Drugs 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000007350 Bone Morphogenetic Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010007726 Bone Morphogenetic Proteins Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 108091006020 Fc-tagged proteins Proteins 0.000 description 2
- 102000014150 Interferons Human genes 0.000 description 2
- 108010050904 Interferons Proteins 0.000 description 2
- 102000015696 Interleukins Human genes 0.000 description 2
- 108010063738 Interleukins Proteins 0.000 description 2
- GLNADSQYFUSGOU-GPTZEZBUSA-J Trypan blue Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].C1=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C=C(S([O-])(=O)=O)C(/N=N/C3=CC=C(C=C3C)C=3C=C(C(=CC=3)\N=N\C=3C(=CC4=CC(=CC(N)=C4C=3O)S([O-])(=O)=O)S([O-])(=O)=O)C)=C(O)C2=C1N GLNADSQYFUSGOU-GPTZEZBUSA-J 0.000 description 2
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 description 2
- 239000003146 anticoagulant agent Substances 0.000 description 2
- 229940127219 anticoagulant drug Drugs 0.000 description 2
- 229960000182 blood factors Drugs 0.000 description 2
- 229940112869 bone morphogenetic protein Drugs 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000034994 death Effects 0.000 description 2
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 2
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 2
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 2
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 2
- 229940047124 interferons Drugs 0.000 description 2
- 229940047122 interleukins Drugs 0.000 description 2
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 229960000103 thrombolytic agent Drugs 0.000 description 2
- 230000002537 thrombolytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002103 transcriptional effect Effects 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 241000282693 Cercopithecidae Species 0.000 description 1
- 102100023033 Cyclic AMP-dependent transcription factor ATF-2 Human genes 0.000 description 1
- 102100023583 Cyclic AMP-dependent transcription factor ATF-6 alpha Human genes 0.000 description 1
- 108700028146 Genetic Enhancer Elements Proteins 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 101000974934 Homo sapiens Cyclic AMP-dependent transcription factor ATF-2 Proteins 0.000 description 1
- 101000905751 Homo sapiens Cyclic AMP-dependent transcription factor ATF-6 alpha Proteins 0.000 description 1
- 101000997829 Homo sapiens Glial cell line-derived neurotrophic factor Proteins 0.000 description 1
- 102000001706 Immunoglobulin Fab Fragments Human genes 0.000 description 1
- 108010054477 Immunoglobulin Fab Fragments Proteins 0.000 description 1
- 102000008394 Immunoglobulin Fragments Human genes 0.000 description 1
- 108010021625 Immunoglobulin Fragments Proteins 0.000 description 1
- FBOZXECLQNJBKD-ZDUSSCGKSA-N L-methotrexate Chemical compound C=1N=C2N=C(N)N=C(N)C2=NC=1CN(C)C1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(O)=O)C=C1 FBOZXECLQNJBKD-ZDUSSCGKSA-N 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 241000288906 Primates Species 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- 108020004511 Recombinant DNA Proteins 0.000 description 1
- 241000251539 Vertebrata <Metazoa> Species 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 210000004978 chinese hamster ovary cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 125000000664 diazo group Chemical group [N-]=[N+]=[*] 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003527 eukaryotic cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229960000485 methotrexate Drugs 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical group 0.000 description 1
- 235000021049 nutrient content Nutrition 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000379 polypropylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- 230000001323 posttranslational effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- XJMOSONTPMZWPB-UHFFFAOYSA-M propidium iodide Chemical compound [I-].[I-].C12=CC(N)=CC=C2C2=CC=C(N)C=C2[N+](CCC[N+](C)(CC)CC)=C1C1=CC=CC=C1 XJMOSONTPMZWPB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000009145 protein modification Effects 0.000 description 1
- 238000003259 recombinant expression Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 1
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 1
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 1
Abstract
Description
РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИRELATED APPLICATIONS
Настоящая заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США № 62/052257, поданной 18 сентября 2014 г. Там, где это позволяет, вышеуказанная заявка включена посредством ссылки для любых и всех целей.This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/052,257, filed September 18, 2014. Where permitted, the foregoing application is incorporated by reference for any and all purposes.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯPREREQUISITES FOR THE CREATION OF THE INVENTION
Создание банков клеток широко применяют для хранения исходных материалов на основе замороженных, охарактеризованных клеток, которые могут быть разморожены для применения в ряде областей, включая получение терапевтически значимых белков. Обычно исходный криоконсервированный материал хранят при более низких значениях плотности (например, приблизительно 1 или 2×107 клеток/мл) или центрифугируют с получением аликвот с более высокой плотностью для хранения. Исходные материалы с меньшей плотностью не позволяют эффективно инокулировать культуры большого объема, а способы концентрации могут повредить клетки, тем самым снижая жизнеспособность клеток замороженного исходного материала. По этим причинам предыдущие способы создания банков клеток являются относительно неэффективными и, в конечном счете, не позволяют быстро получать культуры клеток с высокой плотностью из замороженных исходных материалов. Соответственно, существует потребность в улучшенных способах создания банков клеток.Cell banking is widely used to store frozen, characterized cell starting materials that can be thawed for use in a variety of applications, including the production of therapeutically relevant proteins. Typically, cryopreserved starting materials are stored at lower densities (e.g., approximately 1 or 2 x 10 7 cells/mL) or centrifuged into higher density aliquots for storage. Lower density starting materials do not allow efficient inoculation of large volume cultures, and concentration methods can damage the cells, thereby reducing the viability of the frozen starting materials. For these reasons, previous cell banking methods are relatively inefficient and ultimately do not allow rapid production of high density cell cultures from frozen starting materials. Accordingly, there is a need for improved cell banking methods.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕBRIEF DESCRIPTION
Настоящее раскрытие предусматривает усовершенствованные способы создания банка клеток со сверхвысокой плотностью. В некоторых вариантах осуществления в способах по настоящему изобретению применяют усовершенствованные методы культивирования клеток в условиях перфузии, которые позволяют получать культуры клеток со сверхвысокой плотностью, которые можно криоконсервировать при неожиданно высоких плотностях клеток без необходимости каких-либо стадий концентрирования клеток, сохраняя при этом отличную жизнеспособность клеток для дальнейшего применения в получении культуры клеток.The present disclosure provides improved methods for creating a cell bank with ultra-high density. In some embodiments, the methods of the present invention use improved cell culture methods under perfusion conditions that allow for the production of ultra-high density cell cultures that can be cryopreserved at unexpectedly high cell densities without the need for any cell concentration steps, while maintaining excellent cell viability for further use in cell culture production.
Соответственно, в одном аспекте настоящее раскрытие предусматривает способ получения банка замороженных клеток со сверхвысокой плотностью непосредственно из популяции культивируемых клеток, при этом способ включает: культивирование клеток в перфузионном биореакторе с получением популяции клеток со сверхвысокой плотностью с концентрацией по меньшей мере 1,0×108 клеток/мл, где указанный перфузионный биореактор соединен с системой удерживания клеток; и добавление криопротектора к популяции клеток со сверхвысокой плотностью для получения банка замороженных клеток со сверхвысокой плотностью, при этом банк замороженных клеток со сверхвысокой плотностью характеризуется концентрацией по меньшей мере 1,0×108 клеток/мл, и при этом отсутствует дополнительная стадия концентрирования между культивированием клеток и добавлением криопротектора к популяции клеток со сверхвысокой плотностью.Accordingly, in one aspect, the present disclosure provides a method for producing a frozen ultra-high density cell bank directly from a population of cultured cells, the method comprising: culturing cells in a perfusion bioreactor to produce an ultra-high density cell population with a concentration of at least 1.0× 108 cells/mL, wherein said perfusion bioreactor is connected to a cell retention system; and adding a cryoprotectant to the ultra-high density cell population to produce a frozen ultra-high density cell bank, wherein the frozen ultra-high density cell bank has a concentration of at least 1.0× 108 cells/mL, and wherein there is no additional concentration step between culturing the cells and adding the cryoprotectant to the ultra-high density cell population.
В некоторых вариантах осуществления система удерживания клеток предусматривает систему фильтрации в переменном тангенциальном потоке, содержащую фильтр. В некоторых вариантах осуществления фильтр характеризуется площадью поверхности, составляющей по меньшей мере приблизительно 0,08 м2. В некоторых вариантах осуществления фильтр характеризуется площадью поверхности, составляющей от приблизительно 0,08 м2 до приблизительно 0,3 м2, от приблизительно 0,3 м2 до приблизительно 0,5 м2, от приблизительно 0,5 м2 до приблизительно 1,0 м2, от приблизительно 0,7 м2 до приблизительно 0,8 м2, от приблизительно 1,0 м2 до приблизительно 2,0 м2, от приблизительно 2,0 м2 до приблизительно 3,0 м2, от приблизительно 3,0 м2 до приблизительно 4,0 м2 или от приблизительно 4,0 м2 до приблизительно 5,5 м2. В некоторых вариантах осуществления фильтр характеризуется размером пор, выбранным из группы, состоящей из 0,2 мкм, 0,4 мкм и 0,65 мкм. В других вариантах осуществления фильтр характеризуется размером пор, выбранным из группы, состоящей из 0,7 мкм, 1,2 мкм и 7 мкм.In some embodiments, the cell retention system comprises an alternating tangential flow filtration system comprising a filter. In some embodiments, the filter has a surface area of at least about 0.08 m2 . In some embodiments, the filter has a surface area of from about 0.08 m2 to about 0.3 m2 , from about 0.3 m2 to about 0.5 m2 , from about 0.5 m2 to about 1.0 m2 , from about 0.7 m2 to about 0.8 m2 , from about 1.0 m2 to about 2.0 m2 , from about 2.0 m2 to about 3.0 m2 , from about 3.0 m2 to about 4.0 m2 , or from about 4.0 m2 to about 5.5 m2 . In some embodiments, the filter is characterized by a pore size selected from the group consisting of 0.2 μm, 0.4 μm, and 0.65 μm. In other embodiments, the filter is characterized by a pore size selected from the group consisting of 0.7 μm, 1.2 μm, and 7 μm.
В некоторых вариантах осуществления популяция клеток со сверхвысокой плотностью характеризуется плотностью жизнеспособных клеток, выбранной из группы, состоящей из приблизительно 1,0×108 клеток/мл, приблизительно 1,1×108 клеток/мл, приблизительно 1,2×108 клеток/мл, приблизительно 1,3×108 клеток/мл, приблизительно 1,4×108 клеток/мл, приблизительно 1,5×108 клеток/мл, приблизительно 1,6×108 клеток/мл, приблизительно 1,7×108 клеток/мл, приблизительно 1,8×108 клеток/мл, приблизительно 1,9×108 клеток/мл и приблизительно 2,0×108 клеток/мл.In some embodiments, the ultra-high-density cell population is characterized by a viable cell density selected from the group consisting of about 1.0× 108 cells/mL, about 1.1× 108 cells/mL, about 1.2× 108 cells/mL, about 1.3× 108 cells/mL, about 1.4× 108 cells/mL, about 1.5× 108 cells/mL, about 1.6× 108 cells/mL, about 1.7× 108 cells/mL, about 1.8× 108 cells/mL, about 1.9× 108 cells/mL, and about 2.0× 108 cells/mL.
В некоторых вариантах осуществления криоконсервация включает добавление диметилсульфоксида (DMSO) к популяции клеток со сверхвысокой плотностью при конечной концентрации от приблизительно 5% до приблизительно 10% объем/объем. В некоторых вариантах осуществления криоконсервация включает замораживание по меньшей мере части популяции клеток со сверхвысокой плотностью в контейнере, подходящем для хранения в условиях криоконсервации.In some embodiments, cryopreservation comprises adding dimethyl sulfoxide (DMSO) to the ultra-high-density cell population at a final concentration of about 5% to about 10% v/v. In some embodiments, cryopreservation comprises freezing at least a portion of the ultra-high-density cell population in a container suitable for storage under cryopreservation conditions.
В некоторых вариантах осуществления контейнер представляет собой флакон. В некоторых вариантах осуществления банк замороженных клеток со сверхвысокой плотностью содержит приблизительно 4,5×108 клеток/флакон.In some embodiments, the container is a vial. In some embodiments, the ultra-high density frozen cell bank contains approximately 4.5×10 8 cells/vial.
В некоторых вариантах осуществления контейнер представляет собой криопакет. В некоторых вариантах осуществления объем криопакета составляет от приблизительно 5 до приблизительно 150 мл. В некоторых вариантах осуществления плотность клеток банка замороженных клеток со сверхвысокой плотностью составляет по меньшей мере приблизительно 1,0×108 клеток/мл.In some embodiments, the container is a cryopack. In some embodiments, the volume of the cryopack is from about 5 to about 150 ml. In some embodiments, the cell density of the ultra-high density frozen cell bank is at least about 1.0×10 8 cells/ml.
В некоторых вариантах осуществления скорость перфузии в перфузионном биореакторе составляет от приблизительно 0,02 нл/клетку/сутки до приблизительно 0,5 нл/клетку/сутки. В некоторых вариантах осуществления скорость перфузии в перфузионном биореакторе составляет от 0 до 15 объемов реактора в сутки.In some embodiments, the perfusion rate in the perfusion bioreactor is from about 0.02 nL/cell/day to about 0.5 nL/cell/day. In some embodiments, the perfusion rate in the perfusion bioreactor is from 0 to 15 reactor volumes per day.
В некоторых вариантах осуществления рН культуры клеток перфузионного биореактора составляет от приблизительно 6,8 до приблизительно 7,2.In some embodiments, the pH of the cell culture of the perfusion bioreactor is from about 6.8 to about 7.2.
В некоторых вариантах осуществления концентрация растворенного кислорода (DO) в культуре клеток перфузионного биореактора составляет по меньшей мере приблизительно 30%.In some embodiments, the dissolved oxygen (DO) concentration in the cell culture of the perfusion bioreactor is at least about 30%.
В некоторых вариантах осуществления биореактор представляет собой биореактор в виде эластичного мешка. В некоторых вариантах осуществления биореактор содержит встроенный фильтр.In some embodiments, the bioreactor is a bag-type bioreactor. In some embodiments, the bioreactor includes an integrated filter.
В некоторых вариантах осуществления банк замороженных клеток со сверхвысокой плотностью характеризуется жизнеспособностью клеток после размораживания по меньшей мере приблизительно 60%, по меньшей мере приблизительно 70%, по меньшей мере приблизительно 80%, по меньшей мере приблизительно 90% или по меньшей мере приблизительно 95%.In some embodiments, the ultra-high density frozen cell bank has a cell viability after thawing of at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, or at least about 95%.
В некоторых вариантах осуществления клетки представляют собой клетки млекопитающих. В некоторых вариантах осуществления клетки млекопитающих выбраны из группы, состоящей из CHO, CHO-DBX11, CHO-DG44, CHO-S, CHO-K1, Vero, BHK, HeLa, COS, MDCK, HEK-293, NIH-3T3, W138, BT483, Hs578T, HTB2, BT20, T47D, NS0, CRL7030, клеток HsS78Bst, PER.C6, SP2/0-Agl4 и гибридомных клеток. В некоторых вариантах осуществления клетки представляют собой трансфицированные клетки. В некоторых вариантах осуществления клетки экспрессируют терапевтический белок.In some embodiments, the cells are mammalian cells. In some embodiments, the mammalian cells are selected from the group consisting of CHO, CHO-DBX11, CHO-DG44, CHO-S, CHO-K1, Vero, BHK, HeLa, COS, MDCK, HEK-293, NIH-3T3, W138, BT483, Hs578T, HTB2, BT20, T47D, NS0, CRL7030, HsS78Bst cells, PER.C6, SP2/0-Agl4, and hybridoma cells. In some embodiments, the cells are transfected cells. In some embodiments, the cells express a therapeutic protein.
В некоторых вариантах осуществления перфузионный биореактор содержит биореактор в виде эластичного мешка; фильтр характеризуется площадью поверхности, составляющей по меньшей мере 0,3 м2, и величина номинально отсекаемой молекулярной массы (MWCO) составляет по меньшей мере 50 кДа; криопротектор, добавляемый к популяции клеток со сверхвысокой плотностью, представляет собой DMSO; и банк замороженных клеток со сверхвысокой плотностью содержит от приблизительно 5 до приблизительно 10% объем/объем DMSO.In some embodiments, the perfusion bioreactor comprises a bioreactor in the form of an elastic bag; the filter has a surface area of at least 0.3 m2 and a molecular weight cutoff value (MWCO) of at least 50 kDa; the cryoprotectant added to the ultra-high-density cell population is DMSO; and the ultra-high-density frozen cell bank contains from about 5 to about 10% v/v DMSO.
В некоторых вариантах осуществления рН и DO культуры контролируют с помощью автоматизированных способов. В некоторых вариантах осуществления рН и DO культуры контролируют с помощью неавтоматизированных способов. В некоторых вариантах осуществления pH и DO контролируют с помощью любого одного или нескольких из следующих действий: регулирование смеси газов, которые вводят в культуру, регулирование скорости качания биореактора или регулирование угла качания биореактора. В некоторых вариантах осуществления биореактор качают при 15 об./мин. с углом качания 8°. В некоторых вариантах осуществления биореактор качают при 22 об./мин. с углом качания 10°. В некоторых вариантах осуществления биореактор качают при 25 об./мин. с углом качания 12°.In some embodiments, the pH and DO of the culture are controlled by automated methods. In some embodiments, the pH and DO of the culture are controlled by non-automated methods. In some embodiments, the pH and DO are controlled by any one or more of the following: adjusting the mixture of gases that are introduced into the culture, adjusting the shaking speed of the bioreactor, or adjusting the shaking angle of the bioreactor. In some embodiments, the bioreactor is shaken at 15 rpm with a shaking angle of 8°. In some embodiments, the bioreactor is shaken at 22 rpm with a shaking angle of 10°. In some embodiments, the bioreactor is shaken at 25 rpm with a shaking angle of 12°.
В некоторых вариантах осуществления популяцию клеток со сверхвысокой плотностью охлаждают и поддерживают при температуре приблизительно 4°С до и во время добавления криопротектора и распределения. В некоторых вариантах осуществления популяцию клеток со сверхвысокой плотностью поддерживают при температуре от приблизительно 20°C до приблизительно 26°C во время добавления криопротектора и распределения. В некоторых вариантах осуществления популяцию клеток со сверхвысокой плотностью поддерживают при неконтролируемой низкой температуре с применением бани с ледяной водой во время добавлении криопротектора и распределения.In some embodiments, the ultra-high-density cell population is cooled and maintained at a temperature of about 4°C prior to and during addition of the cryoprotectant and distribution. In some embodiments, the ultra-high-density cell population is maintained at a temperature of about 20°C to about 26°C during addition of the cryoprotectant and distribution. In some embodiments, the ultra-high-density cell population is maintained at an uncontrolled low temperature using an ice water bath during addition of the cryoprotectant and distribution.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS
Фигура 1 представляет собой графическое изображение способа создания банка клеток со сверхвысокой плотностью. Figure 1 is a graphical representation of a method for creating a super-high density cell bank.
Фигура 2 представляет собой график, отображающий плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл), скорость перфузии (RV(объем реактора)/сутки) и относительную скорость перфузии клеток 10X (нл/клетку/сутки) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO 1. Figure 2 is a graph showing viable cell density (cells/mL), perfusion rate (RV(reactor volume)/day), and relative cell perfusion rate 10X (nL/cell/day) in an exemplary rCHO 1 cell line culture.
Фигура 3 представляет собой график, отображающий автономный профиль рН в культуре клеточной линии rCHO 1. Figure 3 is a graph showing the autonomous pH profile in a culture of rCHO 1 cell line.
Фигура 4A-C представляет собой серию графиков, отображающих профиль роста клеток после размораживания (А), процент клеток на этапе позднего апоптоза после размораживания (В) и удельную продуктивность (единицы/Е9 клеток/сутки) для аликвоты объемом 5 мл со сверхвысокой плотностью (HD) банка клеток клеточной линии rCHO 1. Figure 4A-C are a series of graphs showing the cell growth profile after thawing (A), the percentage of cells in the late apoptotic stage after thawing (B), and the specific productivity (units/E9 cells/day) for a 5 ml aliquot of an ultra-high density (HD) cell bank of the rCHO 1 cell line.
Фигура 5 представляет собой график, отображающий плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл), скорость перфузии (RV/сутки) и удельную скорость перфузии клеток 10X (нл/клетку/сутки) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO 2. Figure 5 is a graph showing viable cell density (cells/mL), perfusion rate (RV/day), and specific cell perfusion rate 10X (nL/cell/day) in an exemplary rCHO 2 cell line culture.
Фигура 6 представляет собой график, отображающий автономный профиль рН в культуре клеточной линии rCHO 2. Figure 6 is a graph showing the autonomous pH profile in a culture of the rCHO 2 cell line.
Фигура 7 представляет собой график, отображающий рост клеток на основе плотности жизнеспособных клеток Xv (клеток/мл, сплошные линии) и жизнеспособности (пунктирные линии) для клеточной линии rCHO 2 при посеве 0,5×106 жизнеспособных клеток/мл во встряхиваемых колбах объемом 250 мл и 3 л. Figure 7 is a graph showing cell growth based on viable cell density Xv (cells/mL, solid lines) and viability (dashed lines) for the rCHO 2 cell line when seeded at 0.5× 106 viable cells/mL in 250 mL and 3 L shake flasks.
Фигура 8 представляет собой график, отображающий рост клеток на основе плотности жизнеспособных клеток Xv (клеток/мл, сплошные линии) и жизнеспособности (пунктирные линии) для клеточной линии rCHO 2 при посеве 1,0×106 жизнеспособных клеток/мл во встряхиваемых колбах объемом 250 мл и 3 л. Figure 8 is a graph showing cell growth based on viable cell density Xv (cells/mL, solid lines) and viability (dashed lines) for the rCHO 2 cell line when seeded at 1.0× 106 viable cells/mL in 250 mL and 3 L shake flasks.
Фигура 9 представляет собой график, отображающий процент клеток на этапе позднего апоптоза и мертвых клеток в культуре клеточной линии rCHO 2 при посеве 0,5×106 жизнеспособных клеток/мл во встряхиваемых колбах объемом 250 мл и 3 л. Figure 9 is a graph showing the percentage of late apoptotic cells and dead cells in a culture of rCHO 2 cell line seeded at 0.5× 106 viable cells/mL in 250 mL and 3 L shake flasks.
Фигура 10 представляет собой график, отображающий процент клеток на этапе позднего апоптоза и мертвых клеток в культуре клеточной линии rCHO 2 при посеве 1,0×106 жизнеспособных клеток/мл во встряхиваемых колбах объемом 250 мл и 3 л. Figure 10 is a graph showing the percentage of late apoptotic cells and dead cells in a culture of rCHO 2 cell line seeded at 1.0× 106 viable cells/mL in 250 mL and 3 L shake flasks.
Фигура 11 представляет собой график, отображающий удельную продуктивность (SPR) в культурах клеточной линии rCHO 2 во встряхиваемых колбах при посеве 0,5×106 жизнеспособных клеток/мл во встряхиваемых колбах объемом 250 мл и 3 л. Figure 11 is a graph showing the specific productivity (SPR) in shake flask cultures of the rCHO 2 cell line at 0.5×10 6 viable cells/mL in 250 mL and 3 L shake flasks.
Фигура 12 представляет собой график, отображающий удельную продуктивность (SPR) в культурах клеточной линии rCHO 2 во встряхиваемых колбах при посеве 1,0×106 жизнеспособных клеток/мл во встряхиваемых колбах объемом 250 мл и 3 л. Figure 12 is a graph showing the specific productivity (SPR) in shake flask cultures of the rCHO 2 cell line at 1.0× 106 viable cells/mL in 250 mL and 3 L shake flasks.
Фигура 13 представляет собой график, отображающий рост клеток в мешках WAVE на основе плотности жизнеспособных клеток Xv (клеток/мл, сплошные линии) и жизнеспособности (пунктирные линии) для клеточной линии rCHO 2. Figure 13 is a graph showing cell growth in WAVE bags based on viable cell density Xv (cells/mL, solid lines) and viability (dashed lines) for the rCHO 2 cell line.
Фигура 14 представляет собой график, отображающий процент клеток на этапе позднего апоптоза и мертвых клеток в культуре клеточной линии rCHO 2. Figure 14 is a graph showing the percentage of late apoptotic cells and dead cells in a culture of rCHO 2 cell line.
Фигура 15 представляет собой график, отображающий плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл), скорость перфузии (RV/сутки) и удельную скорость перфузии клеток 10X (нл/клетку/сутки) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO 3. Figure 15 is a graph showing viable cell density (cells/mL), perfusion rate (RV/day), and specific cell perfusion rate 10X (nL/cell/day) in an exemplary rCHO 3 cell line culture.
Фигура 16 представляет собой график, отображающий автономный профиль рН в культуре клеточной линии rCHO 3. Figure 16 is a graph showing the autonomous pH profile in a culture of the rCHO 3 cell line.
Фигура 17A-C представляет собой серию графиков, отображающих рост клеток (сплошные линии) и жизнеспособность (пунктирные линии) (A); процент клеток на этапе позднего апоптоза и мертвых клеток (B); и удельную продуктивность (SPR) (C) в культурах клеточной линии rCHO 3 во встряхиваемых колбах. Figure 17A-C are a series of graphs showing cell growth (solid lines) and viability (dashed lines) (A); the percentage of late apoptotic and dead cells (B); and the specific productivity (SPR) (C) in shake flask cultures of the rCHO 3 cell line.
Фигура 18 представляет собой график, на котором сравнивают плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл, сплошные линии) и жизнеспособность (пунктирные линии) с внутренней средой (черный цвет) и средой CD CHO (серый цвет) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO 3. Figure 18 is a graph comparing viable cell density (cells/mL, solid lines) and viability (dashed lines) with internal medium (black) and CD CHO medium (gray) in an illustrative rCHO 3 cell line culture.
Фигура 19 представляет собой график, на котором сравнивают скорость перфузии (круги, сплошные линии) и удельную скорость перфузии клеток (треугольники, пунктирные линии) с внутренней средой (черный цвет) и средой CD CHO (серый цвет) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO 3. Figure 19 is a graph comparing the perfusion rate (circles, solid lines) and specific perfusion rate of cells (triangles, dotted lines) with internal medium (black) and CD CHO medium (gray) in an illustrative rCHO 3 cell line culture.
Фигура 20 представляет собой график, на котором сравнивают плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл, сплошные линии) и жизнеспособность (пунктирные линии) со средой CD СНО, дополненной Efficient Feed B, (черный цвет) и средой CD CHO (серый цвет) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO1. Figure 20 is a graph comparing viable cell density (cells/mL, solid lines) and viability (dashed lines) with CD CHO medium supplemented with Efficient Feed B (black) and CD CHO medium (gray) in an exemplary rCHO1 cell line culture.
Фигура 21 представляет собой график, на котором сравнивают скорость перфузии (круги, сплошные линии) и удельную скорость перфузии клеток (треугольники, пунктирные линии) со средой CD СНО, дополненной Efficient Feed B, (черный цвет) и средой CD CHO (серый цвет) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO 1. Figure 21 is a graph comparing the perfusion rate (circles, solid lines) and specific perfusion rate of cells (triangles, dotted lines) with CD CHO medium supplemented with Efficient Feed B (black) and CD CHO medium (gray) in an illustrative rCHO 1 cell line culture.
Фигура 22 представляет собой график, отображающий плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл, сплошные линии) и жизнеспособность (пунктирные линии) с применением биореактора WAVE объемом 20 л (рабочий объем 10 л, черный цвет) и биореактора WAVE объемом 10 л (рабочий объем 5 л, серый цвет) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO 3. Figure 22 is a graph showing the viable cell density (cells/mL, solid lines) and viability (dashed lines) using a 20 L WAVE bioreactor (10 L working volume, black) and a 10 L WAVE bioreactor (5 L working volume, gray) in an illustrative culture of the rCHO 3 cell line.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
Настоящее раскрытие обеспечивает способ создания криобанка клеток со сверхвысокой плотностью, который включает применение системы культивирования в условиях перфузии, связанной с устройством для удерживания клеток, отличающимся от центрифужного.The present disclosure provides a method for creating a cryobank of ultra-high density cells, which comprises using a perfusion culture system associated with a cell holding device other than a centrifuge.
I. ОпределенияI. Definitions
Применяемое в данном документе выражение "периодическое культивирование" относится к способу культивирования клеток, в котором в порцию свежей среды для культивирования инокулируют клетки, которые быстро входят в логарифмическую фазу роста и в котором питательную среду для культуры не удаляют непрерывно и не заменяют свежей средой.As used herein, the term "batch culture" refers to a cell culture method in which a portion of fresh culture medium is inoculated with cells that rapidly enter the logarithmic growth phase and in which the culture medium is not continuously removed and replaced with fresh medium.
Применяемое в данном документе выражение "периодическое культивирование с подпиткой" относится к способу культивирования клеток, в котором в порцию свежей среды для культивирования сначала инокулируют клетки, а дополнительные питательные вещества для культивирования подают (непрерывно или дискретными приращениями) в культуру во время процесса культивирования с или без периодического сбора клеток и/или продукта до прекращения культивирования.As used herein, the term "fed-batch culture" refers to a cell culture method in which a portion of fresh culture medium is first inoculated with cells and additional culture nutrients are supplied (continuously or in discrete increments) to the culture during the culture process, with or without periodic harvesting of the cells and/or product until the culture is terminated.
Применяемое в данном документе выражение "культивирование в условиях перфузии" относится к способу культивирования клеток, в котором в порцию свежей среды инокулируют клетки, которые быстро входят в логарифмическую фазу роста (как указано выше) и в котором питательную среду непрерывно удаляют из культуры и заменяют свежей средой.As used herein, the expression "perfusion culture" refers to a cell culture method in which a portion of fresh medium is inoculated with cells that rapidly enter the logarithmic growth phase (as defined above) and in which the culture medium is continuously removed from the culture and replaced with fresh medium.
Применяемое в данном документе выражение "биореактор" относится к сосуду для культивирования клеток.As used in this document, the term "bioreactor" refers to a cell culture vessel.
В одном варианте осуществления биореактор представляет собой "биореактор в виде эластичного мешка". "Биореактор в виде эластичного мешка" представляет собой стерильную камеру, способную принимать жидкую среду и инокулят клеток, который дополнительно содержит соединители, порты, адаптеры и гибкие трубки. В одном варианте осуществления камера изготовлена из пластика. В конкретном варианте осуществления камера изготовлена из многослойного листового прозрачного пластика. В другом конкретном варианте осуществления камера изготовлена из многослойного листового прозрачного пластика и содержит контактный слой с жидкостью, изготовленный из сополимера этилена с винилацетатом/полиэтилена низкой плотности USP класса VI, в то время как наружный слой изготовлен из полиэтилена низкой плотности.In one embodiment, the bioreactor is a "bag bioreactor." The "bag bioreactor" is a sterile chamber capable of receiving a liquid medium and a cell inoculum, which further comprises connectors, ports, adapters, and flexible tubing. In one embodiment, the chamber is made of plastic. In a particular embodiment, the chamber is made of a multilayer transparent plastic sheet. In another particular embodiment, the chamber is made of a multilayer transparent plastic sheet and comprises a liquid contact layer made of ethylene vinyl acetate/low density polyethylene USP Class VI copolymer, while the outer layer is made of low density polyethylene.
Кроме того, соединители, порты и адаптеры могут быть изготовлены из любого вида пластика, включая без ограничения полиэтилен, полипропилен и поликарбонат; в то время как трубки могут быть изготовлены из любого вида пластика, включая без ограничения термопластичный эластомер или силикон (например, силикон на платиновой основе).In addition, connectors, ports, and adapters may be made of any type of plastic, including but not limited to polyethylene, polypropylene, and polycarbonate; while tubing may be made of any type of plastic, including but not limited to thermoplastic elastomer or silicone (e.g., platinum-based silicone).
Подходящие биореакторы в виде эластичного мешка можно обычно найти в данной области техники и включают без ограничения те, которые описаны в патенте США № 6544788, который включен в данный документ посредством ссылки во всей своей полноте.Suitable flexible bag bioreactors are generally found in the art and include, without limitation, those described in U.S. Patent No. 6,544,788, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Биореактор в виде эластичного мешка может быть частично наполнен средой для культивирования, а затем заполнен воздухом до жесткости. Затем он может быть помещен на качающуюся платформу (например, качающийся блок BASE20/50EHT от GE Life Sciences), которая перемещается назад и вперед посредством заданного угла качания и заданной скорости качания. Это качательное движение вызывает волнообразные перемещения в среде для культивирования, способствуя перемешиванию и переносу кислорода для улучшения характеристики клеточной культуры. Заданный угол качания может составлять по меньшей мере приблизительно 4 градуса, например, приблизительно 4 градуса, 5 градусов, 6 градусов, 7 градусов, 8 градусов, 9 градусов, 10 градусов, 11 градусов или 12 градусов. Кроме того, заданную скорость качания можно задавать как скорость оборотов в минуту (об./мин.), которая составляет по меньшей мере приблизительно 6 об./мин, например, приблизительно 6 об./мин., приблизительно 7 об./мин., 8 об./мин., 9 об./мин., 10 об./мин., 11 об./мин., 12 об./мин., 13 об./мин., 14 об./мин., 15 об./мин., 16 об./мин., 17 об./мин., 18 об./мин., 19 об./мин., 20 об./мин., 21 об./мин., 22 об./мин., 23 об./мин., 24 об./мин., 25 об./мин., 26 об./мин., 27 об./мин., 28 об./мин., 29 об./мин., 30 об./мин., 31 об./мин., 32 об./мин., 33 об./мин., 34 об./мин., 35 об./мин., 36 об./мин., 37 об./мин., 38 об./мин., 39 об./мин. или 40 об./мин. В конкретном варианте осуществления скорость оборотов в минуту составляет приблизительно 22 об./мин.The bioreactor in the form of an elastic bag can be partially filled with a culture medium and then filled with air to a rigid state. It can then be placed on a rocking platform (e.g., a BASE20/50EHT rocking unit from GE Life Sciences) that moves back and forth at a predetermined rocking angle and a predetermined rocking speed. This rocking motion causes wave-like movements in the culture medium, promoting mixing and oxygen transfer to improve cell culture performance. The predetermined rocking angle can be at least about 4 degrees, such as about 4 degrees, 5 degrees, 6 degrees, 7 degrees, 8 degrees, 9 degrees, 10 degrees, 11 degrees, or 12 degrees. In addition, the predetermined swing speed can be set as a revolution per minute (rpm) speed that is at least approximately 6 rpm, such as approximately 6 rpm, approximately 7 rpm, 8 rpm, 9 rpm, 10 rpm, 11 rpm, 12 rpm, 13 rpm, 14 rpm, 15 rpm, 16 rpm, 17 rpm, 18 rpm, 19 rpm, 20 rpm, 21 rpm, 22 rpm, 23 rpm, 24 rpm, 25 rpm, 26 rpm, 27 rpm, 28 rpm, 29 rpm, 30 rpm, 31 rpm, 32 rpm, 33 rpm, 34 rpm, 35 rpm, 36 rpm, 37 rpm, 38 rpm, 39 rpm, or 40 rpm. In a particular embodiment, the rpm is approximately 22 rpm.
Применяемое в данном документе выражение "система удерживания клеток" относится ко всем устройствам, способным отделять клетки и отработанные продукты из среды с помощью фильтра. Фильтры могут включать мембранные, керамические или металлические фильтры любой формы, включая спиральные, трубчатые или пластинчатые. Фильтры могут иметь разные площади поверхности. Например, площадь поверхности фильтра может составлять от приблизительно 0,08 м2 до приблизительно 5,5 м2, например, приблизительно 0,08 м2, 0,09 м2, 0,1 м2, 0,2 м2, 0,3 м2, 0,4 м2, 0,5 м2, 0,6 м2, 0,7 м2, 0,77 м2, 0,8 м2, 0,9 м2, 1,0 м2, 1,1 м2, 1,2 м2, 1,3 м2, 1,4 м2, 1,5 м2, 1,6 м2, 1,7 м2, 1,8 м2, 1,9 м2, 2,0 м2, 2,1 м2, 2,2 м2, 2,3 м2, 2,4 м2, 2,5 м2, 2,6 м2, 2,7 м2, 2,8 м2, 2,9 м2, 3,0 м2, 3,1 м2, 3,2 м2, 3,3 м2, 3,4 м2, 3,5 м2, 3,6 м2, 3,7 м2, 3,8 м2, 3,9 м2, 4,0 м2, 4,1 м2, 4,2 м2, 4,3 м2, 4,4 м2, 4,5 м2, 4,6 м2, 4,7 м2, 4,8 м2, 4,9 м2, 5,0 м2, 5,1 м2, 5,2 м2, 5,3 м2, 5,4 м2 или 5,5 м2. В некоторых вариантах осуществления величина номинально отсекаемой молекулярной массы (MWCO) фильтрующего модуля составляет от приблизительно 10 килодальтон (кДа) до приблизительно 100 кДа, например, она составляет приблизительно 10 кДа, 20 кДа, 30 кДа, 40 кДа, 50 кДа, 60 кДа, 70 кДа, 80 кДа, 90 кДа или 100 кДа. В других вариантах осуществления размер ячеек фильтрующего модуля составляет от приблизительно 0,1 мкм до приблизительно 7 мкм, например, приблизительно 0,1 мкм, 0,2 мкм, 0,3 мкм, 0,4 мкм, 0,5 мкм, 0,6 мкм, 0,7 мкм, 0,8 мкм, 0,9 мкм, 1,0 мкм, 1,1 мкм, 1,2 мкм, 1,3 мкм, 1,4 мкм, 1,5 мкм, 1,6 мкм, 1,7 мкм, 1,8 мкм, 1,9 мкм, 2,0 мкм, 2,1 мкм, 2,2 мкм, 2,3 мкм, 2,4 мкм, 2,5 мкм, 2,6 мкм, 2,7 мкм, 2,8 мкм, 2,9 мкм, 3,0 мкм, 3,1 мкм, 3,2 мкм, 3,3 мкм, 3,4 мкм, 3,5 мкм, 3,6 мкм, 3,7 мкм, 3,8 мкм, 3,9 мкм, 4,0 мкм, 4,1 мкм, 4,2 мкм, 4,3 мкм, 4,4 мкм, 4,5 мкм, 4,6 мкм, 4,7 мкм, 4,8 мкм, 4,9 мкм, 5,0 мкм, 5,1 мкм, 5,2 мкм, 5,3 мкм, 5,4 мкм, 5,5 мкм, 5,6 мкм, 5,7 мкм, 5,8 мкм, 5,9 мкм, 6,0 мкм, 6,1 мкм, 6,2 мкм, 6,3 мкм, 6,4 мкм, 6,5 мкм, 6,6 мкм, 6,7 мкм, 6,8 мкм, 6,9 мкм или 7,0 мкм.As used in this document, the term "cell retention system" refers to any device capable of separating cells and waste products from a medium by means of a filter. Filters may include membrane, ceramic or metal filters of any shape, including spiral, tubular or plate filters. Filters may have different surface areas. For example, the surface area of the filter may be from about 0.08 m2 to about 5.5 m2 , such as about 0.08 m2 , 0.09 m2 , 0.1 m2 , 0.2 m2 , 0.3 m2 , 0.4 m2, 0.5 m2 , 0.6 m2 , 0.7 m2 , 0.77 m2 , 0.8 m2 , 0.9 m2 , 1.0 m2 , 1.1 m2 , 1.2 m2 , 1.3 m2 , 1.4 m2 , 1.5 m2 , 1.6 m2 , 1.7 m2 , 1.8 m 2 , 1.9 m2 , 2.0 m2 , 2.1 m2 , 2.2 m2, 2.3 m2 , 2.4 m2 , 2.5 m2 , 2.6 m2 , 2.7 m2 , 2.8 m2 , 2.9 m2, 3.0 m2 , 3.1 m2 , 3.2 m2 , 3.3 m2 , 3.4 m2 , 3.5 m2 , 3.6 m2 , 3.7 m2 , 3.8 m2 , 3.9 m2 , 4.0 m2 , 4.1 m2 , 4.2 m2 , 4.3 m2 , 4.4 m2 , 4.5 m2 , 4.6 m2 , 4.7 m2 , 4.8 m2 , 4.9 m2 , 5.0 m2 , 5.1 m2 , 5.2 m2 , 5.3 m2 , 5.4 m2 or 5.5 m 2 . In some embodiments, the nominal molecular weight cutoff value (MWCO) of the filter module is from about 10 kilodaltons (kDa) to about 100 kDa, for example, it is about 10 kDa, 20 kDa, 30 kDa, 40 kDa, 50 kDa, 60 kDa, 70 kDa, 80 kDa, 90 kDa, or 100 kDa. In other embodiments, the mesh size of the filter module is from about 0.1 μm to about 7 μm, such as about 0.1 μm, 0.2 μm, 0.3 μm, 0.4 μm, 0.5 μm, 0.6 μm, 0.7 μm, 0.8 μm, 0.9 μm, 1.0 μm, 1.1 μm, 1.2 μm, 1.3 μm, 1.4 μm, 1.5 μm, 1.6 μm, 1.7 μm, 1.8 μm, 1.9 μm, 2.0 μm, 2.1 μm, 2.2 μm, 2.3 μm, 2.4 μm, 2.5 μm, 2.6 μm, 2.7 μm, 2.8 μm, 2.9 μm, 3.0 μm, 3.1 μm, 3.2 μm, 3.3 μm, 3.4 μm, 3.5 μm, 3.6 µm, 3.7 µm, 3.8 µm, 3.9 µm, 4.0 µm, 4.1 µm, 4.2 µm, 4.3 µm, 4.4 µm, 4.5 µm, 4.6 µm, 4.7 µm, 4.8 µm, 4.9 µm, 5.0 µm, 5.1 µm, 5.2 µm, 5.3 µm, 5.4 µm, 5.5 µm, 5.6 µm, 5.7 µm, 5.8 µm, 5.9 µm, 6.0 µm, 6.1 µm, 6.2 µm, 6.3 µm, 6.4 µm, 6.5 µm, 6.6 µm, 6.7 µm, 6.8 µm, 6.9 µm or 7.0 µm.
Применяемое в данном документе выражение "криоконсервация" относится к способу, посредством которого клетки, ткани или любые другие вещества, восприимчивые к повреждению, вызванному временем или ферментативной или химической активностью, сохраняют путем охлаждения и хранения при температурах ниже нуля.As used in this document, the term "cryopreservation" refers to a process by which cells, tissues or any other substance susceptible to damage caused by time or enzymatic or chemical activity are preserved by cooling and storage at sub-zero temperatures.
Применяемое в данном документе выражение "создание криобанка" относится к способу, посредством которого клетки смешивают с криопротектором (например, DMSO с гидроксиэтилкрахмалом (HES) или без него) и помещают в контейнер, подходящий для хранения в условиях криоконсервации. Эти контейнеры затем замораживают с применением методов, хорошо известных в данной области техники, и хранят при низких температурах, обычно от приблизительно -130°С до приблизительно -196°С. Коллекция клеток, полученных данным способом, представляет собой банк клеток.As used herein, the term "creating a cryobank" refers to a process by which cells are mixed with a cryoprotectant (e.g., DMSO with or without hydroxyethyl starch (HES)) and placed in a container suitable for cryopreservation storage. These containers are then frozen using techniques well known in the art and stored at low temperatures, typically from about -130°C to about -196°C. The collection of cells obtained by this process constitutes a cell bank.
В одном варианте осуществления банк клеток представляет собой банк клеток со сверхвысокой плотностью. Применяемое в данном документе выражение "банк клеток со сверхвысокой плотностью" относится к аликвотам созданного криобанка клеток, которые были заморожены при сверхвысокой плотности, при этом плотность составляет по меньшей мере приблизительно 1×108 жизнеспособных клеток/мл, например, приблизительно 1×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 1,1×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 1,2×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 1,3×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 1,4×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 1,5×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 1,6×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 1,7×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 1,8×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 1,9×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 2×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 3×108 жизнеспособных клеток/мл, приблизительно 4×108 жизнеспособных клеток/мл или приблизительно 5×108 жизнеспособных клеток/мл. Клетки могут быть заморожены в соответствии с любым способом, доступным в данной области техники, и в любом контейнере, подходящем для хранения в условиях криоконсервации.In one embodiment, the cell bank is an ultra-high density cell bank. As used herein, the term "ultra-high density cell bank" refers to aliquots of a generated cryobank of cells that have been frozen at an ultra-high density, wherein the density is at least about 1×10 8 viable cells/mL, such as about 1×10 8 viable cells/mL, about 1.1×10 8 viable cells/mL, about 1.2×10 8 viable cells/mL, about 1.3×10 8 viable cells/mL, about 1.4×10 8 viable cells/mL, about 1.5×10 8 viable cells/mL, about 1.6×10 8 viable cells/mL, about 1.7×10 8 viable cells/mL, about 1.8×10 8 viable cells/mL, about 1.9×10 8 viable cells/ml, approximately 2×10 8 viable cells/ml, approximately 3×10 8 viable cells/ml, approximately 4×10 8 viable cells/ml, or approximately 5×10 8 viable cells/ml. The cells may be frozen according to any method available in the art and in any container suitable for storage under cryopreservation conditions.
В другом варианте осуществления банк клеток представляет собой главный банк клеток. Применяемое в данном документе выражение "главный банк клеток" относится к культуре клеток (например, полностью охарактеризованных клеток), которая была выращена из одного клона, распределена в контейнеры для хранения (например, распределена в контейнеры за одну операцию) и помещена на хранение в условиях криоконсервации, как описано выше. В некоторых вариантах осуществления клетки пригодны для последующего применения в получении культуры клеток и дальнейшего получения терапевтически значимых белков, продуцируемых ею.In another embodiment, the cell bank is a master cell bank. As used herein, the term "master cell bank" refers to a cell culture (e.g., fully characterized cells) that has been grown from a single clone, distributed into storage containers (e.g., distributed into containers in a single operation), and stored under cryopreservation conditions as described above. In some embodiments, the cells are suitable for subsequent use in the production of a cell culture and further production of therapeutically significant proteins produced therefrom.
В другом варианте осуществления банк клеток представляет собой рабочий банк клеток. Применяемое в данном документе выражение "рабочий банк клеток" относится к культуре клеток (например, полностью охарактеризованных клеток), которая была выращена из одного флакона главного банка клеток или из двух объединенных флаконов главного банка клеток, распределена в контейнеры для хранения (например, распределена в контейнеры за одну операцию) и помещена на хранение в условиях криоконсервации, как описано выше. В некоторых вариантах осуществления клетки пригодны для последующего применения в получении культуры клеток и дальнейшего получения терапевтически значимых белков, продуцируемых ею.In another embodiment, the cell bank is a working cell bank. As used herein, the term "working cell bank" refers to a culture of cells (e.g., fully characterized cells) that has been grown from a single vial of a master cell bank or from two pooled vials of a master cell bank, distributed into storage containers (e.g., distributed into containers in a single operation), and stored under cryopreservation conditions as described above. In some embodiments, the cells are suitable for subsequent use in the production of a cell culture and further production of therapeutically significant proteins produced therefrom.
В другом варианте осуществления банк клеток представляет собой мини банк клеток. Применяемое в данном документе выражение "мини-банк" относится к аликвотам клеток, которые были криоконсервированы в соответствии со способами "создания криобанка" (описанными выше), но состоят из меньшего количества образцов, чем обычно применяют для создания банка клеток. Данный тип банка, как правило, можно применять для оптимизации условий, рассматриваемых для криоконсервации клеточной линии, перед созданием банков клеток, таких как "главный банк клеток". В качестве примера "мини-банк" применяют для определения оптимальной плотности клеток для способа создания банка клеток со сверхвысокой плотностью, описанного в настоящем раскрытии.In another embodiment, the cell bank is a mini cell bank. As used herein, the term "mini bank" refers to aliquots of cells that have been cryopreserved according to the "cryobanking" methods (described above), but consist of a smaller number of samples than are typically used to create a cell bank. This type of bank can typically be used to optimize the conditions considered for cryopreserving a cell line prior to creating cell banks, such as a "master cell bank". As an example, a "mini bank" is used to determine the optimal cell density for the ultra-high-density cell banking method described in the present disclosure.
Применяемое в данном документе выражение "контейнер, пригодный для хранения в условиях криоконсервации" включает любой контейнер, который можно применять в условиях, подходящих для хранения клеток, от приблизительно -130°C до приблизительно -196°C. Эти контейнеры включают без ограничения флаконы, которые изготовлены из материалов, пригодных для криоконсервирования. Данные материалы включают полимеры (например, политетрафторэтилен, полистирол, полиэтилен или полипропилен). Кроме того, можно применять поверхностную обработку поверхности флакона для криоконсервирования для улучшения условий криоконсервации (например, гидрофильные покрытия, которые снижают адсорбцию и денатурацию). В иллюстративных вариантах осуществления объем флакона может составлять более чем приблизительно 0,1 мл, например, объем флакона может составлять приблизительно 0,1 мл, приблизительно 0,5 мл, приблизительно 0,75 мл, приблизительно 1 мл, приблизительно 1,5 мл, приблизительно 2 мл, приблизительно 2,5 мл, приблизительно 4,5 мл, приблизительно 10 мл, приблизительно 15 мл, приблизительно 20 мл, приблизительно 25 мл или приблизительно 50 мл. Контейнер также может представлять собой криопакет, объем которого может составлять приблизительно 30 мл, приблизительно 50 мл, приблизительно 100 мл, приблизительно 150 мл, приблизительно 200 мл, приблизительно 300 мл, приблизительно 400 мл или приблизительно 500 мл.As used herein, the term "container suitable for storage under cryopreservation conditions" includes any container that can be used under conditions suitable for storage of cells, from about -130°C to about -196°C. These containers include, but are not limited to, vials that are made of materials suitable for cryopreservation. These materials include polymers (e.g., polytetrafluoroethylene, polystyrene, polyethylene, or polypropylene). In addition, surface treatments can be applied to the surface of the cryopreservation vial to improve cryopreservation conditions (e.g., hydrophilic coatings that reduce adsorption and denaturation). In exemplary embodiments, the volume of the vial may be greater than about 0.1 ml, such as the volume of the vial may be about 0.1 ml, about 0.5 ml, about 0.75 ml, about 1 ml, about 1.5 ml, about 2 ml, about 2.5 ml, about 4.5 ml, about 10 ml, about 15 ml, about 20 ml, about 25 ml, or about 50 ml. The container may also be a cryopack, which may have a volume of about 30 ml, about 50 ml, about 100 ml, about 150 ml, about 200 ml, about 300 ml, about 400 ml, or about 500 ml.
Применяемое в данном документе выражение "криопакет" относится к стерильной камере, которая способна принимать жидкую среду, подходит для хранения клеток от приблизительно -130°С до приблизительно -196°С и может дополнительно содержать соединители, порты, адаптеры и гибкие трубки. Криопакет может быть изготовлен из любого подходящего материала, включая без ограничения полимеры, такие как политетрафторэтилен (PTFE), полистирол, полиэтилен, полипропилен, фторированный этиленпропилен (FEP), полиолефин и этиленвинилацетат (EVA). Иллюстративные криопакеты включают без ограничения пакеты для криоконсервации KryoSure® (Saint-Gobain), пакеты PermaLife ™ (OriGen Biomedical), пакеты для замораживания CryoStore (OriGen Biomedical), биоконтейнеры Freeze-Pak™ (Charter Medical) и пакеты, описанные в предварительной заявке на патент США № 62/037181 (Merial Ltd., компания Sanofi), которая включена в данный документ посредством ссылки во всей своей полноте. В некоторых вариантах осуществления криопакет может поддерживать систему закрытой фазы создания банка клеток (например, посредством применения по меньшей мер двух стерильно свариваемых трубок, позволяющих наполнять "закрытую систему" пакета).As used herein, the term "cryopack" refers to a sterile chamber that is capable of receiving a liquid medium, is suitable for storing cells from about -130°C to about -196°C, and may further comprise connectors, ports, adapters, and flexible tubing. The cryopack may be made of any suitable material, including, but not limited to, polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polystyrene, polyethylene, polypropylene, fluorinated ethylene propylene (FEP), polyolefin, and ethylene vinyl acetate (EVA). Illustrative cryopreservation bags include, but are not limited to, KryoSure® cryopreservation bags (Saint-Gobain), PermaLife™ bags (OriGen Biomedical), CryoStore freezing bags (OriGen Biomedical), Freeze-Pak™ biocontainers (Charter Medical), and the bags described in U.S. Provisional Patent Application No. 62/037,181 (Merial Ltd., a Sanofi Company), which is incorporated herein by reference in its entirety. In some embodiments, a cryopreservation bag may support a closed phase cell banking system (e.g., by using at least two sterilely sealable tubes to allow filling of a "closed system" of the bag).
Применяемое в данном документе выражение "встряхиваемая колба" относится к сосуду, применяемому в качестве колбы для культивирования, в которой среду и клеточную культуру постоянно перемешивают во время инкубации.As used in this document, the term "shake flask" refers to a vessel used as a culture flask in which the medium and cell culture are continuously stirred during incubation.
Применяемое в данном документе выражение "система посева во встряхиваемой колбе" относится к способу распространения клеток, в котором аликвоту клеток сначала культивируют (высевают) во встряхиваемой колбе и выращивают в ней. Клетки культивируют в соответствии с их скоростью роста и обычно разделяют в более крупные и/или несколько сосудов во время их роста до тех пор, пока биомасса не достигнет уровня, достаточного для инокуляции биореактора.As used herein, the term "shake flask seeding system" refers to a method of cell propagation in which an aliquot of cells is first cultured (seeded) in a shake flask and grown therein. The cells are cultured according to their growth rate and are typically divided into larger and/or multiple vessels during their growth until the biomass reaches a level sufficient to inoculate the bioreactor.
Применяемое в данном документе выражение "плотность посевного материала" относится к начальной плотности клеток, при которой инокулируют в колбу или биореактор.As used in this document, the term "inoculation density" refers to the initial cell density at which the flask or bioreactor is inoculated.
Применяемое в данном документе выражение "терапевтически значимый белок" относится к любому белку, который можно применять для осуществления лечения заболевания или нарушения или для лечения заболевания или нарушения у животного, включая млекопитающих, таких как мыши, крысы, обезьяны, приматы и люди. Такие белки могут включать без ограничения связывающие полипептиды, такие как моноклональные антитела, слитые белки Fc, антикоагулянты, факторы крови, морфогенетические белки костей, искусственные белковые каркасы, ферменты, факторы роста, гормоны, интерфероны, интерлейкины и тромболитики.As used herein, the term "therapeutically significant protein" refers to any protein that can be used to effect treatment of a disease or disorder or to treat a disease or disorder in an animal, including mammals such as mice, rats, monkeys, primates and humans. Such proteins may include, but are not limited to, binding polypeptides such as monoclonal antibodies, Fc fusion proteins, anticoagulants, blood factors, bone morphogenetic proteins, artificial protein scaffolds, enzymes, growth factors, hormones, interferons, interleukins and thrombolytics.
Применяемое в данном документе выражение "связующий полипептид" или "связывающий полипептид" относится к полипептиду (например, антителу), который содержит по меньшей мере один сайт связывания, который ответственен за избирательное связывание с представляющим интерес целевым антигеном (например, антигеном человека). Иллюстративные сайты связывания включают вариабельный домен антитела, сайт связывания лиганда рецептора или сайт связывания рецептора лиганда. В определенных аспектах связывающие полипептиды содержат многочисленные (например, два, три, четыре или более) сайты связывания.As used herein, the term "binding polypeptide" or "binding polypeptide" refers to a polypeptide (e.g., an antibody) that comprises at least one binding site that is responsible for selectively binding to a target antigen of interest (e.g., a human antigen). Exemplary binding sites include a variable domain of an antibody, a ligand binding site of a receptor, or a ligand binding site of a receptor. In certain aspects, binding polypeptides comprise multiple (e.g., two, three, four, or more) binding sites.
Применяемое в данном документе выражение "антитело" относится к таким скоплениям (например, молекулам интактного антитела, фрагментам антитела или их вариантам), которые обладают значительной известной специфической иммунореактивной активностью к представляющему интерес антигену (например, ассоциированному с опухолью антигену). Антитела и иммуноглобулины содержат легкие и тяжелые цепи с межцепочечной ковалентной связью между ними или без нее. Основные структуры иммуноглобулинов у позвоночных организмов относительно хорошо изучены.As used herein, the term "antibody" refers to aggregates (e.g., intact antibody molecules, antibody fragments, or variants thereof) that have significant, known, specific immunoreactivity toward an antigen of interest (e.g., a tumor-associated antigen). Antibodies and immunoglobulins contain light and heavy chains, with or without interchain covalent linkage between them. The basic structures of immunoglobulins in vertebrate organisms are relatively well understood.
Общее выражение "антитело" включает пять различных классов антител, которые можно различить по биохимическим свойствам. Все пять классов антител несомненно входят в объем настоящего раскрытия; последующее обсуждение будет, в основном, направлено на молекулы иммуноглобулина класса IgG. Что касается IgG, иммуноглобулины включают две идентичные легкие цепи с молекулярной массой приблизительно 23000 дальтон и две идентичные тяжелые цепи с молекулярной массой 53000-70000 дальтон. Эти четыре цепи соединены дисульфидными связями в конфигурации "Y", где соединение легких цепей с тяжелыми цепями начинается в устье "Y" и продолжается по вариабельной области.The general term "antibody" includes five distinct classes of antibodies that can be distinguished by biochemical properties. All five classes of antibodies are clearly within the scope of the present disclosure; the following discussion will primarily focus on immunoglobulin molecules of the IgG class. With respect to IgG, immunoglobulins include two identical light chains with a molecular weight of approximately 23,000 daltons and two identical heavy chains with a molecular weight of 53,000-70,000 daltons. The four chains are joined by disulfide bonds in a "Y" configuration, where the connection of the light chains to the heavy chains begins at the mouth of the "Y" and continues through the variable region.
Применяемое в данном документе выражение "растворенный кислород" или "DO" представляет собой процент растворенного газообразного кислорода, присутствующего в данной жидкости (такой, как среда для культивирования клеток), на основе насыщенности воздуха.As used in this document, the term "dissolved oxygen" or "DO" is the percentage of dissolved oxygen gas present in a given liquid (such as cell culture medium) based on air saturation.
Применяемое в данном документе выражение "удельная скорость перфузии клеток" (CSPR) относится к скорости, с которой среду для культивирования клеток подают в клеточную культуру, выраженной как объем среды, добавляемый на жизнеспособную клетку в сутки (Ozturk, SS. Engineering challenges in high density culture systems. Cytotechnology. 1996; 22:3-16).As used herein, the term "cell specific perfusion rate" (CSPR) refers to the rate at which cell culture medium is added to a cell culture, expressed as the volume of medium added per viable cell per day (Ozturk, SS. Engineering challenges in high density culture systems. Cytotechnology. 1996; 22:3-16).
Применяемое в данном документе выражение "приблизительно" относится к диапазону допуска 10% вокруг указанного значения. Поэтому, когда выражение "приблизительно" применяют для изменения указанного значения, указанный диапазон будет охватывать любое число в пределах ± 0,01%, 0,02%, 0,05%, 0,1%, 0,2%, 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% или 10% от указанного значения.As used herein, the term "approximately" refers to a tolerance range of 10% around a stated value. Therefore, when the term "approximately" is used to vary a stated value, the stated range will cover any number within ±0.01%, 0.02%, 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, or 10% of the stated value.
II. Культивирование клеток в условиях перфузииII. Cell culturing under perfusion conditions
Традиционное культивирование клеток включает способ "периодического" культивирования. В таком виде культивирования в порцию свежей среды инокулируют клетки, которые быстро входят в логарифмическую фазу роста. Поскольку данные клетки растут и делятся, они потребляют доступные питательные вещества из среды и выделяют вредные отработанные продукты. Со временем культура входит в фазу стационарного роста и, наконец, в фазу отмирания. Хотя модификации способа "периодического" культивирования сделали его более эффективным с течением времени, созданные модифицированные протоколы периодического культивирования все же приводят к циклам быстрого роста и отмирания. Кроме того, способ "периодического" культивирования характеризуется ограниченной способностью достигать необходимых уровней плотности клеток, чтобы обеспечить создание банков клеток со сверхвысокой плотностью.Traditional cell culture involves the "batch" method. In this type of culture, fresh medium is inoculated with cells, which rapidly enter a logarithmic growth phase. As these cells grow and divide, they consume available nutrients from the medium and excrete harmful waste products. Over time, the culture enters a stationary growth phase and finally a death phase. Although modifications to the batch method have made it more efficient over time, the modified batch protocols that have been created still result in cycles of rapid growth and death. In addition, the batch method has a limited ability to achieve the necessary cell densities to support ultra-high-density cell banking.
Способ "периодического культивирования с подпиткой" относится к дальнейшему усовершенствованию метода культивирования клеток по сравнению с традиционными методами "периодического" культивирования. Хотя этот процесс допускает более высокий рост плотности клеток, он по-прежнему ограничен в своей способности обеспечивать эффективный рост клеточных культур с высокой плотностью и, следовательно, эффективно образовывать клетки для создания банка клеток с высокой плотностью.The "fed-batch" method refers to a further improvement in cell culture over traditional "batch" culture methods. Although this process allows for higher growth in cell density, it is still limited in its ability to efficiently grow high-density cell cultures and, therefore, efficiently generate cells for high-density cell banking.
В предпочтительных вариантах осуществления в настоящем изобретении применяют способ культивирования в условиях перфузии. Культивирование в условиях перфузии представляет собой способ выращивания клеток, в котором в порцию свежей среды инокулируют клетки, которые быстро входят в логарифмическую фазу роста (как указано выше) и в котором питательную среду непрерывно удаляют из культуры и заменяют свежей средой. Таким образом, культура постоянно получает свежую среду с высоким содержанием питательных веществ, в то время как среда, содержащая отработанные продукты и более низкие уровни питательных веществ, удаляется. Этот вид культивирования позволяет поддерживать логарифмический рост клеток, и в котором по меньшей мере половина объема культуры меняется за сутки, и значения плотности клеток могут быть намного выше, чем при традиционном или модифицированном периодическом культивировании (увеличение от 2 до более чем 10 раз). В одном варианте осуществления настоящего изобретения удельная скорость перфузии клеток (CSPR) может составлять от приблизительно 0,02 нл/клетку-1/сутки-1 до приблизительно 0,5 нл/клетку-1/сутки-1; например, может составлять приблизительно 0,02 нл/клетку-1/сутки-1, 0,025 нл/клетку-1/сутки-1, 0,05 нл/клетку-1/сутки-1, 0,1 нл/клетку-1/сутки-1, 0,2 нл/клетку-1/сутки-1, 0,3 нл/клетку-1/сутки-1, 0,4 нл/клетку-1/сутки-1 или 0,5 нл/клетку-1/сутки-1. В другом варианте осуществления настоящего изобретения скорость перфузии может быть измерена в объемах реактора в сутки и может составлять от 0 до 15 объемов реактора в сутки, например, может составлять приблизительно 0 объемов реактора в сутки, приблизительно 0,5 объема реактора в сутки, приблизительно 1 объем реактора в сутки, приблизительно 2 объема реактора в сутки, приблизительно 3 объема реактора в сутки, приблизительно 4 объема реактора в сутки, приблизительно 5 объемов реактора в сутки, приблизительно 6 объемов реактора в сутки, приблизительно 7 объемов реактора в сутки, приблизительно 8 объемов реактора в сутки, приблизительно 9 объемов реактора в сутки, приблизительно 10 объемов реактора в сутки, приблизительно 11 объемов реактора в сутки, приблизительно 12 объемов реактора в сутки, приблизительно 13 объемов реактора в сутки, приблизительно 14 объемов реактора в сутки или приблизительно 15 объемов реактора в сутки. В конкретном варианте осуществления культивирование в условиях перфузии можно проводить в биореакторе с минимум одной погружной трубкой.In preferred embodiments, the present invention employs a perfusion culture method. Perfusion culture is a method for growing cells in which a fresh batch of medium is inoculated with cells that rapidly enter the logarithmic growth phase (as described above) and in which the nutrient medium is continuously removed from the culture and replaced with fresh medium. In this way, the culture is continuously supplied with fresh medium with a high nutrient content, while the medium containing waste products and lower nutrient levels is removed. This type of culture allows for logarithmic cell growth to be maintained, and in which at least half of the culture volume is changed daily, and cell density values can be much higher than in traditional or modified batch culture (an increase of 2 to more than 10 times). In one embodiment of the present invention, the cell specific perfusion rate (CSPR) can be from about 0.02 nL/cell-1/day-1up to approximately 0.5 nl/cell-1/day-1; for example, it can be approximately 0.02 nL/cell-1/day-1, 0.025 nl/cell-1/day-1, 0.05 nl/cell-1/day-1, 0.1 nl/cell-1/day-1, 0.2 nl/cell-1/day-1, 0.3 nl/cell-1/day-1, 0.4 nl/cell-1/day-1 or 0.5 nl/cell-1/day-1In another embodiment of the present invention, the perfusion rate may be measured in reactor volumes per day and may range from 0 to 15 reactor volumes per day, for example, can be about 0 reactor volumes per day, about 0.5 reactor volumes per day, about 1 reactor volume per day, about 2 reactor volumes per day, about 3 reactor volumes per day, about 4 reactor volumes per day, about 5 reactor volumes per day, about 6 reactor volumes per day, about 7 reactor volumes per day, about 8 reactor volumes per day, about 9 reactor volumes per day, about 10 reactor volumes per day, about 11 reactor volumes per day, about 12 reactor volumes per day, about 13 reactor volumes per day, about 14 reactor volumes per day, or about 15 reactor volumes per day. In a particular embodiment, the perfusion culturing can be carried out in a bioreactor with at least one dip tube.
В некоторых вариантах осуществления рН, температура, концентрация растворенного кислорода (DO) и осмолярность культуры можно скорректировать, чтобы максимально увеличить жизнеспособность и продуктивность культуры. Один из способов контроля DO и pH культур осуществляется с помощью автоматического регулятора с обратной связью. Такой тип автоматического регулятора работает с применением микропроцессорных компьютеров для контроля и регулирования pH и DO культуры и тем самым поддержания оптимальных условий для роста клеток. Однако такие автоматические системы управления с обратной связью являются дорогостоящими. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления могут применять неавтоматический способ управления данными параметрами. В одном иллюстративном варианте осуществления можно применять любое из: регулирование подаваемой газовой смеси в культуру, регулирование скорости качания WAVE® или регулирование угла качания культуры для управления выбранными параметрами (например, pH или DO). В некоторых вариантах осуществления могут применяться как автоматическое управление с обратной связью, так и неавтоматическое управление.In some embodiments, the pH, temperature, dissolved oxygen (DO) concentration, and osmolarity of the culture can be adjusted to maximize the viability and productivity of the culture. One method for controlling the DO and pH of the cultures is by means of an automatic feedback controller. This type of automatic controller operates using microprocessor computers to monitor and regulate the pH and DO of the culture and thereby maintain optimal conditions for cell growth. However, such automatic feedback control systems are expensive. Accordingly, in some embodiments, a non-automated method for controlling these parameters can be used. In one exemplary embodiment, any of the following can be used: adjusting the gas mixture supplied to the culture, adjusting the WAVE® rocking speed, or adjusting the rocking angle of the culture to control selected parameters (e.g., pH or DO). In some embodiments, both automatic feedback control and non-automated control can be used.
В одном варианте осуществления исходный уровень газообразного диоксида углерода составляет приблизительно 10%, а исходный уровень газообразного кислорода составляет приблизительно 20% при расходе воздуха около 0,2 литра в минуту (л/мин.). Если pH не превышает 6,9, заданное значение CO2 может быть снижено с 10% до 5%. Если через момент времени pH все еще не превышает 6,9, заданное значение CO2 может быть дополнительно уменьшено с 5% до 0%. Если через момент времени pH все еще не превышает 6,9, скорость перфузии можно увеличить. Если DO составляет не более 45%, заданное значение O2 должно быть увеличено с 20% до 30%. Если через момент времени DO составляет не более 45%, уровень O2 должен быть увеличен с 30% до 40%, скорость качания должна быть увеличена до 25 об./мин., а угол качания должен быть изменен примерно до 12°.In one embodiment, the initial level of carbon dioxide gas is about 10% and the initial level of oxygen gas is about 20% at an air flow rate of about 0.2 liters per minute (L/min). If the pH does not exceed 6.9, the CO 2 set point can be reduced from 10% to 5%. If after the time point the pH still does not exceed 6.9, the CO 2 set point can be further reduced from 5% to 0%. If after the time point the pH still does not exceed 6.9, the perfusion rate can be increased. If the DO is not more than 45%, the O 2 set point should be increased from 20% to 30%. If after the time point the DO is not more than 45%, the O 2 level should be increased from 30% to 40%, the swing speed should be increased to 25 rpm, and the swing angle should be changed to about 12°.
i. Среда для культивирования клетокi. Cell culture medium
В способах по настоящему изобретению можно применять любой тип среды для культивирования, подходящий для культивирования клеток. Рекомендации по выбору подходящей среды для клеток хорошо известны в данной области техники и представлены, например, в главах 8 и 9 в Freshney, R. I. Culture of Animal Cells (руководство по основным методам), 4-е издание 2000, Wiley-Liss; и в Doyle, A., Griffiths, J.B., Newell, D.G. Cell & Tissue Culture: Laboratory Procedures 1993, John Wiley & Sons. Каждая из этих ссылок включена в данный документ посредством ссылки во всей полноте. В данной области техники известны другие способы получения и поддержания клеточных культур в условиях без содержания компонентов животного происхождения и белков (включая способы, касающиеся клеток СНО), такие как описанные в международных заявках на патенты № WO 97/05240, № WO 96/26266 и № WO 00/11102, а также в патентах США № 6100061, № 6475725 и № 8084252. Каждый из предыдущих документов включен в данный документ посредством ссылки во всей своей полноте. В одном варианте осуществления настоящего изобретения можно применять среду без содержания компонента животного происхождения (ADC). Традиционная синтетическая среда с минимальными требованиями может содержать неорганические соли, аминокислоты, витамины, источник углеводов и воду. В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения средой, которую можно применять, является CD-CHO (GIBCO, Invitrogen Corp., среда, не содержащая компонентов животного происхождения, которая химически определена и не содержит белков, гидролизатов или компонентов неизвестного происхождения). Кроме того, среда может содержать дополнительные компоненты, включая глютамин и/или метотрексат, или другие факторы, которые могут способствовать росту или адгезии. В конкретном варианте осуществления дополнительным компонентом могут являться GLUTAMAX-1 или L-глутамин, добавленные в количестве от приблизительно 2 мМ до приблизительно 8 мМ, например, приблизительно 2 мМ, приблизительно 3 мМ, приблизительно 4 мМ, приблизительно 5 мМ, приблизительно 6 мМ, приблизительно 7 мМ или приблизительно 8 мМ.Any type of culture medium suitable for culturing cells can be used in the methods of the present invention. Guidelines for selecting a suitable cell medium are well known in the art and are provided, for example, in Chapters 8 and 9 of Freshney, R. I. Culture of Animal Cells (basic techniques manual), 4th edition 2000, Wiley-Liss; and in Doyle, A., Griffiths, J. B., Newell, D. G. Cell & Tissue Culture: Laboratory Procedures 1993, John Wiley & Sons. Each of these references is hereby incorporated by reference in its entirety. Other methods for producing and maintaining cell cultures under animal-derived component- and protein-free conditions (including methods involving CHO cells) are known in the art, such as those described in International Patent Application Nos. WO 97/05240, WO 96/26266, and WO 00/11102, and U.S. Patent Nos. 6,100,061, 6,475,725, and 8,084,252. Each of the preceding documents is incorporated herein by reference in its entirety. In one embodiment of the present invention, an animal-derived component-free (ADC) medium may be used. A conventional synthetic medium with minimal requirements may contain inorganic salts, amino acids, vitamins, a carbohydrate source, and water. In a particular embodiment of the present invention, the medium that can be used is CD-CHO (GIBCO, Invitrogen Corp., a medium that does not contain components of animal origin, which is chemically defined and does not contain proteins, hydrolysates or components of unknown origin). In addition, the medium can contain additional components, including glutamine and/or methotrexate, or other factors that can promote growth or adhesion. In a particular embodiment, the additional component can be GLUTAMAX-1 or L-glutamine added in an amount of from about 2 mM to about 8 mM, such as about 2 mM, about 3 mM, about 4 mM, about 5 mM, about 6 mM, about 7 mM or about 8 mM.
ii. Клетки-хозяева и векторы экспрессииii. Host cells and expression vectors
В некоторых вариантах осуществления клетки, задействованные в способе создания банка клеток по настоящему изобретению, представляют собой клетки-хозяева, несущие экспрессионную конструкцию для экспрессии терапевтически значимого белка или другого представляющего интерес полипептида. Любую клетку, которая может быть применена для экспрессии представляющего интерес полипептида (например, связывающего полипептида), можно применять в соответствии с описанными в данном документе способами. Клетки могут необязательно содержать встречающиеся в природе или рекомбинантные последовательности нуклеиновых кислот; например, вектор экспрессии, который кодирует представляющий интерес полипептид. Вектор экспрессии может необязательно содержать подходящие регуляторы транскрипции и трансляции и может быть сконструирован с применением технологии рекомбинантной ДНК, известной в данной области техники. Векторы экспрессии могут быть перенесены в любую клетку-хозяин методами, известными в данной области техники, и затем трансформированные клетки могут быть культивированы в соответствии со способом по настоящему изобретению для создания банка клеток с высокой плотностью. Кроме того, банк клеток с высокой плотностью можно затем размораживать и культивировать в соответствии с методами, известными в данной области техники, с целью получения интересующего кодируемого белка и, если необходимо, такой белок можно затем очищать.In some embodiments, the cells used in the cell banking method of the present invention are host cells that carry an expression construct for expressing a therapeutically significant protein or other polypeptide of interest. Any cell that can be used to express a polypeptide of interest (e.g., a binding polypeptide) can be used in accordance with the methods described herein. The cells can optionally contain naturally occurring or recombinant nucleic acid sequences; for example, an expression vector that encodes the polypeptide of interest. The expression vector can optionally contain suitable transcriptional and translational regulators and can be constructed using recombinant DNA technology known in the art. The expression vectors can be transferred into any host cell using methods known in the art, and the transformed cells can then be cultured in accordance with the method of the present invention to create a high-density cell bank. In addition, the high density cell bank can then be thawed and cultured according to methods known in the art to obtain the encoded protein of interest and, if desired, such protein can then be purified.
В некоторых вариантах осуществления для получения терапевтически значимых белков можно применять различные системы экспрессии клетки-хозяина. Кроме того, система экспрессии клетки-хозяина может быть системой клетки млекопитающего (например, CHO, CHO-DBX11, CHO-DG44, CHO-S, CHO-K1, Vero, BHK, HeLa, COS, MDCK, HEK-293, NIH-3T3, W138, BT483, Hs578T, HTB2, BT20, T47D, NS0, CRL7030, HsS78Bst, PER.C6, SP2/0-Agl4 и гибридомные клетки), несущей рекомбинантные экспрессионные конструкции, содержащие промоторы, полученные из генома клеток млекопитающего. Системы экспрессии на основе вируса также можно применять совместно с клетками млекопитающего (см., например, Logan et al., 1984, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 8: 355-359, включенный в данный документ посредством ссылки во всей полноте). Эффективность экспрессии можно повысить путем включения элементов, включая (без ограничения) подходящие элементы энхансера транскрипции и терминаторы транскрипции (см., например, Bittner et al., 1987, Methods in Enzymol. 153:516-544, включенный в данный документ посредством ссылки во всей полноте).In some embodiments, various host cell expression systems can be used to produce therapeutically significant proteins. In addition, the host cell expression system can be a mammalian cell system (e.g., CHO, CHO-DBX11, CHO-DG44, CHO-S, CHO-K1, Vero, BHK, HeLa, COS, MDCK, HEK-293, NIH-3T3, W138, BT483, Hs578T, HTB2, BT20, T47D, NS0, CRL7030, HsS78Bst, PER.C6, SP2/0-Agl4, and hybridoma cells) carrying recombinant expression constructs containing promoters derived from the genome of mammalian cells. Viral expression systems can also be used in conjunction with mammalian cells (see, e.g., Logan et al., 1984, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 8: 355-359, incorporated herein by reference in its entirety). Expression efficiency can be enhanced by the inclusion of elements including (but not limited to) suitable transcriptional enhancer elements and transcription terminators (see, e.g., Bittner et al., 1987, Methods in Enzymol. 153:516-544, incorporated herein by reference in its entirety).
В других вариантах осуществления можно выбрать штамм клетки-хозяина, который модулирует экспрессию вставленных последовательностей или который модифицирует и обрабатывает генный продукт определенным желаемым образом. Различные клетки-хозяева имеют характерные и специфические механизмы посттрансляционной обработки и модификации белков и генных продуктов. Можно выбирать подходящие клеточные линии или системы-хозяева для обеспечения правильной модификации и обработки экспрессированного полипептида (например, связывающего полипептида). Такие клетки включают, например, устойчивые клеточные линии млекопитающих и клетки животных, а также линии клеток насекомых, клетки грибов и дрожжевые клетки.In other embodiments, a host cell strain can be selected that modulates the expression of the inserted sequences or that modifies and processes the gene product in a certain desired manner. Different host cells have characteristic and specific mechanisms for post-translational processing and modification of proteins and gene products. Suitable host cell lines or systems can be selected to ensure proper modification and processing of the expressed polypeptide (e.g., a binding polypeptide). Such cells include, for example, stable mammalian cell lines and animal cells, as well as insect cell lines, fungal cells, and yeast cells.
iii. Биореакторыiii. Bioreactors
Любой биореактор, подходящий для культивирования клеток в условиях перфузионной культуры, можно применять в способах по настоящему изобретению. Биореактор можно инокулировать с применением аликвоты клеток с соответствующей плотностью посевного материала (такой, как флакон клеток или клетки исходной культуры, например, из встряхиваемой колбы или системы посева во встряхиваемой колбе, которые были культивированы до данной плотности). Соответствующая плотность посевного материала для культуры зависит от нескольких факторов, включая вид применяемых клеток и биореактор, в который производят инокуляцию. Соответствующую плотность посевного материала можно определить с применением способов, доступных в данной области техники.Any bioreactor suitable for culturing cells under perfusion culture conditions can be used in the methods of the present invention. The bioreactor can be inoculated with an aliquot of cells at an appropriate seed density (such as a flask of cells or cells from a stock culture, such as from a shake flask or shake flask seeding system, that have been cultured to a given density). The appropriate seed density for the culture depends on several factors, including the type of cells used and the bioreactor into which the inoculation is performed. The appropriate seed density can be determined using methods available in the art.
В определенных вариантах осуществления биореактор может быть одноразовым, например биореактор может представлять собой эластичный мешок или пластиковую колбу, которые соединены с устройством удерживания клеток посредством гибких трубок. Конструкция может необязательно включать трубку подачи и трубку вывода или трубку для инокуляции, которые могут быть стерильно сварены или соединены с источником эукариотических клеток. В некоторых вариантах осуществления объем биореактора составляет по меньшей мере приблизительно 1 л, например, приблизительно 1 л, 2 л, 5 л, 10 л, 20 л, 50 л, 75 л, 85 л, 100 л, 150 л или 400 л. В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения биореактор представляет собой эластичный мешок объемом 10 л, который был оборудован одной или двумя погружными трубками, которые применяют для удаления среды или продукта. Примерами одноразовых биореакторов являются биореакторы для клеток WAVE® в виде мешка (GE Healthcare, Pittsburgh, PA), такой как биореактор WAVE® объемом 20 л. Данные системы перфузионного биореактора, среди других документов, описаны в Singh, 1999, Disposable bioreactor for cell culture using wave-induced agitation, Cytotechnology, p.149-158, включенном в данный документ посредством ссылки во всей полноте.In certain embodiments, the bioreactor can be disposable, for example, the bioreactor can be an elastic bag or a plastic flask that are connected to a cell holding device via flexible tubes. The structure can optionally include a feed tube and an output tube or an inoculation tube that can be sterilely welded or connected to a source of eukaryotic cells. In some embodiments, the volume of the bioreactor is at least about 1 L, such as about 1 L, 2 L, 5 L, 10 L, 20 L, 50 L, 75 L, 85 L, 100 L, 150 L or 400 L. In a particular embodiment of the present invention, the bioreactor is a flexible bag with a volume of 10 L, which has been equipped with one or two dip tubes that are used to remove the medium or product. Examples of disposable bioreactors include the bag-type WAVE® cell bioreactors (GE Healthcare, Pittsburgh, PA), such as the 20 L WAVE® bioreactor. These perfusion bioreactor systems are described, among other papers, in Singh, 1999, Disposable bioreactor for cell culture using wave-induced agitation, Cytotechnology, p.149-158, incorporated herein by reference in its entirety.
Рабочий объем реактора представляет собой объем, занимаемый культурой. Рабочий объем может составлять, например, приблизительно 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% или более от культуры, но предпочтительно не более чем приблизительно 75%.The working volume of the reactor is the volume occupied by the culture. The working volume may be, for example, approximately 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% or more of the culture, but preferably not more than approximately 75%.
Кроме того, биореактор может быть не одноразовым. Например, биореактор может быть изготовлен из нержавеющей стали или стекла. Другие биореакторы, подходящие для применения по настоящему изобретению, включают без ограничения встряхиваемые колбы, сосуды с мешалкой, барботажные сосуды и одноразовые мешки, которые могут перемешиваться путем качания, встряхивания или перемешивания.In addition, the bioreactor may not be disposable. For example, the bioreactor may be made of stainless steel or glass. Other bioreactors suitable for use in the present invention include, but are not limited to, shake flasks, stirred vessels, bubble vessels, and disposable bags that can be stirred by rocking, shaking, or stirring.
В одном варианте осуществления биореактор может быть связан с системой удерживания клеток, включая без ограничения встроенные фильтры, картридж-сетки, системы фильтрации в тангенциальном потоке (TFF) и системы фильтрации в переменном тангенциальном потоке (ATF).In one embodiment, the bioreactor may be coupled to a cell retention system, including, but not limited to, in-line filters, cartridge screens, tangential flow filtration (TFF) systems, and alternating tangential flow filtration (ATF) systems.
III. Удерживание клетокIII. Cell retention
Культивирование в условиях перфузии обусловлено способностью удалять обедненную на питательные вещества и содержащую отработанные продукты среду из культуры, при этом сводя к минимуму повреждение клеток. В первоначальных способах удерживания клеток, в которых обедненную среду отделяли от культивируемых клеток, часто повреждали клетки, например, создавая силу сдвига. Такое повреждение клеток приводило к закупориванию фильтров и отказу перфузионных устройств, многие из которых были внутри системы культивирования. Соответственно, в одном аспекте настоящее раскрытие предусматривает способ, который использует "систему удерживания клеток", позволяющую заменять среду.Perfusion culturing is driven by the ability to remove nutrient-depleted and waste-containing medium from a culture while minimizing cell damage. Previous cell retention methods that separated depleted medium from cultured cells often damaged the cells, such as by creating shear forces. Such cell damage resulted in filter plugging and failure of perfusion devices, many of which were within the culture system. Accordingly, in one aspect, the present disclosure provides a method that utilizes a "cell retention system" that allows for medium exchange.
В одном варианте осуществления применяемый вид системы удерживания клеток представляет собой фильтр "встроенного" типа, в котором фильтр расположен в камере биореактора и может свободно перемещаться внутри камеры. Фильтр может быть соединен с одной из трубок, выходящих из камеры, что позволяет отбирать фильтрованную среду из культуры. Один пример фильтра "встроенного" типа можно найти в патенте США № 6544788, включенном в данный документ посредством ссылки во всей полноте.In one embodiment, the type of cell retention system used is an "in-line" type filter, in which the filter is located in the bioreactor chamber and is free to move within the chamber. The filter may be connected to one of the tubes exiting the chamber, allowing filtered medium to be collected from the culture. One example of an "in-line" type filter can be found in U.S. Patent No. 6,544,788, incorporated herein by reference in its entirety.
В другом варианте осуществления применяемая система удерживания клеток представляет собой систему фильтрации в тангенциальном потоке (TFF). В системе TFF среду для культивирования циркулируют из сосуда для культивирования через фильтрующий модуль, а затем обратно в сосуд для культивирования с помощью насоса, прикрепленного к трубопроводу между фильтрующим модулем и сосудом для культивирования, создавая тангенциальный поток через фильтрующий модуль. Второй насос помещен на сторону фильтрата в фильтрующем модуле и используется для управления скоростью, с которой удаляется фильтрат. Применение мембранных фильтров с полыми волокнами является предпочтительным в такой системе, поскольку их легче стерилизовать и обеспечивать поддержание равномерного потока через фильтрующий модуль. Однако, когда в такой системе применяют фильтры из полых волокон, они склонны к закупориванию, поскольку однонаправленный поток приводит к агрегации твердых частиц на входе в просвет.In another embodiment, the cell retention system used is a tangential flow filtration (TFF) system. In a TFF system, the culture medium is circulated from the culture vessel through a filter module and then back into the culture vessel by a pump attached to the tubing between the filter module and the culture vessel, creating a tangential flow through the filter module. A second pump is placed on the filtrate side of the filter module and is used to control the rate at which the filtrate is removed. The use of hollow fiber membrane filters is preferred in such a system because they are easier to sterilize and ensure that a uniform flow is maintained through the filter module. However, when hollow fiber filters are used in such a system, they are prone to clogging because the unidirectional flow causes solid particles to aggregate at the entrance to the lumen.
В конкретном варианте осуществления тип применяемой системы удерживания клеток представляет собой систему с переменным тангенциальным потоком (ATF). В системе удерживания клеток типа ATF отсек для фильтрования соединен с сосудом для хранения на одном конце и диафрагменным насосом на другом. Насос сначала перемещает среду из сосуда через фильтрующий элемент в насос, а затем разворачивает ее, чтобы отправить среду из насоса через фильтр и обратно в сосуд, создавая двунаправленный или переменный поток. Это называется переменным тангенциальным потоком (ATF), поскольку на фильтровальном модуле существует переменный тангенциальный поток, т. е. есть один поток в том же направлении к поверхностям мембраны фильтрующего модуля (тангенциально к этой поверхности), и существует другой поток, который по существу перпендикулярен к этим поверхностям. Такой тип фильтрации встречается в литературе с 2000 года и сводится к быстрому, с низким сдвигом, однородному потоку. Фильтрации ATF можно достигнуть способами, известными в данной области техники, такими как описаны в патенте США № 6544424, который включен в данный документ посредством ссылки во всей его полноте. Кроме того, системы переменного тангенциального потока коммерчески доступны от таких производителей, как Refine Technology и включают различные модели, такие как системы ATF2, ATF4, ATF6, ATF8 и ATF10.In a particular embodiment, the type of cell retention system used is an ATF type of cell retention system. In an ATF type cell retention system, the filtration compartment is connected to a storage vessel at one end and a diaphragm pump at the other. The pump first moves the medium from the vessel through the filter element into the pump and then reverses it to send the medium from the pump through the filter and back into the vessel, creating a bidirectional or alternating flow. This is called ATF because there is an alternating tangential flow across the filter module, i.e., there is one flow in the same direction to the membrane surfaces of the filter module (tangential to that surface), and there is another flow that is substantially perpendicular to those surfaces. This type of filtration has been reported in the literature since 2000 and is characterized by a fast, low shear, uniform flow. ATF filtration can be achieved by methods known in the art, such as those described in U.S. Patent No. 6,544,424, which is incorporated herein by reference in its entirety. In addition, variable tangential flow systems are commercially available from manufacturers such as Refine Technology and include various models such as the ATF2, ATF4, ATF6, ATF8, and ATF10 systems.
В другом конкретном варианте осуществления изобретения фильтр представляет собой трубчатый мембранный фильтр и, кроме того, может представляет собой фильтр с полыми волокнами.In another specific embodiment of the invention, the filter is a tubular membrane filter and may further be a hollow fiber filter.
Как указано выше, способы по настоящему изобретению обеспечивают эффективный рост клеток до сверхвысоких плотностей. В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения культуру выращивают до плотности по меньшей мере приблизительно 1×108 клеток/мл, например, до приблизительно 1×108 клеток/мл, приблизительно 1,1×108 клеток/мл, приблизительно 1,2×108 клеток/мл, приблизительно 1,3×108 клеток/мл, приблизительно 1,4×108 клеток/мл, приблизительно 1,5×108 клеток/мл, приблизительно 1,6×108 клеток/мл, приблизительно 1,7×108 клеток/мл, приблизительно 1,8×108 клеток/мл, приблизительно 1,9×108 клеток/мл или приблизительно 2×108 клеток/мл. Рост культуры до таких высоких концентраций позволяет немедленно криоконсервировать исходные материалы с высокой плотностью без дальнейшей концентрации клеточной популяции посредством центрифужных или нецентрифужных способов.As noted above, the methods of the present invention provide for efficient growth of cells to ultra-high densities. In a particular embodiment of the present invention, the culture is grown to a density of at least about 1×10 8 cells/mL, such as about 1×10 8 cells/mL, about 1.1×10 8 cells/mL, about 1.2×10 8 cells/mL, about 1.3×10 8 cells/mL, about 1.4×10 8 cells/mL, about 1.5×10 8 cells/mL, about 1.6×10 8 cells/mL, about 1.7×10 8 cells/mL, about 1.8×10 8 cells/mL, about 1.9×10 8 cells/mL, or about 2×10 8 cells/mL. Growing the culture to such high concentrations allows immediate cryopreservation of high-density starting materials without further concentration of the cell population by centrifugal or non-centrifugal methods.
IV. Криоконсервация и создание банка клетокIV. Cryopreservation and creation of a cell bank
Криоконсервация относится к способу, посредством которого клетки, ткани или любые другие вещества, восприимчивые к повреждению, вызванному временем или ферментативной или химической активностью, сохраняют путем охлаждения и хранения при температурах ниже нуля. Важность криоконсервации важных клеточных линий нельзя недооценивать, так как (среди других важных преимуществ) это позволяет поддерживать такие линии без поддержания их в постоянной культуре, уменьшает риск загрязнения и снижает риск генетического дрейфа.Cryopreservation refers to the process by which cells, tissues or any other substance susceptible to damage caused by time or enzymatic or chemical activity are preserved by cooling and storing at sub-zero temperatures. The importance of cryopreservation of important cell lines cannot be underestimated, as (among other important advantages) it allows such lines to be maintained without maintaining them in permanent culture, reduces the risk of contamination and reduces the risk of genetic drift.
При применении способов криоконсервации жизненно важно достигать и поддерживать эти низкие температуры, не вызывая дополнительных повреждений за счет образования льда во время процесса замораживания. В способах в данной области техники традиционно используют вещества, которые уменьшают повреждение при замораживании клеток, называемые криопротекторами. Криопротекторы могут быть добавлены в среду клеточных культур до процесса замораживания. В конкретном варианте осуществления применяемый криопротектор может представлять собой один или несколько из глицерина или диметилсульфоксида (DMSO). Кроме того, криопротектор может быть добавлен с гидроксиэтилкрахмалом (HES) или без него. В еще одном конкретном варианте осуществления DMSO может быть добавлен в концентрации по меньшей мере приблизительно 5%, например, он может быть добавлен в концентрации приблизительно 5%, приблизительно 6%, приблизительно 7%, приблизительно 8%, приблизительно 9%, приблизительно 10%, приблизительно 11%, приблизительно 12%, приблизительно 13%, приблизительно 14%, приблизительно 15%, приблизительно 16%, приблизительно 17%, приблизительно 18%, приблизительно 19% или приблизительно 20%.When using cryopreservation methods, it is vital to achieve and maintain these low temperatures without causing additional damage due to ice formation during the freezing process. Methods in the art traditionally use substances that reduce freezing damage to cells, called cryoprotectants. Cryoprotectants can be added to the cell culture medium prior to the freezing process. In a particular embodiment, the cryoprotectant used can be one or more of glycerol or dimethyl sulfoxide (DMSO). In addition, the cryoprotectant can be added with or without hydroxyethyl starch (HES). In another specific embodiment, DMSO can be added at a concentration of at least about 5%, such as it can be added at a concentration of about 5%, about 6%, about 7%, about 8%, about 9%, about 10%, about 11%, about 12%, about 13%, about 14%, about 15%, about 16%, about 17%, about 18%, about 19%, or about 20%.
Культуру с добавленным криопротектором можно затем распределять в контейнеры, подходящие для хранения в условиях криоконсервации. В одном варианте осуществления этот контейнер может представлять собой флакон, изготовленный из материала, который может включать (без ограничения) полимеры, такие как политетрафторэтилен, полистирол, полиэтилен или полипропилен. В конкретном варианте осуществления флакон может иметь дополнительную поверхностную обработку для улучшения условий криоконсервации (например, гидрофильные покрытия, которые снижают адсорбцию и денатурацию). В иллюстративных вариантах осуществления объем флакона может составлять более чем приблизительно 0,1 мл, например, объем флакона может составлять приблизительно 0,1 мл, приблизительно 0,5 мл, приблизительно 0,75 мл, приблизительно 1 мл, приблизительно 1,5 мл, приблизительно 2 мл, приблизительно 2,5 мл, приблизительно 4,5 мл, приблизительно 10 мл, приблизительно 15 мл, приблизительно 20 мл, приблизительно 25 мл или приблизительно 50 мл. В другом варианте осуществления контейнер также может представлять собой криопакет, объем которого составляет более чем приблизительно 30 мл, например, объем криопакета может составлять приблизительно 30 мл, приблизительно 50 мл, приблизительно 100 мл, приблизительно 150 мл, приблизительно 200 мл, приблизительно 300 мл, приблизительно 400 мл или приблизительно 500 мл. Криопакет может быть изготовлен из любого подходящего материала, включая без ограничения полимеры, такие как политетрафторэтилен, полистирол, полиэтилен, полипропилен, фторированный этиленпропилен (FEP), полиолефин и этиленвинилацетат (EVA). Иллюстративные одноразовые биореакторы включают без ограничения пакеты для криоконсервации KryoSure®, пакеты PermaLife ™ (OriGen Biomedical), пакеты для замораживания CryoStore (OriGen Biomedical), биоконтейнеры Freeze-Pak™ (Charter Medical) и пакеты, описанные в предварительной заявке на патент США № 62/037181 (Merial Ltd., компания Sanofi), которая включена в данный документ посредством ссылки во всей своей полноте.The cryoprotectant-added culture can then be distributed into containers suitable for storage under cryopreservation conditions. In one embodiment, the container can be a vial made of a material that can include, but is not limited to, polymers such as polytetrafluoroethylene, polystyrene, polyethylene, or polypropylene. In a particular embodiment, the vial can have additional surface treatments to improve cryopreservation conditions (e.g., hydrophilic coatings that reduce adsorption and denaturation). In exemplary embodiments, the volume of the vial can be greater than about 0.1 ml, such as the volume of the vial can be about 0.1 ml, about 0.5 ml, about 0.75 ml, about 1 ml, about 1.5 ml, about 2 ml, about 2.5 ml, about 4.5 ml, about 10 ml, about 15 ml, about 20 ml, about 25 ml, or about 50 ml. In another embodiment, the container may also be a cryopack, the volume of which is greater than about 30 ml, for example, the volume of the cryopack may be about 30 ml, about 50 ml, about 100 ml, about 150 ml, about 200 ml, about 300 ml, about 400 ml, or about 500 ml. The cryopack may be made of any suitable material, including, but not limited to, polymers such as polytetrafluoroethylene, polystyrene, polyethylene, polypropylene, fluorinated ethylene propylene (FEP), polyolefin, and ethylene vinyl acetate (EVA). Illustrative single-use bioreactors include, but are not limited to, KryoSure® cryopreservation bags, PermaLife™ bags (OriGen Biomedical), CryoStore freezing bags (OriGen Biomedical), Freeze-Pak™ biocontainers (Charter Medical), and the bags described in U.S. Provisional Patent Application No. 62/037,181 (Merial Ltd., a Sanofi Company), which is incorporated herein by reference in its entirety.
Эти контейнеры затем замораживают с применением методов и устройств, хорошо известных в данной области техники, перед их хранением при низких температурах, обычно от приблизительно -130°С до приблизительно -196°С. В одном варианте осуществления применяемая методика замораживания может заключаться в регулировании скорости и медленном замораживании (также называемая медленным программируемым замораживанием или SPF). Коллекция клеток, полученная таким способом, представляет собой банк клеток.These containers are then frozen using methods and devices well known in the art before being stored at low temperatures, typically from about -130°C to about -196°C. In one embodiment, the freezing technique used may be rate controlled and slow freezing (also called slow programmed freezing or SPF). The cell collection obtained in this manner is a cell bank.
В одном варианте осуществления банк клеток может представлять собой без ограничения банк клеток со сверхвысокой плотностью, главный банк клеток, рабочий банк клеток или мини-банк.In one embodiment, the cell bank may be, but is not limited to, an ultra-high density cell bank, a master cell bank, a working cell bank, or a mini bank.
V. Определение жизнеспособности клетокV. Determination of cell viability
Как указано выше, способы по настоящему изобретению обеспечивают создание банка клеток с высокой плотностью, сохраняя при этом отличную жизнеспособность клеток для последующего применения. Применяемое в данном документе выражение "жизнеспособность клеток" может быть определено как количество или процент жизнеспособных клеток в данном образце. Жизнеспособность клеток может быть определена с применением любого способа, доступного в данной области техники, в любой момент описанного способа создания банка клеток со сверхвысокой плотностью. Обычно применяемые способы определения жизнеспособности клеток в значительной степени основаны на принципе, что живые клетки обладают интактными клеточными мембранами, которые не пропускают определенные красители, такие как трипановый синий (диазокраситель), эозин или пропидиум, тогда как мертвые клетки этим не обладают.As indicated above, the methods of the present invention provide for the creation of a high density cell bank while maintaining excellent cell viability for subsequent use. As used herein, the term "cell viability" may be defined as the number or percentage of viable cells in a given sample. Cell viability may be determined using any method available in the art at any point in the described method for creating an ultra-high density cell bank. Commonly used methods for determining cell viability are largely based on the principle that living cells have intact cell membranes that are impermeable to certain dyes, such as trypan blue (diazo dye), eosin or propidium, whereas dead cells do not.
В одном варианте осуществления трипановый синий может применяться для окрашивания порции клеток и, таким образом, для определения наличия клеток с неповрежденными мембранами (не окрашенными) и присутствия клеток с разрушенными мембранами (синий). Затем эти клетки могут быть подсчитаны для определения количества как живых, так и мертвых клеток в культуре и представлены в процентах, чтобы указать относительную жизнеспособность культуры.In one embodiment, trypan blue can be used to stain a portion of the cells and thus determine the presence of cells with intact membranes (not stained) and the presence of cells with disrupted membranes (blue). These cells can then be counted to determine the number of both live and dead cells in the culture and presented as a percentage to indicate the relative viability of the culture.
В конкретном варианте осуществления жизнеспособность клеток может быть определена с применением культуры, которая была выращена до сверхвысокой плотности, но еще не была заморожена (то есть до замораживания или до оттаивания культуры). В конкретном варианте осуществления жизнеспособность клеток может быть определена с применением культуры, которая была заморожена, а затем разморожена (то есть культура после замораживания или после размораживания).In a particular embodiment, cell viability may be determined using a culture that has been grown to an ultra-high density but has not yet been frozen (i.e., before freezing or before thawing the culture). In a particular embodiment, cell viability may be determined using a culture that has been frozen and then thawed (i.e., a post-freeze or post-thaw culture).
В конкретном варианте осуществления жизнеспособность клеток составляет по меньшей мере приблизительно 60%, например, приблизительно 60%, приблизительно 65%, приблизительно 70%, приблизительно 75%, приблизительно 80%, приблизительно 85%, приблизительно 90% или приблизительно 95%. В некоторых вариантах осуществления жизнеспособность клеток после размораживания составляет по меньшей мере приблизительно 80%, например, составляет по меньшей мере приблизительно 85%, 90% или 95%, включая до 100%.In a particular embodiment, the cell viability is at least about 60%, such as about 60%, about 65%, about 70%, about 75%, about 80%, about 85%, about 90%, or about 95%. In some embodiments, the cell viability after thawing is at least about 80%, such as at least about 85%, 90%, or 95%, including up to 100%.
VI. Терапевтически значимые белкиVI. Therapeutic proteins
Клетки, полученные способом создания криобанка клеток со сверхвысокой плотностью по настоящему изобретению, могут быть применены на более поздней стадии получения белка. Например, клетки, размноженные в биореакторе и замороженные в аликвотах банка с высокой плотностью в соответствии со способами по настоящему изобретению, могут быть применены при получении биологических веществ, включая терапевтически значимые белки. Такие биологические вещества могут включать без ограничения: вирусы (см., например, WO 200138362), связывающие полипептиды, такие как антитела, например, моноклональные антитела и их фрагменты, например Fab-фрагменты; слитые белки Fc, антикоагулянты, факторы крови, морфогенетические белки костей, искусственные белковые каркасы, ферменты, факторы роста, гормоны, интерфероны, интерлейкины и тромболитики. Данные биологические вещества могут быть получены любым способом, доступным в данной области техники. В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу получения биологического вещества, при этом способ включает культивирование клеток, способных экспрессировать биологическое вещество в условиях, подходящих для получения биологического вещества, где клетки были получены из банка замороженных клеток со сверхвысокой плотностью, полученных с применением культивирования в условиях перфузии. Биологическое вещество может быть (без ограничения) белком (например, любым терапевтически значимым белком).The cells obtained by the method for creating a cryobank of cells with ultra-high density according to the present invention can be used in a later stage of protein production. For example, cells expanded in a bioreactor and frozen in aliquots of a high-density bank according to the methods of the present invention can be used in the production of biological substances, including therapeutically important proteins. Such biological substances can include, but are not limited to: viruses (see, for example, WO 200138362), binding polypeptides such as antibodies, for example, monoclonal antibodies and fragments thereof, for example, Fab fragments; Fc fusion proteins, anticoagulants, blood factors, bone morphogenetic proteins, artificial protein scaffolds, enzymes, growth factors, hormones, interferons, interleukins and thrombolytics. These biological substances can be obtained by any method available in the art. In one embodiment, the present invention relates to a method for producing a biological substance, wherein the method comprises culturing cells capable of expressing the biological substance under conditions suitable for producing the biological substance, wherein the cells were obtained from a bank of frozen ultra-high-density cells obtained using perfusion culturing. The biological substance may be (without limitation) a protein (e.g., any therapeutically significant protein).
ПримерыExamples
Настоящее изобретение дополнительно иллюстрируют следующие примеры, которые не должны рассматриваться как дополнительное ограничение. Содержание фигур и всех ссылок, патентов и опубликованных заявок на патенты, цитируемых в данной заявке, полностью включены в данный документ посредством ссылки во всей их полноте.The present invention is further illustrated by the following examples, which should not be construed as further limiting. The contents of the figures and all references, patents and published patent applications cited in this application are herein incorporated by reference in their entirety.
Пример 1. Общие способыExample 1. General methods
Следующие условия были общими для экспериментов, изложенных в примерах 3-6 ниже.The following conditions were common to the experiments outlined in Examples 3-6 below.
Задавали значение pH 7,0 ± 0,1. рН культуры поддерживали на заданном значение посредством автоматической системы управления с обратной связью с помощью регулятора WAVE POD. Автоматический регулятор изменял концентрацию CO2 в газе в свободном пространстве и дополнительно регулировал добавление основания (CO2/схема управления основанием). Когда регулятор регистрировал рН ниже выбранного заданного значения pH, сначала предпринимали попытку достичь заданного значения pH за счет снижения уровня CO2. Если заданный уровень рН не был достигнут в течение указанного времени, добавляли основание. При рН, превышающем заданное значение рН, концентрацию CO2 увеличивали.The pH was set at 7.0 ± 0.1. The pH of the culture was maintained at the setpoint by an automatic feedback control system using the WAVE POD controller. The automatic controller varied the CO2 concentration in the headspace gas and additionally controlled the addition of base ( CO2 /base control circuit). When the controller registered a pH below the selected pH setpoint, an attempt was first made to achieve the pH setpoint by decreasing the CO2 level. If the pH setpoint was not achieved within the specified time, base was added. At pH above the pH setpoint, the CO2 concentration was increased.
Задавали значение DO (растворенный кислород) ≥ 40%. DO культуры поддерживали на заданном значение посредством автоматической системы управления с обратной связью с помощью регулятора WAVE POD. Концентрацию кислорода автоматически изменяли с 21% до 50% (схема контроля концентрации O2). Дополнительный чистый газообразный кислород подавали вручную в свободное пространство в комбинации с ручным регулированием условий качания для сохранения DO ≥ 40%. В частности, когда текущий DO составлял приблизительно 40%, а концентрация O2 через регулятор POD была увеличена с 21% до >30%, скорость и угол качания увеличивали с 22 об./мин./10° до 25 об./мин./12°. Если O2 по показаниям POD снова становился > 30%, скорость и угол качания увеличивали с 25 об./мин./12° до 30 об./мин./12°, или подавали чистый O2 в свободное пространство (последнему отдавали предпочтение). Наконец, объемный процент чистого O2 в газе постепенно увеличивали для увеличения общего содержания O2 в свободном пространстве. Стратегия добавления вручную приводила к увеличению приблизительно на 10% в сутки путем регулирования соотношения контролируемых объемов между газообразным кислородом по показаниям POD (21% -50%, обеспечиваемого регулятором POD) и дополнительным чистым газообразным кислородом (100%, контролируемого по ротаметру). Общий расход газа несколько повышали, чтобы облегчить перенос газа.The DO (dissolved oxygen) value was set to ≥ 40%. The DO of the culture was maintained at the set value by an automatic feedback control system using the WAVE POD controller. The oxygen concentration was automatically varied from 21% to 50% ( O2 concentration control circuit). Additional pure oxygen gas was manually supplied to the headspace in combination with manual adjustment of the rocking conditions to maintain DO ≥ 40%. Specifically, when the current DO was approximately 40% and the O2 concentration via the POD controller was increased from 21% to >30%, the rocking speed and angle were increased from 22 rpm/10° to 25 rpm/12°. If the POD O2 again became > 30%, the oscillation speed and angle were increased from 25 rpm/12° to 30 rpm/12°, or pure O2 was added to the headspace (the latter was preferred). Finally, the volume percent pure O2 in the gas was gradually increased to increase the total headspace O2 . The manual addition strategy resulted in an increase of approximately 10% per day by adjusting the ratio of monitored volumes between POD-read gaseous oxygen (21%-50% provided by the POD regulator) and additional pure gaseous oxygen (100% monitored by the rotameter). The total gas flow rate was increased slightly to facilitate gas transfer.
CSPR (удельную скорость перфузии клеток) культур поддерживали почти постоянной, ежедневно увеличивая скорость перфузии на основании измеренной плотности клеток.The CSPR (cell specific perfusion rate) of the cultures was kept nearly constant, with the perfusion rate increased daily based on the measured cell density.
Пример 2. Разработка и внедрение протокола создания банка клеток со сверхвысокой плотностьюExample 2. Development and implementation of a protocol for creating a cell bank with ultra-high density
Протокол создания криобанка клеток со сверхвысокой плотностью клеток начинали с флакона объемом 2 мл с клетками главного банка клеток (рабочий объем 1,5 мл) с приблизительной плотностью 2,0-2,4×107 жизнеспособных клеток/мл (нормальное условие криоконсервации клеток). Затем клетки выращивали путем культивирования в условиях перфузии. После добавления DMSO в клеточную культуру, такую культуру клеток со сверхвысокой плотностью распределяли в отдельные флаконы объемом 5 мл (рабочий объем приблизительно 4,5 мл) или криопакеты (рабочий объем приблизительно 100 мл), подходящие для криоконсервации и хранения в качестве банка клеток со сверхвысокой плотностью (по меньшей мере приблизительно 10×107 клеток/мл). Схематическое изображение этого протокола показано на фигуре 1.The protocol for establishing an ultra-high-density cell cryobank was started with a 2 mL vial of master cell bank cells (working volume 1.5 mL) at an approximate density of 2.0-2.4× 107 viable cells/mL (normal cell cryopreservation condition). The cells were then grown by culturing under perfusion conditions. After adding DMSO to the cell culture, this ultra-high-density cell culture was distributed into individual 5 mL vials (working volume approximately 4.5 mL) or cryopreservation bags (working volume approximately 100 mL) suitable for cryopreservation and storage as an ultra-high-density cell bank (at least approximately 10× 107 cells/mL). A schematic representation of this protocol is shown in Figure 1.
Пример 3. Культивирование клеток со сверхвысокой плотностью и создание банка клеток с применением rCHO 1.Example 3. Ultra-high-density cell culture and cell banking using rCHO 1.
Параметры для следующего эксперимента были следующими:The parameters for the next experiment were as follows:
1) CO2 уменьшали до 0%, когда Xv ≥ приблизительно 3×107 жизнеспособных клеток/мл (на 9-е сутки), затем при необходимости добавляли основание;1) CO2 was reduced to 0% when Xv ≥ approximately 3× 107 viable cells/mL (on day 9), then base was added if necessary;
2) Скорость и угол качания WAVE: изначально 22 об./мин./10° (со 0 суток по 8-е сутки); увеличивали до 25 об./мин./12°, когда O2 по показаниям POD увеличивался с 21% до > 30% (на 8-е сутки), а затем до 30 об./мин./12° (на 9-е сутки) для облегчения переноса газа (подачи O2 и удаления CO2);2) WAVE speed and angle: initially 22 rpm/10° (from day 0 to day 8); increased to 25 rpm/12° when O 2 as measured by POD increased from 21% to > 30% (on day 8), and then to 30 rpm/12° (on day 9) to facilitate gas transfer (delivery of O 2 and removal of CO 2 );
3) Дополнительный чистый O2 (100%): подавали вручную в свободное пространство, когда O2 по показаниям POD > 30% и Xv ≥ приблизительно 6×107 жизнеспособных клеток/мл (на 11-е сутки);3) Supplemental pure O2 (100%): manually delivered into the headspace when O2 as indicated by POD > 30% and Xv ≥ approximately 6× 107 viable cells/mL (on day 11);
4) Общий расход газа: 0,2 л/мин. (литров в минуту) с 0 суток по 10-е сутки, увеличивали до 0,4 л/мин. на 10-е сутки, когда Xv > 4×107 жизнеспособных клеток/мл, а затем до приблизительно 0,5 л/мин. на 11-е сутки (O2 по POD: чистый O2=3:1, общий O2: приблизительно 62%); и4) Total gas flow: 0.2 L/min (liters per minute) from day 0 to day 10, increased to 0.4 L/min on day 10 when Xv > 4×10 7 viable cells/mL, and then to approximately 0.5 L/min on day 11 (POD O 2 : net O 2 = 3:1, total O 2 : approximately 62%); and
5) Удельная скорость перфузии клеток: целевой показатель ≥ приблизительно 0,2 нл/клетку/сутки изначально; скорость перфузии увеличивали постепенно до 12 RV/сутки (примечание: RV определяется как объем реактора). CSPR в последний сутки составляла от 0,1 нл/клетку/сутки до 0,2 нл/клетку/сутки.5) Cell specific perfusion rate: target ≥ approximately 0.2 nL/cell/day initially; perfusion rate was increased gradually to 12 RV/day (note: RV is defined as reactor volume). CSPR on the last day was 0.1 nL/cell/day to 0.2 nL/cell/day.
6) Система посева и среда биореактора: CD CHO с 4 мМ L-глутамина6) Inoculum system and bioreactor media: CD CHO with 4 mM L-glutamine
7) Биореактор: перфузионный биореактор GE custom Cellbag объемом 10 л с двумя погружными трубками; рабочий объем: 5 л;7) Bioreactor: GE custom Cellbag 10L perfusion bioreactor with two dip tubes; working volume: 5L;
8) Инокулят биореактора: система посева во встряхиваемой колбе; плотность посевного материала: приблизительно 5×105 жизнеспособных клеток/мл8) Bioreactor inoculum: shake flask inoculation system; inoculum density: approximately 5×105 viable cells/mL
9) Способы удерживания клеток: ATF4 (размер пор 0,2 мкм)9) Cell retention methods: ATF4 (pore size 0.2 µm)
10) Температура клеточной культуры: 37°C10) Cell culture temperature: 37°C
11) Замораживание: камера замораживания с регулируемой скоростью CryoMed™11) Freezing: CryoMed™ Variable Speed Freezing Chamber
Культивирование клеток cо сверхвысокой плотностью (UHD) и создание банка клеток (после замораживания и размораживания) тестировали на линии клеток rCHO 1. Значение Xv перфузионной культуры достигло приблизительно 1,11×108 жизнеспособных клеток/мл на 12-е сутки с высокой жизнеспособностью (> 97% на протяжении всего процесса). На фигуре 2 показаны плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл), скорость перфузии в объемах реактора/сутки и CSPR 10X (удельная скорость перфузии клеток 10X в нл/клетку/сутки) перфузионной культуры со сверхвысокой плотностью. На фигуре 3 показан автономный профиль рН культуры. Культуру собирали непосредственно без концентрирования для создания двух банков UHD во флаконах объемом 5 мл при двух температурах хранения DMSO: хорошо контролируемой холодной температуре, с применением обшитой мешалки с температурой 4°C и неконтролируемой холодной температуре с применением мешалки, охлажденной на ледяной водяной бане. На фигуре 4А-С показаны параметры после замораживания флаконов UHD объемом 5 мл, полученных при вышеупомянутых условиях культивирования клеток. Оба банка UHD показывали быстрый рост клеток после замораживания, очень высокую жизнеспособность и низкий уровень апоптоза. Тем не менее, более эффективный контроль температуры в обшитой мешалке приводил к незначительному улучшению последующего восстановления банка и росту по сравнению с более пассивным контролем температуры на ледяной водяной бане.Ultra-high density (UHD) cell culture and cell banking (after freezing and thawing) were tested on the rCHO 1 cell line. The Xv value of the perfusion culture reached approximately 1.11× 108 viable cells/mL at day 12 with high viability (>97% throughout the process). Figure 2 shows the viable cell density (cells/mL), perfusion rate in reactor volumes/day, and CSPR 10X (10X cell specific perfusion rate in nL/cell/day) of the ultra-high density perfusion culture. Figure 3 shows the autonomous pH profile of the culture. The culture was harvested directly without concentration to create two 5 mL UHD vials at two DMSO storage temperatures: a well-controlled cold temperature using a 4 °C jacketed stirrer and an uncontrolled cold temperature using a stirrer cooled in an ice water bath. Figure 4A-C show the post-freezing parameters of 5 mL UHD vials obtained under the above cell culture conditions. Both UHD vials showed rapid cell growth after freezing, very high viability and low apoptosis. However, the more efficient jacketed stirrer temperature control resulted in slightly improved subsequent bank recovery and growth compared to the more passive ice water bath temperature control.
Пример 4. Культивирование клеток со сверхвысокой плотностью и создание банка клеток с применением rCHO 2.Example 4. Ultra-high-density cell culture and cell banking using rCHO 2.
Параметры для следующего эксперимента были следующими:The parameters for the next experiment were as follows:
1) CO2 уменьшали до 0%, когда Xv≥ приблизительно 5×107 жизнеспособных клеток/мл (на 9-е сутки), затем при необходимости добавляли основание.1) CO2 was reduced to 0% when Xv≥ approximately 5× 107 viable cells/mL (on day 9), then base was added if necessary.
2) Скорость и угол качания WAVE: изначально 22 об./мин./10° (со 0 суток по 7-е сутки); увеличивали до 25 об./мин./12°, когда O2 по показаниям POD увеличивался с 21% до > 30% (на 7-е сутки) для облегчения переноса газа (для подачи O2 и удаления CO2).2) WAVE speed and angle: initially 22 rpm/10° (day 0 to day 7); increased to 25 rpm/12° when O 2 as measured by POD increased from 21% to > 30% (day 7) to facilitate gas transfer (to supply O 2 and remove CO 2 ).
3) Дополнительный чистый O2 (100%): подавали вручную в свободное пространство, когда O2 по показаниям POD > 30% и Xv ≥ приблизительно 3×107 жизнеспособных клеток/мл (на 8-е сутки).3) Supplemental pure O2 (100%): manually delivered into the headspace when O2 as indicated by POD > 30% and Xv ≥ approximately 3× 107 viable cells/mL (on day 8).
4) Изначально общий расход газа составлял 0,2 л/мин. (со 0 суток по 8-е сутки) и увеличивали до 0,4 л/мин. на 8-е сутки, когда Xv ≥ приблизительно 3×107 жизнеспособных клеток/мл (O2 по POD: чистый O2=3:1, общий O2: приблизительно 62%), и затем до приблизительно 0,5 л/мин. на 9-е сутки (O2 по POD: чистый O2=1:1, общий O2: приблизительно 75%).4) The total gas flow was initially 0.2 L/min (from day 0 to day 8) and increased to 0.4 L/min on day 8 when Xv ≥ approximately 3× 107 viable cells/mL (POD O2 : net O2 =3:1, total O2 : approximately 62%), and then to approximately 0.5 L/min on day 9 (POD O2 : net O2 =1:1, total O2 : approximately 75%).
5) Удельная скорость перфузии клеток: целевой показатель ≥ 0,2 нл/клетку/сутки изначально, но скорость перфузии увеличивали постепенно до 12 RV/сутки. В последние сутки 0,1 нл/клетку-сутки< CSPR <0,2 нл/клетку/сутки.5) Specific cell perfusion rate: the target was ≥ 0.2 nL/cell/day initially, but the perfusion rate was increased gradually to 12 RV/day. On the last day, 0.1 nL/cell-day < CSPR < 0.2 nL/cell/day.
6) Система посева и среда биореактора: CD CHO с 4 мМ L-глутамина6) Inoculum system and bioreactor media: CD CHO with 4 mM L-glutamine
7) Биореактор: перфузионный биореактор GE custom Cellbag объемом 10 л с одной погружной трубкой; рабочий объем: 5 л;7) Bioreactor: GE custom Cellbag 10L perfusion bioreactor with one dip tube; working volume: 5L;
8) Инокулят биореактора: система посева во встряхиваемой колбе; плотность посевного материала: приблизительно 5×105 жизнеспособных клеток/мл8) Bioreactor inoculum: shake flask inoculation system; inoculum density: approximately 5×105 viable cells/mL
9) Способы удерживания клеток: ATF4 (размер пор 0,2 мкм)9) Cell retention methods: ATF4 (pore size 0.2 µm)
10) Температура клеточной культуры: 37°C10) Cell culture temperature: 37°C
11) Замораживание: камера замораживания с регулируемой скоростью CryoMed™11) Freezing: CryoMed™ Variable Speed Freezing Chamber
Культивирование клеток со сверхвысокой плотностью и создание банка клеток (после замораживания и размораживания) тестировали на линии клеток rCHO 2. На фигуре 5 показаны плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл), скорость перфузии в объемах реактора/сутки и CSPR 10X (удельная скорость перфузии клеток 10X в нл/клетку/сутки) перфузионной культуры со сверхвысокой плотностью. На фигуре 6 показан автономный профиль рН культуры. Культуру собирали для получения флаконов UHD (со сверхвысокой плотностью) объемом 5 мл и криопакетов UHD объемом 100 мл для криоконсервации при двух разных условиях хранения DMSO: 1) комнатной температуре (RT, приблизительно 22-25°C); и 2) контролируемой холодной температуре (CT, приблизительно 5°С с применением обшитой мешалки с температурой 4°С).Ultra-high-density cell culture and cell banking (after freezing and thawing) were tested on the rCHO 2 cell line. Figure 5 shows the viable cell density (cells/mL), perfusion rate in reactor volumes/day, and CSPR 10X (10X cell specific perfusion rate in nL/cell/day) of the ultra-high-density perfusion culture. Figure 6 shows the offline pH profile of the culture. The culture was harvested to produce 5 mL UHD flasks and 100 mL UHD cryopreservation bags under two different DMSO storage conditions: 1) room temperature (RT, approximately 22-25°C); and 2) controlled cold temperature (CT, approximately 5°C using a 4°C lined stirrer).
На фигурах 7 и 8 представлены графики, показывающие профили роста клеток (Xv, сплошные линии) и жизнеспособности (пунктирные линии) во встряхиваемых колбах объемом 250 мл и 3 л для флаконов и пакетов UHD, полученных при вышеупомянутых условиях культивирования клеток при комнатной температуре и в условиях хорошо контролируемого холодного хранения (RT и CT, соответственно). Данные флаконы UHD хорошо восстанавливались с быстрым ростом клеток после замораживания, высокой жизнеспособностью, низким апоптозом и сопоставимой продуктивностью при посеве в концентрации 0,5×106 жизнеспособных клеток/мл и 1,0×106 жизнеспособных клеток/мл во встряхиваемые колбы объемом 250 мл и 3 л. Никакой разницы между криопакетами и криофлаконами UHD не наблюдали при каждом из условий хранения с точки зрения роста, жизнеспособности, апоптоза и продуктивности после размораживания. Однако флаконы и пакеты, полученные при хорошо контролируемой низкой температуре с применением обшитой мешалки с температурой 4°C, характеризовались более быстрым ростом, более высокой жизнеспособностью и более низким апоптозом по сравнению с теми, что были получены при комнатной температуре. На фигурах 9 и 10 показаны профили апоптоза после размораживания банков UHD при посеве в концентрации 0,5×106 жизнеспособных клеток/мл и 1,0×106 жизнеспособных клеток/мл, соответственно, а на фигурах 11 и 12 отображена удельная продуктивность (SPR, RT- комнатная температура, CT- хорошо контролируемая холодная температура)Figures 7 and 8 present graphs showing the cell growth (Xv, solid lines) and viability (dashed lines) profiles in 250 mL and 3 L shake flasks for UHD flasks and packs obtained under the above-mentioned cell culture conditions at room temperature and under well-controlled cold storage conditions (RT and CT, respectively). These UHD flasks recovered well with rapid cell growth after freezing, high viability, low apoptosis, and comparable productivity when seeded at a concentration of 0.5×106viable cells/ml and 1.0×106viable cells/ml in 250 ml and 3 l shake flasks. No difference was observed between UHD cryopacks and cryovials under any of the storage conditions in terms of growth, viability, apoptosis, and productivity after thawing. However, vials and bags produced at a well-controlled low temperature using a 4°C lined stirrer exhibited faster growth, higher viability, and lower apoptosis compared to those produced at room temperature. Figures 9 and 10 show the apoptosis profiles after thawing of UHD banks seeded at a concentration of 0.5×106viable cells/ml and 1.0×106viable cells/ml, respectively, and Figures 11 and 12 show the specific productivity (SPR, RT- room temperature, CT- well-controlled cold temperature)
Пример 5. Создание банка клеток со сверхвысокой плотностью в биореакторе WAVE объемом 20 л с применением rCHO 2.Example 5: Creation of an ultra-high-density cell bank in a 20 L WAVE bioreactor using rCHO 2.
Параметры для следующего эксперимента были следующими:The parameters for the next experiment were as follows:
1) Банк клеток: криопакет UHD объемом 100 мл, полученный в примере 21) Cell bank: 100 ml UHD cryopacket obtained in Example 2
2) Среда биореактора: CD CHO с 4 мМ L-глутамина.2) Bioreactor medium: CD CHO with 4 mM L-glutamine.
3) Биореактор после замораживания: GE Cellbag объемом 20 л; рабочий объем: 10 л.3) Post-freezing bioreactor: GE Cellbag, 20L; working volume: 10L.
4) Инокулят биореактора: культура после размораживания из размороженного криопакета; плотность посевного материала: приблизительно 5×105 жизнеспособных клеток/мл.4) Bioreactor inoculum: thawed culture from a thawed cryopackage; inoculum density: approximately 5×105 viable cells/ml.
5) Температура биореактора: 37°C, O2: 20%, CO2: 5%, скорость и угол качания: 22 об./мин./8°5) Bioreactor temperature: 37°C, O2: 20%, CO2: 5%, speed and swing angle: 22 rpm/8°
Размораживали один криопакет UHD объемом 100 мл. В один биореактор WAVE (А) объемом 20 л с общим рабочим объемом 10 л непосредственно инокулировали 50 мл размороженной культуры. Другие 50 мл медленно сначала разбавляли холодной средой для уменьшения потенциального повреждения клеток, индуцированного большим осмотическим градиентом, которые затем инокулировали во второй биореактор WAVE (B) объемом 20 л с общим рабочим объемом 10 л. Оба биореактора работали при одинаковых условиях. Аликвоты из обоих биореакторов переносили в контрольные встряхиваемые колбы (рабочий объем 60 мл) для сравнения роста. Культуры в биореакторах также сравнивали с культурами во встряхиваемых колбах (встряхиваемые колбы объемом 60 мл/250 мл и встряхиваемые колбы объемом 1,5 л/3 л) с инокулятом из другого размороженного криопакета объемом 100 мл.One 100 ml UHD cryopreservoir was thawed. One 20 L WAVE bioreactor (A) with a total working volume of 10 L was directly inoculated with 50 ml of the thawed culture. Another 50 ml was slowly diluted with cold medium first to reduce potential cell damage induced by the large osmotic gradient, which was then inoculated into a second 20 L WAVE bioreactor (B) with a total working volume of 10 L. Both bioreactors were operated under identical conditions. Aliquots from both bioreactors were transferred to control shake flasks (60 ml working volume) for growth comparison. Bioreactor cultures were also compared with shake flask cultures (60 mL/250 mL shake flasks and 1.5 L/3 L shake flasks) with inoculum from another thawed 100 mL cryopreservoir.
Культуры их двух WAVE показали очень сопоставимые характеристики с точки зрения роста, жизнеспособности и апоптоза после размораживания клеток. И культуры в обоих биореакторах были очень сопоставимы не только с теми, что были в контролируемых встряхиваемых колбах, но также и с теми, что были разморожены и выращены во встряхиваемых колбах. Эти данные говорят о том, что один криопакет UHD можно непосредственно размораживать в двух биореакторах WAVE объемом 20 л без медленного разбавления холодной средой с получением сопоставимых характеристик со встряхиваемыми колбами, что сделает способ системы посева полностью закрытым, от размораживания пакета до роста в биореакторе WAVE.The cultures from the two WAVEs showed very comparable performance in terms of growth, viability, and apoptosis after cell thawing. And the cultures in both bioreactors were very comparable not only to those in the controlled shake flasks, but also to those thawed and grown in shake flasks. These data suggest that a single UHD cryopacket can be directly thawed in two 20L WAVE bioreactors without slow dilution with cold media, with comparable performance to shake flasks, making the seeding system a completely closed method, from bag thawing to growth in the WAVE bioreactor.
На фигуре 13 представлен график, демонстрирующий профиль роста клеток (Xv сплошные линии) и жизнеспособность (пунктирные линии) в мешках WAVE объемом 20 л для криопакета UHD клеточной линии rCHO 2, полученных в соответствии с вышеупомянутыми условиями культивирования клеток при комнатной температуре, показанными в примере 2.Figure 13 is a graph showing the cell growth profile (Xv solid lines) and viability (dashed lines) in 20 L WAVE bags for the UHD cryopack of the rCHO 2 cell line obtained according to the above-mentioned cell culture conditions at room temperature shown in Example 2.
Пример 6. Культивирование клеток со сверхвысокой плотностью и создание банка клеток с применением rCHO 3.Example 6. Ultra-high-density cell culture and cell bank establishment using rCHO 3.
Параметры для следующего эксперимента были следующими:The parameters for the next experiment were as follows:
1) CO2 уменьшали до 0%, когда Xv≥ приблизительно 2×107 жизнеспособных клеток/мл (на 8-е сутки), затем при необходимости добавляли основание.1) CO2 was reduced to 0% when Xv≥ approximately 2× 107 viable cells/mL (on day 8), then base was added if necessary.
2) Скорость и угол качания WAVE: изначально 22 об./мин./10° (со 0 суток по 7-е сутки); увеличивали до 25 об./мин./12°, когда O2 по показаниям POD увеличивался с 21% до > 30% (на 7-е сутки) для облегчения переноса газа (для подачи O2 и удаления CO2).2) WAVE speed and angle: initially 22 rpm/10° (day 0 to day 7); increased to 25 rpm/12° when O 2 as measured by POD increased from 21% to > 30% (day 7) to facilitate gas transfer (to supply O 2 and remove CO 2 ).
3) Дополнительный чистый O2 (100%): подавали вручную в свободное пространство, когда O2 по показаниям POD > 30% и Xv ≥ приблизительно 3×107 жизнеспособных клеток/мл (на 9-е сутки).3) Supplemental pure O2 (100%): manually delivered into the headspace when O2 as indicated by POD > 30% and Xv ≥ approximately 3× 107 viable cells/mL (on day 9).
4) Общий расход газа: 0,2 л/мин. изначально (со 0 суток по 9-е сутки) и увеличивали до 0,4 л/мин. на 9-е сутки, когда Xv ≥ приблизительно 3×107 жизнеспособных клеток/мл (O2 по POD: чистый O2=3:1, общий O2: приблизительно 62%), и затем до приблизительно 0,5 л/мин. на 10-й сутки (O2 по POD: чистый O2=1:1, общий O2: приблизительно 75%), до приблизительно 0,6 л/мин. на 12-е сутки (O2 по POD: чистый O2=1:2, общий O2: приблизительно 83%).4) Total gas flow: 0.2 L/min initially (from day 0 to day 9) and increased to 0.4 L/min on day 9 when Xv ≥ approximately 3× 107 viable cells/mL (POD O2 : net O2 = 3:1, total O2 : approximately 62%), and then to approximately 0.5 L/min on day 10 (POD O2 : net O2 = 1:1, total O2 : approximately 75%), to approximately 0.6 L/min on day 12 (POD O2 : net O2 = 1:2, total O2 : approximately 83%).
5) Удельная скорость перфузии клеток: перфузию начинали при 0,5 RV/сутки на 2-е сутки и увеличивали постепенно для поддержания низкой CSPR ≥ 0,05 нл/клетку/сутки5) Cell specific perfusion rate: perfusion was started at 0.5 RV/day on day 2 and increased gradually to maintain a low CSPR ≥ 0.05 nL/cell/day
6) Система посева и среда биореактора: CD CHO с 4 мМ L-глутамина6) Inoculum system and bioreactor media: CD CHO with 4 mM L-glutamine
7) Биореактор: перфузионный биореактор GE custom Cellbag объемом 10 л с одной погружной трубкой; рабочий объем: 5 л;7) Bioreactor: GE custom Cellbag 10L perfusion bioreactor with one dip tube; working volume: 5L;
8) Инокулят биореактора: система посева во встряхиваемой колбе; плотность посевного материала: приблизительно 5×105 жизнеспособных клеток/мл8) Bioreactor inoculum: shake flask inoculation system; inoculum density: approximately 5×105 viable cells/mL
9) Способы удерживания клеток: ATF4 (размер пор 0,2 мкм)9) Cell retention methods: ATF4 (pore size 0.2 µm)
10) Температура клеточной культуры: 37°C10) Cell culture temperature: 37°C
11) Замораживание: камера замораживания с регулируемой скоростью CryoMed™11) Freezing: CryoMed™ Variable Speed Freezing Chamber
12) Оценка созданного банка клеток: оценивали встряхиваемую колбу (два пассажа) и WAVE объемом 20 л (один пассаж), Xv, жизнеспособность, апоптоз, продуктивность.12) Evaluation of the established cell bank: shake flask (two passages) and 20L WAVE (one passage), Xv, viability, apoptosis, productivity were evaluated.
13) Среда для оценки созданного банка клеток: CD CHO с 4 мМ L-глутамина13) Medium for evaluation of the established cell bank: CD CHO with 4 mM L-glutamine
Культивирование клеток со сверхвысокой плотностью и создание банка клеток (после замораживания и размораживания) тестировали на линии клеток rCHO 3. На фигуре 15 показаны плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл), скорость перфузии в объемах реактора/сутки и CSPR 10X (удельная скорость перфузии клеток 10X в нл/клетку/сутки) перфузионной культуры со сверхвысокой плотностью. На фигуре 16 показан автономный профиль рН культуры. Флаконы UHD (со сверхвысокой плотностью) объемом 5 мл и пакеты UHD объемом 100 мл получали с применением перфузионной культуры со сверхвысокой плотностью при двух различных условиях хранения DMSO: 1) комнатной температуре (RT, приблизительно 22-25°C); и 2) контролируемой холодной температуре (CT, приблизительно 5°С с применением обшитой мешалки с температурой 4°С).Ultra-high density cell culture and cell banking (after freezing and thawing) were tested on the rCHO 3 cell line. Figure 15 shows the viable cell density (cells/mL), perfusion rate in reactor volumes/day, and CSPR 10X (10X cell specific perfusion rate in nL/cell/day) of the ultra-high density perfusion culture. Figure 16 shows the offline pH profile of the culture. 5 mL UHD flasks and 100 mL UHD bags were prepared using ultra-high density perfusion culture under two different DMSO storage conditions: 1) room temperature (RT, approximately 22-25°C); and 2) controlled cold temperature (CT, approximately 5°C using a 4°C lined stirrer).
Все размороженные культуры из флаконов UHD и пакетов UHD хорошо восстановились, демонстрируя быстрый рост, низкий апоптоз и сопоставимую продуктивность. Пакеты и флаконы UHD, полученные в условиях хорошо контролируемого холодного хранения, были сопоставимы с теми, что были получены при комнатной температуре, демонстрируя более быстрый рост и более высокую жизнеспособность (> 95%) в первом пассаже. Пакет UHD после размораживания имел сопоставимые характеристики во встряхиваемых колбах и биореакторах WAVE. Это также предполагает, что один криопакет UHD можно непосредственно размораживать в двух биореакторах WAVE объемом 20 л, что сделает способ системы посева полностью закрытым, от размораживания пакета до роста в биореакторе WAVE. Фигура 17А представляет собой график, демонстрирующий профили роста клеток (Xv, сплошные линии) и жизнеспособности (пунктирные линии) во встряхиваемых колбах объемом 250 мл и 3 л, и биореакторах WAVE объеом 20 л для флаконов и пакетов UHD, полученных при вышеупомянутых условиях культивирования клеток при комнатной температуре и в условиях хорошо контролируемого холодного хранения (RT и CT, соответственно). На фигуре 17 B и C показаны профили апоптоза после размораживания и удельная продуктивность (SPR).All thawed cultures from UHD flasks and UHD bags recovered well, showing rapid growth, low apoptosis and comparable productivity. UHD bags and flasks obtained under well-controlled cold storage conditions were comparable to those obtained at room temperature, showing faster growth and higher viability (>95%) at first passage. The thawed UHD bag had comparable performance in shake flasks and WAVE bioreactors. This also suggests that a single UHD cryopack could be directly thawed in two 20L WAVE bioreactors, making the plating system a fully closed process, from bag thawing to growth in the WAVE bioreactor. Figure 17A is a graph showing the cell growth (Xv, solid lines) and viability (dashed lines) profiles in 250 mL and 3 L shake flasks and 20 L WAVE bioreactors for UHD flasks and bags obtained under the above-mentioned cell culture conditions at room temperature and under well-controlled cold storage conditions (RT and CT, respectively). Figure 17B and C show the post-thawing apoptosis profiles and the specific productivity (SPR).
Пример 7. Снижение применения среды в способе культивирования со сверхвысокой плотностью в условиях перфузии с применением rCHO 3.Example 7. Reduction in the use of medium in the ultra-high density culture method under perfusion conditions using rCHO 3.
Клеточную линию rCHO 3 выращивали при низкой удельной скорости перфузии клеток (CSPR), составляющей ≥ 0,025 нл/клетку/сутки, применяя внутреннюю разработанную среду. Для культивирования в условиях перфузии применяли обычный WAVE Cellbag объемом 10 л, связанный с ATF4. Культура достигала плотности жизнеспособных клеток приблизительно 1,25×108 жизнеспособных клеток/мл на 11-е сутки со скоростью перфузии до 3 объемов реактора/сутки. Жизнеспособность культуры составляла > 97% в процессе культивирования в биореакторе. Применение среды снижали до приблизительно 50% по сравнению с теми же условиями культивирования с применением коммерческой среды. Однако, наблюдаемый рост клеток был несколько более быстрый, чем при применении коммерческой среды CD CHO. Культуру непосредственно собирали (и без концентрирования), для создания банков UHD во флаконах объемом 5 мл и криопакетах объемом 100 мл при хорошо контролируемой холодной температуре хранения DMSO с применением обшитой мешалки с температурой 4°С. Исследования после создания банков продемонстрировали, что банки UHD как во флаконах, так и в криопакетах хорошо восстанавливаются после размораживания во встряхиваемых колбах с показателями быстрого роста, высокой жизнеспособности (> 95%) и сопоставимой продуктивности. Кроме того, один криопакет размораживали в двух биореакторах WAVE объемом 20 л и он демонстрировал сопоставимый рост и жизнеспособность клеток по отношению к результатам во встряхиваемых колбах. Фигура 18 представляет собой график, на котором сравнивают плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл, сплошные линии) и жизнеспособность (пунктирные линии) с внутренней средой (черный цвет) и средой CD CHO (серый цвет) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO 3. Фигура 19 представляет собой график, на котором сравнивают скорость перфузии (круги, сплошные линии) и удельную скорость перфузии клеток (треугольники, пунктирные линии) с внутренней средой (черный цвет) и средой CD CHO (серый цвет) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO 3.The rCHO 3 cell line was grown at a low cell specific perfusion rate (CSPR) of ≥ 0.025 nL/cell/day using an in-house developed medium. A conventional 10 L WAVE Cellbag coupled with ATF4 was used for perfusion culture. The culture reached a viable cell density of approximately 1.25 x 10 8 viable cells/mL on day 11 with a perfusion rate of up to 3 reactor volumes/day. The culture viability was > 97% during bioreactor culture. The medium usage was reduced to approximately 50% compared to the same culture conditions using commercial medium. However, the observed cell growth was slightly faster than with the commercial CD CHO medium. The culture was directly harvested (and not concentrated) to create UHD banks in 5 mL vials and 100 mL cryopacks under well-controlled cold storage temperature in DMSO using a lined stirrer set at 4°C. Post-banking studies demonstrated that both vial and cryopack UHD banks recovered well after thawing in shake flasks with rapid growth, high viability (>95%) and comparable productivity. Additionally, one cryopack was thawed in two 20 L WAVE bioreactors and demonstrated comparable cell growth and viability to shake flask results. Figure 18 is a graph comparing viable cell density (cells/mL, solid lines) and viability (dashed lines) with the internal medium (black) and CD CHO medium (gray) in an exemplary rCHO 3 cell line culture. Figure 19 is a graph comparing perfusion rate (circles, solid lines) and specific cell perfusion rate (triangles, dashed lines) with the internal medium (black) and CD CHO medium (gray) in an exemplary rCHO 3 cell line culture.
Пример 8. Снижение применения среды в способе культивирования со сверхвысокой плотностью в условиях перфузии с применением rCHO 1.Example 8. Reduction in the use of medium in the ultra-high density culture method under perfusion conditions using rCHO 1.
Клеточную линию rCHO 1 выращивали с применением коммерческой среды CD СНО, дополненной Efficient Feed B (EFB), и поддерживали при низкой удельной скорости перфузии клеток (CSPR), при ≥ 0,04 нл/клетку/сутки. Для культивирования в условиях перфузиии применяли перфузионный биореактор GE WAVE Cellbag объемом 10 л со встроенным фильтром. Для сравнения также тестировали коммерческую среду CD CHO без какой-либо питательной добавки. Культура без добавления EFB достигала плотности жизнеспособных клеток приблизительно 1,0×108 жизнеспособных клеток/мл на 13-е сутки со скоростью перфузии до 8 объемов реактора/сутки. При добавлении 10% EFB в среду CD CHO с 5-х суток по 10-е сутки и 20% EFB со 10-х суток по 14-е сутки культура достигла плотности жизнеспособных клеток приблизительно 1,03×108 жизнеспособных клеток/мл на 14-е сутки при скорости перфузии до 4 объемов реактора/сутки. Следовательно, при добавлении EFB достигали сопоставимой перфузионной клеточной культуры UHD при снижении применения среды на приблизительно 50%. Фигура 20 представляет собой график, на котором сравнивают плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл, сплошные линии) и жизнеспособность (пунктирные линии) со средой CD СНО, дополненной Efficient Feed B (черный цвет), и средой CD CHO (серый цвет) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO1. Фигура 21 представляет собой график, на котором сравнивают скорость перфузии (круги, сплошные линии) и удельную скорость перфузии клеток (треугольники, пунктирные линии) со средой CD СНО, дополненной Efficient Feed B (черный цвет), и средой CD CHO (серый цвет) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO 1.The rCHO 1 cell line was grown using commercial CD CHO medium supplemented with Efficient Feed B (EFB) and maintained at a low cell specific perfusion rate (CSPR) of ≥ 0.04 nL/cell/day. A 10 L GE WAVE Cellbag perfusion bioreactor with an integrated filter was used for perfusion culture. Commercial CD CHO medium without any nutrient supplement was also tested for comparison. The culture without EFB achieved a viable cell density of approximately 1.0 x 10 8 viable cells/mL on day 13 with a perfusion rate of up to 8 reactor volumes/day. With the addition of 10% EFB to CD CHO medium from day 5 to day 10 and 20% EFB from day 10 to day 14, the culture achieved a viable cell density of approximately 1.03× 108 viable cells/mL on day 14 at a perfusion rate of up to 4 reactor volumes/day. Therefore, the addition of EFB achieved comparable UHD perfusion cell culture with approximately 50% reduction in medium usage. Figure 20 is a graph comparing viable cell density (cells/mL, solid lines) and viability (dashed lines) between CD CHO medium supplemented with Efficient Feed B (black) and CD CHO medium (gray) in an exemplary rCHO1 cell line culture. Figure 21 is a graph comparing the perfusion rate (circles, solid lines) and specific cell perfusion rate (triangles, dotted lines) of CD CHO medium supplemented with Efficient Feed B (black) and CD CHO medium (gray) in an illustrative rCHO 1 cell line culture.
Пример 9. Увеличение масштабов способа с получением сверхвысокой плотности в условиях перфузии с применением rCHO 3. A Example 9. Scaling up the process to obtain ultra-high density under perfusion conditions using rCHO 3.A
WAVE Cellbag объемом 20 л настраивали для соединения с ATF4 для обеспечения перфузионной культуры UHD в объеме 10 л. Тестировали рост клеточной линии rCHO 3 в коммерческой среде CD CHO. Культура достигала плотности жизнеспособных клеток приблизительно 1,1×108 жизнеспособных клеток/мл на 14-е сутки со скоростью перфузии до 5 объемов реактора/сутки. Удельную скорость перфузии клеток (CSPR) поддерживали при ≥ 0,04 нл/клетку/сутки и жизнеспособность составляла >97%. Рост клеток был сопоставим при применении WAVE Cellbag объемом 10 л с рабочим объемом 5 л. На фигуре 22 отображена плотность жизнеспособных клеток (клеток/мл, сплошные линии) и жизнеспособность (пунктирные линии) с применением биореактора WAVE объемом 20 л (рабочий объем 10 л, черный цвет) и биореактора WAVE объемом 10 л (рабочий объем 5 л, серый цвет) в иллюстративной культуре клеточной линии rCHO 3. Культуру удавалось непосредственно собрать для получения приблизительно 90 x криопакетов объемом 100 мл.A 20L WAVE Cellbag was configured for connection to ATF4 to provide a 10L UHD perfusion culture. The rCHO 3 cell line was tested for growth in commercial CD CHO medium. The culture reached a viable cell density of approximately 1.1 x 108 viable cells/mL at day 14 with a perfusion rate of up to 5 reactor volumes/day. The cell specific perfusion rate (CSPR) was maintained at ≥ 0.04 nL/cell/day and viability was >97%. Cell growth was comparable between the 10L WAVE Cellbag and a 5L working volume. Figure 22 shows the viable cell density (cells/mL, solid lines) and viability (dashed lines) using a 20 L WAVE Bioreactor (10 L working volume, black) and a 10 L WAVE Bioreactor (5 L working volume, gray) in an illustrative culture of the rCHO 3 cell line. The culture was directly harvested to yield approximately 90 x 100 mL cryopacks.
Пример 10. Оценка банков со сверхвысокой плотностью в криопакетах после хранения в течение года в камерах замораживания в условиях хранения в парах жидкого азота с применением rCHO 2 и rCHO 3.Example 10. Evaluation of ultra-high density cryopacks after one year of storage in freezing chambers under liquid nitrogen vapour storage conditions using rCHO 2 and rCHO 3.
Криопакеты UHD объемом 100 мл (приблизительно 1,0×108 жизнеспособных клеток/мл, 100 мл на криопакет) из клеточных линий rCHO 2 и 3 тестировали на характеристики после размораживания и сравнивали с 0 моментом времени (когда банки замораживали и переносили для хранения в пары жидкого N2 в течение ночи). Наблюдали сопоставимый клеточный рост, жизнеспособность и продуктивность после размораживания в 0 момент времени и в течение одного года.100 mL UHD cryopreservoir jars (approximately 1.0 x 10 8 viable cells/mL, 100 mL per cryopreservoir) of rCHO 2 and 3 cell lines were tested for post-thaw performance and compared to time 0 (when jars were frozen and transferred to liquid N 2 vapor overnight for storage). Comparable cell growth, viability, and productivity were observed post-thaw at time 0 and over one year.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201462052257P | 2014-09-18 | 2014-09-18 | |
US62/052,257 | 2014-09-18 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017113076A Division RU2723129C2 (en) | 2014-09-18 | 2015-09-17 | Methods for creation of cells banks with ultrahigh density |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020116448A RU2020116448A (en) | 2020-07-31 |
RU2826038C2 true RU2826038C2 (en) | 2024-09-03 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2290808C2 (en) * | 2004-12-06 | 2007-01-10 | Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской Академии Наук | Cryoprotective solution for leukocyte freezing at low temperature |
RU2314687C1 (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-20 | Институт биологии моря имени А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) | Method for cryoconservation of cells in sea invertebrates |
WO2013006461A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-01-10 | Biogen Idec Ma Inc. | Cholesterol-based media supplementals for cell culture |
RU2012111734A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-27 | Борис Лаврович Макеев | METHOD FOR CRYOPreservation of HEMOPOETIC STEM BLOOD CELLS |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2290808C2 (en) * | 2004-12-06 | 2007-01-10 | Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской Академии Наук | Cryoprotective solution for leukocyte freezing at low temperature |
RU2314687C1 (en) * | 2006-07-13 | 2008-01-20 | Институт биологии моря имени А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) | Method for cryoconservation of cells in sea invertebrates |
WO2013006461A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-01-10 | Biogen Idec Ma Inc. | Cholesterol-based media supplementals for cell culture |
RU2012111734A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-27 | Борис Лаврович Макеев | METHOD FOR CRYOPreservation of HEMOPOETIC STEM BLOOD CELLS |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
CLINCKE MARIE-FRANCOISE, MOLLERYD CARIN, SAMANI PUNEETH K, et al.: "Very high density of Chinese hamster ovary cells in perfusion by alternating tangential flow or tangential flow filtration in WAVE bioreactor(TM)-part II: Applications for antibody production and cryopreservation", BIOTECHNOLOGY PROGRESS, vol.29, no.3, 21.05.2013, pp. 768-777. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2019261787B2 (en) | Ultra-high density cell banking methods | |
KR102282939B1 (en) | High-density cell banking methods | |
RU2826038C2 (en) | Methods of creating ultrahigh density cell banks |