WO2020078498A1 - Meandering perfusion bioreactor for the differentiation, activation, stimulation and separation of cells - Google Patents

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WO2020078498A1 PCT/DE2019/000269 DE2019000269W WO2020078498A1 WO 2020078498 A1 WO2020078498 A1 WO 2020078498A1 DE 2019000269 W DE2019000269 W DE 2019000269W WO 2020078498 A1 WO2020078498 A1 WO 2020078498A1
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bioreactor
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    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/04Cell isolation or sorting

Definitions

  • Meander perfusion bioreactor for the differentiation, activation, stimulation and separation of cells
  • the invention relates to a meander bioreactor, in which it succeeds
  • DE 695 34 132 T2 describes a cell culture device which comprises a container with a cell culture compartment, the container from a lower one
  • the container is designed to hold a culture medium between the upper leaf and the lower gas permeable layer.
  • a basal medium compartment at least a portion of which is above the upper sheet, a basal medium may be on the upper sheet;
  • the device for ex vivo storage and cultivation of biological cells comprises a portable cell growth cassette which includes
  • Cell growth chamber is connected and configured to contain a growth medium
  • hematopoietic stem cells using a bioreactor comprising obtaining umbilical cord blood hemapoietic stem cells, inducing the hematopoietic stem cells in DC cells with cytokine, completing the function of tumor antigen to present the selected activation of killer T lymphocytes with specific killing effects on tumors
  • the invention according to DE 10 2011 106 914 B4 / EP25 43 719 A1 discloses a M selected bioreactor for dynamic and stress-free expansion
  • the starting tissues which are affected by tumor cells, preferably originate from organ tumor or metastatic operations or the removal of their immediate surrounding tissues or from lymph nodes.
  • the first stage is carried out in a closed meandering Bioreactor vessel (1) which is perfused in a directional manner with a conventional medium and the medium is temporarily supplemented with a mixture of AB human serum, cytokines, antibodies and irradiated human feeder cells.
  • a closed meandering Bioreactor vessel (1) which is perfused in a directional manner with a conventional medium and the medium is temporarily supplemented with a mixture of AB human serum, cytokines, antibodies and irradiated human feeder cells.
  • TIL tumor-infiltrated T-lymphocytes
  • TINK tumor-infiltrated natural killer cells
  • Rectangular bioreactor vessel made of preferably clear polymer material, which is sterile closed with a lid, the bioreactor vessel in three
  • chambers arranged one above the other is divided and the lowermost chamber as a sublay chamber, the chamber arranged above the sublay chamber as
  • the meander bioreactor chamber and the chamber arranged above the meander bioreactor chamber are designed as an overlay chamber and the underlay chamber and the meander bioreactor chamber are separated from one another by a perforated base plate with a semipermeable film arranged at the bottom of the perforated base plate are.
  • the invention has for its object to develop a meandering perfusion bioreactor for the production of individual cell types of the hematopoietic cells, hematopoietic stem cells, hematopoietic progenitor cells, immune cells and NK cells therein for therapeutic applications and transplantation purposes, which enables sufficient amounts of autologous tumor infiltrating T lymphocytes (TIL), but also other immune cells, e.g. tumor infiltrating NZ cells (TINK) from tumor tissue, metastasis tissue, their surrounding tissue and from TIL
  • TIL tumor infiltrating T lymphocytes
  • other immune cells e.g. tumor infiltrating NZ cells (TINK)
  • Lymph nodes that are affected by tumor cells from small-cut pieces of tissue (those from surgical tissue parts or from biopsies).
  • the bioreactor should have a simple structure and be able to be manufactured as a disposable version.
  • the procedures for cell expansion, differentiation, stimulation and harvesting should be carried out safely, easily and transparently in order to meet all requirements for
  • the bioreactor should be easy to use in everyday clinical operation.
  • the object is achieved by a meander perfusion bioreactor for the ex vivo extraction of cells, which consists of a rectangular
  • Sublay chamber the chamber (4) arranged above the sublay chamber (3) as a meander perfusion chamber and the chamber (5) arranged above the meander perfusion chamber (4) are designed as an overlay chamber and the sublay - Chamber (3) and the meander perfusion chamber (4) through a perforated
  • Bottom plate (6) of the meander perfusion chamber (4) between 30 to 500 cm 2 and the height of the channels (19) formed by the partitions (8) between 1, 8 cm and 2.5 cm designed freely.
  • the end walls of the meander perfusion chamber (4) can be freely selected between 4 and 6 mm. Due to the design of the bottom surface (18) and the height and width of the channel (19), an average laminar upstream flow with a Froude number ⁇ 0.005 and a bottom flow with a Froude number close to 0 occur in the stream filament of the channel without whirling up the cells.
  • the meander principle only makes it homogeneous and gradient-free
  • tumor-infiltrated NK cells TINK
  • other cell types can also be cultivated in the meander bioreactor.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of the meandering perfusion bioreactor
  • Fig. 2 shows a schematic plan view of the meandering perfusion bioreactor
  • the meander perfusion chamber (4) is provided with inlets and outlets for culture media (11, 12), likewise in the overlay chamber (5) inlets and outlets (13, 14) for the overlay atmosphere and a Outlet connector (15) available.
  • a screen fabric (16) is arranged on the outlet nozzle (15) in the interior of the overlay chamber (5) before the outlet.
  • At the outlet (12) of the meander perfusion Chamber (4) is also an overflow (17) for the removal of the spent cell broth. The height of the overflow is adjustable.

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Abstract

The invention relates to a novel kind of bioreactor, by means of which, in a single closed method step, it is possible both to leave cells provided from small pieces of cut tissue to grow in the medium situated in the bioreactor and simultaneously also to activate the cells, multiply them, and then separate them from tissue residues. In particular, tumour-infiltrating autologous T-lymphocytes (what are known as TIL) can in this way be obtained from tumour tissue, metastasis tissue, tissue surrounding same, and from lymph nodes affected by tumour cells. The directed laminar flow of medium over the cells leads to a rapid growth of the cells. In the case of TIL, in particular the cells that have specific cytotoxicity in relation to the tumour cells from which or from the surroundings of which they were obtained are preferably expanded. A technique that integrates a plurality of method steps is not known from the prior art. The prior art also does not describe a bioreactor by means of which cells and in particular TIL can be produced safely in sterile conditions and in therapeutically useful amounts on the basis of their high cytotoxicity.

Description

Mäander-Perfusions-Bioreaktor für die Differenzierung, Aktivierung, Stimulierung und Abtrennung von Zellen  Meander perfusion bioreactor for the differentiation, activation, stimulation and separation of cells
Die Erfindung betrifft einen Mäander- Bioreaktor, in dem es gelingt, aus The invention relates to a meander bioreactor, in which it succeeds
kleingeschnittenen Gewebestücken bestimmte Zellen sowohl in das im Bioreaktor befindliche Medium auswachsen zu lassen, als auch die Zellen gleichzeitig to cut small pieces of tissue out of certain cells both in the medium in the bioreactor and the cells at the same time
dynamisch und stressfrei zu expandieren, differenzieren, aktivieren, stimulieren und dann von Geweberesten abzutrennen. Insbesondere können auf diese Weise tumorinfiltrierende autologe T- Lymphozyten (TIL) aus Tumorgewebe, to expand, differentiate, activate, stimulate and then separate from tissue residues dynamically and stress-free. In particular, autologous T-lymphocytes (TIL) from tumor tissue,
Metastasengewebe, deren Umgebungsgewebe und aus Lymphknoten, die von Tumorzellen befallenen sind, aber auch die Gesamtfraktion oder einzelne Zellarten der hämatopoetischen Zellen, hämatopoetischen Stammzellen, hämatopoetischen Progenitorzellen, Immunzellen darin, gewonnen werden, wobei der Bioreaktor im Perfusionsbetrieb arbeitet.. Metastatic tissue, its surrounding tissue and from lymph nodes that are affected by tumor cells, but also the total fraction or individual cell types of the hematopoietic cells, hematopoietic stem cells, hematopoietic progenitor cells, immune cells therein are obtained, the bioreactor working in the perfusion mode.
Die DE 695 34 132 T2 beschreibt eine Zellkulturvorrichtung , die einen Behälter mit einem Zellkulturabteil umfasst, wobei der Behälter von einer unteren DE 695 34 132 T2 describes a cell culture device which comprises a container with a cell culture compartment, the container from a lower one
gasdurchlässigen Schicht und einem oberen Blatt , das selektiv für Verbindungen einer vorgegebenen Größe durchlässig und für Zellen undurchlässig ist, begrenzt wird. Der Behälter ist dafür ausgelegt ist, ein Kulturmedium zwischen dem oberen Blatt und der unteren gasdurchlässigen Schicht aufzunehmen. gas permeable layer and an upper sheet that is selectively permeable to compounds of a given size and impermeable to cells. The container is designed to hold a culture medium between the upper leaf and the lower gas permeable layer.
Der Behälter besteht aus  The container consists of
- einem Basalmediumabteil , von dem sich mindestens ein Teil über dem oberen Blatt befindet, wobei ein Basalmedium auf dem oberen Blatt liegen kann;  a basal medium compartment, at least a portion of which is above the upper sheet, a basal medium may be on the upper sheet;
- nur einer einzigen Zugangsöffnung zu dem Zellkulturabteil ;  only a single access opening to the cell culture compartment;
- einer Zugangsöffnung zu dem Basalmediumabteil;  - an access opening to the basal medium compartment;
und and
- einem gasdurchlässigen Schichtträger , der unterhalb der gasdurchlässigen Schicht angeordnet ist und mit dieser teilweise in Kontakt steht, wodurch der größte Teil der gasdurchlässigen Schicht in einer im Wesentlichen horizontalen Lage gehalten wird, so dass sich Zellen einer Suspension entlang des horizontalen Abschnitts der gasdurchlässigen Schicht verteilen können und ein Gasaustausch mit dem  a gas-permeable substrate which is arranged below the gas-permeable layer and is partially in contact therewith, whereby the majority of the gas-permeable layer is held in a substantially horizontal position, so that cells of a suspension are distributed along the horizontal section of the gas-permeable layer can and a gas exchange with the
Zellkulturabteil nicht wesentlich behindert wird. In der DE 693 32 374 T2 wird einen Bioreaktor zum Kultivieren von Humanzellen und/oder -gewebe, einschließlich humaner Stammzellen oder humaner Cell culture compartment is not significantly hindered. DE 693 32 374 T2 describes a bioreactor for cultivating human cells and / or tissues, including human stem cells or human
hämatopoetischer Zellen beschrieben, der aus einem Gehäuse , das eine described hematopoietic cells, which consist of a housing that a
Zellkulturkammer definiert, in die Humanzellen und/oder -gewebe, einschließlich humaner Stammzellen oder humaner hämatopoetischer Zellen, eingebracht und worin sie kultiviert werden können, wobei diese Zellkulturkammer so ausgebildet ist, das sie eine Vielzahl von Einlassöffnungen im Wesentlichen äquidistant zu einer Vielzahl von Auslassöffnungen enthält, damit Zellkulturmedium hindurchströmen kann, besteht. Der Bioreaktor beschreibt weiterhin Defined cell culture chamber into which human cells and / or tissues, including human stem cells or human hematopoietic cells, are introduced and in which they can be cultivated, wherein this cell culture chamber is designed such that it contains a multiplicity of inlet openings substantially equidistant to a multiplicity of outlet openings so that cell culture medium can flow through. The bioreactor continues to write
• Mittel zum Perfundieren eines flüssigen Zellkulturmediums durch die • Means for perfusing a liquid cell culture medium through the
Zellkulturkammer;  Cell culture chamber;
• Mittel zum In-Kontakt-Bringen des flüssigen Zellkulturmediums, das durch die Zellkulturkammer perfundiert wird, mit einer Sauerstoffquelle, so dass das flüssige Zellkulturmedium, das durch die Zellkulturkammer perfundiert wird, mit Sauerstoff angereichert wird, wobei diese Mittel zum In-Kontakt-Bringen eine für Gas permeable und für Flüssigkeit impermeable Membran enthalten; und  • means for contacting the liquid cell culture medium perfused through the cell culture chamber with an oxygen source so that the liquid cell culture medium perfused through the cell culture chamber is enriched with oxygen, these means for contacting contain a gas permeable and liquid impermeable membrane; and
• Mittel zum kontinuierlichen, periodischen oder diskontinuierlichen Ernten nicht adhärenter Zellen aus der Zellkulturkammer durch die Strömung des • Means for continuously, periodically or discontinuously harvesting non-adherent cells from the cell culture chamber by the flow of the
Kulturmediums.  Culture medium.
Die für das Gas permeable und für Flüssigkeit impermeable Membran wird so in das Gehäuse eingebaut, dass das Gehäuse in die Zellkulturkammer auf der einen Seite der Membran und in eine Gaskammer auf der anderen Seite der Membran unterteilt wird. Der Bioreaktor umfasst Mittel zum Perfundieren von Atmungsgasen durch diese Zellkultur, die Mittel zum Zuführen der Atmungsgase zu der Gaskammer umfassen, wodurch die Atmungsgase durch die Membran strömen und dabei durch die The gas permeable and liquid impermeable membrane is built into the housing so that the housing is divided into the cell culture chamber on one side of the membrane and a gas chamber on the other side of the membrane. The bioreactor includes means for perfusing respiratory gases through this cell culture, which includes means for supplying the respiratory gases to the gas chamber, whereby the respiratory gases flow through the membrane and thereby through the membrane
Zellkulturkammer hindurchtreten, und Mittel zum Abziehen verbrauchter Cell culture chamber pass through, and means for withdrawing used
Atmungsgase aus der Gaskammer. Breathing gases from the gas chamber.
Die Erfindung gemäß der DE 69614535 T2 betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Aufbewahren und zur Züchtung von biologischen Zellen ex vivo und insbesondere eine Vorrichtung dieser Art, die die Zellen in einer tragbaren Kassette aufbewahrt und züchtet, während ein steriles System aufrechterhalten wird, das von der äußeren Umwelt abgeschlossen ist The invention according to DE 69614535 T2 relates generally to a device for storing and cultivating biological cells ex vivo and in particular to a device of this type which stores the cells in a portable cassette and breeds while maintaining a sterile system that is isolated from the outside environment
Die Vorrichtung zur ex vivo Aufbewahrung und Züchtung von biologischen Zellen, umfasst eine tragbare Zellwachstumskassette, die einschließt The device for ex vivo storage and cultivation of biological cells comprises a portable cell growth cassette which includes
• ein Gehäuse, • a housing,
• eine Zellwachstumskammer innerhalb des Gehäuses, konfiguriert um eine Menge von biologischen Zellen und ein Wachstumsmedium zu tragen, wobei die Zellwachstumskammer eine Medium-Einlassöffnung und eine Medium- Auslassöffnung aufweist,  A cell growth chamber within the housing configured to carry an amount of biological cells and a growth medium, the cell growth chamber having a medium inlet opening and a medium outlet opening,
• einen Mediumbehälter, der mit der Medium-Einlassöffnung der  • a medium container that is connected to the medium inlet opening of the
Zellwachstumskammer verbunden und konfiguriert ist, ein Wachstumsmedium zu enthalten, und  Cell growth chamber is connected and configured to contain a growth medium, and
• einen Abfallbehälter , der mit der Medium-Auslassöffnung der • a waste container that is connected to the medium outlet opening of the
• Zellwachstumskammer verbunden und konfiguriert ist, von der  • Cell growth chamber is connected and configured by the
• Wachstumskammer abgelassenes Medium  • growth chamber drained medium
• aufzunehmen, wobei die Zellwachstumskammer, der Mediumbehälter und • Record, with the cell growth chamber, the medium container and
• der Abfallbehälter ein von der äußeren Umwelt abgeschlossenes steriles• the waste container is a sterile one sealed off from the outside environment
• System bilden; • form a system;
Die Zellwachstumskammer enthält eine Gas-permeable/Flüssigkeits-impermeable Membran, die einen Teil der Zellwachstumskammer definiert und eine Gaskammer, die auf der der Zellwachstumskammer gegenüberliegenden Seite der Membran lokalisiert ist. Die tragbare Zellwachstumskassette schließt weiterhin einen  The cell growth chamber contains a gas-permeable / liquid-impermeable membrane which defines a part of the cell growth chamber and a gas chamber which is located on the side of the membrane opposite the cell growth chamber. The portable cell growth cassette still includes one
Gaszufuhranschluss ein, der von einer Rückwand des Gehäuses getragen wird, und eine Gaszufuhrleitung, welche den Gaszufuhranschluss mit der Gaskammer verbindet, um so Gas zur Gaskammer zur Permeation durch die Membran zu der Zellwachstumskammer zu liefern. A gas supply port supported by a rear wall of the housing and a gas supply line connecting the gas supply port to the gas chamber so as to supply gas to the gas chamber for permeation through the membrane to the cell growth chamber.
Die Erfindung gemäß der CN 1699558 betrifft eine großtechnische The invention according to CN 1699558 relates to an industrial one
Kultivierungstechnologie für Killerzellen zur Induktion von Zellfaktor für Cultivation technology for killer cells to induce cell factor for
hämatopoetische Stammzellen unter Verwendung eines Bioreaktors, umfassend das Erhalten von Nabelschnurblut-hemapoietischen Stammzellen, das Induzieren der hämatopoetischen Stammzellen in DC-Zellen mit Cytokin, das Vervollständigen der die Funktion des Tumorantigens zu präsentieren, die ausgewählte Aktivierung von Killer-T-Lymphozyten mit spezifischer Abtötungswirkung an Tumoren zu hematopoietic stem cells using a bioreactor comprising obtaining umbilical cord blood hemapoietic stem cells, inducing the hematopoietic stem cells in DC cells with cytokine, completing the function of tumor antigen to present the selected activation of killer T lymphocytes with specific killing effects on tumors
vervollständigen, die Herstellung des Gelose-Mikroträgers für den monoklonalen Antikörper (CD3McAb), die Aktivierung der CIK-Zellen und die kontinuierliche Kultivierung von CIK-Zellen im Bioreaktor zu verknüpfen. complete linking the preparation of the gelose microcarrier for the monoclonal antibody (CD3McAb), the activation of the CIK cells and the continuous cultivation of CIK cells in the bioreactor.
Die eigene Erfindung gemäß DE 10 2011 106 914 B4 / EP25 43 719 A1 offenbart einen Mänder-Bioreaktor zur dynamischen und stressfreien Expansion, The invention according to DE 10 2011 106 914 B4 / EP25 43 719 A1 discloses a Mänder bioreactor for dynamic and stress-free expansion,
Differenzierung und Ernte der Gesamtfraktion hämatopoetischer Zellen, Differentiation and harvest of the total fraction of hematopoietic cells,
Stammzellen, Progenitorzellen, aber auch von isolierten, stimulierten, aktivierten Fraktionen dieser Zellen, außer embryonalen Zellen, wobei der Bioreaktor im Perfusionsbetrieb arbeitet. Der Bioreaktor besteht aus einem Bioreaktorgefäß, dessen Bodenfläche mit versetzt angeordneten Trennwänden versehen ist, die eine mäanderartige Führung der Medien mit einer laminaren Strömung bewirken. Der Mäander-Bioreaktor kann über Absperrventile mit anderen Mäander-Bioreaktoren modulartig in Reihe geschaltet werden. Die Zellen bilden nach dem Zuführen in das Bioreaktorgefäß eine zusammenhängende, die Bodenfläche des Mäander- Bioreaktors nahezu bedeckende Zellschicht, wobei die Zellen untereinander vielfach engen Kontakt zueinander haben. Die bei der Expansion entstehenden Zellklumpen werden durch Rütteln aufgelöst und geerntet oder werden einem nachfolgenden modulartigen Bioreaktor mit einer der Expansionsrate des vorherigen Bioreaktors entsprechenden größeren Bodenfläche des Bioreaktorgefäßes zur weiteren Stem cells, progenitor cells, but also of isolated, stimulated, activated fractions of these cells, apart from embryonic cells, the bioreactor working in perfusion mode. The bioreactor consists of a bioreactor vessel, the bottom surface of which is provided with staggered partition walls, which result in a meandering guidance of the media with a laminar flow. The meander bioreactor can be connected in series with other meander bioreactors in a modular manner via shut-off valves. After being fed into the bioreactor vessel, the cells form a coherent cell layer which almost covers the bottom surface of the meander bioreactor, the cells often being in close contact with one another. The cell clumps which arise during the expansion are dissolved by shaking and harvested or become a further module-like bioreactor with a larger bottom surface of the bioreactor vessel corresponding to the expansion rate of the previous bioreactor
Expansion zugeführt. Expansion fed.
In der eigenen Erfindung gemäß DE 10 2018 000 561.6 wird ein Mäander- Bioreaktor und ein zweistufiges Verfahren für die ex- vivo Gewinnung von Zellen beschrieben, die in der ersten Stufe des Verfahrens aus zerkleinerten Gewebeteilen in das im Bioreaktorgefäß (1) befindliche Medium auswachsen, gleichzeitig aktiviert und vermehrt werden und nach Erreichen einer bestimmten Dichte an In our own invention according to DE 10 2018 000 561.6, a meander bioreactor and a two-stage process for the ex vivo extraction of cells are described, which in the first stage of the process grow out of shredded tissue parts into the medium in the bioreactor vessel (1), be activated and increased simultaneously and after reaching a certain density
ausgewachsenen und expandierten Zellen von den Gewebeteilen separiert werden. Die Ausgangs-Gewebe, die von Tumorzellen befallenen sind, stammen bevorzugt aus Anlass von Organtumor- oder Metastasen-Operationen oder Entfernung von deren unmittelbar umgebenden Geweben oder auch aus Lymphknoten. Das adult and expanded cells are separated from the tissue parts. The starting tissues, which are affected by tumor cells, preferably originate from organ tumor or metastatic operations or the removal of their immediate surrounding tissues or from lymph nodes. The
Verfahren in der ersten Stufe erfolgt in einem geschlossenen Mäander- Bioreaktorgefäß (1) , das mit einem üblichen Medium gerichtet perfundiert und dessen Medium mit einem Gemisch aus AB Humanserum, Cytokinen, Antikörpern und irradiierten humanen Feederzellen zeitweilig supplementiert wird. Die The first stage is carried out in a closed meandering Bioreactor vessel (1) which is perfused in a directional manner with a conventional medium and the medium is temporarily supplemented with a mixture of AB human serum, cytokines, antibodies and irradiated human feeder cells. The
kleingeschnittenen Gewebestücke eignen sich in besonderer Weise für die small pieces of tissue are particularly suitable for
Gewinnung von tumorinfiltrierten T-Lymphozyten (TIL), aber auch für tumortinfiltrierte natural Killer- Zellen (TINK). Der Mäander- Bioreaktor besteht aus einen Obtaining tumor-infiltrated T-lymphocytes (TIL), but also for tumor-infiltrated natural killer cells (TINK). The meander bioreactor consists of one
rechteckigen Bioreaktorgefäß aus vorzugsweise klarem Polymermaterial, das mit einem Deckel steril verschlossen ist, wobei das Bioreaktorgefäß in drei Rectangular bioreactor vessel made of preferably clear polymer material, which is sterile closed with a lid, the bioreactor vessel in three
übereinander angeordneten Kammern unterteilt ist und die unterste Kammer als Unterlay- Kammer, die über der Unterlay-Kammer angeordnete Kammer als chambers arranged one above the other is divided and the lowermost chamber as a sublay chamber, the chamber arranged above the sublay chamber as
Mäander- Bioreaktor- Kammer und die über der Mäander- Bioreaktor- Kammer angeordnete Kammer als Overlay- Kammer ausgebildet sind und die Unterlay- Kammer und die Mäander- Bioreaktor- Kammer durch eine gelochte Bodenplatte mit einer unten an der gelochten Bodenplatte angeordneten semipermeablen Folie voneinander getrennt sind. The meander bioreactor chamber and the chamber arranged above the meander bioreactor chamber are designed as an overlay chamber and the underlay chamber and the meander bioreactor chamber are separated from one another by a perforated base plate with a semipermeable film arranged at the bottom of the perforated base plate are.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mäander- Perfusions- Bioreaktor zur Herstellung einzelner Zellarten der hämatopoetischen Zellen, hämatopoetischen Stammzellen, hämatopoetischen Progenitorzellen, Immunzellen und NK- Zellen darin für therapeutische Anwendungen und Transplantationszwecke zu entwickeln, der es ermöglicht, ausreichende Mengen an tumorinfiltrierende autologe T- Lymphozyten (TIL), aber auch weitere Immunzellen, z.B. tumorinfiltrierende NZ- Zellen (TINK) aus Tumorgewebe, Metastasengewebe, deren Umgebungsgewebe und aus The invention has for its object to develop a meandering perfusion bioreactor for the production of individual cell types of the hematopoietic cells, hematopoietic stem cells, hematopoietic progenitor cells, immune cells and NK cells therein for therapeutic applications and transplantation purposes, which enables sufficient amounts of autologous tumor infiltrating T lymphocytes (TIL), but also other immune cells, e.g. tumor infiltrating NZ cells (TINK) from tumor tissue, metastasis tissue, their surrounding tissue and from
Lymphknoten, die von Tumorzellen befallenen sind, wobei aus kleingeschnittenen Gewebestücken (die aus anfallenden OP- Gewebeteilen oder aus Biopsien Lymph nodes that are affected by tumor cells, from small-cut pieces of tissue (those from surgical tissue parts or from biopsies
stammen) in einem geschlossenen Perfusionsverfahren anfangs auswachsen, sich fortlaufend vermehren, dabei aktiviert werden und nach Erreichen einer bestimmten Zelldichte geerntet werden können grow out initially in a closed perfusion process, multiply continuously, are activated in the process and can be harvested after reaching a certain cell density
Der Bioreaktor soll einfach aufgebaut und als Disposable-Version herzustellen sein. Die Verfahren für die Zellexpansion, -Differenzierung, -Stimulierung und -Ernte sollen sicher, einfach und transparent durchzuführen sein, um alle Vorgaben für  The bioreactor should have a simple structure and be able to be manufactured as a disposable version. The procedures for cell expansion, differentiation, stimulation and harvesting should be carried out safely, easily and transparently in order to meet all requirements for
Zellpräparate hinsichtlich GMP-Konformität und Erlangung von Cell preparations with regard to GMP conformity and obtaining
Herstellungserlaubnissen für die im Bioreaktor hergestellten hämatopoetische Manufacturing permits for the hematopoietic manufactured in the bioreactor
Zellpräparate zu erfüllen. Weiter soll der Bioreaktor im klinischen Alltagsbetrieb ohne großen Aufwand einzusetzen sein. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Mäander-Perfusions- Bioreaktor für die ex- vivo Gewinnung von Zellen gelöst, der aus einen rechteckigen To fulfill cell preparations. Furthermore, the bioreactor should be easy to use in everyday clinical operation. According to the invention, the object is achieved by a meander perfusion bioreactor for the ex vivo extraction of cells, which consists of a rectangular
Bioreaktorgefäß (1) aus vorzugsweise klarem Polymermaterial, das mit einem Deckel (2) steril verschlossen ist, besteht. Das Bioreaktorgefäß (1) ist in drei übereinander angeordneten Kammern (3,4,5) unterteilt, wobei die unterste Kammer (3) als Bioreactor vessel (1) made of preferably clear polymer material, which is sterile closed with a lid (2). The bioreactor vessel (1) is divided into three chambers (3, 4, 5) arranged one above the other, the lowest chamber (3) as
Unterlay- Kammer, die über der Unterlay-Kammer (3) angeordnete Kammer (4) als Mäander- Perfusions- Kammer und die über der Mäander- Perfusions- Kammer (4) angeordnete Kammer (5) als Overlay- Kammer ausgebildet sind und die Unterlay- Kammer(3) und die Mäander- Perfusions- Kammer (4) durch eine gelochte Sublay chamber, the chamber (4) arranged above the sublay chamber (3) as a meander perfusion chamber and the chamber (5) arranged above the meander perfusion chamber (4) are designed as an overlay chamber and the sublay - Chamber (3) and the meander perfusion chamber (4) through a perforated
Bodenplatte (6) mit einer unten an der gelochten Bodenplatte (6) angeordneten semipermeablen Folie (7) voneinander getrennt sind. Auf der Oberseite (8) der Bodenplatte (6) sind streifenförmige unterteilende und eine mäanderförmige Base plate (6) with a semi-permeable film (7) arranged at the bottom of the perforated base plate (6) are separated from one another. On the top (8) of the base plate (6) are strip-shaped dividing and one meandering
Durchströmung der Mäander- Perfusions-Kammer (4) mit Gasen und Medium erzwingende Trennwände (8) angeordnet. Überraschender Weise wurde gefunden, dass die Bodenfläche (18) der Bodenplatte (6) der Mäander- Perfusions- Kammer (4, die Breite und die Höhe der durch die Trennwände (8) gebildeten Gerinne (19) einen Kontakt zwischen den Aussaatzellen erzwingende, in Abhängigkeit der Menge der zu züchteten Zellen und in Abhängigkeit der Menge der Saatzellen der Ausgangsmenge frei wählbare Größe aufweisen. Flow through the meandering perfusion chamber (4) with gas and medium-enforcing partition walls (8). Surprisingly, it was found that the bottom surface (18) of the bottom plate (6) of the meander perfusion chamber (4, the width and the height of the channels (19) formed by the partition walls (8) force contact between the seeding cells, in Depending on the amount of cells to be grown and depending on the amount of seed cells of the starting amount have freely selectable size.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Bodenfläche (18) der Bodenplatte (6) der Mäander- Perfusions- Kammer (4) zwischen 20 bis 1500 cm2, die Höhe der auf der Bodenplatte (6) der Mäander- Perfusions-Kammer (4) angeordneten Gerinne (19) zwischen 1 ,8 bis 6 cm und der Abstand (A) der T rennwände (8) der Gerinne (19 ) voneinander sowie von den Seiten- und Stirnwänden der Mäander- Perfusions- Kammer (4) zwischen 2 bis 25 mm frei wählbar angeordnet. In one embodiment of the invention, the base surface (18) of the base plate (6) of the meander perfusion chamber (4) is between 20 to 1500 cm 2 , the height of the base plate (6) of the meander perfusion chamber (4) arranged channels (19) between 1, 8 to 6 cm and the distance (A) of the partitions (8) of the channels (19) from each other and from the side and end walls of the meander perfusion chamber (4) between 2 to 25 mm freely selectable.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Bodenfläche (18) der  In a further embodiment of the invention, the bottom surface (18) of the
Bodenplatte (6) der Mäander- Perfusions- Kammer (4) zwischen 30 bis 500 cm2 und die Höhe der durch die Trennwände (8) gebildeten Gerinne (19) zwischen 1 , 8 cm und 2,5 cm frei wählbar ausgestaltet. Bottom plate (6) of the meander perfusion chamber (4) between 30 to 500 cm 2 and the height of the channels (19) formed by the partitions (8) between 1, 8 cm and 2.5 cm designed freely.
In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung betragen der Abstand (A) der Trennwände (8) der Gerinne (19) voneinander sowie von den Seiten- und  In a still further embodiment of the invention, the distance (A) of the partitions (8) of the channels (19) from one another and from the side and
Stirnwänden der Mäander- Perfusions- Kammer (4) zwischen 4 bis 6 mm frei wählbar. Durch die Gestaltung der Bodenfläche (18) sowie der Höhe und Breite der Gerinne (19) entsteht in dem Stromfaden der Gerinne eine gemittelte laminare Oberströmung mit einer Froudezahl < 0,005 und eine Bodenströmung mit einer Froudezahl nahe 0 ohne Aufwirbelung der Zellen.. The end walls of the meander perfusion chamber (4) can be freely selected between 4 and 6 mm. Due to the design of the bottom surface (18) and the height and width of the channel (19), an average laminar upstream flow with a Froude number <0.005 and a bottom flow with a Froude number close to 0 occur in the stream filament of the channel without whirling up the cells.
Durch das Mäander- Prinzip wird erst eine homogene und gradientenfreie  The meander principle only makes it homogeneous and gradient-free
Versorgung der Zellen in diesem Perfusions- Bioreaktoren möglich, dies unter wählbaren Strömungsgeschwindigkeiten, variierbarer Zufuhr von Frischmedium zu zirkulierenden Medium, hypoxämischen, normoxämischen oder hyperoxämschen in Unterlay-/Overlay- Kammern und wählbaren Flächen- und Volumenverhältnissen der Perfusionskammer (4). Supply of cells in this perfusion bioreactor is possible, under selectable flow rates, variable supply of fresh medium to circulating medium, hypoxemic, normoxemic or hyperoxemic in sublay / overlay chambers and selectable area and volume ratios of the perfusion chamber (4).
Die Unterlay- Kammer (3) ist mit in unterschiedlicher Höhe angebrachte Zu- und Abführungen (9,10) für die Durchströmung mit Gasen, die Mäander- Perfusions- Kammer (4) mit Zu- und Abführungen für Kulturmedien (11 , 12) und die Overlay- Kammer (5) mit Zu- und Abführungen (13,14) für Overlay- Gase und mit einem Auslassstutzen (15), an dem im Innern der Overlaykammer (5) vor dem Auslauf ein Siebgewebe (16) angeordnet ist, versehen , wobei an der Zuführung (11) der Mäander- Perfusions- Kammer (4) ein angeordnete Überlauf (17) für die verbrauchte Zellbrühe in seiner Höhe verstellbar angeordnet ist.  The lower layer chamber (3) is provided with inlets and outlets (9, 10) at different heights for the flow of gases, the meander perfusion chamber (4) with inlets and outlets for culture media (11, 12) and provide the overlay chamber (5) with inlets and outlets (13, 14) for overlay gases and with an outlet connection (15), on which a screen fabric (16) is arranged in the interior of the overlay chamber (5) before the outlet , wherein an arranged overflow (17) for the used cell broth is arranged adjustable in height on the feed (11) of the meander perfusion chamber (4).
In einer Auslegung der Erfindung kann der Mäander- Perfusions-Bioreaktor über den Überlauf (17) für die Zellbrühe ( mit nicht näher dargestellten Absperrvorrichtungen ) mit mehreren Mäander- Perfusions- Bioreaktoren modulartig verbunden sein.  In one configuration of the invention, the meander perfusion bioreactor can be connected in a modular manner to a plurality of meander perfusion bioreactors via the overflow (17) for the cell broth (with shut-off devices not shown in more detail).
Das Verfahren für die ex- vivo Gewinnung von Zellen besteht aus zwei Stufen, wobei die Zellen in der ersten Stufe des Verfahrens aus zerkleinerten Gewebeteilen in das im Bioreaktorgefäß (1) befindliche Medium auswachsen, gleichzeitig aktiviert und vermehrt werden und nach Erreichen einer bestimmten Dichte an ausgewachsenen und expandierten Zellen von den Gewebeteilen separiert werden. Die Ausgangs- Gewebe, die von Tumorzellen befallenen sind, stammen bevorzugt aus Anlass von Organtumor- oder Metastasen-Operationen oder Entfernung von deren unmittelbar umgebenden Geweben oder auch aus Lymphknoten. Das Verfahren in der ersten Stufe erfolgt in einem geschlossenen Mäander- Perfusions- Bioreaktorgefäß (1), das mit einem üblichen Medium gerichtet perfundiert und dessen Medium mit einem Gemisch aus AB Humanserum, Cytokinen, Antikörpern und irradiierten humanen Feederzellen zeitweilig supplementiert wird. Die kleingeschnittenen Gewebestücke eignen sich in besonderer Weise für die Gewinnung von tumorinfiltrierten T- Lymphozyten (TIL), aber auch für tumortinfiltrierte Natural Killer- Zellen (TINK)The process for the ex vivo recovery of cells consists of two stages, the cells in the first stage of the process growing out of shredded tissue parts into the medium in the bioreactor vessel (1), being activated and multiplied at the same time and after reaching a certain density adult and expanded cells are separated from the tissue parts. The starting tissues, which are affected by tumor cells, preferably originate from organ tumor or metastasis operations or the removal of their immediate surrounding tissues or also from lymph nodes. The process in the first stage takes place in a closed meander perfusion bioreactor vessel (1), which is perfused in a directional manner with a customary medium and the medium is temporarily supplemented with a mixture of AB human serum, cytokines, antibodies and irradiated human feeder cells. The small pieces of tissue are particularly suitable for the extraction of tumor-infiltrated T-lymphocytes (TIL), but also for tumor-infiltrated natural killer cells (TINK)
Nach 7 bis 14 Tagen Expansionsdauer werden die ausgewachsenen und vermehrten TIL über den mit Siebgewebe (16) versehenen Auslassstutzen (15) des After 7 to 14 days of expansion, the fully grown and propagated TIL are placed over the outlet connection (15) of the
Bioreaktorgefäßes (1) von den Geweberesten abfiltriert und in reiner Form geerntet. Die so separierten TIL werden zentrifugiert und in Einfriermedium in Vials The bioreactor vessel (1) is filtered off from the tissue residues and harvested in pure form. The TIL separated in this way are centrifuged and placed in freezing medium in vials
resuspendiert, aliquotiert und kryokonserviert. resuspended, aliquoted and cryopreserved.
Mit entsprechend supplementierten Medien können auch tumorinfiltrierte NK-Zellen (TINK) und weitere Zellarten in dem Mäander- Bioreaktor kultiviert werden.  With appropriately supplemented media, tumor-infiltrated NK cells (TINK) and other cell types can also be cultivated in the meander bioreactor.
Für klinische Anwendungen werden in der zweiten Stufe kryokonservierte Vials zeitlich so aufgetaut, dass in einer zweiten Expansionsphase therapeutisch sinnvolle Mengen an TIL termingerecht produziert werden. Dazu werden nach Auswaschen vom Einfriermedium die TIL erneut in geeignetem Medium suspendiert. Die TIL- Suspension (50 bis 100 Mio. vitale Zellen) wird in einen weiteren betriebsbereit installierten Mäander- Bioreaktor transferiert. Diese zweite Prozessstufe zur weiteren Expansion von TIL wird in einem Bioreaktor durchgeführt, der dem beschriebenen Mäander-Bioreaktor der ersten Stufe gleicht, der aber eine größere  For clinical applications, cryopreserved vials are thawed in the second stage in such a way that therapeutically useful amounts of TIL are produced on schedule in a second expansion phase. For this purpose, after washing out the freezing medium, the TIL are suspended again in a suitable medium. The TIL suspension (50 to 100 million vital cells) is transferred to another meander bioreactor installed ready for operation. This second process stage for the further expansion of TIL is carried out in a bioreactor which is similar to the meandering bioreactor described for the first stage, but which is a larger one
Besiedlungsfläche im Verhältnis von 3 zu 1 bis 20 zu 1 besitzt. Für die weitere Vermehrung wird frisch supplementiertes Medium verwendet. Settlement area in the ratio of 3 to 1 to 20 to 1. Freshly supplemented medium is used for further propagation.
Nach 12 bis 20 Tagen Expansion wachsen im Mäander-Perfusions- Bioreaktor des zweiten Schrittes regelmäßig mehr als 500 Mio. TIL hoch. Die TIL werden geerntet, gewaschen und in NaCI- Lösung mit Human-Albumin resuspendiert. Die TIL- Suspension wird in einen Infusionsbeutel abgefüllt. Viablilität und Zellzahl werden am Tag der Zellernte nach Vorgabe der Pharmakopoe Sterilität, Markerprofil und parakrine Produktion der Zellen analysiert. Für 500 Mio. TIL werden max.100 ml NaCI Lösung mit Human-Albumin eingesetzt. Die TIL-Suspension wird bei  After 12 to 20 days of expansion, the meander perfusion bioreactor of the second step regularly grows more than 500 million TIL. The TIL are harvested, washed and resuspended in NaCI solution with human albumin. The TIL suspension is filled into an infusion bag. Viability and cell count are analyzed on the day of the cell harvest according to the pharmacopoeia sterility, marker profile and paracrine production of the cells. A maximum of 100 ml of NaCI solution with human albumin is used for 500 million TIL. The TIL suspension is at
Raumtemperatur gehalten und sofort zum klinischen Partner transportiert. Die Applikation der TIL muss spätestens nach 12 bis 24 Stunden erfolgen. Maintained at room temperature and immediately transported to the clinical partner. TIL must be applied after 12 to 24 hours at the latest.
Überschüssige Mengen an TIL werden kryokonserviert. Sie stehen für später notwendige werdende Herstellung von weiteren Dosen an TIL zur Verfügung  Excess amounts of TIL are cryopreserved. They are available for the subsequent production of additional cans of TIL
In einer Auslegung des Verfahrens können die vermehrten TIL über den mit In an interpretation of the method, the increased TIL can be compared with the
Siebgewebe (16) versehenen Auslassstutzen (15) des Bioreaktorgefäßes (1) von den Geweberesten abfiltriert und die Zell-Suspension mit den TIL direkt in die zweite Stufe in ein Mäander- Bioreaktor gleicher Bauart, wie in der ersten Stufe aber mit größerer Besiedlungsfläche transferiert, über 12 bis 20 Tagen kultiviert, die Zellen nach der Kultivierung geerntet, gewaschen und in NaCI Lösung mit Human-Albumin resuspendiert werden und die Zell-Suspension in Infusionsbeutel abgefüllt. Filter fabric (16) provided outlet connection (15) of the bioreactor vessel (1) from the tissue residues and filter the cell suspension with the TIL directly into the second stage in a meandering bioreactor of the same type as in the first stage but with transferred to a larger settlement area, cultivated for 12 to 20 days, the cells were harvested after the cultivation, washed and resuspended in NaCl solution with human albumin and the cell suspension was filled into infusion bags.
Die Erfindung wird nun anhand? an Beispielen näher erläutert, wobei die Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung des Mäander- Perfusions- Bioreaktors und die Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den Mäander- Perfusions- Bioreaktor zeigen und The invention is now based on? explained in more detail using examples, wherein Fig. 1 shows a schematic sectional view of the meandering perfusion bioreactor and Fig. 2 shows a schematic plan view of the meandering perfusion bioreactor and
1 Bioreaktorgefäß 1 bioreactor vessel
2 Deckel  2 lids
3 Unterlay- Kammer  3 sublay chamber
4 Mänder- Perfusions- Kammer  4 mander perfusion chamber
5 Overlay- Kammer  5 overlay chamber
6 Bodenplatte  6 base plate
7 Folie  7 slide
8 Trennwand  8 partition
9 Zuführung Unterlay- Atmosphäre  9 Feed underlay atmosphere
10 Abführung Unterlay- Atmosphäre  10 Exhaustion sublay atmosphere
11 Zuführung Kulturmedium  11 Culture medium feed
12 Abführung Kulturmedium  12 Removal of culture medium
13 Zuführung Overlay- Atmosphäre  13 Feed overlay atmosphere
14 Abführung Overlay- Atmosphäre  14 Overlay atmosphere discharge
15 Auslaufstutzen  15 outlet spigot
16 Siebgewebe  16 sieve fabrics
17 Überlauf für Zellbrühe  17 Overflow for cell broth
18 Bodenfläche  18 floor space
19 Gerinne  19 channels
bedeuten. mean.
Beispiel 1  example 1
Ausgangsmaterial für die Herstellung von TIL oder TINK und anderen Zellen sind Gewebeanteile, die z.B. bei der operativen Entfernung solider Organtumore, ihrer Metastasen oder ihres unmittelbar umgebenden Gewebes anfallen oder für diesen Zweck entnommen werden. Eine Gewebemenge mit etwa 1 ml Volumen ist in der Regel ausreichend als Ausgangsmaterial. Die Gewebeproben werden in ein  The starting material for the production of TIL or TINK and other cells are tissue components which e.g. occur during the surgical removal of solid organ tumors, their metastases or their immediate surrounding tissue or are removed for this purpose. A quantity of tissue with a volume of about 1 ml is usually sufficient as a starting material. The tissue samples are in one
Transportgefäß mit Medium verbracht. Das Gefäß wird verschlossen bei Transport vessel spent with medium. The vessel is closed at
Raumtemperatur gehalten und vom Ort der Gewebeentnahme in den Reinraumbereich für die Herstellung der Immunzell-Präparate transportiert. Die OP- Gewebestücke werden in einem Reinraum unter einer LFB in Stücke von 1 bis 2 mm3 Größe zerkleinert und in der ersten Stufe in einen Mäander-Perfusions- Bioreaktor transferiert. Die zerkleinerten Gewebestücke werden im Mäander- Perfusions-Bioreaktor gleichmäßig verteilt und im Perfusionsbetrieb kultiviert. Der Mäander- Perfusions- Bioreaktor ist in einem GMP Breeder betriebsbereit Kept at room temperature and from the place of tissue extraction into the Clean room area for the production of immune cell preparations transported. The surgical tissue pieces are chopped into pieces of 1 to 2 mm 3 in size in a clean room under an LFB and transferred to a meander perfusion bioreactor in the first stage. The shredded pieces of tissue are evenly distributed in the meander perfusion bioreactor and cultivated in the perfusion operation. The meander perfusion bioreactor is ready for operation in a GMP breeder
angeschlossen und wird von der Control Unit kontinuierlich überwacht, weitgehend automatisch gesteuert und dokumentiert. connected and is continuously monitored by the control unit, largely automatically controlled and documented.
Der Mäander-Perfusions- Bioreaktor besteht aus einem rechteckigen  The meander perfusion bioreactor consists of a rectangular one
Bioreaktorgefäß (1) aus vorzugsweise klarem Polymermaterial, das mit einem Deckel (2) steril verschlossen ist. Bioreactor vessel (1) made of preferably clear polymer material, which is sterile closed with a lid (2).
Das Bioreaktorgefäß (1) ist in drei übereinander angeordneten Kammern (3, 4, 5) unterteilt, wobei die unterste Kammer (3) als Unterlay-Kammer, die über der  The bioreactor vessel (1) is divided into three chambers (3, 4, 5) arranged one above the other, the lowest chamber (3) as the underlay chamber, which is above the
Unterlay-Kammer (3) angeordnete Kammer (4) als Mäander- Perfusions- Kammer und die über der Mäander- Perfusions- Kammer (4) angeordnete Kammer (5) als Overlay-Kammer ausgebildet sind. Lower layer chamber (3) arranged chamber (4) as a meander perfusion chamber and the chamber (5) arranged above the meander perfusion chamber (4) are designed as an overlay chamber.
Die Unterlay- Kammer(3) und die Mäander- Perfusions- Kammer (4) sind durch eine gelochte Bodenplatte (6) mit einer darauf dicht befestigten und für Sauerstoff permeablen Folie (7) voneinander getrennt. An der Unterlay-Kammer (3) sind Zu- und Abführungen vorhanden (9, 10), die eine Durchströmung mit Gasen,  The underlay chamber (3) and the meander perfusion chamber (4) are separated from one another by a perforated base plate (6) with a film (7) which is tightly fastened thereon and is permeable to oxygen. On the lower layer chamber (3) there are inlets and outlets (9, 10) that allow gases to flow through them.
insbesondere mit Gemischen aus Luft und Sauerstoff oder mit Stickstoff und in particular with mixtures of air and oxygen or with nitrogen and
Sauerstoff ermöglichen, in denen der Anteil an Sauerstoff geregelt ist. Der Sauerstoff diffundiert bevorzugt gegenüber Stickstoff durch die Gas-permeable Folie (7), die dicht auf der gelochten Bodenplatte (6) der Mäander- Perfusions- Kammer (4) befestigt ist. Bei der Durchströmung der Mäander- Perfusions- Kammer (4) gelangen während der Expansion der Zellen sowohl aus dem Overlay- als auch aus dem Unterlay- Kammer (durch Diffusion) geregelte Mengen an Sauerstoff in das Enable oxygen in which the proportion of oxygen is regulated. The oxygen diffuses preferably over nitrogen through the gas-permeable film (7), which is tightly attached to the perforated base plate (6) of the meander perfusion chamber (4). When flowing through the meander perfusion chamber (4), regulated amounts of oxygen (by diffusion) get into the cell from both the overlay and the underlay chamber during the expansion of the cells
Kulturmedium. Culture medium.
Die Mäander- Perfusions- Kammer (4) ist mit Zu- und Abführungen für Kulturmedien (11 , 12) versehen, ebenso sind in der Overlay- Kammer (5) Zu- und Abführung (13,14) für die Overlay- Atmosphäre sowie ein Auslassstutzen (15) vorhanden. Am Auslassstutzen (15) ist im Innern der Overlay Kammer (5) vor dem Auslauf ein Siebgewebe (16) angeordnet. An der Abführung (12) der Mäander- Perfusions- Kammer (4) ist weiter ein Überlauf (17) für die Abführung der verbrauchten Zellbrühe vorhanden. Der Überlauf ist in seiner Höhe verstellbar. The meander perfusion chamber (4) is provided with inlets and outlets for culture media (11, 12), likewise in the overlay chamber (5) inlets and outlets (13, 14) for the overlay atmosphere and a Outlet connector (15) available. A screen fabric (16) is arranged on the outlet nozzle (15) in the interior of the overlay chamber (5) before the outlet. At the outlet (12) of the meander perfusion Chamber (4) is also an overflow (17) for the removal of the spent cell broth. The height of the overflow is adjustable.
Die Mänder- Perfusions- Kammer (4) besteht aus der Bodenplatte (6) mit auf der Oberseite (8) angeordneten streifenförmigen , die Bodenplatte (6) unterteilenden und eine mäanderförmigen Durchströmung der Mäander- Perfusions-Kammer (4) mit Gasen und Medium erzwingenden Trennwände (8), wobei der Abstand (A) der Trennwände (8) voneinander sowie von den Seiten- und Stirnwänden der Mäander- Perfusions- Kammer (4) so gewählt ist, dass sich in dem Stromfaden, in dem durch die Trennwände (8) gebildeten Gerinne, eine gemittelte laminare Oberströmung mit einer Froudezahl < 0,005 bildet. Mit zunehmender Zellzahl im Verlauf der  The meander perfusion chamber (4) consists of the base plate (6) with strip-shaped arranged on the top (8), dividing the base plate (6) and forcing a meandering flow through the meander perfusion chamber (4) with gases and medium Partition walls (8), the distance (A) of the partition walls (8) from one another and from the side and end walls of the meander perfusion chamber (4) being selected such that the streamline through which the partition walls (8 ) formed channels, forms an average laminar upstream with a Froude number <0.005. With increasing cell number in the course of
Vermehrung der Zellmenge (TIL oder andere Zellen) wird die Zufuhr von frischem Medium kontinuierlich erhöht, wobei dies durch einen entsprechenden Algorithmus automatisch gesteuert wird. Die Bodenströmung verbleibt dabei nahe einer Increasing the amount of cells (TIL or other cells) increases the supply of fresh medium, which is automatically controlled by an appropriate algorithm. The bottom flow remains close to one
Froudezahl 0, wodurch eine Aufwirbelung der Zellen vermieden wird. Die Froude number 0, which prevents whirling up of the cells. The
beschriebenen Strömungsverhältnisse verhindern Zellstress und sorgen für eine homogene Versorgung mit Nährstoffen über die gesamte am Boden des Gerinnes aufwachsende Zellschicht. The flow conditions described prevent cell stress and ensure a homogeneous supply of nutrients over the entire cell layer growing on the bottom of the channel.
Die Overlay-Kammer (5) besitzt Zu- und Abführungen 13,14) für die Überströmung mit Gasen. Die Overlay-Kammer (5) wird jeweils mit dem gleichen Gas/Gasgemisch durchströmt wie die Unterlay-Kammer (5).  The overlay chamber (5) has inlets and outlets 13, 14) for the overflow with gases. The same gas / gas mixture as the underlay chamber (5) flows through the overlay chamber (5).
In einem Kultivierungslauf wachsen üblicherweise 7 bis 14 Tage lang Zellen aus den Gewebestücken aus, die ausgewachsenen Zellen vermehren sich gleichzeitig. So können TIL in größerer Menge aus Tumorgewebe hergestellt werden. Aber auch TINK und weitere Zellen lassen sich so aus Geweben gewinnen. Wenn der  In a cultivation run, cells usually grow out of the pieces of tissue for 7 to 14 days, the adult cells multiply at the same time. In this way, TIL can be produced in large quantities from tumor tissue. But TINK and other cells can also be obtained from tissues in this way. If the
Glukoseverbrauch im Bioreaktor pro Tag 100 bis 300 mg erreicht, werden die TIL über den mit Siebgewebe (16) versehenen Auslassstutzen (15) des If glucose consumption in the bioreactor reaches 100 to 300 mg per day, the TIL are discharged via the outlet connection (15) provided with sieve fabric (16)
Bioreaktorgefäßes (1) als Filtrat von den Geweberesten abgetrennt. Bioreactor vessel (1) separated from the tissue residues as filtrate.
Ab der Verbringung der Gewebstücke in der ersten Stufe in das Bioreaktorgefäß (1) verläuft der gesamte Prozess bis zur Abfüllung aktivierter und expandierter Zellen in einem völlig geschlossenen Gefäßsystem. Kultiviert wird in geeignetem Medium, das mit einem spezifischen Gemisch aus AB Humanserum, Cytokinen, Antikörpern und irradiierten humanen Feederzellen zeitweilig supplementiert ist. Schnellere  From the transfer of the tissue pieces in the first stage into the bioreactor vessel (1), the entire process proceeds to the filling of activated and expanded cells in a completely closed vessel system. Cultivation is carried out in a suitable medium which is temporarily supplemented with a specific mixture of AB human serum, cytokines, antibodies and irradiated human feeder cells. Faster
Vermehrung und Aktivierungen gelingen fallweise durch Supplemente, die auf den Oberflächen des Bioreaktorgerinnes fixiert sind. Im Fall von TIL und anderen Immunzellen werden die in dieser ersten Stufe vermehrten und separierten TIL zentrifugiert, in Einfriermedium resuspendiert und aliquotiert (rund 50 Mio. TIL pro Vial). Die Proben werden in der Gasphase über flüssigem Stickstoff gelagert. Propagation and activations are occasionally achieved through supplements that are fixed on the surfaces of the bioreactor clot. In the case of TIL and others Immune cells are centrifuged the TIL multiplied and separated in this first stage, resuspended in freezing medium and aliquoted (about 50 million TIL per vial). The samples are stored in the gas phase over liquid nitrogen.
Für klinische Anwendungen werden kryokonservierte Vials zeitlich so aufgetaut, dass in einer zweiten Expansionsstufe therapeutisch sinnvolle Mengen an TIL For clinical applications, cryopreserved vials are thawed in such a way that in a second expansion stage, therapeutically meaningful amounts of TIL
termingerecht produziert werden. Dazu werden nach Auswaschen vom be produced on time. For this, after washing out of
Einfriermedium die TIL erneut in geeignetem Medium suspendiert. Die TIL- Suspension (50 bis 100 Mio. vitale Zellen) wird in einen weiteren betriebsbereit installierten Mäander- Bioreaktor transferiert. Diese zweite Prozessstufe zur weiteren Expansion von TIL wird in einem Mäander-Bioreaktor durchgeführt, der dem vorstehend beschriebenen Mäander-Bioreaktor gleicht, der aber eine größere Freezing medium the TIL resuspended in suitable medium. The TIL suspension (50 to 100 million vital cells) is transferred to another meander bioreactor installed ready for operation. This second process stage for the further expansion of TIL is carried out in a meander bioreactor which is similar to the meander bioreactor described above, but a larger one
Besiedlungsfläche besitzt. Für die weitere Vermehrung wird frisch supplementiertes Medium verwendet. Nach 12 bis 20 Tagen Expansionsdauer wachsen im Mäander- Bioreaktor regelmäßig mehr als 500 Mio. TIL hoch. Die TIL werden geerntet, gewaschen und in NaCI Lösung mit Human-Albumin resuspendiert. Die TIL- Suspension wird in einen Infusionsbeutel abgefüllt. Viablilität und Zellzahl werden am Tag der Zellernte bestimmt und weiter nach Vorgabe der Pharmakopoe Sterilität, Markerprofil, parakrine Produktion der Zellen analysiert. Die TIL-Suspension wird bei Raumtemperatur gehalten und sofort zum klinischen Partner transportiert. Die Applikation der TIL muss spätestens nach 12 bis 24 Stunden erfolgen. Owns settlement area. Freshly supplemented medium is used for further propagation. After an expansion period of 12 to 20 days, more than 500 million TIL regularly grow up in the meander bioreactor. The TIL are harvested, washed and resuspended in NaCI solution with human albumin. The TIL suspension is filled into an infusion bag. Viability and cell number are determined on the day of the cell harvest and further analyzed according to the pharmacopoeia sterility, marker profile, and paracrine production of the cells. The TIL suspension is kept at room temperature and immediately transported to the clinical partner. TIL must be applied after 12 to 24 hours at the latest.
Überschüssige Mengen an TIL werden kryokonserviert. Sie stehen für später notwendige werdende Herstellung von weiteren Dosen an TIL zur Verfügung, Für 500 Mio. TIL werden max.100 ml NaCI- Lösung mit Human-Albumin eingesetzt.  Excess amounts of TIL are cryopreserved. They are available for the later production of additional doses of TIL. For 500 million TIL, a maximum of 100 ml NaCI solution with human albumin is used.
Ausführungsbeispiel 2: Example 2:
TIL werden aus zerkleinerten Gewebestücken in einem Mäander- Bioreaktor, wie in Beispiel 1 beschreiben gewonnen. Ausgangsmaterial dafür sind Gewebeteile, die bei operativer Entfernung eines Tumors, von Tumormetastasen oder von Tumorzellen befallenen Lymphknoten anfallen. Die zerkleinerten Gewebestücke werden durch den größer dimensionierten und mit einem steril verschließenden Stopfen eingefüllt und durch Schwenken des mit Medium gefüllten Mäander-Perfusions-Bioreaktors gleichmäßig auf dem Boden verteilt. Nach Verschließen des Einfüllstutzens wird die Kultivierung wie in Beispiel 1 in Gang gesetzt. Nach 3 bis 7 Tagen wachsen die in den tumorösen Gewebestücken enthaltenen Tumor-infiltrierten T-Lymphozyten (TIL) in Mengen aus. Je nach gewähltem Medium und zugesetzten Supplementen werden die TIL in dieser Prozess-Phase aktiviert, durch weiteren Kontakt mit den anfangs noch vorhandenen mutierten Tumorzellen spezifisch geprimt. Sie vermehren sich in der Regel auf 0,5 bis 1 ,5 x 109 TIL. Nach Aufschütteln des Mäander- Perfusions- Bioreaktors werden die TIL durch den seitlichen Auslass-Stutzen (15), der mit einem Siebgewebe versehen ist, in ein steriles Gefäß oder in einen größer dimensionierten Mäander-Bioreaktor für die weitere Expansion gegeben. Die Gewebestücke, aus denen die TIL ausgewachsen sind, werden vollständig vom Siebgewebe des ersten Mäander-Bioreaktors zurückgehalten. TIL are obtained from shredded pieces of tissue in a meander bioreactor as described in Example 1. The starting material for this are tissue parts that occur when a tumor is surgically removed, from tumor metastases or from lymph nodes affected by tumor cells. The shredded tissue pieces are filled in through the larger dimensioned and with a sterile sealing stopper and evenly distributed on the floor by swiveling the medium-filled meander perfusion bioreactor. After closing the filler neck, the cultivation is started as in Example 1. After 3 to 7 days, they grow in tumor-infiltrated T-lymphocytes (TIL) contained in the tumorous tissue pieces in quantities. Depending on the medium selected and the supplements added, the TILs are activated in this process phase and specifically primed by further contact with the mutant tumor cells that were still present. They usually multiply to 0.5 to 1.5 x 10 9 TIL. After shaking the meander perfusion bioreactor, the TIL are put through the side outlet nozzle (15), which is provided with a sieve, into a sterile vessel or into a larger meander bioreactor for further expansion. The pieces of tissue from which the TIL have grown are completely retained by the sieve fabric of the first meander bioreactor.
Eine gradientenfreie, homogene Versorgung der Zellen ist mit diesen Mäander- Perfusions Bioreaktoren möglich. Der Mäander- Perfusions- Bioreaktor vereint in diesem einfachen und geschlossenem ersten Verfahrens-Schritt ein längeres spezifisches Primen durch die jeweiligen individuellen Tumor-Zellen, die Aktivierung zu schnellerem Wachstum der TIL sowie die Isolierung einer großen Menge an sehr reinen TIL. A gradient-free, homogeneous supply to the cells is possible with these meander perfusion bioreactors. In this simple and closed first process step, the meander perfusion bioreactor combines a longer specific priming by the respective individual tumor cells, the activation for faster growth of the TIL and the isolation of a large amount of very pure TIL.
Mit dem erfindungsgemäßen Mäander Bioreaktor und dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Isolierung und Vermehrung von Zellen aus Gewebeteilen von Tumoren, Metastasen und anderen Geweben es gelingt es, in einem einzigen geschlossenen Verfahrensschritt aus kleingeschnittenen Gewebestücken bestimmte Zellen sowohl in das im Bioreaktor befindliche Medium auswachsen zu lassen, als auch die Zellen gleichzeitig zu aktivieren, zu vermehren und dann von Geweberesten abzutrennen. Insbesondere können auf diese Weise tumorinfiltrierende autologe T- Lymphozyten (TIL) aus Tumorgewebe, Metastasengewebe, deren With the meander bioreactor according to the invention and the method according to the invention for the isolation and multiplication of cells from tissue parts of tumors, metastases and other tissues, it is possible in a single, closed process step to grow certain cells from small pieces of tissue into the medium in the bioreactor, as well as activating and multiplying the cells at the same time and then separating them from tissue remnants. In particular, tumor-infiltrating autologous T-lymphocytes (TIL) from tumor tissue, metastatic tissue, their
Umgebungsgewebe und aus Lymphknoten, die von Tumorzellen befallenen sind, gewonnen werden. Die gerichtete laminare Überströmung der Zellen mit Medium im Mäander- Bioreaktor führt zu schnellem Wachstum der Zellen. Im Fall von TIL werden dabei besonders die Zellen bevorzugt expandiert, die spezifische Surrounding tissue and from lymph nodes that are affected by tumor cells. The directional laminar overflow of the cells with medium in the meander bioreactor leads to rapid growth of the cells. In the case of TIL, the cells, the specific ones, are particularly preferably expanded
Zytotoxizität gegenüber den Tumorzellen besitzen, aus denen oder deren Umgebung sie gewonnen werden. Have cytotoxicity to the tumor cells from or around which they are obtained.
In einem zweiten Verfahrensschritt werden in einem Bioreaktor, der dem Mäander- Bioreaktor des ersten Verfahrensschritts gleicht, der aber eine größere Besiedlungsfläche besitzt, therapeutisch sinnvolle Mengen an TIL für klinische Anwendungen produziert. In a second process step, a bioreactor which is similar to the meander bioreactor of the first process step but which is a larger one Settled area has produced therapeutically meaningful amounts of TIL for clinical applications.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Mäander- Perfusions- Bioreaktor für die Differenzierung, Aktivierung, 1. meander perfusion bioreactor for differentiation, activation,
Stimulierung und Abtrennung von Zellen bestehend aus einen rechteckigen Bioreaktorgefäß (1) aus vorzugsweise klarem Polymermaterial, das mit einem Deckel (2) steril verschlossen ist, wobei das Bioreaktorgefäß (1) in drei übereinander angeordneten Kammern (3,4,5) unterteilt ist und die unterste Kammer (3) als Unterlay- Kammer, die über der Unterlay-Kammer (3) angeordnete Kammer (4) als Mäander- Perfusions- Kammer und die über der Mäander- Perfusions- Kammer (4) angeordnete Kammer (5) als Overlay- Kammer ausgebildet und die Unterlay- Kammer (3) und die Mäander- Perfusions- Kammer (4) durch eine gelochte Bodenplatte (6) mit einer unten an der gelochten Bodenplatte (6) angeordneten für Sauerstoff  Stimulation and separation of cells consisting of a rectangular bioreactor vessel (1) made of preferably clear polymer material, which is sterile closed with a lid (2), the bioreactor vessel (1) being divided into three chambers (3, 4, 5) arranged one above the other and the lowest chamber (3) as a sublay chamber, the chamber (4) arranged above the sublay chamber (3) as a meander perfusion chamber and the chamber (5) arranged above the meander perfusion chamber (4) as an overlay - Chamber formed and the underlay chamber (3) and the meander perfusion chamber (4) through a perforated base plate (6) with a bottom of the perforated base plate (6) arranged for oxygen
semipermablen Folie (7) voneinander getrennt sind, wobei die Bodenplatte (6) mit auf der Oberseite (8) angeordneten streifenförmigen , die Bodenplatte (6) unterteilenden und eine mäanderförmige Durchströmung der Mäander- Perfusions- Kammer (4) mit Medium erzwingenden Trennwänden (8), die Unterlay- Kammer (3) mit in unterschiedlicher Höhe angebrachte Zu- und Abführungen (9,10) für die Durchströmung mit Gasen, die Mäander- Perfusions- Kammer (4) mit Zu- und Abführungen für Kulturmedien (11 , 12) und die Overlay- Kammer (5) mit Zu- und Abführung (13,14) für die Overlay- Atmosphäre und mit einem Auslassstutzen (15) mit im Innern der Overlay- Kammer (5) vor dem Auslauf angeordnetes Siebgewebe (16) versehen sind und an der Abführung (12) der Mäander- Perfusions- Kammer (4) ein Überlauf (17) für die Abführung der verbrauchten Zellbrühe vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche (18 ) der Bodenplatte (6) der  semipermeable film (7) are separated from one another, the base plate (6) having strip-shaped partition walls (8) arranged on the top (8), dividing the base plate (6) and meandering flow through the meandering perfusion chamber (4) ), the lower layer chamber (3) with inlets and outlets (9, 10) at different heights for the flow of gases, the meander perfusion chamber (4) with inlets and outlets for culture media (11, 12) and the overlay chamber (5) is provided with feed and discharge (13, 14) for the overlay atmosphere and with an outlet connection (15) with screen fabric (16) arranged in the interior of the overlay chamber (5) in front of the outlet and on the discharge (12) of the meander perfusion chamber (4) there is an overflow (17) for the discharge of the used cell broth, characterized in that the bottom surface (18) of the base plate (6) of the
Mäander- Perfusions- Kammer (4), die Breite und die Höhe der durch die Trennwände (8) gebildeten Gerinne (19) einen Kontakt zwischen den  Meander perfusion chamber (4), the width and the height of the channels (19) formed by the partitions (8) make contact between the
Aussaatzellen erzwingende, in Abhängigkeit der Menge der zu züchteten Zellen sowie in Abhängigkeit der Menge der Saatzellen der Ausgangsmenge eine frei wählbare Größe aufweisen.  Forcing seed cells, depending on the amount of cells to be grown and depending on the amount of seed cells of the starting amount, have a freely selectable size.
2. Mäander- Perfusions- Bioreaktor nach Anspruch 1- dadurch gekennzeichnet, dass die Mänder- Perfusions- Kammer (4) aus der Bodenplatte (6) mit auf der Oberseite (8) angeordneten streifenförmigen , die Bodenplatte (6) unterteilenden und eine mäanderförmige Durchströmung der Mäander- Perfusions- Kammer (4) mit Medium erzwingenden Trennwänden (8) besteht, wobei der Abstand (A) der Trennwände (8) voneinander sowie von den 2. Meander perfusion bioreactor according to claim 1-, characterized in that the meander perfusion chamber (4) from the base plate (6) with strip-shaped arranged on the top (8), the base plate (6) dividing and a meandering flow through the meandering perfusion chamber (4) with medium-enforcing partition walls (8), the distance (A) of the partition walls (8) from each other and from
Seiten- und Stirnwänden der Mäander- Perfusions- Kammer (4) so gewählt ist, dass in dem Stromfaden, in den durch die Trennwände (8) gebildeten  The side and end walls of the meandering perfusion chamber (4) are selected such that in the flow thread, in those formed by the partition walls (8)
Gerinne, eine gemittelte laminare Oberströmung mit einer Froudezahl nicht größer als 0,005 und eine Bodenströmung mit einer Froudezahl nahe 0 ausgebildet ist, die bei wachsender Zellmenge sowohl eine homogene  Channel, an averaged laminar upstream with a Froude number not greater than 0.005 and a bottom flow with a Froude number close to 0 is formed, which is both a homogeneous with increasing cell volume
Konzentration an Nährstoffen, als auch keine Aufwirbelung verursachende Strömung im überströmenden Medium der sedimentierten Zellen sicher stellt.  Concentration of nutrients, as well as no flow-causing flow in the overflowing medium of the sedimented cells ensures.
3. Mäander- Perfusions- Bioreaktor 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die 3. Meander perfusion bioreactor 1, characterized in that the
Bodenfläche (18) der Bodenplatte (6) der Mäander- Perfusions- Kammer (4) zwischen 20 bis 1500 cm2 und die Höhe der auf der Bodenplatte (6) der Mäander- Perfusions-Kammer (4) angeordneten Gerinne (19) zwischen 1 ,8 bis 6 cm und der Abstand (A) der Trennwände (8) der Gerinne (19 ) Bottom surface (18) of the bottom plate (6) of the meander perfusion chamber (4) between 20 to 1500 cm 2 and the height of the channels (19) arranged on the bottom plate (6) of the meander perfusion chamber (4) between 1 , 8 to 6 cm and the distance (A) between the partitions (8) of the channel (19)
voneinander sowie von den Seiten- und Stirnwänden der Mäander- Perfusions- Kammer (4) zwischen 2 bis 25 mm frei wählbar aufweisen..  freely selectable between each other and from the side and end walls of the meander perfusion chamber (4) between 2 and 25 mm.
4. Mäander- Perfusions- Bioreaktor nach Anspruch 1- 2, dadurch 4. meander perfusion bioreactor according to claim 1- 2, characterized
gekennzeichnet, dass die Bodenfläche (18) der Bodenplatte (6) der Mäander- Perfusions- Kammer (4) zwischen 30 bis 500 cm2 und die Höhe der durch die Trennwände (8) gebildeten Gerinne (19) zwischen 1 , 8 cm und 2,5 cm frei wählbar betragen. characterized in that the bottom surface (18) of the bottom plate (6) of the meander perfusion chamber (4) is between 30 to 500 cm 2 and the height of the channels (19) formed by the partitions (8) is between 1.8 cm and 2 , 5 cm freely selectable.
5. Mäander- Perfusions- Bioreaktor nach Anspruch 1- 3, dadurch 5. meander perfusion bioreactor according to claim 1-3, characterized
gekennzeichnet, dass der Abstand (A) der Trennwände (8) der Gerinne (19) voneinander sowie von den Seiten- und Stirnwänden der Mäander- Perfusions- Kammer (4) zwischen 4 bis 6 mm frei wählbar betragen. characterized in that the distance (A) of the partitions (8) of the channels (19) from one another and from the side and end walls of the meander perfusion chamber (4) can be freely selected between 4 and 6 mm.
6. Mäander- Perfusions-Bioreaktor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass über den Überlauf (17) für die Zellbrühe ( mit nicht näher dargestellten Absperrvorrichtungen) mehrere Mäander- Bioreaktoren modulartig miteinander verbunden sind. 6. meander perfusion bioreactor according to claim 1, characterized in that over the overflow (17) for the cell broth (with shut-off devices, not shown), several meander bioreactors are connected to each other in a module.
7. Mäander- Perfusions- Bioreaktor nach Anspruch 1 - 5, dadurch 7. meander perfusion bioreactor according to claim 1-5, characterized
gekennzeichnet, dass an der Zuführung (11) der Mäander- Perfusions- Kammer (4) ein in seiner Höhe verstellbarer Überlauf (17) für die verbrauchte Zellbrühe angeordnet ist.  characterized in that a height-adjustable overflow (17) for the used cell broth is arranged on the feed (11) of the meander perfusion chamber (4).
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