细胞培养方法和系统的制作方法
【专利说明】 细胞培养方法和系统
[0001]发明目的
[0002]本发明包括用于细胞培养的自动化设备(device)。本发明涉及细胞培养方法和系统，其允许以控制的方式来更改培养物中细胞的密度和数量。具体地，本发明涉及一种迭代方法，其迭代步骤的数量根据对培养期间必需的细胞密度和数量的需求而而更改。
[0003]发明背景
[0004]可以在现有技术水平中找到由公司诸如Caridian BCT、PAN-systech制造的自动化生物反应器，或者通用电气公司的“波动生物反应器(wave b1reator) ”。
[0005]PAN-systech公司的国际专利申请WO 2010/121601 A2示出了用于多孔细胞培养的自动生物反应器。
[0006]然而，在现有技术水平中已知的设备和方法存在在某种意义上不够灵活的技术问题:它们不允许根据需要在一个和同一生物反应器内进行多重细胞扩增(multiples cellexpans1ns)，导致当进展到扩增过程时不能控制和准确更改细胞密度以及细胞的总数量，并且导致其中可以进行工作的狭窄数值范围。
[0007]这些限制使得用于细胞疗法的生物反应器的应用极其复杂。
[0008]发明描述
[0009]已经开发了根据权利要求1的细胞培养方法和根据权利要求10的细胞培养系统以解决现有技术水平中考虑的问题。从属权利要求对本发明的【具体实施方式】进行了限定。本发明的第一创造性方面包括所提到的细胞培养方法，并且特征在于其在这样的系统中实施，所述系统包括:
[0010].至少一个适于培养细胞的设备(device)，该设备包括:
[0011]V至少一个生物反应器室，其包括至少一个适于细胞培养的内表面，
[0012]V流体入口 -出口装置(means)，和
[0013]V与至少一个生物反应器室连接的至少一个前室，其包括用于引入细胞的入口，
[0014]并且特征在于，其包括下列步骤:
[0015]a)在最初的物化条件下以预先确定的液体量用培养基填充前室，
[0016]b)通过用于引入前室细胞的细胞入口将细胞引入，
[0017]c)将具有细胞的培养基传送至至少一个生物反应器室，
[0018]d)使细胞沉降并且使它们静置预定的时间，直到它们附着到至少一个适于细胞培养的内表面，所述内表面的物化性质使其以在一个或几个最初物化条件下有利于细胞附着的方式起作用，
[0019]e)通过设备和流体入口 -出口装置循环培养基，
[0020]f) 一旦获得细胞的目标数量或者在至少一个用于培养的生物反应器室中达到临界密度，则将培养基的至少一个最初物化条件改变为更改的物化条件，在该条件下细胞附着被阻止，以使在更改的物化条件下设备内剩余的量位于已用于细胞扩增的生物反应器室，
[0021]g)将具有细胞的培养基转移至前室，和
[0022]如果已经达到细胞的目标数量，则通过出口装置将额外量的培养基引入前室并且将具有悬浮细胞的培养基抽出，或者
[0023]如果没有达到细胞的目标数量，则将额外的培养基引入前室中并从步骤c)开始重复步骤。
[0024]本发明方法的目的是为了允许以控制的方式来更改培养物中细胞的密度和数量。具体地，本发明涉及这样的迭代方法，其迭代步骤的数量根据对培养期间必需的细胞密度和数量的需求而被更改。
[0025]具体地，该迭代方法以在设备的前室中引入培养基开始，以使培养基从至少一个生物反应器室中分离。然后将扩增的细胞对象引入，并随后通过前室与室之间的连接将由培养基和细胞形成的全部混合物转移至至少一个培养室。贯穿此文件，术语“细胞扩增”和“细胞培养”被理解为同义词。另一方面，当提到的是物化条件时，则指的是至少一个参数的具体条件，如温度、pH水平或者盐浓度等。
[0026]为了成功地进行细胞扩增过程，使细胞附着至细胞分裂过程开始的表面是方便的。为此，方法的下一个步骤包括使细胞停留(stand)，以便它们附着到在至少一个适于细胞培养的生物反应器室中设备内表面。该表面适合于根据最初物化条件中的至少一个数值，例如:温度、PH或盐浓度对于改变其细胞附着的适应性，是因为其制备的材料的性质，或者因为这样的事实:其用凝胶或者产物覆盖，性质随着至少一个所选的最初物化条件，例如温度而改变。选择培养基的至少一个最初物化条件，例如，第一温度Tl，以便在该温度下内表面的特性使其允许细胞附着。
[0027]当细胞已附着至表面时，在最初的物化条件下开始培养基的连续流动。该连续流动以连续的和更新的方式为细胞提供了必需的营养物质，如氨基酸和维生素，以使生长速率是恒定并且最优的。因此，进行细胞扩增直到获得特定的细胞密度或者细胞的目标数量，其中培养的质量不是所必须的。
[0028]—旦已经获得细胞的该密度或该目标数量，则将培养基的最初物化条件中的至少一个改变为更改的物化条件，为了使适于细胞培养的表面具有允许细胞再次在培养基中悬浮的物化特性。
[0029]在非限制性实施方式中，改变至少一个物化条件的方法是在温度Tl下将培养基的生物反应器室排空，然后在温度T2下用培养基将含有细胞的培养室充满。在具体的实施例中，在更改的物化条件下引入到每个室中的培养基的量是在过程开始时引入到每个室中的量。因而，在这些更改的物化条件下的细胞从适于细胞附着的表面脱离。然后，将具有悬浮细胞的液体培养基转移至前室。
[0030]一旦在更改的物化条件下的液体培养基和悬浮细胞处于前室中，则有两种选择:
[0031].需要大量的细胞，在这种情况下更多的培养基被添加至前室，并且从步骤c)开始重复所有的步骤直到达到细胞的目标数量，或者
[0032].已经达到细胞的目标数量，在这种情况下具有悬浮细胞的液体培养基从前室提取出。
[0033]所述方法提供了能够在整个方法中控制所要求的细胞的体内数量的技术优势和随后能够根据所应用方法的要求更改细胞的最终目标数量的多功能性。
[0034]在第二个创造性方面，本发明涉及细胞培养系统，其包括:
[0035].至少一个适于培养细胞的设备，该设备包括:
[0036]V至少一个生物反应器室，其包括至少一个适于细胞培养的内表面，
[0037]V流体入口 -出口装置，
[0038]V与至少一个生物反应器室连接的至少一个前室，其包括用于引入细胞的入口。
[0039]系统还能够以通用方式用于不同的用途，例如，通过交换可拆卸的设备一一其中的每一个都适于其进行的工作的类型一一用于细胞重编程序或者细胞扩增。
[0040]说明书(包括权利要求书、说明书和附图)中描述的所有特征都能够以任意组合方式进行组合，除了此类相互排斥的特征的组合。
【附图说明】
[0041]为了补充将在下面做出的说明并且为了根据其优选的实践实施方式来帮助更好地理解本发明的特征，附上一组附图作为所述说明的组成部分，在其中以说明性和非限制性特征描述了下述:
[0042]图1显示根据本发明所述的系统的实施方式。
[0043]图2.1,2.2、2.3和2.4显示根据应用于系统的具体实例的发明的方法的步骤顺序的具体实例。
[0044]图3显示具有用于细胞附着(39)的额外表面的生物反应器室(2)的具体实例。
[0045]发曰月详沐
[0046]细胞培养系统
[0047]由本发明提出的细胞培养系统是这样的系统，其包括:
[0048].至少一个适于培养细胞的设备(I)，该设备(I)包括:
[0049]V至少一个生物反应器室(2)，其包括至少一个适于细胞培养的内表面(22、3、39)，
[0050]V 流体入口 -出口装置(13、14、15、17、18、19、23、24)，
[0051]V与至少一个生物反应器室(2)连接的至少一个前室(4)，其包括用于引入细胞的入口(5)。
[0052]该培养基包含在用于包含细胞培养基的室(7)中，所述室(7)维持在期望的压力条件、温度条件、PH条件、氧水平和二氧化碳水平。为此，在一个实施方式中，用于包含培养基的室(7)被提供有用于这些条件的传感器并且被连接至控制压力的氧气瓶、二氧化碳瓶、NaOH分配器、氮气瓶(所有这些连接都通过它们对应的阀)并且，在具体实例中，连接至允许改变温度一一实施例中的具体物化条件一一的热交换器(11)。