用于可扩展大规模生产微细胞的生物处理系统和方法与流程

本公开总体上涉及生物处理系统和方法，并且更具体地，涉及用于从生物反应器系统生产微细胞的生物处理系统和方法。

背景技术：

1、当从生物反应器生产生物材料时为了实现可靠、稳健和经济的制造程序，由生物过程系统生产的高质量和大量的生物材料是至关重要的。

2、提高质量和维持产物可比性，同时最大限度地提高大规模生产的生产率，给生物过程开发带来了挑战。培养基组成会影响细胞生长、生产率和用于大规模生产的感兴趣细胞的翻译后修饰。

3、然而，尽管微细胞正在被开发为用于人类治疗和诊断、疫苗、化学药剂、农用化合物和生物活性剂的重要递送系统，但是就微细胞生产而言，没有太多关于培养基对细胞表现和产物质量的影响的研究。

4、因此，需要引入一种生物过程来优化以实时和大规模生产实现微细胞产物的所需结果的生物过程。结果可以是用于微细胞生产的更安全、更节能和环境可持续的制造生物过程。

技术实现思路

1、本公开提供了一种用于微细胞生产的生物处理系统，所述生物处理系统包括：(a)至少一个生物反应器；(b)用于微细胞生产的基本培养基；和(c)至少一种能够产生无染色体微细胞群的细菌细胞株。在实施方案中，所述生物反应器被布置用于维持被配置成提供所述无染色体微细胞群的连续生物过程。在实施方案中，所述生物反应器设置有选自下组的发酵参数：进料速率、温度、成分、溶解氧、搅拌速度、气流速率、氧气、ph、接种物和发酵时长。在实施方案中，所述生物处理系统中的微细胞生产产率是不受控制的生物处理系统中的微细胞生产产率的至少1.1倍。在实施方案中，所述进料速率为0至约10ml/min/l。在实施方案中，所述温度为约10℃至约70℃。在实施方案中，所述成分包括碳源、痕量金属、维生素、缓冲剂、氮源、消泡剂、另外的生长促进成分。在实施方案中，所述溶解氧为0至100％。在实施方案中，所述搅拌速度为约50至约10,000rpm。在实施方案中，所述气流速率为约0.1至约20标准升/分钟(slpm)。在实施方案中，所述氧气为0至100％。在实施方案中，所述ph为约3至约10。在实施方案中，所述接种物为约0.1％至约20％。在实施方案中，所述发酵时长为约12小时至约200小时。在实施方案中，所述微细胞的长度为约150nm至约950nm。在实施方案中，所述碳源是甘油或葡萄糖。在实施方案中，所述不受控制的生物处理系统是培养箱系统或摇瓶系统。在实施方案中，在所述生物处理之后的微细胞比率是生物反应器中总细胞的至少40％。

2、本公开教导由本文所教导的生物处理系统生产的微细胞能够包封农用药剂。在实施方案中，所述农用药剂是农用化学化合物或生物活性化合物。在实施方案中，所述农用化学化合物选自由以下组成的组：杀虫剂、除草剂、杀昆虫剂、杀真菌剂、杀线虫剂、肥料和激素或化学生长剂。在实施方案中，所述生物活性化合物选自核酸、肽、蛋白质、精油及其组合。在实施方案中，核酸选自由以下组成的组：反义核酸、双链rna(dsrna)、短发夹rna(shrna)、小干扰rna(sirna)、微rna(mirna)、核酶、适体及其组合。在实施方案中，精油包括香叶醇、丁香酚、染料木黄酮、香芹酚、百里酚、除虫菊或香芹酚。

3、本公开提供生物处理系统，所述生物处理系统是能够连续地生产无染色体微细胞群的受控制的连续生物处理系统。在实施方案中，部分地收获所述生产的微细胞并且所述生物处理系统连续地运行以生产另一个无染色体微细胞群。在实施方案中，从所述生物反应器中的总细胞的约5％至约90％部分地收获所述微细胞。

4、本公开提供了一种生物处理方法，所述方法包括以下步骤：(a)将至少一种细菌细胞株引入包含基本培养基的生物反应器环境中；(b)在所述生物反应器环境中培养来自(a)的所述细菌细胞株以生产无染色体微细胞群，其中所述细菌细胞株是生产微细胞的细菌细胞株，其中所述无染色体微细胞群从步骤(b)生产，并且其中所述生物反应器环境配置有选自下组的发酵参数：进料速率、温度、成分、溶解氧、搅拌速度、气流速率、氧、ph、接种物和发酵时长，如表1中所列。在实施方案中，所述方法还包括以下步骤：(c)从步骤(b)收获包含所述细菌细胞和新生产的微细胞群的一个批次的细胞；(d)纯化所述批次的细胞；(e)从所述批次的细胞中过滤或分选出所述无染色体微细胞群；和(f)浓缩所述微细胞。在实施方案中，所述纯化是通过盘式叠层离心(disc stack centrifugation)进行的。在实施方案中，所述浓缩的微细胞以液体形式或粉末形式储存。在实施方案中，所述粉末形式通过冷冻干燥、真空干燥或加热干燥所述浓缩的微细胞来制备。在实施方案中，所述生物处理是能够连续地生产无染色体微细胞群的受控制的连续生物处理。在实施方案中，部分地收获所述生产的微细胞，并且所述生物处理系统连续地运行以生产另一个无染色体微细胞群。在实施方案中，从所述生物反应器中的总细胞的约5％至约90％部分地收获所述微细胞。

5、本公开提供了通过本文所述的方法生产的微细胞。在一些实施方案中，在所述生物处理环境中生产的所述微细胞是在不受控制的生物处理环境中生产的微细胞的至少1.1倍。

技术特征：

1.一种用于微细胞生产的生物处理系统，所述生物处理系统包括：

2.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述进料速率为0至约10ml/min/l。

3.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述温度为约10℃至约70℃。

4.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述成分包括碳源、痕量金属、维生素、缓冲剂、氮源、消泡剂、另外的生长促进成分。

5.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述溶解氧为0至100％。

6.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述搅拌速度为约50至约10,000rpm。

7.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述气流速率为约0.1至约20标准升/分钟(slpm)。

8.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述氧气为0至100％。

9.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述ph为约3至约10。

10.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述接种物为约0.1％至约20％。

11.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述发酵时长为约12至约200小时。

12.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述微细胞的长度为约150nm至约950nm。

13.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述碳源是甘油或葡萄糖。

14.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述不受控制的生物处理系统是培养箱系统或摇瓶系统。

15.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述微细胞能够包封农用药剂。

16.如权利要求15所述的生物处理系统，其中所述农用药剂是农用化学化合物或生物活性化合物。

17.如权利要求16所述的生物处理系统，其中所述农用化学化合物选自由以下组成的组：杀虫剂、除草剂、杀昆虫剂、杀真菌剂、杀线虫剂、肥料和激素或化学生长剂。

18.如权利要求16所述的生物处理系统，其中所述生物活性化合物选自核酸、肽、蛋白质、精油及其组合。

19.如权利要求18所述的生物处理系统，其中所述核酸选自由以下组成的组：反义核酸、双链rna(dsrna)、短发夹rna(shrna)、小干扰rna(sirna)、微rna(mirna)、核酶、适体及其组合。

20.如权利要求18所述的生物处理系统，其中所述精油包括香叶醇、丁香酚、染料木黄酮、香芹酚、百里酚、除虫菊或香芹酚。

21.如权利要求1所述的生物处理系统，其中在所述生物处理之后的微细胞比率是生物反应器中总细胞的至少40％。

22.如权利要求1所述的生物处理系统，其中所述生物处理系统是能够连续地生产无染色体微细胞群的受控制的连续生物处理系统。

23.如权利要求22所述的生物处理系统，其中部分地收获所述生产的微细胞并且所述生物处理系统连续地运行以生产另一个无染色体微细胞群。

24.如权利要求23所述的生物处理系统，其中从所述生物反应器中的总细胞的约5％至约90％部分地收获所述微细胞。

25.一种生物处理方法，所述方法包括以下步骤：

26.如权利要求25所述的方法，其中所述进料速率为0至约10ml/min/l。

27.如权利要求25所述的方法，其中所述温度为约10℃至约70℃。

28.如权利要求25所述的方法，其中所述成分包括碳源、痕量金属、维生素、缓冲剂、氮源、消泡剂、另外的生长促进成分。

29.如权利要求25所述的方法，其中所述溶解氧为0至100％。

30.如权利要求25所述的方法，其中所述搅拌速度为约50至约10,000rpm。

31.如权利要求25所述的方法，其中所述气流速率为约0.1至约20标准升/分钟(slpm)。

32.如权利要求25所述的方法，其中所述氧气为0至100％。

33.如权利要求25所述的方法，其中所述ph为约3至约10。

34.如权利要求25所述的方法，其中所述接种物为约0.1％至约20％。

35.如权利要求25所述的方法，其中所述发酵时长为约12至约200小时。

36.如权利要求25所述的方法，其中所述微细胞的长度为约150nm至约950nm。

37.如权利要求25所述的方法，其中所述碳源是甘油或葡萄糖。

38.如权利要求25所述的方法，其中所述不受控制的生物处理在培养箱环境或摇瓶环境中进行。

39.如权利要求25所述的方法，其中所述微细胞能够包封农用药剂。

40.如权利要求39所述的方法，其中所述农用药剂是农用化学化合物或生物活性化合物。

41.如权利要求40所述的方法，其中所述农用化学化合物选自由以下组成的组：杀虫剂、除草剂、杀昆虫剂、杀真菌剂、杀线虫剂、肥料和激素或化学生长剂。

42.如权利要求40所述的方法，其中所述生物活性化合物选自核酸、肽、蛋白质、精油及其组合。

43.如权利要求42所述的方法，其中所述核酸选自由以下组成的组：反义核酸、双链rna(dsrna)、短发夹rna(shrna)、小干扰rna(sirna)、微rna(mirna)、核酶、适体及其组合。

44.如权利要求42所述的方法，其中所述精油包括香叶醇、丁香酚、染料木黄酮、香芹酚、百里酚、除虫菊或香芹酚。

45.如权利要求25所述的方法，其中在所述生物处理之后的微细胞比率是生物反应器中总细胞的至少40％。

46.如权利要求25所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

47.如权利要求46所述的方法，其中所述纯化通过盘式叠层离心进行。

48.如权利要求46所述的方法，其中所述浓缩的微细胞以液体形式或粉末形式储存。

49.如权利要求48所述的方法，其中所述粉末形式通过冷冻干燥、真空干燥或加热干燥所述浓缩的微细胞来制备。

50.如权利要求25或46所述的方法，其中所述生物处理是能够连续地生产无染色体微细胞群的受控制的连续生物处理。

51.如权利要求25或46所述的方法，其中部分地收获所述生产的微细胞并且所述生物处理系统连续地运行以生产另一个无染色体微细胞群。

52.如权利要求51所述的生物处理系统，其中从所述生物反应器中的总细胞的约5％至约90％部分地收获所述微细胞。

53.一种微细胞，其通过如权利要求25或46所述的方法生产。

54.如权利要求53所述的微细胞，其中在所述生物处理环境中生产的所述微细胞是在不受控制的生物处理环境中生产的微细胞的至少1.1倍。

55.如权利要求1、25或46所述的发酵参数，其中所述发酵参数列于表1中。

技术总结
本公开提供了具有限定的发酵参数的用于增强微细胞生产的受控制的生物处理系统、和所述生物处理系统的方法以及使用生物反应器或发酵罐从所述生物处理系统生产微细胞的方法。

技术研发人员：A·H·沙基尔,J·弗兰克,J·恩伦德尔,S·佐莫罗迪,P·普尔特赫利
受保护的技术使用者：农业球体公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15