用于种子培养和生产过程中的自动接种的系统和方法与流程

用于种子培养和生产过程中的自动接种的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年10月25日提交的第62/925,940号美国临时专利申请的优先权权益，且该临时专利申请在允许的情况下以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
3.在此涵盖的发明包括生物反应器系统，以及用于监测和控制生物反应器系统中的种子培养过程的方法。特定实施例进一步包括包含拉曼光谱仪的生物反应器系统，以及使用拉曼光谱法来监测和控制种子培养过程的方法。


背景技术：

4.治疗性抗体，且特定来说单克隆抗体(mab)已经成为现代医学中用于研发可在包含癌症和自身免疫疾病等大量疾病的治疗中使用的目标蛋白的重要工具。
5.由细胞系产生所关注的目标蛋白，所述细胞系从初始冷冻保存的细胞储备物经由种子培养过程扩张经历一个或多个阶段直至实现预定活细胞密度(vcd)，此时，扩张的细胞储备物接着被引入到生产型生物反应器以用于接种保持在其中的培养基。接种之后，细胞培养物在生物反应器中继续生长直至榨出所要数量的目标蛋白，然后可采集细胞培养液且可使目标蛋白分离并提纯。
6.传统的种子培养过程包含初始冷冻保存的细胞储备物和最终生产型生物反应器之间的使用增加大小的容器进行的细胞生长和扩张的多个阶段。在较早工艺中，可经由若干阶段扩张初始冷冻保存的细胞储备物，所述阶段可包含(例如)一个或多个摇瓶、一个或多个旋转瓶、一个或多个编织袋，以及一个或多个扩张腔室，然后达到预定vcd以用于生产型生物反应器的接种。近年来，已经开发了用于以较少步骤实现预定vcd的更高效的种子培养过程。然而，现代工艺仍需要经由至少一个扩张腔室进行细胞扩张以达到预定vcd，然后在最终生产型生物反应器中接种培养基。
7.通常，最终目标蛋白浓度可增加，且可在生产型生物反应器中通过使用具有相同vcd的接种物来减小批次间的一致性。然而，产生目标生产型生物反应器性能的接种物vcd存在某一范围。举例来说，接种物vcd太低可能导致不合需要的乳酸细胞代谢，而接种物vcd过高可能归因于细胞退出指数生长期而导致生产型生物反应器中细胞生长减缓。
8.不合需要的乳酸细胞代谢和生产型生物反应器中细胞生长减缓导致产生比原本已经从哪些细胞产生的目标蛋白更低数量的目标蛋白，且因此导致产量损失及过程效率总体降低。如此，合乎需要的是，细胞扩张生长到预定vcd，从而实现生产型生物反应器中合乎需要的乳酸细胞代谢并维持指数细胞生长，且生产型生物反应器在达到预定vcd之后尽快接种。
9.应了解，目标vcd范围将基于不同细胞系的性质在细胞系之间变化。然而，另一困难在于，归因于培养基和其它操作条件的变化，细胞扩张还可能在共同细胞系的个别生产线之间变化。因此，在上游扩张腔室中细胞扩张到预定vcd之后接种生产型生物反应器的定
时可以是可变的。
10.尽管此项技术中目前有许多进步，但仍需要进一步改进种子培养过程，以便更进一步推进现有技术水平，并整体上改进产量。作为一个非限制性实例，现有技术水平将从促进细胞扩张到预定vcd之后生产型生物反应器的接种的改进中获益。


技术实现要素：

11.本发明涉及使用过程分析技术(pat)工具和pat知识管理器来提供监测和控制策略以提高过程一致性的系统和方法。在一个方面中，根据本发明的系统和方法减少对于手动操作的依赖性以获得和校验离线样本来确认目标细胞密度以及例如当接种最终生产型生物反应器时起始生物反应器之间细胞培养物的转移。利用拉曼光谱法结合pat数据管理软件，来实现细胞生长的连续监测以及当检测到预定义触发事件时(例如，当检测到目标活细胞密度时)两个容器之间细胞培养物的自动化转移。
12.本文的系统用以使用拉曼光谱仪监测扩张腔室中的细胞培养物，且基于拉曼光谱数据控制用来自扩张腔室的接种物对生产型生物反应器的接种。在一些实例中，系统控制方案包含通过使用直列泵基于确定上游扩张腔室(例如，相对较小体积的上游生物反应器)中的细胞培养物已达到预定活细胞密度(vcd)而自动接种生产型生物反应器。此些系统和方法可与包含哺乳动物细胞(例如中国仓鼠卵巢(cho)细胞)的细胞培养物一起使用，且细胞培养物可经培育以产生包含抗体的蛋白、其抗原结合片段或融合蛋白。
13.此处的系统还可包含与计算机可读介质(例如，物理非暂时性存储器)通信的一个或多个处理器，所述计算机可读介质存储软件代码以供由所述一个或多个处理器执行，用于致使所述系统从拉曼光谱仪接收包含细胞培养物的vcd的数据；以及基于拉曼光谱数据执行生产型生物反应器的接种。存储在计算机可读介质上的软件代码可进一步被配置成使用例如偏最小平方回归模型等一个或多个多变量模型，来解译拉曼光谱数据。软件代码可进一步被配置成控制系统以对光谱数据执行一个或多个信号处理技术，例如噪声减少技术。
14.本文中所公开的系统用以监测和控制种子培养过程，且可包含：扩张腔室，其用于接收用于扩张到活细胞培养物中的初始细胞储备物；生物反应器，其与用于接收活细胞培养物的扩张腔室成流体连通；泵，其用于实现经由扩张腔室和生物反应器之间的流体连通路径将活细胞培养物从扩张腔室转移到生物反应器；多变量模型，其用于使用拉曼光谱测定法使拉曼光谱数据与扩张腔室内的细胞扩张过程的一个或多个过程变量相关，拉曼光谱仪适于生成拉曼光谱数据；以及计算机系统，其与拉曼光谱仪进行信号通信以用于接收拉曼光谱数据，且与泵进行信号通信以用于控制泵的操作从而实现活细胞培养物从扩张腔室到生物反应器的转移。
15.拉曼光谱仪可适于生成拉曼光谱数据，且多变量模型使拉曼光谱数据与一个或多个过程变量相关，且计算机系统可适于将过程变量测量值与一个或多个预定义过程设定点进行比较以确定一个或多个过程变量测量值是否已经满足预定义触发值。当计算机系统确定拉曼光谱数据中的过程变量测量值已经满足预定义触发值时，控制系统指示泵执行细胞培养物体积从扩张腔室到生物反应器的自动转移，借此在生物反应器中用来自扩张腔室的细胞培养物自动接种培养基。
16.计算机系统处理来自拉曼光谱仪的拉曼光谱数据以生成所述一个或多个过程变量的多变量模型，其可包含偏最小平方回归模型。当将来自拉曼光谱数据的过程变量测量值与一个或多个预定义过程设定点进行比较时，计算机系统可使用来自拉曼光谱数据的多个预定义隔离区的过程变量测量值，所述预定义隔离区例如800-850cm-1
；1260-1470cm-1
；1650-1840cm-1
；和/或2825-3080cm-1
的波长区。
17.本文的系统可用于通过以下操作自动接种生物反应器：在扩张腔室中扩张细胞储备物；使用多变量模型预测扩张腔室中的细胞扩张的一个或多个过程变量来生成拉曼光谱数据；利用计算机系统将来自拉曼光谱数据的过程变量预测与预定义过程设定点进行比较；以及当计算机系统确定来自拉曼光谱数据的一个或多个过程变量预测满足预定义触发值时，致动泵以用来自扩张腔室的活细胞培养物自动接种生物反应器。
18.本文的系统可处理从拉曼光谱仪接收的拉曼光谱数据以生成所述一个或多个过程变量的多变量模型，且可接着从多变量模型获得过程变量预测以供与所存储的预定义触发值进行比较。在完成种子培养过程之后，系统可存储所述完成的种子培养过程的多变量模型以供在监测和控制后续种子培养过程时使用。在种子培养过程中，系统可使用来自一个或多个先前种子培养过程的一个或多个多变量模型以供与后续种子培养过程中的一个或多个处理变量测量值进行比较。系统可使用来自一个或多个先前种子培养过程的一个或多个多变量模型来监测扩张腔室和/或生物反应器中的处理条件。
19.以上大体描述以及以下详细描述两者都是示例性的且仅是阐释性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步阐释。包含附图以提供对本发明的进一步理解；附图并入在本说明书中且构成本说明书的一部分；示出本发明的实施例；且连同描述内容一起用以阐释本发明的原理。
附图说明
20.可从结合下文描述的图式提供的以下详细描述确认本发明的另外的特征和优点：
21.图1展示根据本发明的系统的一个实例；
22.图2展示可与图1中的系统的计算机系统一起使用的计算机架构的一个实例；
23.图3展示使用图1的系统来自动接种生物反应器的方法的一个实例；
24.图4a-4d展示用于收集和处理光谱数据且使用图1的系统依据所收集的光谱数据生成回归模型的步骤；
25.图5展示使用图1的系统从拉曼光谱数据生成的回归模型的实例；
26.图6展示用于在使用图1的系统生成回归模型的过程中使用的光谱模型的数据范围；
27.图7展示利用图1的系统使用拉曼光谱数据的不同区生成的两个回归模型的一个对比实例；以及
28.图8展示由图1的系统生成的所预测过程值的经加权回归模型。
具体实施方式
29.以下公开内容参考附图中展示的实例论述本发明，但不将本发明限于那些实例。
30.如本文所使用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个/种(a/an)”和“所
述(the)”包含复数个提及物。除非另外要求，否则本文提供的任何和所有实例或示例性语言(如，“例如”)的使用仅希望更好地阐明本发明，且不对本发明的范围施加限制。本说明书中的任何语言都不应理解为指示任何未要求保护的要素对于本发明的实践是必要的或关键的。除非上下文清楚地指示，否则例如“第一”、“第二”、“第三”等术语在用于描述多个装置或元件时仅用于传达单独装置的相对动作、定位和/或功能，且并不强制此些装置或元件的特定次序，或者此些装置或元件的任何特定数量。
31.如本文相对于任何性质或情形所使用，词语“大体上”是指足够小而不会明显地减损所识别的性质或情形的偏差程度。给定情形中可允许的确切偏差程度将取决于特定上下文，如所属领域的一般技术人员将理解。
32.术语“约”或“大致”的使用既定描述高于和/或低于所陈述值或范围的值，如相应上下文中所属领域的一般技术人员将理解。在一些例项中，此可涵盖近似+/-10％范围内的值；在其它例项中，可涵盖近似+/-5％范围内的值；在另外其它例项中，可涵盖近似+/-2％范围内的值；且在另外的例项中，此可涵盖近似+/-1％范围内的值。上下文将清楚地作出每一例项的可适用范围，且不暗示进一步的限制。
33.应理解，术语“包括”当在本说明书中使用时指定所陈述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但除非本文指示或根据上下文明显矛盾，否则不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
34.除非本文另有指示，否则本文的值范围的叙述充当一种简略的表达方式以用于个别地参考落在所陈述范围内的每一单独值(包含每一范围的端点)、每一范围内的每一单独值，以及由每一范围包含的所有中间范围，其中每一种情况并入到本说明书中，如同其个别地在本文中叙述一般。
35.本文中所描述的所有方法可利用以任何合适的次序执行的个别步骤执行。除非本文指示或根据上下文明显矛盾，否则可在以下情况中执行方法：以所公开的精确次序执行而不存在任何中间步骤、一个或多个另外的步骤插入在所公开的步骤之间、所公开的步骤以除所公开的确切次序以外的次序执行、一个或多个步骤同时执行，以及省略一个或多个所公开的步骤。
36.术语“细胞培养物”和“细胞培养基”可互换使用，且包含被设计成支持微生物、细胞或细胞系的生长和维护的任何固体、液体或半固体。例如多肽、糖、盐、核酸、细胞碎屑、酸、碱、ph缓冲液、氧、氮、用于调节粘性的试剂、氨基酸、生长因子、细胞介素、维生素、辅因子和营养素等组分可存在于细胞培养基内。一些实例可提供使用例如在化学成分确定的基础培养基中生长的中国仓鼠卵巢(cho)细胞系等哺乳动物细胞或细胞系的哺乳动物细胞培养过程。
37.如本文中所使用，术语“营养素”可指代提供细胞培养物的生长和存活所必需的营养的任何化合物或物质。营养素的实例包含(但不限于)例如葡萄糖、半乳糖、乳糖、果糖或麦芽糖等单糖；氨基酸；以及例如维生素a、维生素b和维生素e等维生素。
38.如本文中所使用，术语“信号通信”可指代在两个或更多个装置之间传送信号的任何方式，但不限于物理连接(例如，硬连线信号路径)和非物理连接(例如，无线信号路径)。除非另外陈述，否则两个装置之间的信号通信可以是直接的(例如，第一装置中的传输器直接与第二装置中的接收器通信)或间接的(例如，第一装置中的传输器和第二装置中的接收
器经由中间收发器彼此通信)。
39.在一个实例中，如图1中所示，提供系统10，其包括扩张腔室110、光谱仪120、泵130、生产型生物反应器140和计算机系统150。扩张腔室110和生物反应器140经由馈送管线135彼此成流体连通，其中穿过馈送管线135的流体流由泵130控制。光谱仪120具有适于监测扩张腔室110内的细胞培养物的至少一个探测器125，且与计算机系统150进行信号通信。计算机系统150与至少光谱仪120和泵130进行信号通信，但还可与扩张腔室110、生物反应器140和网络中的一个或多个或每一个进行信号通信。在一些实例中，拉曼光谱仪120、计算机系统140和泵130中的两个或更多个可提供为单个一体式设备。
40.扩张腔室110和生物反应器140可作为分批、分批加料和/或连续单元操作。扩张腔室110和生物反应器140两者的体积可在约2l到约10,000的范围内。作为一个实例，扩张腔室110可以是50l不锈钢单元，且生物反应器140可以是250l单元。扩张腔室110和生物反应器140两者应维持约0.25
×
106个细胞/毫升到约100
×
106个细胞/毫升的范围内的细胞计数。
41.在一个实例中，光谱仪120为拉曼光谱仪，其可监测和收集关于具有可检测拉曼光谱的细胞培养物的任何组分的数据。本文的系统和方法可用于监测细胞培养基的任何组分，包含添加到细胞培养物的组分、从细胞分泌的物质，和细胞死亡后存在的细胞组分。可由所述系统和方法监测的细胞培养基的组分包含(但不限于)：营养素，例如氨基酸和维生素；乳酸；辅因子；生长因子；细胞生长速率；ph；氧；氮；活细胞计数；酸；碱；细胞介素；抗体；以及代谢物。
42.计算机系统150可使用一个或多个专门编程的通用计算机系统实施，例如嵌入式处理器、芯片上系统、个人计算机、工作站、服务器系统，和微型计算机或大型计算机，或处于分布式联网计算环境中。计算机系统150可包含一个或多个处理器(cpu)1502a-1502n、输入/输出电路系统1504、网络适配器1506和存储器1508。cpu 1502a-1502n执行程序指令以便实行本发明的系统和方法的功能。通常，cpu 1502a-1502n为一个或多个微处理器，例如intel处理器。
43.输入/输出电路系统1504提供将数据输入到计算机系统150或从计算机系统150输出数据的能力。举例来说，输入/输出电路系统1504可包含例如键盘、鼠标、触控板、轨迹球、扫描仪、模/数转换器等输入装置、例如视频适配器、监视器、打印机等输出装置，以及例如调制解调器等输入/输出装置。网络适配器1506使计算机系统150与网络1510介接，所述网络可以是任何公用或专有的lan或wan，包含(但不限于)因特网。
44.存储器1508存储由cpu 1502a-1502n执行的程序指令以及由cpu 1502a-1502n使用和处理的数据，以执行计算机系统150的功能。存储器1508可包含(例如)电子存储器装置，例如随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪存储器等；以及机电存储器，例如磁盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器等，其可使用集成驱动电子设备(ide)接口或其变型或增强形式(例如，增强型ide(eide)或超直接存储器存取(udma))，或者基于小型计算机系统接口(scsi)的接口或其变型或增强形式(例如，快速scsi、宽scsi、快速和宽scsi等)，或者串行高级技术附件(sata)或其变型或增强形式，或者光纤通道仲裁环路(fc-al)接口。
45.存储器1508可包含控制器例程1512、控制器数据1514和操作系统1516。控制器例
程可包含软件以执行处理来实施一个或多个控制器。控制器数据可包含控制器例程执行处理所需要的数据。在一个实施例中，控制器例程可包含用于执行多变量分析的多变量软件，例如pls回归建模。在此方面中，控制器例程可包含用于执行pls建模的simca(sartorius stedim data analytics ab，瑞典于默奥)。在另一实施例中，控制器例程还可包含用于对数据集执行噪声减少的软件。在此方面中，控制器例程可包含用于执行噪声减少滤波器模型的matlab runtime(mathworks公司，马萨诸塞州纳提克)。此外，控制器例程可包含用于操作例如比例-积分-微分(pid)控制器等自动化控制单元的软件(例如，matlab runtime)。用于操作系统的软件还应能够计算预定义设定点和测得的过程变量(例如，测得的营养素浓度)之间的差，且提供何时将达到预定义设定点的预测。当包含用于预测到达预定义设定点的时间的功能性时，正如pid控制器，计算机系统150还与泵130进行信号通信使得正确量的接种物可抽吸到扩张腔室110和/或生物反应器140中，正如预定义的。系统10可监测和控制扩张腔室110和生物反应器140(如图1中所示)中或多个扩张腔室和/或多个生物反应器中的过程变量。
46.图3展示利用系统10执行种子培养过程的一个方法200的流程图。在冷冻保存的细胞储备物引入到扩张腔室110中的培养基中之后，拉曼光谱仪120从扩张腔室110中的扩张的细胞培养物收集拉曼光谱数据(图4a)(步骤201)。拉曼光谱法是一种形式的振动光谱法，其提供关于可用于样本识别和量化的分子振动的信息。拉曼光谱仪120经由探测器125收集拉曼光谱数据，所述探测器可以是接触式或非接触式探测器。非接触式探测器125实现细胞培养物的原位拉曼分析，而不需要接触细胞培养物或从细胞培养物提取。原位拉曼分析的有利之处在于，其为非侵入性的，且因此降低细胞培养物受到污染的风险，细胞培养物受到污染可能会对细胞培养物和所得到的蛋白产生不合需要的影响。
47.拉曼光谱数据以规律的频率获取，使得光谱数据不断地更新。可大约每隔10到120分钟一次、大约每隔15到60分钟一次，或大约每隔20到30分钟一次，收集光谱数据。可依据具体情况，例如基于被认为适合于确保光谱数据充分指示给定细胞培养物的当前状态的特定细胞系和/或处理条件，确定适当的取样频率。可利用任何可商购的拉曼光谱仪，其非限制性实例可包含ramanrxn2和ramanrxn4光谱仪(kaiser optical systems公司，密歇根州安娜堡)。
48.在收集之后，在步骤202中，原始光谱数据传输到计算机系统150，其在该处经预处理，且经处理的拉曼数据(图4b)存储于存储器1508中在专用位置处以供后续使用(步骤202)。在一些实例中，拉曼光谱数据的处理包含应用一个或多个光谱滤波器来校正任何基线偏移。举例来说，原始光谱数据可利用点平滑技术或正规化技术来处理。可能需要正规化来校正拉曼光谱仪的任何激光功率变化和曝光时间。在一些实例中，可用点平滑(例如，具有21cm-1
点平滑的第1导数)和正规化(例如，标准正规変量(snv)正规化)来处理原始拉曼光谱数据，
49.与拉曼光谱数据的收集(步骤201)并行地，还经由替代性“离线”方法收集过程变量数据(步骤203)且同样存储于存储器1508中(步骤204)。可经由任何适当的分析方法，例如经由例如bioprofile分析仪(nova biomedical公司，美国马萨诸塞州)等局部分析仪中测试的细胞培养物的手动获得的样本，来收集离线过程变量数据。以比拉曼光谱数据低的频率收集离线过程变量数据-例如，大约每隔24小时一次、大约每隔12小时一次，或
大约每隔6小时一次-且充当拉曼光谱数据的基线参考。当收集到时，离线过程变量数据也存储在计算机系统150中在专用位置处。当收集离线过程变量数据时，计算机系统150还可存储来自pat和/或数据管理系统(例如，实验室数据管理系统和/或连续在线过程数据)的信息。
50.计算机系统150使用经处理的拉曼数据来生成报告细胞培养物的一个或多个处理变量的多变量模型(步骤205)。当离线过程变量数据可用时，计算机系统150将拉曼光谱数据与相应离线过程变量数据进行比较以便使两个数据集之间的峰值相关。计算机系统使用所存储的pat和/或数据管理数据来使离线过程变量数据与相应拉曼光谱数据相关。例如simca 13(sartorius stedim data analytics ab，瑞典于默奥)等任何类型的多变量软件包可用于使两个光谱数据集合之间的峰值相关。
51.由计算机系统150执行的多变量建模可包含(但不限于)偏最小平方(pls)、主分量分析(pca)、正交偏最小平方(opls)、多变量回归、典型相关、因子分析、群集分析、图形程序等。在图4c-4d所示的实例中，通过拟合从拉曼光谱数据获得的可用测量值和离线过程变量数据(图4c)来创建pls回归模型，且通过移除离群值以得到线性预测模型(图4d)来优化(步骤206)所述模型。此pls回归模型可用于提供预测过程值，例如待由计算机系统150监测以实行对系统10的控制的特定变量的预测浓度值。
52.模型优化可包含将额外信号处理技术应用于多变量模型和其中的预测过程值。在一个实例中，噪声减少技术可应用于预测过程值以执行数据平滑和/或信号排斥。此噪声减少技术提供经滤波模型。一种噪声减少技术是将原始测量值与关于所述测量值应根据模型产生什么的基于模型的估计值组合。噪声减少技术可将当前预测过程值与其不确定性组合，所述不确定性可由预测过程值的重复性和当前处理条件确定。一旦观察到下一预测过程值，就使用加权平均值更新预测过程值的估计值，其中给予具有较高确定性的估计值较大权重。使用迭代方法，可基于前一测量值和当前处理条件更新最终过程值。在此方面中，算法应为递归的且能够实时运行以便利用当前预测过程值、先前值和以实验方式确定的常数。噪声减少技术改进来自拉曼分析和pls预测的测量值的稳健性。
53.计算机系统150包含自动化控制单元(acu)155，其在步骤207中操作以评估所建模的光谱数据来确定是否应激活泵130以将细胞培养物体积从扩张腔室110转移到生物反应器140，以便在生物反应器140中接种培养基。acu 155存储一个或多个预定义设定点值，其各自限定用于执行自动接种的触发事件。acu 155可以是任何类型的自动化控制器，其能够将经滤波过程值与一个或多个预定义设定点值进行比较，且在确定一个或多个经滤波过程值满足相应设定点值的条件(例如，处于或高于最大设定点值；处于或低于最小设定点值；等等)后自动执行预定义动作。如果acu 155确定已经满足接种的预定义条件，则acu 155致动泵130以实现穿过流体管线135的流体流，借此自动接种生物反应器140(步骤208)，否则，过程经由迭代环路返回到数据收集(步骤209)。
54.在一个实例中，acu 155基于作为当前种子培养过程的主体的细胞培养物的目标vcd存储预定义设定点值(在本文中也被称为“触发值”)。此预定义设定点值可设定为目标vcd，使得生产型生物反应器中可存在合乎需要的细胞代谢，同时还维持细胞处于指数生长期。举例来说，基于vcd的触发值可设定为等于预定目标vcd的值；目标vcd-2.5％的值；目标vcd-5％的值；目标vcd-10％的值；等等。在此实例中，如果acu 155确定测得的vcd值等于大
于预定义基于vcd的触发值的值，则acu 155将所述条件视为用于致动泵130以实现穿过流体管线135的流体流的触发事件，使得生物反应器140中的培养基用来自扩张腔室110的细胞培养物体积自动接种。
55.acu 155可存储任何数目的预定义触发值，从而建立任何数目的触发事件的条件。举例来说，可基于目标vcd设定第一触发值，且可基于最小乳酸值设定第二触发值。基于vcd的触发值可表示用于在接种生物反应器140时使用的目标vcd(例如早先所描述)，而基于乳酸的触发值可识别已预先确定为传信细胞生长状态的改变的最小乳酸水平。此基于乳酸的触发值可设定为等于预定最小乳酸水平的值；最小乳酸水平+2.5％的值；最小乳酸水平+5％的值；最小乳酸水平+10％的值；等等。在此实例中，acu 155可适于在检测到任一触发事件后自动接种生物反应器140，使得一旦达到预定义vcd触发值，系统10就接种生物反应器140，但如果检测到等于或小于预定义的基于乳酸的触发值的乳酸水平测量值，则可在较低vcd下触发自动接种，借此确保在细胞生长状态改变之前接种生物反应器140。
56.作为另一实例，acu 155可以基于目标vcd的第一触发值、基于已事先预先确定为指示细胞生长状态的改变的任何处理变量的第二触发值，以及基于模型预测的vcd的第三触发值来操作。模型预测的基于vcd的触发值可设定为等于被认为是对于给定种子培养过程可接受的最大模型预测的vcd的值；最大细胞生长速率-2.5％的值；最大细胞生长速率-5％的值；最大细胞生长速率-10％的值；等等。在此实例中，acu 155可适于在检测到触发事件中的任一个后自动接种生物反应器140，使得一旦达到预定义vcd触发值，系统10就接种生物反应器140，但如果检测到满足已预先确定为指示细胞生长状态的改变的条件的处理变量值，则可在较低vcd下触发接种，增加的预防措施是：如果检测到等于或大于预定义的模型预测的vcd触发值的模型预测的vcd，则也触发较早自动接种。以此方式，如果细胞培养物在检测到预定义vcd触发值之前开始经历增加的模型预测的vcd，且未检测到提供细胞生长状态的改变的警示的任何其它处理变量，则系统可在引发不可接受的细胞生长状态之前触发自动接种。
57.acu 155可基于任何数目的不同过程变量以任何数目的预定义触发值操作，所述过程变量可以包含(但不限于)以下中的任一个或组合：一个或多个营养素(例如氨基酸和维生素)；乳酸；辅因子；生长因子；细胞生长速率；ph；氧；氮；活细胞计数；细胞死亡计数；酸；碱；细胞介素；抗体；以及代谢物。
58.计算机系统150还可具有实现从平台接口实时对包含acu 155的系统的改变的控制件。举例来说，可存在允许用户进行以下操作的接口：基于若干不同处理变量选择一个或多个触发条件(例如，基于vcd的触发条件；基于乳酸的触发条件；基于细胞生长速率的触发条件等)；输入期望值以用作触发条件中的预定义设定点值(例如，基于目标vcd；最小乳酸水平；最大细胞生长速率等的触发值；)以及调整一个或多个预先设定的触发值。acu 155应能够响应于一个或多个预定义触发值的改变来调整触发自动接种的条件。
59.在第一种子培养过程中，使用拉曼光谱数据以基于450-1800cm-1
和2600-3100cm-1
的整个范围内的过程变量测量值(同时排除1800《x《2600cm-1
范围内的测量值)生成多变量模型。与拉曼光谱测量并行地，还使用bioprofile分析仪进行离线光谱测量。每隔15-60分钟进行拉曼光谱测量一次，而在冷冻保存的细胞储备物引入到扩张腔室110中之后大致4小时、24小时、48小时和72小时这些时间中的每一时间处进行离线过程变量测量一
155可以是局部加权回归模型，如cleveland,w.s.，稳健局部加权回归和平滑散点。美国统计协会期刊，第74卷，第368期(1979)：829-836，其以全文引用的方式并入本文中。举例来说，加权函数可以是淡化对批次中的较早点的强调且强调新近点的五阶多项式。先验知识表明n-1中的细胞生长为s形的直觉，这暗示中间生长区为大致线性的。局部回归模型可估计此线性且外推以更新预测接种时间，并且还计算其中所估计过程值将等于触发值的测量之间的时间。此方法减少如图8所示的单个拉曼测量的预测中的变化。
67.尽管参考特定实施例描述本发明，但所属领域的技术人员将理解，以上公开内容仅阐述示例性实施例；本发明的范围不限于所公开的实施例；且本发明的范围可涵盖包括相对于本文中所公开的实例的各种改变和修改的额外实施例，而不脱离所附权利要求书及其等效物中限定的本发明的范围。
68.在理解或完成本发明的公开内容所必须的程度上，本文提及的所有出版物、专利、专利申请以如同各自单独地如此并入的相同程度以引用的方式明确并入本文中。不应准予并入本文的任何专利明确或暗示的许可。
69.本发明不限于本文中示出的示例性实施例，而是由所附权利要求书表征。