生物处理系统和方法与流程

本发明涉及一种用于连续生物处理贴壁细胞(adherent cell)的系统及其用途。本发明还涉及一种用于连续生物处理贴壁细胞的方法。

背景技术：

1、众所周知，再生医学，特别是细胞治疗技术，已经在有目的的细胞类型和应用方面扩大了其范围，从而提高了治愈多种疾病的潜力。然而，就细胞制造而言，一些治疗所需的大量细胞(这可至高达10亿)是一个重大挑战。

2、此外，由于最终产品通常由细胞本身表示，因此在当前细胞治疗产品的监管框架下，必须满足多个要求。特别地，用于细胞扩增的系统必须符合当前良好的制造实践；流体路径应该是封闭且无菌的，同时尽量减少人为干预；培养基应是化学定义的，并且优选地不含血清或其他外源性物质；并且该过程应是标准化的、可重复的，并且通常具有在整个过程中保持所需细胞表型的特性，同时确保保持商品的合理成本。

3、因此，为了维持对细胞的巨大需求并满足所需的条件，已经尝试实施和调整先前为用于生产生物制品的大规模哺乳动物细胞培养而开发的工业工艺。

4、在这些工艺中，获得大量贴壁细胞的最先进的方法之一为通过使用灌注生物反应器的自动化或基于微载体的扩增。虽然通过改善微载体功能，细胞产量已经显著增加，但是仍然还需要优化一些其他关键生产步骤。例如，需要改进的细胞收获方法，以更容易、更有效、入侵性更少地从微载体培养底物中回收扩增的细胞。由于这些原因和诸如成本、微载体制备以及将已建立的基于2d烧瓶的方案转化为3d微载体培养物所需的时间/资源等其他原因，商业组织对基于微载体的系统的吸收一直很慢。

5、连续生物处理系统可以满足治疗性细胞扩增的所有要求标准，包括效率和法规遵从性。

6、30多年前引入的连续生物处理的一般概念是指一个不断运行的封闭系统，将不断流动的原材料加工成中间产品或最终产品。这样的系统具有若干优点，包括减少制造成本和制造设施的规模，以及提高最终产品的质量、再现性和标准化。

7、连续生物处理当前被应用在生物技术(例如，用于生产生物药物、重组蛋白质和单克隆抗体)中。然而，由于缺乏合适的连续生物处理方法，该方法目前尚未用于制造具有治疗潜力的细胞。

8、因此，本发明的目的是提供一种用于连续生物处理贴壁细胞的系统，该系统将允许在用于连续生物处理细胞的系统中以最小的人为干预培养和收获贴壁细胞，从而改善与现有技术相关的某些问题。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种用于连续生物处理贴壁细胞的系统，所述系统包括：

2、细胞生长室；

3、细胞捕获器(cell trap)，其与细胞生长室流体连通，所述细胞捕获器包括细胞出口；和

4、流体流动系统，其被构造为在第一操作(operation，运行)模式与第二操作模式之间进行选择性切换；

5、其中，在第一操作模式下，流体流动系统被构造为引导流体通过细胞生长室流向细胞捕获器，以使得来自细胞生长室的细胞收集在细胞捕获器中，以及

6、在第二操作模式下，流体流动系统被构造为将流体引导至细胞捕获器并通过细胞出口，从而收获收集在细胞捕获器中的细胞。

7、所述系统的细胞生长室可包括本文所述的细胞生长室的任何特征。

8、适当地，所述系统进一步包括用于将流体引入至流体流动系统中的至少一个储器(reservoir，贮器，贮液器)。

9、适当地，在第一操作模式下，流体流动系统被构造为引导流体从细胞捕获器流向流体废液出口(fluid waste outlet，废液出口，流体废物出口)或返回通过(backthrough)细胞生长室。

10、适当地，所述系统的细胞捕获器包括过滤器，所述过滤器被构造为阻止细胞通过流体废液出口或返回通过细胞生长室。

11、适当地，在第二操作模式下，流体流动系统被构造为使得流体绕过(by-passes)细胞生长室。

12、适当地，所述系统进一步包括阀组件，所述阀组件被构造为在对应于第一操作模式的第一构造(configuration，配置)与对应于第二操作模式的第二构造之间进行选择性切换。

13、适当地，在第一构造中，阀组件被构造为阻止流体直接流至细胞捕获器，而不首先通过细胞生长室。

14、适当地，在第一构造中，阀组件被构造为允许流体从流体储器流至细胞生长室。

15、适当地，在第一构造中，阀组件被构造为允许培养基沿着生长室入口导管通过并阻止培养基沿着旁通导管通过。

16、适当地，在第二构造中，阀组件被构造为阻止流体从流体储器流至细胞生长室。

17、适当地，在第二构造中，阀组件被构造为允许流体从流体储器直接流至细胞捕获器。

18、适当地，在第二构造中，阀组件被构造为阻止培养基沿着生长室入口导管通过并阻止培养基沿着旁通导管通过。

19、适当地，阀组件包括第一阀和第二阀，所述第一阀被构造为选择性地控制流体流至细胞生长室和细胞捕获器，所述第二阀被构造为选择性地允许流体流动通过(flow offluid through，流经)细胞出口。

20、适当地，所述系统进一步包括旁通导管，所述旁通导管被构造为使流体从流体储器流向细胞捕获器。

21、适当地，所述系统进一步包括生长室入口导管，所述生长室入口导管被构造为使流体从流体储器流向生长室。

22、适当地，所述系统进一步包括用于将流体泵送通过流体流动系统的至少一个泵。

23、适当地，至少一个泵不定位在细胞生长室与细胞捕获器之间。

24、适当地，所述系统进一步包括收集容器，所述收集容器流体连接至细胞捕获器以用于从细胞捕获器中收集收获的细胞。

25、适当地，收集容器从所述系统可拆卸。

26、适当地，所述系统的细胞生长室包括入口、出口和定位在入口与出口之间的一个或多个细胞培养板。

27、适当地，多个细胞培养板以限定通过细胞生长室的多个流动通道的堆叠构造布置，并被取向为使得在使用中，从细胞培养板上脱离的细胞沿着流动通道行进并通过出口。

28、适当地，所述系统进一步包括至少一个传感器，所述传感器被构造为监测所述系统中的流体的至少一种流体特性。

29、适当地，所述系统进一步包括传感器，所述传感器被构造为监测细胞捕获器内的细胞的体积。

30、适当地，所述系统进一步包括控制器，所述控制器被构造为自动控制流体流动系统以在第一操作模式与第二操作模式之间进行切换。

31、适当地，控制器被构造为当在细胞捕获器中收集的细胞的数量达到预定阈值时将流体流动系统自动切换至第二操作模式。

32、根据本发明的第二方面，本文提供了根据任一前述权利要求的系统用于连续生物处理贴壁细胞的用途。

33、根据本发明的第三方面，本文提供了一种连续生物处理贴壁细胞的方法，所述方法包括：

34、将流体流动系统在第一操作模式与第二操作模式之间进行选择性切换，

35、其中第一操作模式包括引导流体通过细胞生长室流向细胞捕获器以及在细胞捕获器中收集来自细胞生长室的细胞，

36、其中第二操作模式包括将流体引导至细胞捕获器并通过细胞捕获器出口，从而收获收集在细胞捕获器中的细胞。

37、应理解，上述方法可使用包括上文描述或在此讨论的任何特征的系统来进行。

38、适当地，在第一操作模式下，离开细胞捕获器的流体再循环通过细胞生长室。

39、适当地，在第一操作模式下，离开细胞捕获器的流体的至少一部分被选择性地引导流向废液回路并从流体流动系统中移除。

40、本文还描述了一种用于连续生物处理贴壁细胞的细胞生长室，所述细胞生长室包括：

41、入口，其定位于细胞生长室的上端，其中入口可连接至细胞培养基源；

42、出口，其定位于细胞生长室的下端；和

43、一个或多个细胞培养板，其定位于入口与出口之间，

44、其中一个或多个细胞培养板以限定通过细胞生长室的多个流动通道的堆叠构造布置并相对于在细胞生长室的上端与下端之间延伸的细胞生长室的轴线成0至75度的角度取向。

45、适当地，轴线相对于上端和下端基本上是垂直的。

46、适当地，一个或多个细胞培养板平行于轴线取向。

47、适当地，入口与出口之间的方向限定了流动方向，并且其中流动方向从入口到出口基本上是线性的。

48、适当地，一个或多个细胞培养板相对于流动方向成0至75度的角度取向。

49、适当地，多个细胞培养板间隔至少1毫米。

50、适当地，多个细胞培养板均匀间隔。

51、适当地，一个或多个细胞培养板形成挡板以用于扰乱来自入口的细胞培养基的流动。

52、适当地，多个细胞培养板中的一个或每个从细胞生长室的一侧延伸至细胞生长室的相对侧。

53、适当地，多个细胞培养板中的一个或每个包括促进细胞附着至其的涂层。

54、适当地，多个细胞培养板中的一个或每个包括第一和第二细胞培养表面。

55、适当地，第一和第二细胞培养表面基本上是平面的。

56、适当地，细胞生长室进一步包括从一个或多个细胞培养板朝出口向内成锥形的锥形出口部。

57、适当地，锥形出口部是在一个或多个细胞培养板与出口之间的圆锥形底座(base，基底)。

58、适当地，锥形出口部相对于细胞生长室的轴线成25至65度的角度向内成锥形。

59、适当地，细胞生长室进一步包括从入口朝一个或多个细胞培养板向外成锥形的锥形入口部。

60、适当地，一个或多个细胞培养板与入口间隔1mm至1m的距离。

61、适当地，一个或多个细胞培养板与出口间隔1mm至1m的距离。

62、适当地，细胞生长室进一步包括细胞捕获器，所述细胞捕获器被构造为收集从一个或多个细胞培养板脱离的细胞。

63、本文还描述了细胞生长室用于连续生物处理贴壁细胞的用途。

64、本文还描述了一种使用本文所述的细胞生长室连续生物处理贴壁细胞的方法，所述方法包括：

65、使细胞培养基通过细胞生长室的入口；

66、收集来自细胞生长室的出口的流体，其中流体包括细胞培养基和从一个或多个细胞培养板脱离的细胞；

67、从收集的流体分离细胞。

68、应理解，可以使用细胞生长室(包括上文所述的任何特征或在此描述的细胞生长室的任何特征)来实施连续生物处理贴壁细胞的方法。

69、例如，根据第一方面的用于连续生物处理贴壁细胞的细胞生长室可包括：

70、入口，其定位于细胞生长室的上端，其中，入口可连接至细胞培养基源；

71、出口，其定位于细胞生长室的下端；和

72、一个或多个细胞培养板，其定位于入口与出口之间，

73、其中一个或多个细胞培养板以限定通过细胞生长室的多个流动通道的堆叠构造布置并相对于在定位于细胞生长室的上端的入口与定位于细胞生长室的下端的出口之间延伸的细胞生长室的轴线成0至75度的角度取向。

74、适当地，轴线相对于定位于细胞生长室的上端的入口与定位于细胞生长室的下端的出口基本上是垂直的。

75、本发明的连续生物处理贴壁细胞的系统与多个优点相关。例如，所述系统利用细胞生长室，所述细胞生长室在最少的人为干预下辅助增殖和收获贴壁细胞。此外，连续生物处理细胞的系统是封闭且无菌的，和/或不含血清或其他外源性物质，从而允许使用良好的制备实践生产细胞。此外，连续生物处理细胞的系统可允许收获贴壁细胞，而不需要将贴壁细胞与对细胞可能具有不期望的影响(如降低细胞活性)的细胞锚定底物降解剂(如胰蛋白酶)接触。