用于透气性细胞培养过程的封闭系统装置和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求于2013年6月24日提交的名称为"CLOSED SYSTEM DEVICE AND METHODS FOR GAS PERMEABLE CELL CULTURE PROCESS" 的美国临时专利申请 No. 61/838, 730的权益，所述申请通过引用完全并入本文。另外，共同未决的美国专利申请 No. 10/961,814(下文中的"814"）、美国专利申请No. 11/952,848(下文中的"848"）、美国 专利申请No. 12/963, 597 (下文中的"597")、美国专利申请No. 13/475, 700 (下文的"700"） 和美国专利申请No. 13/493768(下文的"768"）通过引用以其整体并入本文。
技术领域
[0003] 本发明的技术领域涉及静态细胞培养方法和装置，其在新的透气性细胞培养装置 内有效地扩增细胞并允许向所述培养系统添加或从其移出流体，具有很小的污染风险或无 污染风险，很少的细胞损失或无细胞损失，以及透气性表面很少变形或无变形。
[0004] 讨论相关领域所描述的常规技术的限制
[0005] T细胞疗法、过继免疫疗法和过继细胞疗法指用于治疗多种疾病的强大方法，其包 括体外扩增免疫系统的细胞，并随后将所扩增的细胞输注到患者中以对抗疾病。为了这些 形式的疗法达到社会的多个方面，扩增细胞群和收集细胞的过程需要成本有效、实用、不易 损失细胞并具有最小的至没有污染的风险。
[0006]目前为止，还没有用于制备和储存在不经受污染的T细胞疗法、过继免疫疗法和 过继细胞疗法应用中产生之细胞并且也不需要在细胞产生后用显著量的努力使细胞从培 养基分离的成本有效且实用的系统。为了 FDA批准，使得T细胞产生过程实用的关键要素 是最小化以及甚至消除污染的机会，同时最小化过程复杂性。在本领域的常规词典中，培养 过程一般对污染是封闭的，通常称为"封闭系统"。WAVE Bioreactor?、0riGen PermaLife? 袋和/或VueLife?袋是适于封闭系统τ细胞产生的装置。袋具有能够随培养基和细胞移 出而皱缩的柔性外壳，通常通过挤压袋子、依靠重力和或通过用蠕动栗吸出培养基来移出。 WAVE Bioreactor?依靠蠕动栗来移出培养基和细胞。
[0007] 最近，G-Rex?细胞培养装置对于T细胞培养变得流行，其基于相对于WAVE Bioreactor?、0riGen PermaLife?袋和VueUfe?袋的多种优点。优点之一是在共同未决 "570"中描述的在收集细胞之前移出绝大多数培养基以使从培养基分离细胞所需要的时间 和努力最小化的能力。然而，已经发现依赖于前述方法的移出培养基和细胞的现有技术方 法不适用于G-Rex?培养装置。G-Rex装置不像袋一样随培养基的移出而皱缩并且使用蠕动 栗将培养基从G-Rex装置移出使得平面的透气性表面处于这样的状态，其中所述平面的透 气性表面从其水平培养位置移动并通过在装置中形成的真空被拉到装置的内部体积中。尝 试防止真空形成，通过使用越来越大表面积的通气滤器（vent filter)未形成能够使得透 气性表面保持在平面和/或水平位置的可行构造。将膜拉出其平面和/或水平状态对产生 过程是有害的并且可能造成在培养基体积减小时损失细胞或者形成可导致培养物污染和/ 或将工人暴露于生物危害的泄漏。
[0008] 因此，为了简化在封闭系统方式中的细胞回收过程（特别是对于T细胞疗法 领域），需要建立用于透气性细胞培养装置的封闭系统流体处理的新方法，包括"814"、 " 848 "、" 597 "、" 700 " 和 " 768 " 中公开的那些。
【发明内容】
[0009] 公开了某些实施方案，其允许气体将培养基初始体积的一部分置换（displace) 到废物容器中，之后将细胞和残余体积的培养基置换到细胞收集容器中。
[0010] -个这样的实施方案公开了用于从细胞培养装置中移出培养基的仪器 (apparatus)，所述仪器包括能够连接至与透气性细胞培养装置连接之滤器的气体递送组 件，所述气体递送组件能够通过所述滤器将气体递送到所述透气性细胞培养装置中；第一 流体检测组件，其能够确定在培养基移出导管内移动的流体何时从液体变为气体，所述培 养基移出导管与所述透气性细胞培养装置连接，所述第一流体检测组件能够向第一流体流 动控制组件发送信号，其能够终止通过所述培养基移出导管的流体流动。
[0011] -个这样的实施方案公开了这样的仪器，所述仪器包括第二流体检测组件，其能 够确定在细胞移出导管内移动的流体何时从液体变为气体，所述细胞移出导管与所述透气 性细胞培养装置连接，所述第二检测组件能够向第二流体流动控制组件发送信号，其能够 终止通过所述细胞移出导管的流体流动。
[0012] -个这样的实施方案公开了仪器的用途，所述仪器用于如下减少含有细胞和培养 基的透气性细胞培养装置中液体培养基的体积以提高每毫升培养基的细胞浓度：将气体 递送组件连接至与所述透气性细胞培养装置连接的滤器，细胞培养装置包括培养基移出导 管，将所述第一流体检测组件与所述培养基移出导管连接，将第一流体流动控制组件与所 述培养基移出导管连接，起始从所述气体递送组件的气体递送，由此气体移动到所述细胞 培养装置中，所述气体将培养基从所述细胞培养装置置换到与所述培养基移出导管连接的 培养基收集容器中，所述第一流体检测组件确定通过所述培养基移出导管移动的流体何时 从液体变为气体，做出该确定之后，所述第一流体检测组件向所述第一流体流动控制组件 发送信号，并且在所述第一流体流动控制组件接收所述信号之后，所述第一流动控制组件 终止通过所述培养基移出导管的流体流动。
[0013] -个这样的实施方案公开了仪器的用途，所述仪器用于收集细胞，其中在第一流 动控制组件终止通过培养基移出导管的流体流动后，将细胞收集容器连接至培养基移出导 管，所述培养基移出导管具有与培养基接触的培养基移出开口，第一流动控制组件打开通 过所述培养基移出导管的流体流动，从所述气体递送组件递送的气体移动到所述细胞培养 装置中，培养基和细胞通过所述培养基移出导管移动到所述细胞收集容器中，所述第一流 体检测组件确定通过所述培养基移出导管移动的流体何时从液体变为气体并向所述第一 流体流动控制组件发送信号，并且在接收到所述信号之后，所述第一流动控制组件终止通 过所述培养基移出导管的流体流动。
[0014] 一个这样的实施方案公开了如下提高透气性细胞培养装置中每毫升培养基的细 胞数目：将气体递送组件连接至与含有液体培养基和细胞的透气性细胞培养装置连接的 滤器，所述细胞的至少一部分与所述细胞培养装置内的生长表面接触，所述细胞培养装置 包括培养基移出导管和细胞移出导管，将所述第一流体检测组件与所述培养基移出导管连 接，将所述第一流体流动控制组件与所述培养基移出导管连接，起始从所述气体递送组件 的气体递送，由此气体移动到所述细胞培养装置中，并且所述气体将培养基从所述细胞培 养装置置换到与所述培养基移出导管连接的培养基收集容器中，所述第一流体检测组件确 定通过所述培养基移出导管移动的流体何时从液体变为气体，做出该确定之后，所述第一 流体检测组件向所述第一流体流动控制组件发送信号，并且在接收所述信号之后，所述第 一流体流动控制组件终止通过所述培养基移出导管的流体流动；以及如下将细胞从所述透 气性细胞培养装置移出：使所述第二流体检测组件连接至所述细胞移出导管，将所述第二 流体流动控制组件连接至所述细胞移出导管，起始从所述气体递送组件的气体递送，由此 气体移动到所述细胞培养装置中并经过所述细胞移出导管将培养基和细胞从所述细胞培 养装置置换到与所述细胞移出导管连接的细胞收集容器中，所述第二流体检测组件确定通 过所述细胞移出导管移动的流体何时从液体变为气体，确定后，所述第二流体检测组件何 时向所述第二流体流动控制组件发送信号，并且在接收所述信号之后，所述第二流动控制 组件终止通过所述细胞移出导管的流体流动。
[0015] -个这样的实施方案公开了以下内容：从透气性细胞培养装置收集浓缩的细胞， 其中在第二流动控制组件终止通过细胞移出导管的流体流动后，所述细胞培养装置与大气 连通（vent)，打开第一流动控制组件以允许通过所述培养基移出导管的流体流动，培养基 通过所述培养基移出导管移动到所述细胞培养装置中，关闭所述第一流动控制组件，搅动 所述培养基以使细胞移动到所述培养基中；以及所述细胞培养装置不再与大气连通且将气 体从所述气体递送组件递送到所述细胞培养装置中，并且将培养基和细胞从所述细胞培养 装置置换到与所述细胞移出导管连接的细胞收集容器中，所述第二流体检测组件确定通过 所述细胞移出导管移动的流体何时从液体变为气体，在做出该确定之后，所述第二流体检 测组件向所述第二流体流动控制组件发送信号，并且在接收所述信号之后，所述第二流动 控制组件终止通过所述细胞移出导管的流体流动。
[0016] -个这样的实施方案公开了如下通过减少培养基体积在含有第一体积的培养基 和驻留于生长表面上之细胞的透气性细胞培养装置中提高每毫升培养基的细胞数目以提 高每毫升培养基的细胞浓度：使气体递送组件连接至与所述细胞培养装置连接的滤器，所 述细胞培养装置包括培养基移出导管，使第一流体检测组件与所述培养基移出导管连接， 使第一流体流动控制组件与培养基移出导管连接，起始从所述气体递送组件的气体递送， 由此气体移动到所述细胞培养装置中，所述气体将培养基从所述细胞培养装置置换到与所 述培养基移出导管连接的培养基收集容器中，所述第一流体检测组件确定通过所述培养基 移出导管移动的流体何时从培养基变为气体，做出该确定之后，所述第一流体检测组件向 所述第一流体流动控制组件发送信号，并且在所述第一流体流动控制组件接收所述信号之 后，所述第一流动控制组件终止通过所述培养基移出导管的流体流动，在所述细胞培养装 置内留下残余体积的培养基和细胞，所述残余体积的培养基少于所述第一体积的培养基。
[0017] -个这样的实施方案公开了以下内容：在透气性细胞培养装置内浓缩细胞，其中 在第一流动控制组件终止通过培养基移出导管的流体流动后，将细胞收集容器连接至所述 培养基移出导管，并且培养基与所述培养基移出导管的培养基移出开口接触，打开第一流 动控制组件以允许通过所述培养基移出导管的流体流动，从所述气体递送组件递送的气体 移动到所述细胞培养装置中，通过所述培养基移出导管将所述残余培养基体积和细胞置换 并进入所述细胞收集容器中，所述第一流体检测组件确定通过所述培养基移出导管移动的 流体何时从培养基变为气体，并向所述第一流体流动控制组件发送信号，在接收所述信号 之后，所述第一流体流动控制组件终止通过所述培养基移出导管的流体流动。
[0018] -个这样的实施方案公开了从透气性细胞培养装置收集细胞，其包括如下将含有 细胞的透气性细胞培养装置内的第一体积培养基减少以提高每毫升的细胞浓度的第一步 骤：使气体递送组件连接至与含有培养基和细胞的透气性细胞培养装置连接的滤器，所述 细胞培养装置包括培养基移出导管和细胞移出导管，使第一流体检测组件与所述培养基移 出导管连接，使第一流体流动控制组件与所述培养基移出导管连接，并且所述细胞的至少 一部分驻留于生长表面上，起始从所述气体递送组件的气体递送，由此气体移动到所述细 胞培养装置中并且气体将培养基从所述细胞培养装置置换到与所述培养基移出导管连接 的培养基收集容器中，所述第一流体检测组件确定通过所述培养基移出导管移动的流体何 时从培养基成为气体，在做出该确定后，所述第一流体检测组件向第一流体流动控制组件 发送信号，并且在接收所述信号之后，所述第一流动控制组件终止通过所述培养基移出导 管的流体流动，在所述细胞培养装置内留下残余体积的培养基和细胞，所述残余体积的培 养基少于所述第一体积的培养基；以及如下从所述透气性细胞培养装置移出细胞的第二步 骤：使第二流体检测组件与所述细胞移出导管连接，使第二流体流动控制组件与所述细胞 移出导管连接，并且细胞遍布所述残余体积的培养基，起始从气体递送组件的气体递送，由 此气体移动进入到所述细胞培养装置中并且将培养基和细胞从所述细胞培养装置置换到 与所述细胞移出导管连接的细胞收集容器中，所述第二流体检测组件确定通过所述细胞移 出导管移动的流体何时从培养基变为气体，在做出该确定时所述第二流体检测组件向所述 第二流体流动控制组件发送信号，并且在接收所述信号之后，所述第二流动控制组件终止 通过所述细胞移出导管的流体流动。
[0019] -个这样的实施方案公开了收集细胞，其包括以下的另外步骤：润洗所述细胞培 养装置以收集在所述第二流动控制组件终止了通过所述细胞移出导管的流体流动后可能 被留在所述细胞培养装置和/或所述细胞移出导管中的另外细胞，还包括当所述细胞培养 基装置与大气连通时，起始通过所述培养基移出导管的液体流动，所述液体通过所述培养 基移出导管移动到所述细胞培养装置中，搅动所述液体以将所述细胞培养装置内的细胞移 动到所述液体中；以及起始从所述气体递送组件递送到所述细胞培养装置中的气体递送， 所述气