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公開番号2025060872
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2024229808,2023126029
出願日2024-12-26,2019-05-03
発明の名称濾過システムを有する灌流バイオリアクタ
出願人ジェンザイム・コーポレーション
代理人個人,個人
主分類C12M 3/06 20060101AFI20250403BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】細胞培養動作を停止することなく、ATFフィルタの動作不良を自動的に検出して応答する灌流細胞培養装置および細胞を培養する方法を提供する。
【解決手段】本開示は、細胞培養装置のための濾過システムおよび細胞培養方法を提供する。濾過システムは、バイオリアクタ容器と、並列に連結された2つまたはそれ以上の交互タンジェンシャルフロー(ATF)フィルタとを含む。いずれのフィルタの障害も、インラインセンサによって検出され、自動化された応答システムが、フィルタを通る液体媒体の流れを止めることによって、動作不良を生じているフィルタを隔離するように機能する。バイオリアクタを通る灌流の速度が比較的変化しないままになるように、残りの動作可能なフィルタを通る媒体の流れを増大させることができる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
灌流細胞培養装置であって：
（ａ）液体媒体を受けるように構成されたバイオリアクタ容器と；
（ｂ）該バイオリアクタ容器に流体連通している第１の濾過アセンブリであって：
（ｉ）第１の濾過システム；
（ｉｉ）該第１の濾過システムと直列に連結されており、該バイオリアクタ容器から該第１の濾過システムを通って該液体媒体を圧送するように構成された第１のハーベストポンプ；および
（ｉｉｉ）該第１の濾過アセンブリ内で該液体媒体と相互作用するように構成されたセンサを含む第１の濾過アセンブリと；
（ｃ）該第１の濾過アセンブリと並列に動作するように構成された第２の濾過アセンブリであって、該バイオリアクタ容器に流体連通しており：
（ｉ）第２の濾過システム；および
（ｉｉ）該第２の濾過システムと直列に連結されており、該バイオリアクタ容器から該第２の濾過システムを通って該液体媒体を圧送するように構成された第２のハーベストポンプを含む第２の濾過アセンブリと；
（ｄ）コントローラであって：
（ｉ）該センサから、該第１の濾過システムの動作状態を示す情報を受けること；
（ｉｉ）少なくとも受けた情報に基づいて、該第１の濾過システムが動作可能な状態にあるかどうかを判定すること；および
（ｉｉｉ）該第１の濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、該第１のハーベストポンプに、該第１の濾過システムを通って液体媒体を圧送するのを止めさせることを含む動作を実行するコントローラとを含む、前記灌流細胞培養装置。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
第１の濾過システムおよび第２の濾過システムのうちの少なくとも１つは、交互タンジェンシャルフローフィルタを含む、請求項１に記載の灌流細胞培養装置。
【請求項３】
第１の濾過システムおよび第２の濾過システムのうちの少なくとも１つは、タンジェンシャルフローフィルタを含む、請求項１に記載の灌流細胞培養装置。
【請求項４】
第１の濾過システムおよび第２の濾過システムの各々は、約０．１ミクロン～約１ミクロンの孔径を含む、請求項１に記載の灌流細胞培養装置。
【請求項５】
センサは圧力センサを含み、第１の濾過システムが動作可能な状態にないと判定することは、第１の濾過アセンブリ内の圧力が閾値より大きいと判定することを含む、請求項１に記載の灌流細胞培養装置。
【請求項６】
センサは静電容量センサを含む、請求項１に記載の灌流細胞培養装置。
【請求項７】
センサは光センサを含む、請求項１に記載の灌流細胞培養装置。
【請求項８】
コントローラは：
第１の濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、第２のハーベストポンプに、第２の濾過システムを通る液体媒体の流量を増大させるようにさらに構成される、請求項１に記載の灌流細胞培養装置。
【請求項９】
第２のハーベストポンプに第２の濾過システムを通る液体媒体の流れを増大させることは、流量を約２倍にすることを含む、請求項８に記載の灌流細胞培養装置。
【請求項１０】
コントローラは：
第１の濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、通知を出力するようにさらに構成される、請求項１に記載の灌流細胞培養装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、灌流細胞培養装置および細胞培養方法に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
体外細胞培養は、細胞の自然環境外の制御された条件下で細胞を成長させる複雑なプロセスである。培養条件は、細胞のタイプごとに異なり、所望の生成物の正しい細胞表現型および／または発現を確保するために、精密に制御されなければならない。
【０００３】
バイオリアクタは、細胞の温度、ｐＨ、栄養、ガス、および他の必要に応じて細胞を成長させて維持するために、制御された環境を提供する。長期間にわたって細胞を培養するためには、新しい媒体を連続して細胞に供給しなければならず、使用済み媒体は、ほぼ同じ速度で除去しなければならない。バイオリアクタ内の細胞培養の生成持続時間を延ばすために、新しい媒体に細胞を連続して灌流し、バイオリアクタ内で細胞を保持しながら所望の生成物を取り入れる灌流バイオリアクタが開発されてきた。そのようなバイオリアクタは、能動的灌流システムのないバイオリアクタに比べて、より高い細胞濃度で細胞を成長させ、より長い期間にわたって細胞を維持することを可能にする。
【０００４】
図１は、当業者には知られている典型的な現況技術の灌流バイオリアクタ１００の概略図を示す。灌流バイオリアクタは、バイオリアクタ容器１１０、交互タンジェンシャルフロー（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｔａｎｇｅｎｔｉａｌｆｌｏｗ）（ＡＴＦ）フィルタ１２０、ハーベストポンプ１３０、および連続捕捉動作１６０を含む。灌流バイオリアクタ１００は、（ｉ）ＡＴＦフィルタデバイス１２０をバイオリアクタ容器１１０に取り付け；（ｉｉ）バイオリアクタ容器１１０を新しい媒体で充填し；（ｉｉｉ）バイオリアクタ容器１１０に細胞を接種し；（ｉｖ）新しい媒体をバイオリアクタ容器１１０内へ灌流し、ＡＴＦフィルタ１２０と直列のハーベストポンプ１３０を介して使用済み媒体を除去することによって動作することができる。
【０００５】
これらの条件下で、細胞をより長い期間にわたって培養および維持することができる。媒体を絶えず加えることで、細胞が成長するために必要とする栄養分を細胞に与え、使用済み媒体を除去することで、細胞性廃棄物および副生成物をシステムから除去し、それらが有害なレベルに到達することを防止することを可能にする。ＡＴＦフィルタは、バイオリアクタ内に細胞を保持しながら、使用済み媒体をバイオリアクタから除去することを可能にする。他の細胞培養パラメータはまた、典型的に、温度、溶存酸素、ｐＨ、ｐＣＯ
２
、および細胞密度を含む性能および丈夫さを改善するように制御される。
【０００６】
図１に示すように、灌流バイオリアクタ１００は、連続して動作する捕捉動作１６０と一体化することができる。このシナリオでは、バイオリアクタ容器１１０から除去される使用済み媒体は、関心生成物を含んでおり、連続捕捉動作１６０へ連続して送出され、連続捕捉動作１６０において何らかの形で処理および精製される。
【０００７】
図１に示すバイオリアクタなどの標準的な灌流バイオリアクタは、長い持続時間（短くても３０～６０日）にわたって動作することが意図される。しかし、機器の丈夫さは限定的であるとわかることがある。特に、ＡＴＦフィルタは障害をきたし、プロセスの崩壊または混乱を招く可能性がある。場合によって、ＡＴＦフィルタは破局的な障害をきたし、細胞がフィルタを通過しハーベストポンプに入ることを可能にする可能性がある。そのような出来事は、様々な悪影響を与える可能性がある。第１に、細胞がＡＴＦによってバイオリアクタ内に保持されなくなるため、細胞はバイオリアクタからすぐに流出する可能性
があり、バイオリアクタの細胞密度および生産率が減少することがある。第２に、下流の連続精製工程と一体化されたシステムでは、細胞がその動作内へ直接流れ込み、精製システムを損傷することがある。一例では、細胞は、周期的連続カウンタクロマトグラフィ（ｐｅｒｉｏｄｉｃｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｏｕｎｔｅｒ－ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）（ＰＣＣ）スキッド上のカラムへ進み、詰まり、加圧、および不純物の侵入の増大を招くことがある。そのような状況では、問題を迅速に識別し、ＡＴＦを迅速に交換してバイオリアクタを保護しなければならない。それとは独立して、下流の動作を停止して清浄にすることが必要になる可能性が高く、使い捨ての部材は交換することが必要になることがある。完全に応答するには数日の生産損失を招き、最悪の場合は完全な動作停止を招く可能性もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
当技術分野で知られている欠点の１つまたはそれ以上を克服する細胞培養のための装置および方法が提供される。細胞培養動作を停止することなく、ＡＴＦフィルタの動作不良を自動的に検出して応答する灌流細胞培養装置のための濾過システムを準備することが可能であることがわかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の第１の実施形態では、灌流細胞培養装置が提供される。この装置は、バイオリアクタ容器、第１の濾過アセンブリ、第２の濾過アセンブリ、およびコントローラを含む。バイオリアクタ容器は、液体媒体を受けるように構成される。第１の濾過アセンブリは、バイオリアクタ容器に流体連通しており、第１の濾過システム、第１のハーベストポンプ、およびセンサを含む。第１のハーベストポンプは、第１の濾過システムと直列に連結されており、バイオリアクタ容器から第１の濾過システムを通って液体媒体を圧送するように構成される。センサは、第１の濾過アセンブリ内で液体媒体と相互作用するように構成される。第２の濾過アセンブリもまた、バイオリアクタ容器に流体連通しており、第１の濾過アセンブリと並列に動作するように構成される。第２の濾過アセンブリは、第２の濾過システムおよび第２のハーベストポンプを含む。第２のハーベストポンプは、第２の濾過システムと直列に連結され、バイオリアクタ容器から第２の濾過システムを通って液体媒体を圧送するように構成される。コントローラは、動作を実行する。動作は、センサから、第１の濾過システムの動作状態を示す情報を受けることを含む。動作は、少なくとも受けた情報に基づいて、第１の濾過システムが動作可能な状態にあるかどうかを判定することをさらに含む。動作はまた、第１の濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、第１のハーベストポンプに、第１の濾過システムを通って液体媒体を圧送するのを止めさせることを含む。
【００１０】
本開示の第２の実施形態では、灌流細胞培養装置が提供される。この装置は、バイオリアクタ容器、濾過アセンブリ、およびコントローラを含む。バイオリアクタ容器は、液体媒体を受けるように構成される。濾過アセンブリは、バイオリアクタ容器に流体連通しており、濾過システム、ハーベストポンプ、およびセンサを含む。ハーベストポンプは、濾過システムと直列に連結されており、バイオリアクタ容器から濾過システムを通って液体媒体を圧送するように構成される。センサは、濾過アセンブリ内で液体媒体と相互作用するように構成される。コントローラは、動作を実行する。動作は、センサから、濾過システムの動作状態を示す情報を受けることを含む。動作は、少なくとも受けた情報に基づいて、濾過システムが動作可能な状態にあるかどうかを判定することをさらに含む。動作は、濾過システムが動作可能な状態にないという判定に応答して、ハーベストポンプに、濾過システムを通って液体媒体を圧送するのを止めさせることをさらに含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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