JP3784414B2

JP3784414B2 - ほ乳類細胞の成長および維持のためのバイオリアクター

Info

Publication number: JP3784414B2
Application number: JP50140397A
Authority: JP
Inventors: オー．パルソン，バーナード; ダグラスアームストロング，アール; マルタ，ジェイムズ
Original assignee: Aastrom Biosciences Inc
Current assignee: Vericel Corp
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2016-06-07
Also published as: CA2223569A1; EP0871701B1; ATE238413T1; US6048721A; US5688687A; JPH11506616A; DE69627705T2; EP0871701A4; DE69627705D1; WO1996040860A1; AU6045896A; EP0871701A1

Description

発明の背景
発明の分野
本発明は正常ほ乳類細胞の生体外成長、特に人の幹細胞および／または造血細胞の維持と選択的成長のためのバイオリアクターに関するものである。
発明の背景
各種の治療目的から細胞を使用する可能性について大きな関心がある。造血システムはほ乳類宿主を病原体、毒素、新生細胞およびその他の疾患から防護するための広範な種類の細胞を例示している。造血システムは、単一の幹細胞からあらゆる系統の造血誘導体を解発すると考えられている。造血細胞は骨髄の一部として骨の中で種々に成長し成熟する事が知られている。従って、骨髄中に存在するのと実質的に同一環境を生じまた培養基の中で成長する細胞を特定系統に誘導する事のできるシステムの再構成に関心がある。これは、１９９４年一月六日出願の同時係属米国特願第０８／１７８，４３３号に詳細に記載され、この米国特願は１９９２年三月四日に出願され現在放棄された米国特願０７／８４５，９６９の継続であり、また１９８９年六月１５日に出願され現在放棄された米国特願第０７／３６６，６３９号の一部継続を成す。前記の特願を本特願の引例とする。またここに、カリフォルニア、ロスアンジェルスのシュルーダ・ブルーゲマン＆クラーク社によって１９５５年六月七日に出願されアトーニ・ドケットＮｏ．Ｐ０３，３３６７４を有する出願人の新規米国特願「生理学的細胞の維持成長のための装置および方法（APPARATUS AND METHOD FOR MAINTAINING AND GROWING BIOLOGICAL CELLS）」を引例とする。
人の幹細胞が増殖しその系統に分化する特定の態様は完全に理解されておらず、また定義されたファクタでもない。しかし、人幹細胞が特定の系統に献呈されると、多数のファクタ、例えばコロニー刺激ファクタが出現し、これらのファクタが幹細胞を特定の成熟細胞系統に成長させ指向する事ができる。これらのコロニー刺激ファクタは、細胞コロニーが潅流される液体成長媒体の酸素濃度および流量、並びにこの媒体中の養分および廃棄生成物の濃度を含む。
発明の概要
従って本発明の目的は、複合一次細胞培養を含めて人幹細胞および／または初期人造血細胞を含む人細胞の維持と増殖のためのバイオリアクターにおいて、培養を崩壊させる事なく生成細胞を収穫する事のできるバイオリアクターを提供するにある。
本発明の１つのフィーチャによれば、前記の目的およびその他の目的は、実質的に平坦な細胞ベッドとガス透過性、液体不透過性膜との間に画成された実質的に円形の細胞成長チャンバと、前記細胞成長チャンバの放射方向中心部と連通した媒体導入口と、前記媒体導入口との間において細胞の成長が生じるのに十分な距離だけ前記媒体導入口から放射方向外側に離間した複数の媒体排出口とを含むほ乳類の細胞を生体外維持し成長させるためのバイオリアクターによって達成される。前記排出口が前記細胞成長チャンバの外周にそって相互に実質的に等角度間隔に離間される。
本発明の他のフィーチャによれば、ほ乳類の細胞を生体外維持し成長させるためのバイオリアクターは、内部容積を成すように流体密封的に一体化されたバイオリアクターカバーおよびバイオリアクターベースと、前記内部容積を上部と下部とに流体密封的に分離するガス透過性、液体不透過性膜と、前記下部に配置され前記膜に対して実質的に平行に延在する実質的に平坦な細胞ベッド部材であって、前記膜と前記細胞ベッド部材がその間に実質的に円形の細胞成長チャンバを画成する細胞ベッド部材と、前記上部に配置され前記膜と流体連通して酸素を前記細胞成長チャンバに供給するガスチャンバと、前記細胞ベッド部材の中に配置され前記細胞成長チャンバの放射方向中心部と連通する媒体導入口と、前記細胞ベッド部材中に配置され、細胞成長ベッドの中で前記媒体導入口との間に細胞成長が生じるのに十分な距離だけ前記媒体導入口から放射方向外側に離間された複数の媒体排出口とを含む。前記排出口は前記細胞成長チャンバの外周にそって相互に実質的に等角度間隔に離間されている。
本発明のさらに他のフィーチャによれば、ほ乳類の細胞を生体外維持し成長させるための細胞カセットは、実質的に平坦な細胞ベッドとガス透過性、液体不透過性膜との間に画成された実質的に円形の細胞成長チャンバ、前記細胞成長チャンバの放射方向中心部と連通した媒体導入口、および前記媒体導入口との間において細胞の成長が生じるのに十分な距離だけ前記媒体導入口から放射方向外側に離間した少なくとも１つの媒体排出口を有するバイオリアクターと、前記成長チャンバを通る流体の流量を一定値に制御するため前記少なくとも１つの排出口から媒体を受けるドリップチャンバとを含む。
本発明のさらに他のフィーチャによれば、ほ乳類細胞の生体外維持および成長用の使い捨て自己内蔵型細胞カセットは、ケーシングと、前記ケーシング中のバイオリアクターと、カセット用のプロセスデータを記録するための不揮発性メモリとを含む。
本発明のさらに他のフィーチャによれば、ほ乳類細胞の生体外維持および成長用のシステムは、ケーシング、前記ケーシング中のバイオリアクター、カセット用のプロセスデータを記録するための不揮発性メモリ、メモリインタフェース、および前記ケーシング上に備えられ前記バイオリアクターに接続された少なくとも１つの流体ポートとを含む使い捨て自己内蔵型細胞カセットと、前記カセットから離間され、前記メモリとの間にプロセスデータを転送するため前記メモリインタフェースとのインタフェースを有するコンピュータを含むシステムマネージャと、少なくとも１つの流体ポートに接続可能であって前記システムマネージャのコンピュータに接続されまた前記メモリインタフェースに接続可能のコンピュータを有するインキュベータユニットとを含む。
【図面の簡単な説明】
以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明するが本発明はこれに限定されない。これらの付図において同一参照数字は類似または対応部品を示す。付図において、
第１図は本発明による細胞産生システムの主要部品を示すダイヤグラム、
第２図は第１図のシステム全体の１つの実施態様の概略図、
第３図は第１図のシステム全体の他の実施態様の概略図、
第４Ａ図と第４Ｂ図は本発明による細胞カセットの実施態様の概略平面図および側面図、
第５図は第４Ａ図および第４Ｂ図の細胞カセットの分解斜視図、
第６図は本発明の実施態様による細胞カセット中の流体導管を示す概略図、
第７図は本発明による細胞カセットのバイオリアクター部分の概略断面図、
第８Ａ図および第８Ｂ図は本発明の実施態様によるバイオリアクターカバーの平面図および断面図、
第９Ａ図および第９Ｂ図は本発明の実施態様によるバイオリアクター細胞ベッドディスクの平面図および断面図、
第１０Ａ図および第１０Ｂ図は本発明による実施態様のバイオリアクターベースの平面図および断面図、また
第１１図はシステムマネージャの制御システムを示す概略図である。
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明の好ましい実施態様を下記に付図について詳細に説明する。これらの付図を通して同一のまたは対応の部分を示すために同一の参照数字が使用される。
本発明による幹細胞産生システムは人の幹細胞または造血先祖細胞、およびその他の人を含む乳類細胞の生体外成長および拡張に関するテクノロジーを示す。このシステムの目的は、全骨髄移植または多量の薬剤治療または放射線治療などの治療の結果としての最低点予防／救助などの治療または処置を成すのに十分な量の必要特性を有する細胞を提供するにある。これらの細胞は骨髄から正規の方法で得られた小さな出発細胞集団から成長させられる。この人幹細胞産生システムを使用する事により、侵された造血システムの回復を促進するために注入する事のできる細胞が産生される。
第１図について述べれば、幹細胞産生システムの主要部品は、細胞の成長と拡張の生じる使い捨て細胞カセット１００、ハードウェア・インキュベータ・ユニット２００およびコンパニオン・ハードウェア、拡張プロセス中に生理学的および物理的環境を制御するシステムマネージャ３００、および細胞の最初の充填と接種、並びに拡張プロセスの終了時の細胞の最終的収穫を容易にするプロセッサユニット４００とを含む。
前記の同時係属特願第０８／１７８，４３３号に記載のように、ほ乳類幹細胞および造血先祖細胞の生体外成長と拡張のためのシミュレーション骨髄は特に、均一な酸素濃度と、培養される全細胞の潅流液を含む養分の均一な供給とを必要とする。細胞カセット１００の主たる機能は、細胞成長ベッドを成しまた細胞産生の生じる機能的に閉じた環境の中に酸素と潅注液流成分を収容するにある。
第５図について述べれば、細胞カセットの主要部品は好ましくは円形外周を有するディスク状バイオリアクター１０である。バイオリアクター１０は主要な４部品、すなわちカバー２０、ベース３０、細胞ベッドディスク４０、およびガス透過性、液不透過性膜５０とから成る。
第７図に図示のように、バイオリアクターのカバー２０はベース３０に対して放射方向外周にそって例えばネジまたはボルトによって流体密封的に固着されている。膜５０はカバーとベースとの間に締付られ、バイオリアクターの内部容積を上部と下部とに分離するように強く展張されている。
細胞ベッドディスク４０はバイオリアクター内部の下部の中に配置されている。このディスクはその放射方向外周にそって上方に突出した環状リップ４２を備え全体として円盤状を成す。細胞はその接種後に、ディスク４０の上側面と、膜５０の下側面と環状リップ４２との間に画成された細胞成長ベッド２５の中で細胞の成長が生じる。ディスク４０がベースの中に嵌合された時に環状リップ４２の上側面Ａがベース３０のフランジ上側面３０Ａと共面を成すので、膜５０がリップ４２と協働して細胞成長ベッド２５を密封する。
細胞ベッドのディスク４０は放射方向中心に成長媒体供給ポート４４を備え、このポート４４は下方にベース３０を通してバイオリアクター外部まで延在する。またディスク４０は細胞ベッドの放射方向外側限界に近くに、すなわちリップ４２のすぐ内側に収穫ポート４６を有する。ポート４６もベースを通してバイオリアクターの外部まで延在する。またベース３０はその上側面から下側面までその厚さを通して延在する複数の、例えば２４の廃棄媒体排出アパチュア４８を有する。アパチュア４８はディスク４０の放射方向外周にそって、リップ４２のすぐ近傍に等角度間隔で配置される。
養分富化成長媒体が媒体供給ポート４４に供給される。この成長媒体は１９９３年１１月３日出願の米国特願第０８／１４３，７５１号に記載のような標準型成長媒体とする事ができ、ウシ胎児血漿、馬血漿または人血漿などの血漿補足分を含む事ができる。またこの成長媒体は血漿を含有しない事ができる。また必要ならば、グルタミンなどの成長ファクタおよび試薬を添加する事ができる。成長媒体は予混合されたバッグから供給され、またはその場で変更する事ができる。
成長媒体は媒体供給ポートから細胞ベッド２５の中に入り、ディスク４０の放射方向外周に向かって流れる。このように成長媒体は流れながら、ディスクの中で培養される細胞に養分を供給し、また細胞から廃棄生成物を除去する。これらの廃棄生成物は第７図に図示のように、細胞ベッドから複数のアパチュア４８を通して流出する。
潅流液の放射方向外側流と排出アパチュア４８の配置との故に、細胞培養ベッド中の細胞は養分によって均一に潅流される。例えば、複数の等間隔に配置された排出アパチュア４８への潅流液の放射方向流は、導入口から細胞ベッドを通して細胞ベッドの外周の排出口まで均一な流体流を生じる。
ベース３０はアパチュア３２と３４とを有し、これらのアパチュアを通してポート４４と４６が、例えばアパチュアとポート間のシール（図示されていない）を介して流体密封的に延在する事ができる。またベースは廃棄物用の全体として中心に位置する排出ポート３６を含む。アパチュア４８から排出された廃棄物は、ディスク４０の下側面とベース３０の上側面との間のスペースを通して、放射方向内側にポート３６まで流れ、バイオリアクターから排出される。廃棄物排出口３６はベースの中心と同軸とする事もできるが、媒体導入口４４のアパチュア３２をベースの中心に配置するために廃棄物排出口３６はベースの中心から少し片寄らされる。
バイオリアクターカバー２０は前記のようにベース３０に対して流体密封的に固着されている。細胞ベッド中の潅流圧によって膜５０が歪まないように支持するため、カバー２０から内側に同心ラビリンスリブ通路が延在する。このリブ２２はディスク４０の上側面と膜５０の下側面との間に正確な間隙を維持する。すなわち細胞成長ベッドの正確な厚さを維持する。この厚さは成長ベッド中の細胞の十分な酸化を保証するため、好ましくは４ｍｍまでとする。
またリブ２２はラビリンス様ガスチャンバを形成し、このガスチャンバを通して空気などの酸化性流体が流通して酸素を供給し、酸素が膜５０を通して細胞ベッドの中に拡散される。酸化性空気がガス導入口２４に加えられガス排出口２６から排出されるようにラビリンス通路の両端を相互に近接させる事ができる。
カバー２０の放射方向中心にベル状に隆起した中心ポート２８が形成され、膜５０に当接した環状リブ２９によって密封されたチャンバを形成する。細胞は中心ポート隔膜２８Ａを通して細胞成長チャンバの中に接種される。そのため、細胞滞留区域に直接にアクセスするために気密バンドを備えたポートフィーチャに対して非ラテックス針隔膜が固着されている。
第８図乃至第１０図に図示のバイオリアクターのカバー、ベースおよび細胞ベッドディスクの詳細図について説明すれば、第８Ａ図と第８Ｂ図にはバイオリアクターのカバー２０を示す。カバー２０は好ましくはポリスチレンまたはＰＥＴＧなどの射出成形された透明な非反応性プラスチックから成る。このカバーは、外周にそってフランジ２０Ｂによって限定された全体としてディスク状の本体部分２０Ａを有する。フランジ２０Ｂは等角度間隔に離間された複数のボルト穴２０Ｃを有し、カバー２０をベース３０に固着するためのボルト（図示されていない）がこれらの穴に挿通される。
隆起中央部２８は全体としてベル状を成し中心隔膜２８Ａを備える。この隔膜はガス／液体不透過性バリヤであって、注射針によって穿孔されまた注射針が引き抜かれた時に自己密封性である。等角度間隔の複数の放射方向補強リブ２０Ｄが隆起中央部２８とリム２０Ｂに隣接した環状補強リブ２０Ｅとの間において、本体部分２０Ａから延在する。
リブ２２は全体として環状配向を有し、第８Ａ図において破線で示すようなラビリンス２０Ｆを成す。このラビリンスは、酸化性ガスがこのラビリンスの画成するガスチャンバを通して細胞成長ベッド全体に流れる事ができるように渦巻を成す。ラビリンスの両端は好ましくは本体部分２０Ａの放射方向外側末端において相互に隣接する。導入口ポート２４と排出口ポート２６がそれぞれラビリンスの両端と連通する。
放射方向最内側リブ２９は連続環状であって、このリブが膜５０と協働して、ラビリンスによって画成されたガスチャンバを中心ポート２８の内部から密封する。放射方向最外側の連続リブ２０Ｆはラビリンスの外側限界を成す。すべてのリブ２０Ｆ、２２および２９の先端はフランジ２０Ｂの底面と共面を成すので、これらのリブはバイオリアクターが組立てられた時に膜５０に対して密着する。
第９Ａ図および第９Ｂ図について述べれば、細胞ベッドディスク４０は好ましくはポリスチレンまたはＰＥＴＧなどの射出成形された非反応性プラスチックから成る。このディスクは全体としてディスク状の本体部分４０Ａを有し、この本体部分がその外周にそって環状リップ４２によって限定されている。本体部分の上側面は全体として平滑で障害物がなく、培養される細胞コロニーの付着面を成す。
第１０Ａ図と第１０Ｂ図とについて述べれば、ベース５０も好ましくはポリスチレンまたはＰＥＴＧなどの射出成形された非反応性プラスチックから成る。このベースもディスク状本体部分３０Ａを有し、この本体部分が隆起外周フランジ３０Ａによって限定され、このフランジは上側面３０Ｂとボルト穴３０Ｃとを有する。組立てられた時、ディスク４０がベースの外周フランジ３０Ａの中に完全に嵌合し、ディスクの面４０Ａがベースの面３０Ｂに隣接して共面を成す。さらに、カバー２０がベース３０と組合わされる時、ボルト穴３０Ｃがボルト穴２０Ｃと整列するので、ボルトがボルト穴を通過してカバーとベースとを固着する。外周リップ３０Ｄがフランジ３０Ｂの放射方向外側縁から上方に延在して、バイオリアクターの組立てに際して膜５０を配置し維持する。
本体部分３０Ａの上側面は複数の隆起区域３０Ｅを有し、これらの隆起区域がディスク４０の下側面を支承しディスク４０とベース３０との分離状態を保持し、このようにして廃棄媒体の中心排出ポート３４への戻り流の通路を画成する。各アパチュア３２と３４とを凹部３０Ｆと３０Ｇが包囲し、これらのアパチュアを密封するための弾性部品を収容する事ができる。
複数の放射方向支持リブ３０Ｈがベースの下側面から突出し環状支持リブ３０Ａと３０Ｊとの間に延在する。環状補強拡大部３０Ｋ，３０Ｌおよび３０Ｍがそれぞれアパチュア３２、３４および３６を包囲する。
バイオリアクターの組立てに際して、アパチュア３２と３４に適当なシールが配置され、またディスク４０がベース３０の中に配置されて第７図に図示のようにポート４４、４６のニップルがそれぞれのアパチュアを通して延在する。次に膜５０がディスク４０とフランジ３０Ａとの上に配置され、リップ３０Ｄの中に保持される。次にボルト穴２０Ｃと３０Ｃとを整列させてカバー２０がベースの上に配置され、ボルトがこれらのボルト穴に挿通されて締付られ、バイオリアクターを一体化する。この時点で外側環状リブ２０Ｆが膜５０を面３０Ｂの放射方向最内側部分に対して締付けてバイオリアクターの内部を密封する。
第５図と第６図について述べれば、バイオリアクター１０が細胞カセット１００のケーシングの中に保持され、予組立てられた使い捨てユニットを成す。バイオリアクターがカセットケーシングのベース６０に対して固着される。図示の実施態様において、ベース６０は支持フランジ６２を有し、このフランジは中心アパチュアを備え複数の穴を有する。前記バイオリアクターのカバーをベースに固着するために使用されたボルトがこれらの穴に挿通されてバイオリアクターをカセットベース６０に固着する。カセットベース６６は上からカセットカバー６４によって閉鎖されまた下からトレー６６によって閉鎖され、また媒体供給容器６８がカセットベース６０の正面に取付けられて成長媒体をバイオリアクターに供給する。媒体供給容器６８はバイオリアクターの媒体導入ポート４４に接続された媒体供給ライン６８Ａを備える。媒体供給容器６８中の媒体の上方スペースに対して圧下空気が空気ポンプからライン６８Ｂを通して供給され、このようにして成長媒体が加圧されてバイオリアクター中の成長ベッド２５に対して一定流路の媒体を供給する。媒体容器の歪解除導管６８Ｃを通して媒体容器に対して追加成長媒体が供給される。
細胞収穫バッグ７０が導管７２と収穫弁７４とを介してバイオリアクターの収穫ポート４６に接続されている。
廃棄媒体バッグ７６がバイオリアクターの下方に配置され細胞カセットのトレー６６上に載置される。この廃棄媒体バッグ７６は、細胞カセットの後端の弁板８０に取付けられたドリップチャンバ装置７８を介してバイオリアクターから廃棄媒体を受ける。ドリップチャンバはサイフォン・ブレークを含み正確に制御された流速を保証し、このようにしてバイオリアクターの細胞ベッドを通しての一定の流速を保証する。このドリップチャンバ装置に対してドリップ・カウンター（図示されていない）を組合わせる事ができる。このカウンターは媒体流速を検出するために廃棄媒体のドリップを計数する。
廃棄媒体は廃棄物弁８２を通してドリップチャンバに達する。中心ポート弁８４とライン８４Ａを通してドリップチャンバ中を流れる流体の流速を調整するために、バイオリアクターの中心ポート２８のガス圧を使用する。
また、空気ポンプ供給ライン６８Ｂを通して媒体供給容器に一定圧の圧搾空気を供給するための空気ポンプ供給ポート８６、バイオリアクターに新鮮な酸化性ガスを供給しバイオリアクターから消費された酸化性ガスを排出するためのガス導入／排出ポート８８、９０、前記媒体容器の歪解除ライン６８Ｃに接続された媒体供給弁９２、ＨＢＳＳ弁９４およびトリプシン弁９６が弁板８０に取付けられている。
また各カセットは不揮発性メモリデバイスおよびクロックを収容した「キー」を含む。使用前に、このキーをシステムマネージャ３００を介して、トラッキング・データ、プロトコール・コマンドおよびリアルタイムによって初期化する。細胞産生プロセス中に、関連データを記録しまたプロトコール・コマンドにアクセスするためにシステム・エレクトロニクスによってキーを使用する。
使用中に、無菌状態の一回使用、使い捨て細胞カセット１００が保護パッケージに入れて供給される。このカセットは、媒体供給タンク６８、供給ポンプ（図示されていない）、バイオリアクター１０、廃棄物タンク７６、収穫タンク７０、キーおよび各部品を接続し支持するのに必要な配管、弁系統およびパッケージを含む。
操作に際して、まずキーをシステムマネージャ３００によって初期化する。そのためシステムマネージャのバーコードリーダ３１０がカセットに組合わされたバーコードを読み、インタフェースを介してキーに初期データが与えられる。システムマネージャは交互作用グラフィック・ユーザ・インタフェース４２０およびカラー・タッチ・スクリーン３３０を中心として設計されている。システムマネージャ３００はプログラムおよびデータ記憶のためのメモリ３４２を有するマイクロコンピュータ３４０、バー・コード・リーダ３１０、キーおよび５０までのインキュベータ用のインタフェース、プリンターおよびオプション・キーボード（図示されていない）を含む。
システムマネージャ３００の主たる機能は接種および収穫のための設定、トラッキング情報、回路プロトコールおよびリアルタイムによるキーの初期化、各インキュベータにおけるすべての正常および不正常動作のモニタおよびリポートとラベルの印刷を含む。
キーがシステムマネージャによって初期化されると、これがプロセッサ４００に転送される。プロセッサはシステムマネージャとは独立に作動する事ができ、またはシステムマネージャに接続される事ができる。プロセッサ４００はマルチアクセス・ジレータ（「ウオビュレータ」４１０を含む。ウオビュレータは支持テーブル４１２を含み、このテーブル上にカセットを固着する事ができる。ウオビュレータは、支持テーブル４１２を２つの直交水平軸線回りに枢転させるための機械的リンク機構を有する。
細胞カセットがプロセッサ４００中に装入され支持テーブル４１０上に締付られまたキーが接種が要求されている事を表示すると、プロセッサが接種操作の自動的シーケンスを生じる。例えば接種シーケンスは下記段階から成る。まずウオビュレータテーブル４１２が水平ホーム位置にもたらされる。次に細胞カセット１００がタンク６８から媒体を重力送給して成長媒体を所要量までプライミング投与する。この時間中に、収穫弁７４が閉鎖され排気弁８２が開いているので、細胞成長チャンバ２５中の媒体は収穫ポート４６ではなくアパチュア４８を通して流れる。そこでカセットが傾斜されて、細胞の分布に際して使用される泡を発生する。次に細胞成長チャンバに細胞を接種する。これは中心ポート隔膜と膜とに皮下注射器を挿通する事によって実施される。次にウオビュレータが所定のプログラムによって細胞カセットを振動させて細胞をディスク４０の上側面に分布させる。この時点で、泡が細胞を細胞成長チャンバの中に均等に分布させるのに役立つ。次に残留空気を中心ポートから排気し、カセットをプロセッサから除去する。そこでカセットは接種に対して準備されている。
次にカセットをインキュベータ２００の中に配置する。インキュベータは細胞産生用の細胞カセットを受ける事のできる機器である。これは複数のカセットが取付けられるラック２１０の形を成す。このラックは、追加媒体の供給のための電力および接続用のカセットを受ける。またこのラックはキー上にインキュベーション開始時間と期日を記憶するためにシステムマネージャ３００およびキー１１０に接続され、またインキュベーションシーケンス中、インキュベーションデータが連続的にキーに供給される。またキー１１０は警報または電力故障などの異常事象、使用される媒体の量およびインキュベータ識別に関する情報を受ける。インキュベータはキー中に記憶されプロセッサによって初期化された制御設定に基づいて、成長チャンバを通る媒体量、成長媒体タンク６８の温度、およびバイオリアクター中のガスチャンバに供給されるガスの濃度、圧力、例えば４０−６０ｐｓｉ、および流量を制御する。またインキュベータは、細胞産生プロセスが期待通りに進行するように、種々の安全／警報パラメータをモニタする。これはシステムマネージャコンピュータまたは独立のインキュベータコンピュータを使用して複数のインキュベータについて実施される。
最後に、インキュベーションが終了した時、細胞を細胞カセットから下記のようにして収穫する事ができる。カセットをプロセッサに戻し、レベル状態またはホーム状態のウオビュレータ・プラットフォーム４１２上に配置する。廃棄物弁８２を閉じ、収穫弁７４を開く。トリプシンおよびＨＢＳＳ（ハンクス平衡塩類溶液）などの収穫試薬を中心ポート角膜を通して、例えば調製されたパッケージから成長チャンバ２６の中に導入して、細胞を細胞ベッドディスク４０の表面から分離させる。次に収穫ポート４６が細胞の最下位置にくるように細胞カセットをウオビュレータによって傾斜させ、成長チャンバの内容物を重力によって収穫バッグ７０の中に排出する。追加トリプシンを加え、トリプシンが細胞ベッドの中で揺れるように細胞カセットを可変運動によって傾斜させる。次に洗浄された液体を収穫バッグの中に重力で排出する。次にこの段階をＨＢＳＳについて繰り返す。
本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施できる。

Claims

ほ乳類の細胞を生体外維持し成長させるためのバイオリアクターにおいて、
実質的に平坦な細胞ベッドとガス透過性、液体不透過性膜との間に画成された円形外周を有するディスク状の細胞成長チャンバと、
前記細胞成長チャンバの放射方向中心部と連通した媒体導入口と、
前記媒体導入口との間において細胞の成長が生じるのに十分な距離だけ前記媒体導入口から放射方向外側に離間され、前記排出口が前記細胞成長チャンバの外周にそって相互に実質的に等角度間隔に離間された複数の媒体排出口とを含む事を特徴とするバイオリアクター。
前記媒体導入口と前記媒体排出口が前記細胞ベッドの中に形成される事を特徴とする請求項１に記載のバイオリアクター。
前記細胞ベッドと前記膜との間に最大限の間隔を維持する手段を含む事を特徴とする請求項２に記載のバイオリアクター。
前記最大間隔は約４ｍｍを超えない事を特徴とする請求項１に記載のバイオリアクター。
ほ乳類の細胞を生体外維持し成長させるためのバイオリアクターにおいて、
内部容積を成すように流体密封的に一体化されたバイオリアクターカバーおよびバイオリアクターベースと、
前記内部容積を上部と下部とに流体密封的に分離するガス透過性、液体不透過性膜と、
前記下部に配置され前記膜に対して実質的に平行に延在する実質的に平坦な細胞ベッド部材であって、前記膜と前記細胞ベッド部材がその間に円形外周を有するディスク状の細胞成長チャンバを画成する細胞ベッド部材と、
前記上部に配置され前記膜と流体連通して酸素を前記細胞成長チャンバに供給するガスチャンバと、
前記細胞ベッド部材の中に配置され前記細胞成長チャンバの放射方向中心部と連通する媒体導入口と、
前記細胞ベッド部材中に配置された複数の媒体排出口であって、前記媒体排出口は前記細胞ベッド部材と前記バイオリアクターベースとの間の間隙に連通し、前記間隙は前記バイオリアクターの外部と連通した中心媒体排出ポートと連通し、また前記媒体排出口は細胞成長ベッドの中で前記媒体導入口との間に細胞成長が生じるのに十分な距離だけ前記媒体導入口から放射方向外側に離間され、前記細胞成長チャンバの外周にそって相互に実質的に等角度間隔に離間されている複数の媒体排出口とを含む事を特徴とするバイオリアクター。
前記ベース中の中心媒体排出ポートであって、前前記中心媒体排出ポートは前記外周媒体排出口と連通して媒体が前記外周排出口から前記中心媒体排出ポートまで、前記細胞ベッド部材と前記バイオリアクターベースとの間の間隙を通して放射方向内側に流れる事ができるように成された媒体排出ポートを含む事を特徴とする請求項５に記載のバイオリアクター。
前記膜の外周部分が前記カバーと前記ベースとの間に締付られる事を特徴とする請求項５に記載のバイオリアクター。
前記細胞ベッド部材と前記膜との間に最大限スペースを保持する手段を含む事を特徴とする請求項７に記載のバイオリアクター。
前記細胞ベッド部材と前記膜との間の最大限スペースを保持する前記手段は前記カバーから前記上部の中に延在し前記膜と接触するリブを含む事を特徴とする請求項８に記載のバイオリアクター。
前記最大限スペースは約４ｍｍである事を特徴とする請求項８に記載のバイオリアクター。
前記リブは前記ガスチャンバの中においてガスを通過させるラビリンスを画成する事を特徴とする請求項９に記載のバイオリアクター。
前記細胞ベッド部材は、前記膜に係合して前記細胞成長チャンバを密封する放射方向外側のリップを備える事を特徴とする請求項７に記載のバイオリアクター。
前記細胞ベッド部材の中に備えられ、前記媒体導入口との間において細胞成長を生じるのに十分な距離だけ前記媒体導入口から放射方向外側に離間された収穫ポートを含む事を特徴とする請求項５に記載のバイオリアクター。
前記カバーに隆起中心ポートを含み、前記隆起中心ポートは、前記ガスチャンバから流体密封的に隔離された前記上部中のスペースと連通し、また前記隆起中心ポートは前記膜にアクセスするための隔膜を備える事を特徴とする請求項５に記載のバイオリアクター。
前記カバーから前記上部の中に延在し前記膜と接触するリブを含む事を特徴とする請求項５に記載のバイオリアクター。
前記カバーに隆起中心ポートを含み、前記隆起中心ポートは、前記ガスチャンバから前記リブによって流体密封的に隔離された前記上部中のスペースと連通し、また前記隆起中心ポートは前記膜にアクセスするための隔膜を備える事を特徴とする請求項１５に記載のバイオリアクター。
ほ乳類の細胞を生体外維持し成長させるためのバイオリアクターにおいて、
内部容積を成すように流体密封的に一体化されたバイオリアクターカバーおよびバイオリアクターベースと、
前記内部容積を上部と下部とに流体密封的に分離するガス透過性、液体不透過性膜と、
前記下部に配置され前記膜に対して実質的に平行に延在する実質的に平坦な細胞ベッド部材であって、前記膜と前記細胞ベッド部材がその間に円形外周を有するディスク状の細胞成長チャンバを画成する細胞ベッド部材と、
前記上部に配置され前記膜と流体連通して酸素を前記細胞成長チャンバに供給するガスチャンバと、
前記細胞ベッド部材の中に配置され前記細胞成長チャンバの放射方向中心部と連通する媒体導入口と、
前記細胞ベッド部材中に配置され、細胞成長ベッドの中で前記媒体導入口との間に細胞成長が生じるのに十分な距離だけ前記媒体導入口から放射方向外側に離間され、前記細胞成長チャンバの外周にそって相互に実質的に等角度間隔に離間されている複数の媒体排出口とを含む事を特徴とするバイオリアクター。
前記ベースの実質的に放射方向中心に配置された排出ポートであって、この排出ポートは前記媒体排出口と連通して媒体が前記排出口から前記媒体排出ポートまで放射方向内側に流れる事ができるように成された媒体排出ポートを含む事を特徴とする請求項１７に記載のバイオリアクター。
前記膜の外周部分が前記カバーと前記ベースとの間に締付られる事を特徴とする請求項１７に記載のバイオリアクター。
前記細胞ベッド部材と前記膜との間に最大限スペースを保持する手段を含む事を特徴とする請求項１９に記載のバイオリアクター。
前記細胞ベッド部材と前記膜との間の最大限スペースを保持する前記手段は前記カバーから前記上部の中に延在し前記膜と接触するリブを含む事を特徴とする請求項２０に記載のバイオリアクター。
前記最大限スペースは約４ｍｍである事を特徴とする請求項２０に記載のバイオリアクター。
前記リブは前記ガスチャンバの中においてガスを通過させるラビリンスを画成する事を特徴とする請求項２１に記載のバイオリアクター。
前記細胞ベッド部材は、前記膜に係合して前記細胞成長チャンバを密封する放射方向外側のリップを備える事を特徴とする請求項１９に記載のバイオリアクター。
前記細胞ベッド部材の中に備えられ、前記媒体導入口との間において細胞成長を生じるのに十分な距離だけ前記媒体導入口から放射方向外側に離間された収穫ポートを含む事を特徴とする請求項１７に記載のバイオリアクター。
前記カバーに隆起中心ポートを含み、前記隆起中心ポートは、前記ガスチャンバから流体密封的に隔離された前記上部中のスペースと連通し、また前記隆起中心ポートは前記膜にアクセスするための隔膜を備える事を特徴とする請求項１７に記載のバイオリアクター。
前記カバーから前記上部の中に延在し前記膜と接触するリブを含む事を特徴とする請求項１７に記載のバイオリアクター。
前記カバーに隆起中心ポートを含み、前記隆起中心ポートは、前記ガスチャンバから前記リブによって流体密封的に隔離された前記上部中のスペースと連通し、また前記隆起中心ポートは前記膜にアクセスするための隔膜を備える事を特徴とする請求項２７に記載のバイオリアクター。