[发明专利]填充床细胞培养装置的大量细胞收获方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种大量细胞收获方法，特别是关于一种用于填充床细胞培养装置的大量细胞收获方法。

本发明请求于2014年1月6日提交的美国专利14/148,631，名称为“PACKED-BED CELL CULTURE AND HARVEST DEVICE”的优先权，并将其及此处所引用文件，或引用文件所引用文件以参考文件方式纳入。

背景技术

培养细菌、酵母菌及霉菌的大规模细胞培养制程已经广泛发展且行之有年，而上述物种因为都具有强韧的细胞壁及/或细胞外基质，因此具有较佳的环境适应力。这些微生物结构所产生的环境适应能力正是这些微生物可快速进行高效细胞培养制程的重要因素。举例而言，细菌细胞可生长于利用激烈搅拌、培养翻动及打气技术的超大容积培养液中，以在生长期间能达到良好的通气效果同时可维持培养细胞的生命力。相反地，由于真核细胞、动物细胞、哺乳类动物细胞及/或组织相较于微生物细胞更加地细致及脆弱，因此培养这些细胞所需的技术往往更加困难。在一般生物反应器中微生物培养所需的激烈曝气及搅拌所造成的巨大剪力(shear force)很容易让这些细胞受损。

请参照图1，其为一示意图显示公知技术的填充床(Packed-bed)培养装置。填充床生物反应器1.1包含可提供细胞生长及保护细胞避免剪力的多孔性基材1.3(porous matrix)。由于多孔性基材具有大量的表面积，因此相较于其它系统可达到较高的细胞密度。通常每一毫升的基材可轻易地达到5～10×10⁷的细胞密度。然而，由于填充床作为一个深度过滤器，并且在液体进入填充床后无法混合，因此接种物被沿着过填充床的流动路径所困住，并在填充床内产生非均相及具有梯度的细胞分布1.4。

在培养过程之中，营养和氧气也会沿着填充床流道消耗并耗尽，使得氧气和营养在流道的开始时十分丰富但在流道的末端变得过低或是耗尽。上述所有原因造成细胞于填充床生物反应器内无法均质生长，并妨碍传统填充床生物反应器的放大能力。

收获细胞是在填充床生物反应器的另一个重要问题。细胞通常难以从填充床生物反应器的多孔基材分离，因为非常难以对基材床内进行搅拌，而上述步骤对于胰蛋白酶处理后使细胞从基材分离细胞是必不可少的。因此，细胞的来源，例如填充床细胞培养系统所需的细胞接种物通常必须由其它细胞培养装置所提供，例如组织培养瓶，滚瓶，细胞工厂(Cell Factory,Nalgene Nunc International)，微载体搅拌罐系统等。由于需要同时从多个细胞培养装置收集细胞以用于收集足够在填充床生物反应器内播种的细胞接种物，如此使得细胞收获程序过于冗长并产生容易被污染的风险。

为了使填充床系统的放大变得更加有效率，一个可以直接从一个填充床系统收获细胞并将它们传送到另一个更大规模的填充床系统的细胞收获系统，可以使填充床系统成为一个“容器到容器”的封闭传输系统。那么就能够降低准备接种物的风险和劳动成本。因此，填充床生物反应器的放大就可以不再依赖于其它细胞培养装置。

另一个问题是当细胞是在不同培养系统以不同培养原则培养时可能引起细胞特性的变化。一个使用相似的培养原则装置的放大程序可以减轻对细胞行为改变的质疑，而细胞行为改变可能会影响细胞培养程序的产出结果。

因此，发展可由填充床细胞培养装置进行细胞收获的装置和方法是当前重要的发展目标。

发明内容

本发明的目标为提供一种自填充床细胞培养装置大量收获细胞的方法，藉以轻易地达成任何实务的生产量级。

在本发明一实施例中，一种大量细胞收获方法，包含：提供填充床细胞培养装置，其具有培养槽，培养槽具有于培养槽内所界定的细胞生长空间，其中细胞生长空间系以多个多孔基材宽松填充，多个细胞生长于多孔基材上，以及一个空隙体积为细胞生长空间中未被多孔基材占据的空间；执行细胞分离步骤，其至少包含摇动或旋转培养槽，其中空隙体积足够大使得多孔基材彼此碰撞或是撞向培养槽以产生动量从而使得细胞从多孔基材分离；以及收获细胞。

在本发明的另一实施例，一种大量细胞收获方法，包含：提供填充床细胞培养装置，其具有培养槽，培养槽具有于培养槽内所界定的细胞生长空间，其中细胞生长空间系以多个基材乘载装置宽松填充，其中基材乘载装置具有多孔并且包含多孔基材于其中，多个细胞生长于多孔基材上，以及一个空隙体积为细胞生长空间中未被多孔基材占据的空间；执行细胞分离步骤，其至少包含摇动或旋转培养槽，其中空隙体积足够大使得基材乘载装置彼此碰撞或是撞向培养槽以产生动量从而使得细胞从多孔基材分离；以及收获细胞。