[发明专利]灌注生物反应器平台

说明书

一种细胞培养设备，其包含一个或多个具有第一主表面和相对的第二主表面的板材。第一主表面包含确定多个孔的结构化表面。各孔具有确定确定上开口和最低点的内表面，且各孔的上开口的直径尺寸在100微米～2000微米的范围内。该设备还包含多个从第一主表面沿底部表面的一定长度延伸的间隔物。多个流动通道确定于相邻轨道之间。

本公开要求于2014年10月29日提交的美国临时申请系列号62/072039 的优先权，该申请通过引用全文纳入本文。

技术领域

本公开涉及用于培养细胞的设备、系统和方法。

技术背景

可保持的活细胞密度(VCD)决定生物反应器容器的生产能力和成本的一个主要变量。在生物反应器中，实现最高的可能VCD的一个限制是随着袋子越摇越快或为了适应培养物中的细胞高密度而提高了的营养物和气体交换要求而提高叶轮转速时细胞所经历的剪切力。另外，对于以附着依赖性细胞为产品的应用，例如对于生产用于筛选、细胞疗法或可再生医疗应用的细胞，可能难以从反应器中收获细胞。

近年来，一直致力于在稳定的状态下以连续灌注的模式运行生物反应器，以尝试大大降低生产成本，同时保持自动化工艺中的一贯品质。虽然该方法显示是保持高细胞密度的一种有效方法，但其在商业生产治疗性蛋白质的适应性上存在困难。一种风险是一段延续时间培养后表达水平的不稳定，会随时间选择显示最快速的生长潜能的细胞，而不是那些表达感兴趣蛋白质的细胞。

因此，需要能够提供提高感兴趣细胞的稳定性、方便收获附着依赖性细胞、或者提高活细胞密度中一种或多种特点的新颖细胞培养设备。

发明概述

根据本公开的各种实施方式，描述了具有一个或多个可堆叠的板材的细胞培养设备。这些板材具有确定结构化表面的主表面。结构化表面确定多个孔，可在这些孔中培养细胞。这些孔可具有微米尺度的尺寸，且可配置成促进球状细胞簇的形成。本文所述的设备还具有多个间隔物以保持堆叠板材之间的空间。在一些实施方式中，这些间隔物包括从主表面沿着板材长度延伸的分隔轨道。多个流动通道在相邻板材和/或轨道之间形成，用以灌注细胞培养介质。结构化表面可承载细胞密度很高的细胞生长，所述细胞生长可通过球体形成而得到增强。球体形成还应当增强细胞的功能稳定性，因为相对于单层中生长的细胞，球状体能够保持表示更好的类活体内反馈的分化细胞功能。在一些实施方式中，培养细胞的孔不粘附细胞，这能够有助于细胞的收获。在本文所述的各种实施方式中，将设备设计成允许代谢气体被动扩散，这能够允许更低的介质灌注速率，从而使被培养的细胞经历更小的剪切。

在各种实施方式中，本公开描述了一种细胞培养设备。细胞培养设备包含一个或多个具有第一主表面和相对的第二主表面的板材。第一主表面包含确定多个孔的结构化表面。各孔具有确定上开口和最低点的内表面，且各孔的上开口的直径尺寸在200微米～500微米范围内，或者在100微米～2000微米的范围内。该设备还包含多个从第一主表面沿第一主表面的长度延伸的分隔轨道 (间隔物)，多个流动通道确定于相邻轨道之间。

在一些实施方式中，本文提供了用于生产蛋白质(例如诸如治疗性抗体或抗体片段的治疗性蛋白质)的方法，该方法包括：a)在本文所述的细胞培养设备的孔中培养表达蛋白质的细胞；以及b)从细胞分离蛋白质。

在一些实施方式中，孔(例如微孔)具有接近正弦波的截面形状。在这些实施方式中，孔的底部是圆形(例如半球状圆形)，侧壁的直径从孔的底部向顶部增加，且孔之间的边界也是圆形的。因此，孔的顶部不以直角终止。在一些实施方式中，孔在底部与顶部的中点具有直径D(也称为D_半高)、在孔的顶部具有直径D_顶部，且从孔的底部至顶部的高度为H。在这些实施方式中，D_顶部大于D。其他实施方式示于图15，其中，孔的宽度大于连续孔之间的屏障宽度。这种实施方式允许在培养表面的给定区域内存在大量的孔。