[发明专利]用于细胞培养的生物反应器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于细胞培养的新型生物反应器系统。更具体地说，本发明涉及一种紧凑的生物反应器系统，其具有多个集成的功能，且允许在相同的生物反应器中的小规模静态培养以及规模放大的摇摆培养。

背景技术

细胞疗法是生物技术中新兴的但迅速扩张的领域，其涉及在体内进行治疗效果的自体或同种异体细胞的给药。同种异体造血干细胞移植（HSCT）设置中的过继性T细胞转移方案的前提是周边血含有T细胞以能够作为引起HSCT受体中的抗肿瘤和/或抗病毒活性的媒介。

造血干细胞移植（HSCT）是通常衍生自骨髓、周边血或脐带血的多能造血干细胞的移植。它可以是自体的（使用患者自身的干细胞）或同种异体的（干细胞来自供体）。这是血液学领域中的医学手术，最常用于患有某些血液癌症或骨髓癌的患者，例如多发性骨髓瘤或白血病。在这些情况下，受体的免疫系统通常在移植前由放射或化疗破坏。

过继细胞转移可指细胞(最常见的免疫衍生细胞)转移回到相同的患者或新的受体宿主中，目的是将免疫功能和特征转移到新的宿主中。如果可能，使用自体细胞通过降低移植物抗宿主病（GVHD）问题来帮助受体。

在基于T细胞的疗法中，这些细胞在体外使用严重依赖于白细胞介素-2的免疫调节作用的细胞培养方法扩增，并在活化状态下静脉内大量返回至患者。抗-CD3抗体通常用于促进培养中T细胞的增殖。对白细胞介素-21的研究表明，它也可在增强体外制备的基于T细胞疗法的功效中起重要作用。对于各种疾病的一种新兴治疗方式是干细胞的转移，以达到治疗效果。临床上，这种方法已经用来将促进免疫或致耐受性细胞（通常为淋巴细胞）转移到患者以提高对病毒和癌症的免疫力，或促进自身免疫疾病(例如I型糖尿病或类风湿性关节炎)的情况下的耐受性。用于过继疗法的细胞可使用重组DNA技术遗传改变，以达到任何数量的目标。在T细胞过继疗法的情况下，其一个示例是加入嵌合抗原受体或CAR，以重新指引细胞毒性和辅助性T细胞的特异性。

自体肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）或遗传重建（genetically re-directed）周边血单核细胞的过继转移已用于成功治疗患有晚期实体瘤(包括黑素瘤和结肠直肠癌)的患者，以及患有表现CD19（CD19-expressing）血液恶性肿瘤的患者。

肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）是一种在肿瘤中发现的白细胞。TILs涉及杀死肿瘤细胞，且淋巴细胞在肿瘤中的存在通常与更好的临床结果有关。已经使用TILs进行了多项临床试验来治疗患有转移性黑色素瘤(皮肤癌的一种致命形式)的患者。用TILs治疗的黑素瘤患者的约一半中观察到50％或以上的肿瘤减少。一些患者在TIL治疗后的剩余年数经历了没有可检测的肿瘤的完全缓解。

正在进行使用TILs治疗消化道癌症的临床试验，例如结肠直肠癌和与人乳头状瘤病毒（HPV）相关的癌症，例如宫颈癌。科学家们也在研究TILs是否可用于治疗其他肿瘤，包括肺、卵巢、膀胱和乳腺。

过继性T细胞疗法涉及肿瘤特异性T细胞的分离和离体扩增，以达到比单独接种可获得的更多数量的T细胞。然后将肿瘤特异性T细胞输入患有癌症的患者，试图使其免疫系统能够经由可以攻击和杀死癌症的T细胞压倒剩余的肿瘤。有多种形式的过继性T细胞疗法用于癌症治疗；培养肿瘤浸润淋巴细胞或TIL，分离和扩增一个特定的T细胞或克隆，以及甚至使用已设计为有效识别和攻击肿瘤的T细胞。

近年来看到临床试验显示成功的迹象，例如Prochymal（Osiris Therapeutics Inc.）及ChondroCelect（TiGenix）的产品得到规章的批准。然而，许多新细胞疗法在治疗相对小的数量的患者，所以用于将这些产品从制造地点递送到诊所的通用系统尚未建立。仍然需要探讨通用系统是否现实，并探讨用于将细胞疗法产品递送到诊所的选项。其也突出了在这方面仍然面临行业的一些挑战，如果这些疗法将更广泛地采用，则这些挑战需要解决。

细胞疗法涉及从细胞收集到细胞注射到患者中的许多强制性阶段。用于细胞疗法的细胞培养在洁净室环境中进行。细胞培养和洁净室具有许多强制性规定，如洁净室中的颗粒尺寸和数量，一次处理的患者样品数量以及无菌环境和每套的仪器数量等。

目前可用于细胞培养的系统是独立的，需要大的空间且不能同时处理多个患者样品。用于细胞疗法的细胞培养的当前过程涉及大量的人为干预，其可能污染细胞培养物并损害细胞生长，特别是小尺寸细胞培养物。因此，需要更好的生物反应器系统。

发明内容