[发明专利]基于流通顺磁性颗粒的细胞分离和顺磁性颗粒移除

说明书

技术领域

本公开涉及用于在包括结合的和非结合的细胞的细胞悬浮液中流通(flow-through)分离顺磁性颗粒结合的细胞的系统和方法，以及用于从顺磁性颗粒结合的细胞或从具有非结合的细胞的细胞悬浮液中移除顺磁性颗粒的方法和系统。

背景技术

颗粒可能由于许多原因存在于细胞的外部环境中。例如，颗粒常常被生长诱导剂包覆，其导致混合细胞或单细胞培养物中应答细胞生长和分裂。颗粒也经常被附着特定类型的细胞的结合剂包覆，这使其在相同的混合细胞悬浮液中与其他类型的细胞分离。这种基于细胞类型的分离允许所需细胞与不需要的细胞分离。

尽管颗粒对其预期的功能是有用的，但是细胞产物中存在颗粒后续可能是有害的。例如，颗粒本身可能对接受该细胞产物进行细胞治疗的患者构成危害。在其他情况中，这些颗粒可能会妨碍细胞的进一步生长和分裂，或者可能需要将它们移除，以使生长和分裂减慢或允许细胞分化。

可以多种方式将各种类型的颗粒从细胞产物中去除，但是通常使用顺磁性颗粒，因为其对磁体的吸引使其既能够从非结合的细胞分离顺磁性颗粒结合的细胞，也能够从顺磁性颗粒结合的细胞移除顺磁性颗粒。

目前使用顺磁性颗粒进行细胞分离的系统和方法将包含顺磁性颗粒结合的细胞的细胞悬液以悬浮液流体置于腔室中，然后将磁体放置在腔室壁附近。游离的顺磁性颗粒以及那些结合细胞的颗粒被磁体吸引，并且因此被保留在邻近磁体的腔室内壁的位置。含有任何非结合的细胞的剩余悬浮液流被除去。然后将磁体从腔室壁移开，释放顺磁性颗粒和任何顺磁性颗粒结合的细胞。

这样的系统和方法可以用于顺磁性颗粒结合的细胞的正向或负向选择，但是其在任何一种情况中都有许多缺点。一个缺点是顺磁性颗粒和顺磁结合的细胞可能经由非结合的细胞输出部分进入非结合的细胞产物，因为腔室壁上没有足够的表面积来容纳它们，因为其他细胞阻碍它们到达腔室壁，因为它们是细胞团的一部分，而细胞团太大以至于不能保持磁性附着于腔室壁，或出于其他原因。如果在临床上使用非结合的细胞，这种污染是对健康有害的。如果非结合的细胞是废料，那么所需的细胞就会丢失。

另一个缺点是非结合的细胞可能被困于顺磁性颗粒结合的细胞层中，从而再次导致细胞处于错误的细胞输出部分，而这可能导致浪费或不希望的污染。

将细胞在腔室壁上成层还存在另一个缺点，这种分层可能导致细胞结块，干扰后续处理或应用，或者它们对于营养物质的获取。成层甚至可能导致一些细胞被压碎，其破坏所需细胞或将细胞裂解污染物引入细胞悬浮液。

类似的系统和方法在被称为去珠化(debeading)的过程中被用于从细胞去除顺磁性颗粒。在去珠化中，细胞悬液被置于腔室之中，并将磁体接近腔室壁放置，以吸引顺磁性颗粒。

这样的系统和方法也有许多缺点，包括可能在非结合的细胞部分和最终非结合的细胞产物中包含具有顺磁性颗粒的细胞，而这通常仅仅是因为它们不被吸引到壁上。例如，因为磁场与磁铁距离的平方成反比，所以当将其远离腔室壁时，磁场快速下降。如果使用的腔室过大或磁体太弱，顺磁性颗粒结合的细胞最终在非结合的细胞产物中的可能性更高。

因此需要既能够分离或使得顺磁性颗粒结合的细胞去珠化，还能够处理这些缺点中的一个或多个的方法和系统。

发明概述

在一方面，本公开提供了一种细胞处理系统，其包括：至少一个细胞悬浮液模块；至少一个缓冲液模块；至少一个流通磁性分离/去珠化模块；至少一个非磁性输出模块；以及至少一个磁性输出模块。

在该系统的一些变形中，其还包括返回至少一个流通磁性分离/去珠化模块的上游的至少一个返回回路；至少两个平行的流通磁性分离/去珠化模块；至少两个串联的流通磁性分离/去珠化模块；至少一个其他模块，或其任意组合。所述至少一个其他模块可包括至少一个旋转膜(spinning membrane)去珠化模块；至少两个平行的旋转膜去珠化模块；或至少两个串联的旋转膜去珠化模块。任旋转膜去珠化模块可以包括邻近或靠近圆柱形侧壁的至少一个磁体。

在一个更具体的变形中，流通磁性分离/去珠化模块包括由壁限定并且具有x方向、y方向和z方向的腔室；以y方向布置在所述腔室的相对端的入口和出口；以及邻近或靠近所述腔室壁的至少两个磁体，并将其设置成在所述入口和所述出口之间于所述腔室内形成零梯度线。