[发明专利]声学生物反应器方法

说明书

在生物反应器的生长容积内设置一系列的多维声驻波。当营养物流体流流经细胞培养物时，使用声驻波将细胞培养物保持在适当位置。营养物流体流从细胞培养物中取出一些细胞，然后其可被回收用于细胞疗法应用。细胞培养物连续扩增和繁殖，以允许从生物反应器中连续回收细胞。

背景技术

生物技术领域的生长归因于许多因素，其中一些因素包括可用于生物反应器的设备的改进。设备的改进使得生物衍生材料(例如单克隆抗体和重组蛋白质)的生产容积更大、成本更低。在新的基于生物的药物的制造方法中使用的关键组件之一是生物反应器和与其相关的辅助方法。

现代生物反应器是非常复杂的设备。除其他参数外，它提供对流体流速、气体含量、温度、pH和氧含量的调节。所有这些参数都可以被调整，以使细胞培养物尽可能有效地从生物反应器方法中生产所需的生物分子。一个使用生物反应器领域的方法的是灌注方法。灌注方法与补料分批方法的区别在于其较低的资金成本和较高的通量。

在补料分批方法中，将培养物接种在生物反应器中。在生长周期中逐渐添加新鲜体积的选定营养物用于提高生产力和生长。在收获培养物后回收产物，通常是单克隆抗体或重组蛋白质。目前使用各种类型的过滤器进行分离，将所需产物与细胞、细胞碎片和其它废物分离。这些过滤器昂贵，并且随着生物反应器材料的加工而变得堵塞并失去功能。补料分批生物反应器也具有高的启动成本，并且通常需要大容积以在生长周期结束时获得有成本效益量的产物，并且这样的方法包括大量非生产性停机时间。

灌注生物反应器方法连续供应补料到生物反应器中的新鲜培养基，同时不断地移出生长抑制副产物。使用灌注生物反应器方法可以减少或消除非生产性停机时间。在灌注培养中实现的细胞密度(30-100百万细胞/毫升)通常高于补料分批模式(5-25百万细胞/毫升)。然而，灌注生物反应器需要细胞保留装置以防止在移出副产物时培养物逃逸。这些细胞保留系统为灌注方法增加了一定程度的复杂性，其成功操作需要管理、控制和维护。操作问题例如细胞保留设备的故障或失灵是灌注生物反应器以前存在的问题。这限制了它们在过去的吸引力。

发明内容

在各种实施方案中，本公开涉及用于生产生物分子(例如重组蛋白质或单克隆抗体)的系统，以及涉及在生物反应器中将这些所需产物与细胞培养物分离的方法。通常，生物反应器包括用于产生多维驻波的装置。驻波用于将细胞培养物保持在适当位置。营养物流体流在生物反应器中循环通过细胞培养物以收集由细胞培养物产生的生物产物/生物分子。然后可以从离开细胞培养物的营养物流体流中分离/收获生物分子。这些生物分子可包括病毒、外来体或植物化学物质。在各种其他实施方案中，本公开还涉及产生用于应用(例如细胞疗法)的生物细胞的系统和方法。在这种实施方案中，营养物流体流以足以从细胞培养物中取出细胞的速率在生物反应器中流动通过细胞培养物。然后可以从营养物流体流中分离/收获这些取出的生物细胞以获得细胞本身。在一些实施方案中，细胞是用于生物农业技术的植物细胞，例如生产植物化学物质或昆虫抗性植物。

在各种实施方案中公开了包括生物反应器的系统。生物反应器包括反应容器、搅拌器、补料入口和出口。反应容器内的生长容积由至少一个超声换能器和位于至少一个超声换能器对面的反射器限定。驱动至少一个超声换能器以在反应容器中的生长容积内产生多维驻波。生物反应器的出口可以通向外部过滤装置或通向进一步的纯化方法，例如细胞洗涤、细胞浓缩或细胞分级分离。

生物反应器还可以包含使细胞在上面生长的支架或类似结构。生物反应器内部的声驻波可用于将细胞与支架分离并用于在分离后收集细胞。

本文还公开了从细胞培养物中连续收集细胞的方法，包括：将细胞培养物悬浮在生物反应器的生长容积中，生物反应器包括至少一个超声换能器和位于至少一个超声换能器对面的反射器，驱动所述至少一个超声换能器以产生多维声驻波，所述多维声驻波将细胞培养物保持在生长容积中；并使营养物流体流流经细胞培养物以从细胞培养物中取出细胞；并将取出的细胞与营养物流体流分离。可以在具有产物出口和再循环出口的外部过滤装置中将取出的细胞与营养物流体流分离。通过产物出口回收细胞，然后营养物流体流通过再循环出口离开外部过滤装置。