[发明专利]生物反应器及其使用方法

说明书

提供倒置的圆锥形生物反应器用于培养细胞或微生物。该生物反应器具有内部空间和容器内的穿孔隔板，液体可以通过该隔板流动，其中细胞或微生物不能穿过穿孔隔板。穿孔隔板将生物反应器的内部空间分成第一腔室和第二腔室。细胞在第二腔室内生长，并且可以通过使液体(例如生长培养基)再循环通过生物反应器来灌注细胞。各种入口和出口允许控制生长培养基的流动参数。

技术领域

本文公开了包含用于培养活细胞或微生物的穿孔隔板的生物反应器。用于在本文所述的生物反应器中培养细胞或微生物的方法，其中流速的调节可用于不同密度的细胞或微生物的生长。

背景技术

生物反应器用于在容纳和控制的环境中培养微生物和分离的活细胞，包括哺乳动物细胞和人细胞。在许多情况下，微生物和细胞的培养需要将微生物或细胞物理地分离并与周围环境隔离并保持在无菌环境中。这些实例可包括开发和制造治疗性微生物或细胞，例如疫苗和遗传修饰的细胞，以及制备用于治疗的工具，例如用于基因治疗的病毒、蛋白质、抗体或治疗细胞。另外，在生物体有害的情况下存在从环境中容纳微生物或细胞的需要。

这些微生物和细胞的培养和加工需要几个典型步骤，这些步骤可能包括但不限于用少量生物体或细胞接种生物反应器，不断向微生物或细胞提供营养物、培养基、补充剂、活化剂，测量微生物或细胞数，维持生存力，维持微生物或细胞的特性，维持物理状态，以及细胞收集。在生物反应器中微生物和细胞的生长和扩增期间，监测诸如培养基和葡萄糖消耗、培养基中的氧化物、H+离子、电导率等参数也是重要的。另外，长期培养通常包括将微生物或细胞在增殖时转移到更大的容器中。一旦微生物或细胞的数量达到所需的数量或活性，通常处理和配制该微生物或细胞。这种处理可包括洗涤生长培养基、浓缩细胞或微生物、将培养基更换为最终的保存培养基、或包装和冷冻微生物或细胞以供进一步使用。

生物反应器可用于生长、增殖、分化和维持活细胞和/或微生物以用于不同目的。在这种生物反应器中生长的细胞通常由生长培养基灌注，生长培养基为细胞提供营养和氧气，并去除细胞排泄的废物和二氧化碳。通常，可以在这种生物反应器中培养细胞或微生物之前和/或期间进行各种步骤，包括例如选择细胞、培养细胞、修饰细胞、激活细胞、扩增细胞(通过细胞增殖)、洗涤细胞、浓缩细胞和最终配制细胞(或微生物)。

迄今为止，通常通过在不同容器之间转移具有微生物或细胞的培养基来进行繁殖，并且为此目的使用各种工具，例如较大的生长容器、离心管或袋、中间储存容器和最终包装。上述方法通常可包括打开操作，即微生物或细胞从一个步骤转移到另一个步骤。

上述步骤中的几个步骤可能需要从生物反应器中除去细胞并进一步使它们经受诸如离心、分离、孵育、计数、测试、分离、配制和包装等步骤。不幸的是，涉及将细胞或微生物从生物反应器中取出的任何步骤都显著增加了不希望的微生物(例如，真菌、细菌、支原体或其他不需要的微生物)污染细胞的风险，这可能对细胞培养过程产生不利影响。

长期以来需要封闭系统生物反应器，其可以减少或消除通过将细胞或微生物从生物反应器中取出的需要并且减少或消除与培养期间的细胞的步骤和人类互动。此外，需要通过在一个自动和封闭系统中将细胞从早期阶段处理成最终产物来端对端地自动化和优化处理。本文描述的生物反应器解决了这些需求并进一步提供了有利的生长条件，允许更高的产率和更低的培养基需求。

发明内容

在一个方面，本文公开了用于在其中生长细胞或微生物的生物反应器，该生物反应器包括：

-封闭容器，在其中围合出空间；

-第一隔板，在其中具有多个孔，该第一隔板密封地设置在所述空间内，所述空间被配置为将所述空间分成第一腔室和第二腔室，其中所述第二腔室配置成容纳在其中培养的细胞或微生物，并且其中孔的直径配置成允许流体仅在第一腔室和第二腔室之间流动，反之亦然，

-一个或多个流体入口，用于将流体引入第一腔室；以及

-一个或多个流体出口，用于允许流体从第二腔室排出。