[发明专利]真核细胞的生长控制

说明书

本发明涉及用于控制真核细胞生长的系统(100)。该系统包括控制逻辑(116)和设置为执行该控制逻辑的处理器(104)。控制逻辑可操作地与培养基(M1)中包含真核细胞的第一罐(130)连接。控制逻辑设置为：‑接收目标细胞密度(114)和目标时间(112)；对于多个时间间隔的每一者：接收第一罐的培养基中真核细胞的测量的细胞密度(122)；将目标时间处的预测的细胞密度作为至少实测细胞密度的函数计算；比较预测的细胞密度和目标细胞密度；如果预测的细胞密度偏离目标细胞密度，则通过控制逻辑，按如下方式调节第一罐中培养基的温度：如果预测的细胞密度低于目标细胞密度，那么升高温度0.1℃至1℃；或如果预测的细胞密度高于目标细胞密度，那么降低温度0.1℃至1℃。

发明领域

本发明涉及生物技术领域，并且更具体地涉及控制细胞生长、尤其真核细胞生长的领域。

背景和相关技术

经常通过培养含有编码目的重组蛋白的核酸的哺乳动物细胞，生产治疗上或商业上重要的蛋白质。例如，种子培养(seed train)法用来产生足够数目的哺乳动物细胞以接种实际上用来生产并收获目的蛋白的大型生产生物反应器。传统种子培养法始于小的细胞样品，例如，冷冻保存的细胞库小瓶，随后是在逐步较大的培养物容器或罐中的多个细胞培养物扩增步骤。

分批和补料分批生产法包括无生产的生长期，此时细胞物质积累，和更有生产性的稳定期，此时大部分蛋白质或其他生物产物在细胞内部或外部生成。尽管也可以在原核细胞中观察到生长期和稳定期，这两个阶段对真核细胞培养有特殊意义，因为真核细胞产生的生物产物对生产性细胞的代谢状态特别敏感(这可以例如对蛋白质产物的糖基化模式产生影响)。

在细胞培养物中培育细胞是一个对许多不同因素非常敏感的过程：培养基或营养溶液的微小组成差异、用于接种生物反应器的细胞样品的微小细胞密度差异或测量工艺参数如pH、温度、氧或二氧化碳浓度的各种装置的不准确校正，可能导致细胞生长速率、每个细胞产生的蛋白质的量和甚至产物的化学组成或修饰的显著差异。真核细胞产生的蛋白质受到许多不同的生物化学修饰过程如糖基化、磷酸化和其他等影响。工艺参数和生长条件的任何变化可能显著影响细胞代谢且因此还可能影响生成的蛋白质的糖基化模式。例如，Gammell P,Barron N,Kumar N,Clynes M(2007)在“Initial identification of lowtemperature and culture stage induction of miRNA expression in suspensionCHO-K1cells”.J Biotechnol 130:213–218中已经将miR-21(一种生长抑制性miRNA)鉴定为在温度变动至低温或正常分批培养期间所诱导的稳定期生长期间被上调。因此，在正在运行的真核细胞培养计划中改变温度可能影响细胞状态。

US 2009/0104594 A1描述一种生物反应器，其包括与无模式适应性控制器或优化器连接的传感器。该传感器可以实时测量与终产物滴度或其他所需产物质量属性相关的量。此外，描述了一种培养活细胞的方法。该方法包括在容器中温育细胞，测量容器内部的多个条件，用无模式适应性控制器将多个测量值与多个设定值分别比较，并且基于至少一个比较调节容器内部的条件。

在培养真核细胞的情况下，制药公司因此尽力保持工艺参数尽可能恒定，以确保在规定的时间间隔内可重复和安全地产生所需的生物产物。

经常，在针对生长期和针对稳定期的两种不同温度条件下培育真核细胞：一般在37℃执行生长期，而一般通过降低温度至约34℃并且在整个生产过程期间恒定保持该温度在34℃，执行生产期，旨在确保标准化、可重复的生产过程、生产过程结束时标准化的产物浓度和质量。同样，该温度在生长阶段期间保持恒定以确保工艺重现性。

因此，培养真核细胞的现有技术方案基于保持培养参数恒定、尤其保持温度恒定(至少在整个生长期和稳定期期间分别保持恒定)。