JP2022554178A - 改善された細胞接触面を有する細胞培養チャンバ - Google Patents

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Abstract

本開示は、自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバ、具体的には、改善された細胞接触面を含む細胞培養チャンバを提供する。改善された細胞接触面は、細胞成長、接着、分化、表現型の維持、および／または形質導入の改善を促進する表面コーティング、非多孔質ガス透過性材料を含む細胞接触面、ならびに細胞接触面への他の修飾を含み得る。本細胞培養チャンバを備えるカセットも提供される。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１０月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／９２５，３９２号の利益を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。
［技術分野］
本開示は、自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバ、具体的には、改善された細胞接触面を含む細胞培養チャンバを提供する。改善された細胞接触面は、細胞成長、接着、分化、表現型の維持、および／または形質導入の改善を促進する表面コーティング、非多孔質ガス透過性材料を含む細胞接触面、ならびに細胞接触面への他の修飾を含み得る。本細胞培養チャンバを備えるカセットも提供される。
［背景技術］
先進的な細胞治療の臨床導入が加速されることが期待される中、これらの療法が世界中の患者に恩恵をもたらすための基礎的な製造戦略に注目が集まっている。細胞療法は、臨床的に大きな可能性を秘めているが、診療報酬に比べて製造コストが高いため、商業化には高い障壁となっている。このため、費用対効果、プロセス効率、および製品の一貫性に対する必要性により、多数の細胞療法分野、特にＴ細胞免疫療法における自動化のための取り組みが推進されている。
これらの重要な免疫療法を広範な患者集団に移すには、商用製造プラットフォームへの細胞活性化、形質導入、および拡大の組み込みが不可欠である。これらの救命治療を世界中の患者集団に適用可能にするには、オーダーメード医療を支援するように製造技術の変化を起こす必要がある。自動化の利点としては、自動化に伴う労働時間の節約、ならびに製品の一貫性の向上、部屋区分の減少、クリーンルームの設置面積の減少、複雑なトレーニングの減少、ならびに規模拡大および物流追跡の改善が挙げられる。さらに、自動生成された電子バッチ記録を使用して、すべての処理装置、試薬、患者識別、オペレータ識別、工程内センサデータなどの履歴を提供することにより、ソフトウェアを使用してドキュメンテーションプロセスを合理化することができる。
これらの療法および自動化システムを進展させるために必要とされるものは、細胞出力を増加させる、または所望の細胞特性を提供する、細胞培養チャンバなどの細胞拡張システムの構成要素である。本出願は、これらのニーズを満たす。
［発明の概要］
いくつかの実施形態では、自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバであって、本細胞培養チャンバが、低いチャンバ高さおよび細胞接触面を有する平坦で非可撓性のチャンバを備え、細胞接触面の少なくとも一部が、非多孔質ガス透過性材料を含む、細胞培養チャンバが本明細書で提供される。
さらなる実施形態では、自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバであって、本細胞培養チャンバが、約０．５ｃｍ～約４ｃｍのチャンバ高さおよび細胞接触面を有する平坦で非可撓性のチャンバを含み、細胞接触面の少なくとも５０％が、シリコーン、フルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）、またはエチルビニルオレフィン（ＥＶＯ）を含む非多孔質ガス透過性材料を含み、細胞培養チャンバが、細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに含む、細胞培養チャンバが本明細書で提供される。
また、自動化細胞工学システムで使用するためのカセットであって、本カセットが、細胞培養の活性化、形質導入、および／または拡大を実行するための高温チャンバであって、高温チャンバが、細胞培養チャンバを含む、高温チャンバと、細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路であって、流体経路が、細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する、１つ以上の流体経路と、を備え、細胞培養チャンバが、低いチャンバ高さおよび細胞接触面を有する平坦で非可撓性のチャンバであり、細胞培養チャンバが、カセット内で実質的に平面配向で維持され、細胞接触面の少なくとも一部が、非多孔質ガス透過性材料を含む、カセットが本明細書で提供される。
追加の実施形態では、自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバであって、本細胞培養チャンバが、低いチャンバ高さを有する平坦で非可撓性のチャンバと、チャンバ上の表面コーティングであって、細胞を活性化する表面コーティング、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、細胞の成長を増強する表面コーティング、細胞の接着性を改善する表面コーティング、細胞を阻害する表面コーティング、培地条件に応答する表面コーティング、および制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される、チャンバ上の表面コーティングと、を含む、細胞培養チャンバが本明細書で提供される。
さらなる実施形態では、自動化細胞工学システムで使用するためのカセットであって、本カセットが、細胞培養の活性化、形質導入、および／または拡大を実行するための高温チャンバであって、高温チャンバが、細胞培養チャンバを含む、高温チャンバと、細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路であって、流体経路が、細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する、１つ以上の流体経路と、を備え、細胞培養チャンバが、低いチャンバ高さを有する平坦で非可撓性のチャンバであり、細胞培養チャンバが、カセット内で実質的に平面配向で維持され、細胞培養チャンバが、細胞を活性化する表面コーティング、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、細胞の成長を増強する表面コーティング、細胞の接着性を改善する表面コーティング、細胞を阻害する表面コーティング、培地条件に応答する表面コーティング、および制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される表面コーティングを有する、カセットが本明細書で提供される。
また、自動化細胞工学システムで使用するためのカセットであって、本カセットが、細胞培養の活性化、形質導入、および／または拡大を実行するための高温チャンバであって、高温チャンバが、細胞培養チャンバを含み、細胞培養チャンバが、低いチャンバ高さを有する平坦で非可撓性のチャンバであり、細胞培養チャンバが、カセット内で実質的に平面配向で維持される、高温チャンバと、細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路であって、流体経路が、細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する、１つ以上の流体経路と、表面コーティング材料を細胞培養チャンバに導入するように構成されている、細胞培養チャンバに接続された流体経路であって、表面コーティング材料が、細胞を活性化する表面コーティング材料、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング材料、細胞の成長を増強する表面コーティング材料、細胞の接着性を改善する表面コーティング材料、細胞を阻害する表面コーティング材料、培地条件に応答する表面コーティング材料、および制御された溶解度を有する表面コーティング材料、からなる群から選択される、流体経路と、を備える、カセットが本明細書で提供される。
図１は、自動化細胞産生、特にＣＡＲ－Ｔ産生のための一般化された製造プロセスを示す。 図２は、本明細書の実施形態に記載される例示的な自動化細胞工学システムを含む研究所空間を示す。 図３は、本明細書の実施形態に記載される細胞工学システムにおいて行うことができる細胞産生プロセスを示す。 図４Ａ－４Ｃは、自動化細胞工学システムの概要を示す。図４Ａは、閉鎖型構成にある自動化細胞工学システムを示す。 図４Ａ－４Ｃは、自動化細胞工学システムの概要を示す。図４Ｂは、自動化細胞工学に挿入することができるカセットを示す。 図４Ａ－４Ｃは、自動化細胞工学システムの概要を示す。図４Ｃは、開構成にある自動化細胞工学システムを示す。 図４Ｄ－４Ｅは、自動化細胞工学システムで利用される細胞培養チャンバの位置および向きを示す。 図４Ｄ－４Ｅは、自動化細胞工学システムで利用される細胞培養チャンバの位置および向きを示す。 図４Ｆは、自動化細胞工学システムで利用される細胞培養チャンバのより詳細な図を示す。 図４Ｇ－４Ｈは、本発明の実施形態による例示的な細胞接触面を示す。 図４Ｇ－４Ｈは、本発明の実施形態による例示的な細胞接触面を示す。 図５Ａ－５Ｃは、本発明の実施形態による追加の細胞培養チャンバを示す。 図５Ａ－５Ｃは、本発明の実施形態による追加の細胞培養チャンバを示す。 図５Ａ－５Ｃは、本発明の実施形態による追加の細胞培養チャンバを示す。 図５Ｄ－５Ｅは、本発明の実施形態によるなおさらなる細胞培養チャンバを示す。 図５Ｄ－５Ｅは、本発明の実施形態によるなおさらなる細胞培養チャンバを示す。 図５Ｆ－５Ｉは、非多孔質ガス透過性材料を含む細胞培養チャンバを作製するために使用することができる様々な製造技術を示す。 図５Ｆ－５Ｉは、非多孔質ガス透過性材料を含む細胞培養チャンバを作製するために使用することができる様々な製造技術を示す。 図５Ｆ－５Ｉは、非多孔質ガス透過性材料を含む細胞培養チャンバを作製するために使用することができる様々な製造技術を示す。 図５Ｆ－５Ｉは、非多孔質ガス透過性材料を含む細胞培養チャンバを作製するために使用することができる様々な製造技術を示す。 図６Ａ－６Ｂは、非多孔質ガス透過性膜がある場合とない場合とで測定した溶解酸素濃度を示す。 図６Ａ－６Ｂは、非多孔質ガス透過性膜がある場合とない場合とで測定した溶解酸素濃度を示す。 図６Ｃ－６Ｄは、非多孔質ガス透過性膜がある場合とない場合とで測定したｐＨを示す。 図６Ｃ－６Ｄは、非多孔質ガス透過性膜がある場合とない場合とで測定したｐＨを示す。 非多孔質ガス透過性材料の厚さが酸素輸送に及ぼす影響を示す。 ガス交換の増加が細胞成長に及ぼす影響を示す。
［発明を実施するための形態］
ＣＡＲ Ｔ細胞を含む遺伝子操作細胞の産生には、典型的には、産物が患者固有であることに起因して、手作業による関与が必要とされる。ＣＡＲ Ｔ細胞培養の自動化は、細胞の活性化、形質導入、および拡大を含む、複数の感受性ユニット操作を理由に特に困難とされてきた。このため、完全密閉式細胞工学システムを利用したＣＡＲ Ｔ細胞産生の自動化方法、ならびにかかる細胞工学システムで使用するための構成要素、特に細胞培養チャンバが、本明細書に記載される。
自動化細胞処理
Ｔ細胞療法などの自家細胞治療を含む遺伝子操作細胞の産生については、費用対効果、プロセス効率、および製品一貫性に対する必要性が特に深刻であり、これは、マイクロロット（１ロット当たり１患者）バッチの製造が、同種（１ロット当たり複数患者）プロセスであれば利用可能である規模の経済性を欠いているためである。マイクロロットに必要とされる、より大規模でより現地化された労働力および施設は、特に人員の都合およびトレーニングに関して、手動生産のための物流およびＧＭＰ順守に対する相当な要求を突きつける。加えて、オペレータ間の技術のばらつきの可能性は、放出基準を一貫して満たし、安全で信頼性のある製品を確保するために望ましくないリスクをもたらし得る。
本明細書に記載されるように、自動化製造の設置および包括的検証により、これらの物流および運用上の課題に対する解決策が提供される。生産プロセスに自動化を導入するための重要なアプローチは、オペレータが、「単位操作」と称される、生産材料に物理的または化学的変化を適用する主要なモジュール式ステップを特定することである。細胞製造の場合、これには、細胞分離、遺伝子操作、増殖、洗浄、濃縮、および細胞採取などのステップが含まれる。製造者は、焦点プロセスのボトルネックを、自動化を導入するための即時の機会と見なすことが多い。これは、別個のプロセスステップに焦点を当てがちな、市販のバイオリアクターの大部分の技術的動作スペクトルに反映されている。細胞製造におけるプロセスの課題（無菌性の維持からサンプル追跡まで）が、必然的なプロセス可変性を軽減しながら一貫した細胞出力を生成する全面自動化によって、本明細書において解決される。本明細書に記載の方法により、簡略化も提供され、関連する電子記録により、ＧＭＰ基準への準拠が支援される。
特定のプロトコルはＴ細胞の製造に関して異なり得るものの、一般化したキメラ抗原受容体Ｔ細胞（ＣＡＲ Ｔ）プロセスを図１に示す。図１は、患者血液サンプルの初期処理から、自家Ｔ細胞療法のための出力細胞の製剤化までの、ＣＡＲ Ｔ細胞製造の単位操作を説明する。
本明細書に記載されるように、細胞製造自動化を達成するため、各転移点における細胞の状態、およびそれらが特定の単位操作によってどのように影響されるかの理解が、本明細書に記載される方法により得られる。患者固有の療法のためのマイクロロット生産は、自動化の実現可能性に影響を与える主要なプロセス感度を尊重しなければならない。本明細書に記載の自動化は、様々なプロセスステップを首尾よく受け入れる。
以下の表１は、Ｔ細胞自動化のために特定されたいくつかのプロセスステップの課題を浮き彫りにし、感度が自動化戦略に与える影響を記す。すべての単位操作について、汚染の危険性があるため、それぞれの機器間の細胞の開かれた移動が重要な感度である。
Figure 2022554178000001
Figure 2022554178000002
Figure 2022554178000003
表１に列挙した感度を中心に手動プロセスの自動化を調整することで、細胞療法の正常な変換、維持、またはその性能の改善を支援することができる。
単一のオールインワンシステムにより、大幅に高い空間効率が提供され、高価なＧＭＰクリーンルームで必要な設置面積を最小限に抑えることができる。例えば、図２に示すように、完全に一体化された自動化システムは、必要な設置面積を最大限に生かして、高価なＧＭＰクリーンルーム空間を削減するように設計されている。図２は、標準的な研究所空間で実行される９６個の患者固有の全面ユニットを示す。
物理的撹拌、ｐＨ、給餌、およびガスの取り扱いなどの要因を制御することによって、培養条件を感知し、それに応じて高性能バイオリアクターとして応答することができる方法が本明細書に記載される。さらに、同種異系治療と比較して、自家治療に関連する技術移転には、著しく異なる課題がある。自家産物は、製造プロセスと患者治療との間の安定性に対してより多くの制限を有し得る。現場は、単一のセンターではなく、地球規模で位置することができる。オールインワンシステムをロックダウン（例えば、完全密閉）することで、現場間の技術移転プロセスが大幅に改善される。
本明細書に記載されるように、実施形態では、本明細書に記載の方法および構成要素は、単一のターンキー方式プラットフォームで複数の単位動作を統合するＣＯＣＯＯＮプラットフォーム（Ｏｃｔａｎｅ Ｂｉｏｔｅｃｈ（Ｋｉｎｇｓｔｏｎ，ＯＮ））を利用する（例えば、開示全体が参照により本明細書に援用される米国公開特許出願第２０１９／０１６９５７２号を参照されたい）。しかしながら、他の完全にまたは部分的に自動化された細胞培養装置は、本明細書の実施形態に従って使用されてもよく、これらの装置には、Ｍｉｌｔｅｎｙｉ Ｂｉｏｔｅｃｈ，Ｉｎｃ．から入手可能なＰＲＯＤＩＧＹ、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＨｅａｌｔｈｃａｒｅからのＸＵＲＩおよびＳＥＦＩＡ、ならびにＡｔｖｉｏ Ｂｉｏｔｅｃｈ Ｌｔｄから利用可能なシステムなどの市販のものが含まれる。
本明細書に記載の方法およびデバイスを使用して、完全に一体化された閉鎖型自動化システム内でＣＡＲ Ｔ細胞を拡大した（活性化、ウイルス形質導入および拡大、濃縮、ならびに洗浄を含む）（図３）。
例示的な実施形態では、本明細書に記載の方法およびシステムは、少なくとも約５０００万個の生存遺伝子修飾免疫細胞を産生する。好適な実施形態では、記載の方法は、少なくとも約１億個の生存遺伝子修飾免疫細胞、または少なくとも約２億個の細胞、少なくとも約３億個の細胞、少なくとも約４億個の細胞、少なくとも約５億個の細胞、少なくとも約６億個の細胞、少なくとも約７億個の細胞、少なくとも約８億個の細胞、少なくとも約１０億個の細胞、少なくとも約１１億個の細胞、少なくとも約１２億個の細胞、少なくとも約１３億個の細胞、少なくとも約１４億個の細胞、少なくとも約１５億個の細胞、少なくとも約１６億個の細胞、少なくとも約１７億個の細胞、少なくとも約１８億個の細胞、少なくとも約１９億個の細胞、少なくとも約２０億個の細胞、少なくとも約２１億個、少なくとも約２２億個、少なくとも約２３億個、少なくとも約２４億個、少なくとも約２５億個、少なくとも約２６億個、少なくとも約２７億個、少なくとも約２８億個、少なくとも約２９億個、または少なくとも約３０億個の遺伝子修飾免疫細胞を産生する。
本明細書に記載の方法およびシステムは、多能性幹細胞、造血幹細胞、または間葉系幹細胞を含む幹細胞の産生にも使用することができる。例示的な実施形態では、本明細書に記載の方法およびシステムは、少なくとも約５０００万個の生存幹細胞を産生する。好適な実施形態では、記載の方法は、少なくとも約１億個の生存幹細胞、または少なくとも約２億個の細胞、少なくとも約３億個の細胞、少なくとも約４億個の細胞、少なくとも約５億個の細胞、少なくとも約６億個の細胞、少なくとも約７億個の細胞、少なくとも約８億個の細胞、少なくとも約１０億個の細胞、少なくとも約１１億個の細胞、少なくとも約１２億個の細胞、少なくとも約１３億個の細胞、少なくとも約１４億個の細胞、少なくとも約１５億個の細胞、少なくとも約１６億個の細胞、少なくとも約１７億個の細胞、少なくとも約１８億個の細胞、少なくとも約１９億個の細胞、少なくとも約２０億個の細胞、少なくとも約２１億個、少なくとも約２２億個、少なくとも約２３億個、少なくとも約２４億個、少なくとも約２５億個、少なくとも約２６億個、少なくとも約２７億個、少なくとも約２８億個、少なくとも約２９億個、または少なくとも約３０億個の幹細胞を産生する。
細胞工学システム
完全密閉式細胞工学システム４００（自動化細胞工学システムとも呼ばれる）（図４Ａ、４Ｂを参照）の構成要素が本明細書に記載され、好適には、その上に、活性化、形質導入、拡大、濃縮、および採取ステップを行うための説明を有する。ＣＡＲ Ｔ細胞を含む遺伝子修飾免疫細胞の自動産生のための細胞工学システムが本明細書に記載され、これは、全体をとおして自動化細胞工学システム、ＣＯＣＯＯＮ、またはＣＯＣＯＯＮシステムとも呼ばれる。例えば、ユーザは、細胞培養および試薬（例えば、活性化試薬、ベクター、細胞培養培地、栄養素、選択試薬など）ならびに細胞産生のためのパラメータ（例えば、開始細胞数、培地の種類、活性化試薬の種類、ベクターの種類、産生される細胞または用量の数など）で予め充填された細胞工学システムを提供することができ、本細胞工学システムは、ユーザからのさらなる入力なしに、幹細胞を含む様々な細胞、およびＣＡＲ Ｔ細胞を含む遺伝子修飾免疫細胞培養物を産生する方法を実行することができる。自動産生プロセスの終わりに、本細胞工学システムは、産生された細胞を収集するようにユーザに通知を行ってもよい（例えば、通知メッセージを再生すること、またはモバイルアプリ通知を送信することにより）。いくつかの実施形態では、本完全密閉式細胞工学システムは、無菌細胞培養チャンバを含む。いくつかの実施形態では、本完全密閉式細胞工学システムは、細胞培養物の非滅菌環境への曝露を低減することによって、細胞培養物の汚染を最小限に抑える。追加の実施形態では、本完全密閉式細胞工学システムは、細胞のユーザによる取り扱いを低減することによって、細胞培養物の汚染を最小限に抑える。
本明細書に記載のように、本細胞工学システムは、カセット４０２を好適に含む。このため、実施形態では、自動化細胞工学システムで使用するためのカセットが本明細書に提供される。本明細書で使用される場合、「カセット」は、本明細書に記載の方法の様々な要素を実行するための１つ以上のチャンバを含み、かつ細胞培地、活性化試薬、ベクターなどのうちの１つ以上も好適に含む、細胞工学システムのほぼ自己完結型、取り外し可能、かつ交換可能な要素を指す。
図４Ｂは、本発明の実施形態によるカセット４０２の実施形態を示す。実施形態では、カセット４０２は、任意選択で、細胞培養培地の貯蔵のための低温チャンバ４０４を含み、かつ免疫細胞培養物の活性化、形質導入、および／または拡大を実行するための高温チャンバ４０６を好適に含む。好適には、高温チャンバ４０６は、熱障壁によって低温チャンバ４０４から分離される。本明細書で使用される場合、「低温チャンバ」は、冷蔵温度で、細胞培地の維持などのために、室温より低く、より好適には約４℃～約８℃で、好適に維持されるチャンバを指す。低温チャンバは、約１Ｌ、約２Ｌ、約３Ｌ、約４Ｌ、または約５Ｌの流体を含む、培地のためのバッグまたは他のホルダを含み得る。追加の培地バッグまたは他の流体源は、カセットに外部接続され、アクセスポートを介してカセットに接続され得る。
本明細書で使用される場合、「高温チャンバ」は、好適に室温より高く維持される、より好適には細胞増殖および成長を可能にする温度、すなわち、約３５～４０℃で、より好適には約３７℃で維持される、チャンバを指す。
実施形態では、高温チャンバ４０６は、図４Ｄおよび図４Ｅに示されるように、細胞培養チャンバ４１０（全体をとおして、増殖チャンバまたは細胞増殖チャンバとも呼ばれる）を好適に含む。
本カセットは、細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路をさらに含み、この流体経路（図４Ｂのカートリッジ４０２内の流体経路４０８）は、細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する。カセット４０２はまた、本明細書に記載される、カセットをとおして流体を駆動するための蠕動ポンプを含む１つ以上のポンプ４０５と、様々な流体経路を通る流れを制御するための１つ以上のバルブ４０７とをさらに含む。
例示的な実施形態では、図４Ｄに示されるように、細胞培養チャンバ４１０は、容易に屈曲または屈撓しない平坦で非可撓性のチャンバ４７０（すなわち、プラスチックなどの実質的に可撓性でない材料で作製される）である。非可撓性チャンバの使用により、細胞を実質的に乱れていない状態に維持することが可能になる。図４Ｅに示されるように、細胞培養チャンバ４１０は、細胞培養物（好適には、免疫細胞培養物）が細胞培養チャンバの底部４１２全体に広がることを可能にするように配向される。図４Ｅに示されるように、細胞培養チャンバ４１０は、実質的に平坦な、すなわち、床または台と平行な位置に好適に維持され、細胞培養物を乱さない状態に維持し、細胞培養物が細胞培養チャンバの底部４１２の広い範囲に広がることを可能にする。細胞培養チャンバに関して本明細書で使用される場合の「平坦な」は、チャンバの底部４１２（ならびに上部および側面）が、チャンバの形状において（完全に平坦な表面または平面から）約５°未満、好適には約０°～約４°、または約３°の撓みまたは反りを有することを意味する。このわずかな反りにより、底部４１２上の細胞の均一な播種および成長が可能になるが、気泡を最も高い所に上昇させ、除去することを可能にするのに十分な角度を提供する。
実施形態では、細胞培養チャンバ４１０の全厚さ（すなわち、チャンバ高さ４４２）は、約０．５ｃｍ～約５ｃｍ程度で低い。好適には、本細胞培養チャンバは、体積が、約０．５０ｍｌ～約５００ｍｌ、約０．５０ｍｌ～約３００ｍｌ、より好適には、約５０ｍｌ～約２００ｍｌであるか、または本細胞培養チャンバは、体積が約１８０ｍｌである。低いチャンバ高さ４４２（５ｃｍ未満、好適には４ｃｍ未満、３ｃｍ未満、もしくは２ｃｍ未満、または約０．５ｃｍ～約４ｃｍ、約０．５ｃｍ～約３ｃｍ、約０．５ｃｍ～約２ｃｍ、もしくは約１ｃｍ～約２ｃｍ、もしくは約１ｃｍ～約３ｃｍ、もしくは約２ｃｍ～約３ｃｍ）の使用により、細胞に近接した効果的な媒体およびガスの交換が可能になる。ポートは、細胞を乱すことなく、流体の再循環を介して混合を可能にするように構成されている。より高さのある静的容器により、濃度勾配を生み出すことができ、これにより、細胞付近の領域で酸素および新鮮な栄養素が限定されるようになる。流動力学を制御することで、細胞を乱すことなく培地交換を行うことができる。培地は、細胞喪失のリスクなしに（細胞が存在しない）追加のチャンバから除去され得る。
実施形態では、自動化細胞工学システム４００で使用するための細胞培養チャンバ４１０であって、低いチャンバ高さ４４２および細胞接触面４８０を有する平坦で非可撓性のチャンバ４７０を備え、細胞接触面の少なくとも一部が、非多孔質ガス透過性材料４８２を含む、細胞培養チャンバが本明細書で提供される。
例示的な実施形態では、細胞接触面４８０は、細胞培養チャンバ４１０の底部４１２を指す。しかしながら、「細胞接触面」はまた、細胞培養チャンバ４１０内の追加の要素、例えば、様々な足場、支持体、成長プラットフォームなどを含むことができる。「細胞接触面」はまた、細胞培養チャンバ４１０の１つ以上の側面４１６を指し得る。本明細書に記載の細胞工学システム４００は、細胞培養チャンバ４１０を傾け、回転させる能力を有し、その間、チャンバの追加の構成要素は、細胞がチャンバ内を移動する際に細胞接触面になることができる。細胞接触面はまた、表面に切り込まれるかまたは作製されて、チャネル、波、または他の構造を生成し、細胞接着性を増加させるために表面積を追加する複数の構造を含み得る。
さらなる実施形態では、培養チャンバ４１０の非細胞接触面は、非多孔質ガス透過性材料４８２も含み得る。好適には、非多孔質ガス透過性材料４８２を含む細胞培養チャンバ４１０の底部４１２に加えて、細胞培養チャンバ４１０の上部４１４は、非多孔質ガス透過性材料４８２も含む。
本明細書で使用される場合、「非多孔質ガス透過性材料」は、気体が細胞培養チャンバ４１０を通り進入することを許容するが、液体（例えば、細胞培地）の通過または漏出を許容する細孔または穴を含まない、ガス透過性細胞培養デバイスに使用される任意の組成物、フィルム、または材料を意味する。例示的な非多孔質ガス透過性材料としては、シリコーン、フルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）、ポリオレフィン、エチルビニルオレフィン（ＥＶＯ）、およびエチレンビニルアセテートコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書に記載される非多孔質ガス透過性材料は、酸素、窒素、ＣＯ２などを含む１つ以上の気体を細胞培養チャンバ４１０内の細胞に送達するのに好適に役立つ。
実施形態では、非多孔質ガス透過性材料４８２は、細胞培養チャンバ４１０からの水の蒸発を許容しない。これは、水の蒸発を制限または排除する適切な材料の選択、または細胞培養チャンバ４１０内の細胞培養培地の上部にあるが、細胞培養チャンバ４１０の上部４１４に含まれるガス透過性材料４８２の下にある水層の使用のいずれによっても達成することができる。他の実施形態では、２つ以上の異なるガス透過性材料４８２、細胞培養チャンバ４１０の上部４１４で１つの材料、底部４１２で異なる材料を利用することができる。
例示的な実施形態では、細胞接触面４８０または上部４１４などの非細胞接触面の「一部」は、非多孔質ガス透過性材料を含む。本明細書で使用される場合、「一部」は、非多孔質ガス透過性材料で構成される細胞接触面または非細胞接触面の少なくとも約２０％を指す。つまり、細胞接触するように設計される表面（好適には細胞培養チャンバの底部４１２）、または他の足場、支持体、もしくは構造、または上部４１４などの非細胞接触面の少なくとも約２０％が、表面の主要構造要素として非多孔質ガス透過性材料から作製される。細胞接触面の１００％未満が非多孔質ガス透過性材料で作製される実施形態では、細胞接触面の残りは、細胞の接着および成長を促進する様々なプラスチック（例えば、ポリプロピレン、ポリスチロール、ポリスチレンなど）を含む他の好適な材料を含み得る。非細胞接触面の１００％未満が非多孔質ガス透過性材料で作製される実施形態では、非細胞接触面の残りは、構造的支持を促進する様々なプラスチック（例えば、ポリプロピレン、ポリスチロール、ポリスチレンなど）を含む他の好適な材料を含み得る。
実施形態では、細胞接触面の少なくとも約３０％が非多孔質ガス透過性材料から構成され、より好適には、細胞接触面の少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約１００％（すなわち、全体）が、非多孔質ガス透過性材料を含む。
実施形態では、非細胞接触面の少なくとも約３０％が非多孔質ガス透過性材料から構成され、より好適には、非細胞接触面の少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約１００％（すなわち、全体）が、非多孔質ガス透過性材料を含む。
図４Ｇ～４Ｈは、細胞接触面（この場合、細胞培養チャンバ４１０の底部４１２）全体未満が非多孔質ガス透過性材料を含む、概略的な例示的構造を示す。そのような実施形態では、細胞培養チャンバは、複数の別個のセクションを含む細胞接触面４８０を含み、各セクションは、非多孔質ガス透過性材料４８２を含む。例えば、細胞接触面４８０の穴または別個のセクションは、非多孔質ガス透過性材料４８２を含み得る一方、底部４１２の他の部分は、細胞の接着および成長を促進する様々なプラスチックを含む他の好適な材料を含む。これらの穴またはセクションは、非多孔質ガス透過性材料４８２による細胞接触面４８０の所望の被覆に応じて、形状が規則的であるか、または不規則であることができ、任意のサイズまたは数であることができる。チャンバ４７０は、円筒形状として表されるが、他の形状を容易に想定することができ、図４Ｇ～４Ｈの形状は、例示目的のみで提供される。
さらなる実施形態では、細胞培養チャンバ４１０の１つ以上の側面は、少なくとも一部が非多孔質ガス透過性材料４８２を含んで提供され得る。
なおさらなる実施形態では、例えば、ポンプ４０５、バルブ４０７、および流体経路４０８を含むカセット４０２の追加の構成要素は、カセット４０２を通過する際に、ガスを細胞に移送するのを助けることができる非多孔質ガス透過性材料４８２を含むこともできる。
本明細書で使用されるシリコーンは、炭素、水素、および時には他の元素と組み合わされる、シロキサンの繰り返し単位で作製される合成ポリマーである。本明細書に詳述されるように、細胞培養チャンバ中の非多孔質ガス透過性材料としてシリコーンを使用することで、ガス交換が増加する。シリコーンは、優れた酸素透過性を有し、光学観察を可能にすることができ、穿刺が容易でなく、多種多様な形状に容易に加工することができる。
例示的な実施形態では、非多孔質ガス透過性材料の厚さは、約０．５インチ未満、より好適には、約０．２インチ未満、約０．１インチ未満、約０．０５インチ未満、または約０．０１０～０．０５０インチ、約０．０１０インチ、約０．０２０インチ、約０．０３０インチ、約０．０４０インチ、または約０．０５０インチである。
さらなる実施形態では、非多孔質ガス透過性材料は、薄くするために延伸させ、それにより材料を通るガス交換を増加させることができる。この延伸は、細胞培養チャンバ４１０の構造に一体化される前に実行することができ、または材料を、細胞培養チャンバ４１０の調製中もしくは材料を細胞培養チャンバに含める間に張力下に置くことができ、その結果、非多孔質ガス透過性材料が延伸される。
シリコーンおよびシリコーン系材料の例示的な供給源としては、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ならびにＷＯ０１／９２４６２、米国特許第４，９３９，１５１号、同第６，２９７，０４６号、および同第９，２５５，２４３号が挙げられ、これらの各々の開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。
例示的な実施形態では、細胞接触面は、細胞を活性化する表面コーティング、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、細胞の成長を増強する表面コーティング、細胞の形質導入効率を増加させる表面コーティング、ある特定の種類の細胞に対する選択を改善する表面コーティング、細胞の接着性を改善する表面コーティング、細胞を阻害する表面コーティング、培地条件に応答する表面コーティング（例えば、監視補助としての変色）、および制御された溶解度を有する表面コーティング（例えば、コーティング内容物の制御された放出を得るためのもの）、からなる群から選択される表面上の表面コーティングをさらに含み得る。このため、実施形態では、細胞接触面の一部または全部を好適に構成する非多孔質ガス透過性材料は、本明細書に記載される表面コーティングをさらに含み得る。他の実施形態では、非多孔質ガス透過性材料を含まない細胞接触面の残りも、本明細書に記載される表面コーティングも含み得る。他の実施形態では、細胞接触面全体が、非多孔質ガス透過性材料を含まないものの、依然として、本明細書に記載される表面コーティングを含む。細胞の接着はまた、所望の集団の成長を促進すると同時に望ましくない集団の接着を許容しない細胞選択の機会を提供し得る。
本明細書で使用される場合、「表面コーティング」は、細胞培養チャンバ４１０の１つ以上の表面上にフィルム、層、または被覆を形成する材料を指す。表面コーティングを細胞培養チャンバの表面に適用するための方法には、例えば、塗装、浸漬コーティング、層化、流動、散布、スピンコーティングを含む堆積方法などが含まれ得る。
例示的な実施形態では、表面コーティングは、好適には細胞接触面４８０および非多孔質ガス透過性材料４８２を含む、細胞培養チャンバ４１０の底部４１２上に提供される。しかしながら、表面コーティングは、細胞培養チャンバの上部４１４および／または側面４１６にも提供することができる（図４Ｆを参照されたい）。
本明細書で使用される場合、「細胞を活性化する表面コーティング」は、細胞を増殖および／または分化させる材料、基質、または構成要素を指す。
本明細書で使用される場合、「細胞中の生物学的経路を調節する表面コーティング」は、細胞中の分子間で１つ以上の作用を引き起こし、細胞中のある特定の生成物または変化をもたらす材料、基質、または構成要素を指す。例えば、そのような表面コーティングは、脂肪またはタンパク質などの新しい分子のアセンブリを誘起するか、遺伝子をオンおよびオフにするか、または細胞を移動させることができる。
本明細書で使用される場合、「細胞の成長を増強する表面コーティング」は、細胞の成長を、材料が存在しない場合よりも速くまたはより多くの数で引き起こす材料、基質、または構成要素を指す。
本明細書で使用される場合、「細胞の接着性を改善する表面コーティング」は、細胞が表面に接着するにつれて、細胞を表面とより良好に相互作用させ、表面に付着させ、かつ他の細胞とも相互作用させる材料、基質、または構成要素を指す。
本明細書で使用される場合、「細胞を阻害する表面コーティング」は、細胞を成長させない、および／または細胞接触面に付着させない材料、基質、または構成要素を指す。
本明細書で使用される場合、「培地条件に応答する表面コーティング」は、培地条件が変化するときに変化する材料、基質、または構成要素を指す。例示的な変化としては、温度、ｐＨ、酸素レベルまたは濃度、毒性ガスのレベル、毒性物質の存在の変化が挙げられ、これには、例えば、監視としての変色が含まれる。
本明細書で使用される場合、「制御された溶解度を有する表面コーティング」は、特定の時間に、または特定の温度もしくはｐＨに応答して、例えば、コーティング内容物の制御された放出を得るために、表面から放出される材料、基質、または構成要素を指す。
細胞培養チャンバの１つ以上の表面に適用することができる例示的な表面コーティングとしては、ポリカチオン性試薬（ポリブレン、硫酸プロタミン、ポリ－Ｌ－リジン、正味正電荷を有するペプチド、両親媒性カチオン性ペプチド）、ポロキサマー、フィブロネクチンまたは修飾フィブロネクチンなどの接着分子（ＲＥＴＲＯＮＥＣＴＩＮ（登録商標））、抗体、抗体複合体、核酸などのタンパク質標的化ドメイン（ＤＮＡおよびＲＮＡを含む）、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、多糖類またはデキストランまたはその誘導体、コラーゲン型（Ｉ～ＶＩＩＩ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、フィブリン、ビトロネクチン、ラミニン、エラスチン、ゼラチン、ヒアルロン酸、硫酸ケラタン、硫酸コンドロチン、硫酸ヘパラン、プロテグリカン、ポリ－ｄ－リジン、アビジン、ストレプトアビジン、ビオチン、ビオチンまたはタンパク質タグに対する抗体、Ｉｌｓｏｐｅｐｔａｇ、ＢＣＣＰ、Ｍｙｃタグ、カルモジュリンタグ、ＦＬＡＧタグ、ＨＡタグ、Ｈｉｓタグ、マルトース結合タンパク質タグ、Ｎｕｓタグ、グルタチオン－Ｓ－トランスフェラーゼタグ、緑色蛍光タンパク質タグ、チオレドキシンタグ、Ｓタグ、Ｓｏｆタグ１、Ｓｏｆタグ３、Ｓｔｒｅｐタグ、ＳＢＰタグ、Ｔｙタグのようなタンパク質タグ、セルチア（ｃｅｒｔｉａ）、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、多糖類およびデキストランが挙げられる。
追加の表面コーティングには、特定の細胞型または細胞表面受容体への結合時に色または発光／蛍光の変化を受ける診断剤が含まれ得る。かかる実施形態では、表面コーティングは、細胞が所望の段階に到達したこと、または細胞が所望のコンフルエンスもしくは他の特徴に到達したことのシグナルとして機能し得る。
追加の実施形態では、「表面処理」は、例えば、ポンプ４０５、バルブ４０７、および流体経路４０８を含む、細胞に接触する細胞培養チャンバ４１０の１つ以上の表面および／またはカートリッジ４０２内の１つ以上の表面において利用することもでき、非多孔質ガス透過性材料４８２にも適用することができる。例示的な表面処理には、化学処理、エッチング、マイクロエッチング、電気化学処理などが含まれる。追加の表面処理には、ポリスチレン表面などの細胞接触面を含む細胞培養チャンバの表面構造を改変するためのガスプラズマエッチングが含まれる。例示的なガスプラズマ処理としては、空気、酸素、アミンなどを使用して、細胞培養チャンバの表面上に所望の官能基を生じさせることが挙げられる。これらの表面処理により、表面の疎水性の変化をもたらし、活性化の増加、形質導入効率の増加、細胞結合の増加または減少、増殖の加速、ある特定の細胞型の選択、細胞接着の防止または増加、細胞生物学的経路の変化、細胞分化などを含む、一連の生物学的効果の変化を生じさせることができる。
加えて、ガスプラズマ処理を使用して、底部４１２もしくは上部４１４もしくは細胞培養チャンバ４１０などの表面、またはポリスチレン表面を含む他の表面に接着する、糊付けする、または別様に付着する非多孔質ガス透過性材料４８２の能力を増加させることができる。多くの非多孔質ガス透過性材料４８２は疎水性であり得るため、それらを糊剤または他の接着剤でポリスチレンなどの硬質表面に接着させることは困難であり得る。細胞培養チャンバ４１０と非多孔質ガス透過性材料４８２との両方のプラズマ酸化により、構造の両方の表面エネルギーが増加する。疎水性特性への回帰はすぐに起こり得るので、強固な結合および持続的な構造的完全性を達成するためには、非多孔質ガス透過性材料４８２を細胞培養チャンバ４１０に速やかに接着、例えば、糊付けすることが望ましい。
細胞培養環境における細胞の挙動に関するマイクロエッチングおよびナノエッチングの考察は、例えば、Ｍａｒｔｉｎｅｚ，ｅｔ ａｌ．，「Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｍｉｃｒｏ－ａｎｄ ｎａｎｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｏｎ ｃｅｌｌ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ，」Ａｎｎａｌｓ ｏｆ Ａｎａｔｏｍｙ １９１：１２６－１３５（２００９）で提供されており、その開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。
非多孔質ガス透過性材料４８２は、本明細書に記載のガス透過性特性を提供するために、細胞培養チャンバ４１０などの材料上または材料内に鋳造することもできる。非多孔質ガス透過性膜材料４８２の鋳造は、当該技術分野で既知の様々な方法によって実行することができる。非多孔質ガス透過性膜材料４８２を、プラスチック、ポリスチレン、チャンバなどの細胞培養チャンバ４１０上または細胞培養チャンバ４１０内に鋳造することにより、ガス透過性特性を依然として維持しながら、ガス透過性膜の構造強度および完全性も増加させることができる。
他の実施形態では、非多孔質ガス透過性材料４８２は、本明細書に記載のガス透過性特性を提供するために、細胞培養チャンバ４１０などの材料内に注入することができる。非多孔質ガス透過性膜材料４８２を細胞培養チャンバに注入することは、当該技術分野で既知の様々な方法によって実行することができる。非多孔質ガス透過性膜材料４８２を、プラスチック、ポリスチレン、チャンバなどの細胞培養チャンバ４１０内に注入することにより、ガス透過性特性を依然として維持しながら、ガス透過性膜の構造強度および完全性も増加させることができる。
本明細書に記載されるように、本明細書に記載の表面コーティングまたは表面処理は、好適には、免疫細胞（例えば、Ｔ細胞）、および実施形態では、幹細胞または前駆細胞を活性化するか、その生物学的経路を調節するか、その増殖を促進するか、またはその接着性を改善する。好適な実施形態では、幹細胞は、多能性幹細胞、造血幹細胞、または間葉系幹細胞である。追加の実施形態では、本明細書に記載の自動化細胞工学システムにおいて、および記載の方法を利用して成長させることができる細胞には、結合組織細胞、心臓細胞、網膜細胞、筋肉細胞、皮膚細胞などが含まれる。
例示的な実施形態では、図４Ｆに示されるように、細胞培養チャンバ４１０は、細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート４２０、再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート４２２、ならびに細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート４２４、のうちの少なくとも１つをさらに含む。
さらなる実施形態では、自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバ４１０が本明細書で提供され、本細胞培養チャンバは、約０．５ｃｍ～約４ｃｍのチャンバ高さおよび細胞接触面４８０を有する平坦で非可撓性のチャンバを備える。好適には、細胞接触面の少なくとも５０％が、シリコーンを含む非多孔質ガス透過性材料４８２を含む。
追加の実施形態では、細胞培養チャンバは、細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに含む。好適には、本細胞培養チャンバは、約５０ｍｌ～約２００ｍｌの体積を有する。
本明細書に記載されるように、例示的な実施形態では、細胞接触面は、複数の別個のセクションを含み、各セクションは、非多孔質ガス透過性材料を含む。好適な実施形態では、細胞接触面の全体が、非多孔質ガス透過性材料を含む。
さらなる実施形態では、細胞接触面は、細胞を活性化する表面コーティング、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、細胞の成長を増強する表面コーティング、および細胞の接着性を改善する表面コーティング、からなる群から選択される細胞接触面上の表面コーティングをさらに含む。例示的な表面コーティングは本明細書に記載されている。
なおさらなる実施形態では、自動化細胞工学システム４００で使用するためのカセット４０２が本明細書で提供され、本カセットは、細胞培養物を収容するように構成されたチャンバ体積と、細胞培養物を収容することなく、培地および他の作業流体のための追加の体積を提供することによって、細胞培養チャンバの作業体積を増加させるためのサテライト体積４３０（すなわち、サテライト体積はいずれの細胞も含まない）とを有する、細胞培養物、好適には免疫細胞培養物の活性化、形質導入、および／または拡大を実行するための細胞培養チャンバ４１０を備える。好適には、サテライト体積は細胞培養チャンバに流体接続しており、その結果、培地が、細胞培養物を乱すことなく培養チャンバと交換されるようになる。例示的な実施形態では、サテライト体積はバッグであり、他の実施形態では、サテライト体積は非変形性チャンバである。実施形態では、サテライト体積は、約０．５０ｍｌ～約３００ｍｌであり、より好適には、約１５０ｍｌ～約２００ｍｌである。図４Ｄ～４Ｅは、カセット６０２内のサテライト体積４３０の位置を示す。
本明細書に記載されるように、細胞培養チャンバ４１０は、好適には遠心分離チャンバではない。つまり、実施形態では、本細胞培養チャンバは、チャンバが回転して求心力を生成することにより、細胞を分離することを可能にする部分または構成を含まない。好適には、本明細書に記載の細胞培養チャンバは、カセット内でほぼ静止したままである。
図５Ａ～図５Ｂは、構造セクション５０２、ならびに細胞培養チャンバ４１０の底部４１２および／または上部４１４にわたる非多孔質ガス透過性材料４８２のセクションまたは部分を含む、細胞培養チャンバ４１０の追加の例を示す。図５Ｂは、細胞接触面４８０を構成し、表面４８０にわたる非多孔質ガス透過性材料４８２のセクションまたは部分を含む、細胞培養チャンバ４１０の底部４１２を示す。これらの断面または部分は、円形、正方形、長方形、三角形、他の多角形、もしくはランダムな形状、またはそのような形状の組み合わせなど、任意の形状であることができる。構造セクション５０２は、底部４１２に支持を提供するが、依然として非多孔質ガス透過性材料４８２の相当数のセクションまたは部分を可能にする。図５Ｃは、自動化細胞工学システム４００のカセット４０２に一体化された、構造セクション５０２および非多孔質ガス透過性材料４８２のセクションまたは部分を含む細胞培養チャンバ４１０の組み込みを示す。
図５Ｄ～図５Ｅは、構造セクション５２０、ならびに細胞培養チャンバ４１０の底部４１２および／または上部４１４にわたる非多孔質ガス透過性材料４８２を含む、細胞培養チャンバ４１０のなおさらなる例を示す。図５Ｄ～５Ｅに示される実施形態の構造セクション５２０は、非多孔質ガス透過性材料４８２の使用を増加させるが、依然として構造安定性を維持する開放セクションを有する、メッシュ、ハニカム、または同様の構造であり得る。実施形態では、構造セクション５２０は、非多孔質ガス透過性材料４８２のシートの間に挟まれて、構造剛性を提供するが、依然としてガス透過性を増加させることがきできる。
図５Ｆ～５Ｉは、非多孔質ガス透過性材料４８２を含む細胞培養チャンバを作製するために使用することができる様々な製造技術を示す。例えば、図５Ｆでは、非多孔質ガス透過性材料４８２の厚さは、それ自体が細胞層５３０および必要量の培地５４０に十分な構造支持を提供するように増加させることができる。図５Ｇでは、支持材料（例えば、細胞培養チャンバ４１０のポリスチレン）の構造セクション５２０を使用して、十分な支持を提供することができる。図５Ｈでは、この構造支持は、依然として非多孔質ガス透過性材料４８２の屈撓を制限するメッシュまたはハニカム構造５５０の形態をとることができる。本明細書に記載されるように、図５Ｉでは、支持構造および非多孔質ガス透過性材料４８２を一緒に鋳造するか、または一緒に注入して、非多孔質ガス透過性構造材料５６０を創出することができる。例えば、シリコーン埋め込みプラスチックまたはカスタムＥＶＯ構成を利用することができる。
なおさらなる実施形態では、自動化細胞工学システム４００で使用するためのカセット４０２が本明細書で提供され、本カセットは、任意選択で、細胞培養培地の貯蔵に好適な低温チャンバ４０４と、任意選択で、細胞培養の活性化、形質導入、および／または拡大の実行に好適な高温チャンバ４０６であって、高温チャンバが、細胞培養チャンバ４１０を含む、高温チャンバ４０６と、細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路であって、流体経路が、細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する、１つ以上の流体経路と、を備える。
本明細書に記載されるように、好適には、細胞培養チャンバ４１０は、低いチャンバ高さおよび細胞接触面を有する平坦で非可撓性のチャンバであり、本細胞培養チャンバは、カセット内で実質的に平面配向で維持される。本明細書に記載されるように、「実質的に平面」は、細胞培養チャンバが、水平線の約１５°以内、より好適には約１０°以内、または約５°以内（すなわち、平地に対して実質的に平行）に維持されることを意味する。
なおさらなる実施形態では、細胞培養チャンバ４１０は、非平面配向（例えば、水平平面配向から±２５～４５°、または約±３０°）で配向されてもよく、これにより、チャンバの異なる領域で異なる細胞密度を有する沈降細胞集団が生じ得る。
好適には、細胞接触面の少なくとも一部は、本明細書に記載される非多孔質ガス透過性膜を含む。
実施形態では、細胞培養チャンバ４１０、ならびに好適には細胞接触面４８０および非多孔質ガス透過性材料４８２（利用される場合）は、細胞を活性化する表面コーティング、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、細胞の成長を増強する表面コーティング、および細胞の接着性を改善する表面コーティングなどからなる群から選択される表面コーティングを有する。例示的な表面コーティングは本明細書に記載されている。実施形態では、細胞培養チャンバ４１０、ならびに好適には細胞接触面４８０および非多孔質ガス透過性材料４８２（利用される場合）は、本明細書に記載される表面処理を含む。
なおさらなる実施形態では、自動化細胞工学システム４００で使用するためのカセット４０２が本明細書で提供され、本カセットは、任意選択で、例えば細胞培養培地の貯蔵のための低温チャンバ４０４と、任意選択で、細胞培養の活性化、形質導入、および／または拡大の実行のための高温チャンバ４０６であって、高温チャンバが、細胞培養チャンバ４１０を含む、高温チャンバ４０６と、を備える。
好適には、本カセットは、細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路を備え、流体経路は、細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する。カートリッジ４０２は、好適には、表面コーティング材料を細胞培養チャンバに導入するように構成されている、細胞培養チャンバに接続された流体経路４６０をさらに含む。そのような実施形態では、表面コーティングを導入するための流体経路は、細胞培養チャンバ上にコーティングされるコーティング材料を含むカセット内の内部構成要素（例えば、バッグ、貯留部、または容器）であり得る。他の実施形態では、流体経路は、表面コーティング材料を送達するためにシリンジ、バッグなどに取り付けるための外部バルブへのチューブまたは同様の接続であり得る。
好適な実施形態では、本明細書に記載される自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバは、細胞培養チャンバの１つ以上の表面に既にコーティングされている表面コーティング材料を含む。
しかしながら、さらなる実施形態では、表面コーティング材料は、自動化細胞工学システム内（または自動化細胞工学システムの外部）に１つ以上の流体経路を介して提供され、その後、細胞培養チャンバに加えられて、細胞培養チャンバ上で表面コーティングを生成してもよい。例えば、接着分子または他のコーティング材料は、カセット／自動化細胞工学システム内のバッグまたはチャンバ内に含まれ、その後、細胞培養チャンバ内にポンプで送られてもよい。あるいは、接着分子は、シリンジ、バッグ、または同様のデバイスを使用して、１つ以上のポートを介して細胞培養チャンバに加えてもよい。次に、コーティングを細胞培養チャンバ上で乾燥させた後、過剰分を除去し、その後、細胞培地または他のもので任意選択で洗浄して、非結合表面コーティング材料を除去し得る。
本明細書に記載されるように、例示的な実施形態では、本カセットは、細胞培養物、培養培地、活性化試薬、および／またはベクター（これらの任意の組み合わせを含む）のうちの１つ以上で予め充填される。さらなる実施形態では、これらの様々な要素は、好適な注入ポートなどを介して後で加えることができる。
本明細書に記載されるように、実施形態では、本カセットは、好適には、ｐＨセンサ、グルコースセンサ、酸素センサ、乳酸センサ（ｌａｃｔａｔｅ ｓｅｎｓｏｒ）、細胞計数モジュール、二酸化炭素センサ、乳酸センサ（ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｓｅｎｓｏｒ）／モニタ、および／または光学密度センサのうちの１つ以上をさらに含む。カセットはまた、１つ以上のサンプリングポートおよび／または注入ポートを含み得る。そのようなサンプリングポートおよび注入ポートの例としては、カートリッジをエレクトロポレーションユニットまたは追加の媒体源などの外部デバイスに接続するためのアクセスポートを挙げることができる。
細胞工学システムの例示的な構成要素としては、ガス制御シール、加温ゾーン、アクチュエータ、所望の場合細胞工学システムを揺動または傾転させるためのピボット、および低温チャンバを保持するための低温ゾーンが挙げられる。バーコードリーダを含み得るユーザインタフェース、およびタッチパッドまたは他の同様のデバイスによる入力を使用して受信する能力も含まれ得る。
様々なセンサ（例えば、ｐＨセンサ、溶解酸素センサ）、ならびにサンプリング／サンプルポートおよび様々なバルブ（制御バルブ、バイパスチェックバルブ）、ならびに構成要素を接続するシリコーン系チューブ構成要素を好適に含む１つ以上の流体経路が、必要に応じて配置され得る。本明細書に記載されるように、シリコーン系チューブ構成要素の使用により、チューブ構成要素を通じた酸素化が可能となり、ガス移送および細胞培養物の最適な酸素化が促進される。
いくつかの実施形態では、本細胞工学システムは、複数のチャンバを含む。さらなる実施形態では、本明細書に記載の細胞のための方法の活性化ステップ、形質導入ステップ、拡大ステップ、濃縮ステップ、および採取ステップの各々は、本細胞工学システムの複数のチャンバの異なるチャンバにおいて行われる。いくつかの実施形態では、細胞は、あるチャンバから別のチャンバへの移送中に実質的に乱されない。他の実施形態では、本方法のステップは、本細胞工学システムの同じチャンバにおいて行われ、本細胞工学システムにより、チャンバ環境が本方法の各ステップに必要とされるように自動的に調整される。これにより、様々なステップ中に細胞が乱されないようにすることができる。
いくつかの実施形態では、本細胞工学システムは、細胞培養のための可撓性のガス透過性バッグと比較して、ガス交換が改善されている。いくつかの実施形態では、本細胞工学システムは、ガス交換ラインを含む。ガス交換ラインは、例えばシリコーンなどのガス透過性材料から作製されてもよい。いくつかの実施形態では、ガス交換ラインのガス透過係数は、可撓性のガス透過性バッグに使用される材料の透過係数よりも高い。いくつかの実施形態では、本細胞工学システムは、細胞産生方法中に、実質的に非変形性のチャンバにわたって酸素を再循環させる。このため、いくつかの実施形態では、本細胞工学システムにおける細胞培養物の酸素レベルは、可撓性のガス透過性バッグにおける細胞培養物の酸素レベルよりも高い。酸素レベルの増加により、細胞の成長および増殖の増加がサポートされ得るため、細胞培養拡大ステップでは、より高い酸素レベルが重要になり得る。
いくつかの実施形態では、本細胞工学システムは、細胞を乱すことなく、培地をチャンバにわたって継続的に再循環させる。例えば、本細胞工学システムは、細胞をチャンバの同じ領域に留めながら、栄養素を継続的に補給し、老廃物を除去し、放出されたサイトカインおよび溶解ガスをチャンバをとおして循環させることができる。継続的な循環により、細胞を乱すことなく、好材料の均一な分布および悪材料の均一な除去を改善することができ、これにより、不均一な分布によって引き起こされる局所的効果を低減する。
いくつかの実施形態では、本細胞工学システムは、細胞産生方法（ＣＡＲ Ｔ産生を含む）中に二酸化炭素をチャンバにわたって提供する。ＣＯ２は、細胞の成長および増殖に重要であり得る細胞培養物中の標的ｐＨの維持に役立ち得る。いくつかの実施形態では、本細胞工学システムは、細胞培養物のＣＯ２レベルを監視し、測定されたＣＯ２レベルに基づいて提供されるＣＯ２の量を調整する。例えば、細胞培養物が増加するにつれて、細胞によって産生されるＣＯ２の量が対応して増加する。本細胞工学システムは、提供されるＣＯ２の量を減少させる。細胞培養物の所望のＣＯ２レベルは、ユーザによって、例えば、約１％、約２％、約３％、約４％、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％、または約１０％のＣＯ２に定義され得る。本細胞工学システムは、細胞培養物の測定されたＣＯ２レベルに基づいて提供されるＣＯ２の量を常に調整しているため、本細胞工学システムは、製造プロセスにわたって所望のＣＯ２レベルを維持することが可能である。細胞培養物中のＣＯ２の量はまた、溶解したＣＯ２が概して溶液を酸性化することに起因して（水と反応して炭酸を形成することにより）、培養物のｐＨに影響を及ぼし得る。このため、細胞培養物中で一定のＣＯ２レベルを維持することにより、より安定したｐＨを得ることができる。したがって、実施形態では、細胞培養物のｐＨレベルは、産生プロセス中に実質的に一定のままである。さらなる実施形態では、形質導入細胞培養物のｐＨレベルは、増殖ステップ中に実質的に一定のままである。
ＣＡＲ Ｔ細胞産生を含む遺伝子修飾免疫細胞の産生からの収量は、活性化および形質導入効率、ならびに細胞の成長条件に影響され得る。活性化効率は、細胞と活性化試薬との間のより安定した接触により改善することができる。培養容器内にわたる細胞の運動により、細胞の不均一な分布が生じるため、活性化試薬を細胞培養チャンバに加えると、局所的効果が創出される。可撓性培養バッグとは対照的に、非変形性チャンバ内で成長した細胞は、活性化プロセス中に乱されないままであり、このことが、より高い活性化効率に寄与し得る。
細胞培養物の増殖条件も、細胞収量を改善し得る。例えば、ガス透過性の高いチューブおよび細胞培養チャンバ内の酸素の継続的な再循環によって促進される、本細胞工学システムにおけるより高い酸素レベルにより、細胞増殖が増加してもよい。本細胞工学システムが細胞培養物の状態を常に監視し、適宜調整を行う能力も、有利であり得る。例えば、本細胞工学システムは、細胞培養物のＣＯ２、Ｏ２、Ｎ２、および／またはｐＨレベルを監視し、ＣＯ２、Ｏ２、またはＮ２のレベルを調整することができる。栄養素は、適時に、かつ一貫した様式で提供され、細胞培養物に均一に分配され得る。このため、本明細書に記載される、結合組織細胞、心臓細胞、網膜細胞、幹細胞、ならびにＣＡＲ Ｔ細胞を含む遺伝子修飾免疫細胞を含む様々な細胞型を産生するための自動化された方法により、手動方法、または可撓性培養バッグを利用する方法と比較して、より高い細胞収量が有利にもたらされる。したがって、いくつかの実施形態では、本明細書に記載される細胞工学システムを利用して本明細書に記載の様々な細胞を自動産生するための方法は、細胞培養のための可撓性のガス透過性バッグを利用する方法よりも、少なくとも１０％多い、少なくとも１５％多い、少なくとも２０％多い、少なくとも２５％多い、少なくとも３０％多い、少なくとも３５％多い、少なくとも４０％多い、少なくとも４５％多い、少なくとも５０％多い、少なくとも５５％多い、少なくとも６０％多い、少なくとも６５％多い、少なくとも７０％多い、少なくとも７５％多い、少なくとも８０％多い、少なくとも８５％多い、少なくとも９０％多い、少なくとも９５％多い、または少なくとも１００％多い細胞を産生する。実施形態では、本明細書に記載の方法によって産生される細胞の数は、少なくとも約２０億（すなわち、２×１０９）個の細胞であり、これには、少なくとも約２１億個、少なくとも約２２億個、少なくとも約２３億個、少なくとも約２４億個、少なくとも約２５億個、少なくとも約２６億個、少なくとも約２７億個、少なくとも約２８億個、少なくとも約２９億個、または少なくとも約３０億個の細胞が含まれる。
図６Ａ～６Ｂは、本明細書に記載される非多孔質ガス透過性膜を含む細胞培養チャンバ（図６Ａ）で測定された溶解酸素濃度と、ガス透過性膜を含まないチャンバ（図６Ｂ）との比較を示す。示されるように、溶解酸素濃度は、ガス透過性膜を組み込んだ方でより高かった。
図６Ｃ～６Ｄは、本明細書に記載される非多孔質ガス透過性膜を含む細胞培養チャンバ（図６Ｃ）で測定されたｐＨと、ガス透過性膜を含まないチャンバ（図６Ｄ）との比較を示す。示されるように、ｐＨは、ガス透過性膜を組み込んだ方でより一定のままである。
図７は、非多孔質ガス透過性材料４８２の厚さが酸素輸送に及ぼす影響を示す。示されるように、ガス透過性材料の厚さが減少するにつれて（すなわち、より薄い材料）、酸素透過性が増加する。
図８は、ガス交換の増加が細胞成長に及ぼす影響を示す。ポリスチレンのみの細胞培養チャンバと、非多孔質ガス透過性材料（シリコーン）を含む細胞培養チャンバとの両方について、表面積、流体高さ、および供給プロファイルを同じに保持した。ポリスチレンのみの細胞培養チャンバの場合、ガス交換は、細胞培養チャンバ内の細胞培地の上のヘッドスペースを介してのみ提供された。非多孔質ガス透過性材料を含むチャンバは、シリコーンを介したガス交換も可能にした。ポリスチレンのみの細胞培養チャンバの最終細胞密度は１５Ｍ細胞／ｃｍ２であったが、ガス透過性が増加した細胞密度は５５Ｍ細胞／ｃｍ２であり、約２７７％増加した。
追加の例示的実施形態
実施形態１は、自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバであり、本細胞培養チャンバは、低いチャンバ高さおよび細胞接触面を有する平坦で非可撓性のチャンバを備え、細胞接触面の少なくとも一部は、非多孔質ガス透過性材料を含む。
実施形態２は、細胞培養チャンバが、細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに備える、実施形態１に記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態３は、細胞接触面が複数の別個のセクションを含み、各セクションが非多孔質ガス透過性材料を含む、実施形態１または２に記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態４は、細胞接触面の少なくとも約５０％が非多孔質ガス透過性材料を含む、実施形態１または２に記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態５は、細胞接触面の全体が非多孔質ガス透過性材料を含む、実施形態１または２に記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態６は、非多孔質ガス透過性材料が、シリコーン、フルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）、またはエチルビニルオレフィン（ＥＶＯ）を含む、実施形態１～５のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態７は、約０．５ｃｍ～約４ｃｍのチャンバ高さを有する、実施形態１～６のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態８は、約５０ｍｌ～約２００ｍｌの体積を有する、実施形態１～７のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態９は、細胞培養チャンバが遠心分離チャンバではない、実施形態１～８のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態１０は、細胞接触面が、細胞を活性化する表面コーティング、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、細胞の成長を増強する表面コーティング、細胞の接着性を改善する表面コーティング、細胞を阻害する表面コーティング、培地条件に応答する表面コーティング、および制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される細胞接触面上の表面コーティングをさらに含む、実施形態１～９のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態１１は、表面コーティングが、接着分子を含む、実施形態１０に記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態１２は、接着分子が、フィブロネクチンまたは修飾フィブロネクチンである、実施形態１１に記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態１３は、細胞接触面の一部が、表面処理をさらに含む、実施形態１～１２のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態１４は、自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバであり、本細胞培養チャンバは、約０．５ｃｍ～約４ｃｍのチャンバ高さおよび細胞接触面を有する平坦で非可撓性のチャンバを備え、細胞接触面の少なくとも５０％が、シリコーン、フルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）、またはエチルビニルオレフィン（ＥＶＯ）を含む非多孔質ガス透過性材料を含み、細胞培養チャンバが、細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに備える。
実施形態１５は、細胞接触面が、複数の別個のセクションを含み、各セクションが、非多孔質ガス透過性材料を含む、実施形態１４に記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態１６は、細胞接触面の全体が、非多孔質ガス透過性材料を含む、実施形態１４に記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態１７は、約５０ｍｌ～約２００ｍｌの体積を有する、実施形態１４～１６のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態１８は、細胞培養チャンバが遠心分離チャンバではない、実施形態１４～１７のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態１９は、細胞接触面が、細胞を活性化する表面コーティング、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、細胞の成長を増強する表面コーティング、細胞の接着性を改善する表面コーティング、細胞を阻害する表面コーティング、培地条件に応答する表面コーティング、および制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される細胞接触面上の表面コーティングをさらに含む、実施形態１４～１８のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態２０は、表面コーティングが、接着分子を含む、実施形態１９に記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態２１は、接着分子が、フィブロネクチンまたは修飾フィブロネクチンである、実施形態２０に記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態２２は、細胞接触面の一部が、表面処理をさらに含む、実施形態１４～２１のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバを含む。
実施形態２３は、自動化細胞工学システムで使用するためのカセットであり、本カセットは、細胞培養の活性化、形質導入、および／または拡大を実行するための高温チャンバであって、高温チャンバが、細胞培養チャンバを含む、高温チャンバと、細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路であって、流体経路が、細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する、１つ以上の流体経路と、を備え、細胞培養チャンバは、低いチャンバ高さおよび細胞接触面を有する平坦で非可撓性のチャンバであり、細胞培養チャンバは、カセット内で実質的に平面配向で維持され、細胞接触面の少なくとも一部は、非多孔質ガス透過性材料を含む。
実施形態２４は、細胞培養チャンバが、細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに備える、実施形態２３に記載のカセットを含む。
実施形態２５は、細胞接触面が、複数の別個のセクションを含み、各セクションが、非多孔質ガス透過性材料を含む、実施形態２３または２４に記載のカセットを含む。
実施形態２６は、細胞接触面の少なくとも約５０％が、非多孔質ガス透過性材料を含む、実施形態２３または２４に記載のカセットを含む。
実施形態２７は、細胞接触面の全体が、非多孔質ガス透過性材料を含む、実施形態２３または請求項２４に記載のカセットを含む。
実施形態２８は、非多孔質ガス透過性材料が、シリコーン、フルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）、またはエチルビニルオレフィン（ＥＶＯ）を含む、実施形態２３～２７のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態２９は、約０．５ｃｍ～約４ｃｍのチャンバ高さを有する、実施形態２３～２８のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態３０は、約５０ｍｌ～約２００ｍｌの体積を有する、実施形態２３～２９のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態３１は、カセットが、遠心分離チャンバを含まない、実施形態２３～２９のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態３２は、細胞接触面が、細胞を活性化する表面コーティング、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、細胞の成長を増強する表面コーティング、細胞の接着性を改善する表面コーティング、細胞を阻害する表面コーティング、培地条件に応答する表面コーティング、および制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される細胞接触面上の表面コーティングをさらに含む、実施形態２３～３１のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態３３は、表面コーティングが、接着分子を含む、実施形態３２に記載のカセットを含む。
実施形態３４は、接着分子が、フィブロネクチンまたは修飾フィブロネクチンである、実施形態３３に記載のカセットを含む。
実施形態３５は、カセットが、培養培地、活性化試薬、および任意選択でベクターで予め充填されている、実施形態２３～３４のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態３６は、ｐＨセンサ、グルコースセンサ、酸素センサ、乳酸センサ、細胞計数モジュール、二酸化炭素センサ、および／または光学密度センサのうちの１つ以上をさらに備える、実施形態２３～３５のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態３７は、１つ以上のサンプリングポートおよび／または注入ポートをさらに備える、実施形態２３～３６のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態３８は、カセットを外部デバイスに接続するためのアクセスポートをさらに備える、実施形態２３～３７のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態３９は、外部デバイスが、エレクトロポレーションユニットまたは追加の媒体源を含む、実施形態３８に記載のカセットを含む。
実施形態４０は、流体経路のうちの１つ以上が、シリコーン系チューブ構成要素であって、チューブ構成要素をとおした酸素供給を可能にする、シリコーン系チューブ構成要素を含む、実施形態２３～３９のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態４１は、細胞接触面の一部が、表面処理をさらに含む、実施形態２３～４０のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態４２は、細胞培養培地を貯蔵するための低温チャンバをさらに備える、実施形態２３～４１のいずれか１つに記載のカセットを含む。
実施形態４３は、自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバであり、本細胞培養チャンバは、低いチャンバ高さを有する平坦で非可撓性のチャンバと、チャンバ上の表面コーティングであって、細胞を活性化する表面コーティング、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、細胞の成長を増強する表面コーティング、細胞の接着性を改善する表面コーティング、細胞を阻害する表面コーティング、培地条件に応答する表面コーティング、および制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される、チャンバ上の表面コーティングと、を含む。
実施形態４４は、細胞が、免疫細胞である、実施形態４３に記載の細胞培養チャンバである。
実施形態４５は、細胞が、幹細胞または前駆細胞である、実施形態４３に記載の細胞培養チャンバである。
実施形態４６は、幹細胞が、多能性幹細胞、造血幹細胞、または間葉系幹細胞である、実施形態４５に記載の細胞培養チャンバである。
実施形態４７は、細胞が、結合組織細胞、心臓細胞、または網膜細胞である、実施形態４３に記載の細胞培養チャンバである。
実施形態４８は、細胞培養チャンバが、細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに備える、実施形態４３～４７のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバである。
実施形態４９は、表面コーティングが、接着分子を含む、実施形態４３～４８のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバである。
実施形態５０は、接着分子が、フィブロネクチンまたは修飾フィブロネクチンである、実施形態４９に記載の細胞培養チャンバである。
実施形態５１は、約０．５ｃｍ～約４ｃｍの高さを有する、実施形態４３～５０のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバである。
実施形態５２は、約５０ｍｌ～約２００ｍｌの体積を有する、実施形態４３～５１のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバである。
実施形態５３は、細胞培養チャンバが遠心分離チャンバではない、実施形態４３～５２のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバである。
実施形態５４は、チャンバの一部が、表面処理をさらに含む、実施形態４３～５３のいずれか１つに記載の細胞培養チャンバである。
実施形態５５は、自動化細胞工学システムで使用するためのカセットであり、本カセットは、細胞培養の活性化、形質導入、および／または拡大を実行するための高温チャンバであって、高温チャンバが、細胞培養チャンバを含む、高温チャンバと、細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路であって、流体経路が、細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する、１つ以上の流体経路と、を備え、細胞培養チャンバは、低いチャンバ高さを有する平坦で非可撓性のチャンバであり、細胞培養チャンバは、カセット内で実質的に平面配向で維持され、細胞培養チャンバは、細胞を活性化する表面コーティング、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、細胞の成長を増強する表面コーティング、細胞の接着性を改善する表面コーティング、細胞を阻害する表面コーティング、培地条件に応答する表面コーティング、および制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される表面コーティングを有する。
実施形態５６は、自動化細胞工学システムで使用するためのカセットであり、本カセットは、細胞培養の活性化、形質導入、および／または拡大を実行するための高温チャンバであって、高温チャンバが、細胞培養チャンバを含み、細胞培養チャンバが、低いチャンバ高さを有する平坦で非可撓性のチャンバであり、細胞培養チャンバが、カセット内で実質的に平面配向で維持される、高温チャンバと、細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路であって、流体経路が、細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する、１つ以上の流体経路と、表面コーティング材料を細胞培養チャンバに導入するように構成されている、細胞培養チャンバに接続された流体経路であって、表面コーティング材料が、細胞を活性化する表面コーティング材料、細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング材料、細胞の成長を増強する表面コーティング材料、細胞の接着性を改善する表面コーティング材料、細胞を阻害する表面コーティング材料、培地条件に応答する表面コーティング材料、および制御された溶解度を有する表面コーティング材料、からなる群から選択される、流体経路と、を備える。
実施形態５７は、細胞培養培地を貯蔵するための低温チャンバをさらに備える、請求項５５または５６に記載のカセットである。
実施形態５８は、細胞が、免疫細胞である、実施形態５５または５６に記載のカセットである。
実施形態５９は、細胞が、幹細胞である、実施形態５５または５６に記載のカセットである。
実施形態６０は、幹細胞が、多能性幹細胞または間葉系幹細胞である、実施形態５９に記載のカセットである。
実施形態６１は、細胞が、結合組織細胞、心臓細胞、または網膜細胞である、実施形態５５または５６に記載のカセットである。
実施形態６２は、細胞培養チャンバが、細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに備える、実施形態５５～６１のいずれか１つに記載のカセットである。
実施形態６３は、表面コーティング材料が、接着分子を含む、実施形態５５～６２のいずれか１つに記載のカセットである。
実施形態６４は、接着分子が、フィブロネクチンまたは修飾フィブロネクチンである、実施形態６３に記載のカセットである。
実施形態６５は、約０．５ｃｍ～約４ｃｍの高さを有する、実施形態５５～６４のいずれか１つに記載のカセットである。
実施形態６６は、約５０ｍｌ～約２００ｍｌの体積を有する、実施形態５５～６５のいずれか１つに記載のカセットである。
実施形態６７は、細胞培養チャンバが、遠心分離チャンバではなく、カセットが、遠心分離チャンバを備えない、実施形態５５～６６のいずれか１つに記載のカセットである。
実施形態６８は、カセットが、培養培地、活性化試薬、表面コーティング材料、および任意選択でベクターで予め充填されている、実施形態５５～６７のいずれか１つに記載のカセットである。
実施形態６９は、ｐＨセンサ、グルコースセンサ、酸素センサ、乳酸センサ、細胞計数モジュール、二酸化炭素センサ、および／または光学密度センサのうちの１つ以上をさらに備える、実施形態５５～６８のいずれか１つに記載のカセットである。
実施形態７０は、１つ以上のサンプリングポートおよび／または注入ポートをさらに備える、実施形態５５～６９のいずれか１つに記載のカセットである。
実施形態７１は、カセットを外部デバイスに接続するためのアクセスポートをさらに備える、実施形態５５～７０のいずれか１つに記載のカセットである。
実施形態７２は、外部デバイスが、エレクトロポレーションユニットまたは追加の媒体源を含む、実施形態７１に記載のカセットである。
実施形態７３は、流体経路のうちの１つ以上が、シリコーン系チューブ構成要素であって、チューブ構成要素をとおした酸素供給を可能にする、シリコーン系チューブ構成要素を含む、実施形態５５～７２のいずれか１つに記載のカセットである。
実施形態７４は、細胞接触面の一部が、表面処理をさらに含む、実施形態５５～７３のいずれか１つに記載のカセットである。
本明細書に記載の方法および用途に対する他の好適な修正および適合を、実施形態のいずれかの範囲から逸脱することなく行うことができることは、関連する技術分野の当業者には容易に明らかとなるであろう。
ある特定の実施形態を本明細書で例示および記載しているが、特許請求の範囲は、記載および図示される部分の特定の形態または配置に限定されるべきではないことが理解される。本明細書では、例示的な実施形態が開示され、特定の用語が用いられるものの、それらは、一般的かつ説明的な意味でのみ使用され、限定を目的とするものではない。上記の教示に照らして、実施形態の修正および変形が可能である。したがって、実施形態は、具体的に記載される以外の方法で実施されてもよいことが理解される。
本明細書中に言及されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、各個々の刊行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれると具体的かつ個別に示されるのと同程度まで、参照により本明細書に組み込まれる。
図１Ａ－１Ｂは、自動化細胞産生、特にＣＡＲ－Ｔ産生のための一般化された製造プロセスを示す。 図２は、本明細書の実施形態に記載される例示的な自動化細胞工学システムを含む研究所空間を示す。 図３は、本明細書の実施形態に記載される細胞工学システムにおいて行うことができる細胞産生プロセスを示す。 図４Ａ－４Ｃは、自動化細胞工学システムの概要を示す。図４Ａは、閉鎖型構成にある自動化細胞工学システムを示す。 図４Ａ－４Ｃは、自動化細胞工学システムの概要を示す。図４Ｂは、自動化細胞工学に挿入することができるカセットを示す。 図４Ａ－４Ｃは、自動化細胞工学システムの概要を示す。図４Ｃは、開構成にある自動化細胞工学システムを示す。 図４Ｄ－４Ｅは、自動化細胞工学システムで利用される細胞培養チャンバの位置および向きを示す。 図４Ｄ－４Ｅは、自動化細胞工学システムで利用される細胞培養チャンバの位置および向きを示す。 図４Ｆは、自動化細胞工学システムで利用される細胞培養チャンバのより詳細な図を示す。 図４Ｇ－４Ｈは、本発明の実施形態による例示的な細胞接触面を示す。 図４Ｇ－４Ｈは、本発明の実施形態による例示的な細胞接触面を示す。 図５Ａ－５Ｃは、本発明の実施形態による追加の細胞培養チャンバを示す。 図５Ａ－５Ｃは、本発明の実施形態による追加の細胞培養チャンバを示す。 図５Ａ－５Ｃは、本発明の実施形態による追加の細胞培養チャンバを示す。 図５Ｄ－５Ｅは、本発明の実施形態によるなおさらなる細胞培養チャンバを示す。 図５Ｄ－５Ｅは、本発明の実施形態によるなおさらなる細胞培養チャンバを示す。 図５Ｆ－５Ｉは、非多孔質ガス透過性材料を含む細胞培養チャンバを作製するために使用することができる様々な製造技術を示す。 図５Ｆ－５Ｉは、非多孔質ガス透過性材料を含む細胞培養チャンバを作製するために使用することができる様々な製造技術を示す。 図５Ｆ－５Ｉは、非多孔質ガス透過性材料を含む細胞培養チャンバを作製するために使用することができる様々な製造技術を示す。 図５Ｆ－５Ｉは、非多孔質ガス透過性材料を含む細胞培養チャンバを作製するために使用することができる様々な製造技術を示す。 図６Ａ－６Ｂは、非多孔質ガス透過性膜がある場合とない場合とで測定した溶解酸素濃度を示す。 図６Ａ－６Ｂは、非多孔質ガス透過性膜がある場合とない場合とで測定した溶解酸素濃度を示す。 図６Ｃ－６Ｄは、非多孔質ガス透過性膜がある場合とない場合とで測定したｐＨを示す。 図６Ｃ－６Ｄは、非多孔質ガス透過性膜がある場合とない場合とで測定したｐＨを示す。 非多孔質ガス透過性材料の厚さが酸素輸送に及ぼす影響を示す。 ガス交換の増加が細胞成長に及ぼす影響を示す。
特定のプロトコルはＴ細胞の製造に関して異なり得るものの、一般化したキメラ抗原受容体Ｔ細胞（ＣＡＲ Ｔ）プロセスを図１Ａ－１Ｂに示す。図１Ａ－１Ｂは、患者血液サンプルの初期処理から、自家Ｔ細胞療法のための出力細胞の製剤化までの、ＣＡＲ Ｔ細胞製造の単位操作を説明する。

Claims (74)

  1. 自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバであって、
    低いチャンバ高さおよび細胞接触面を有する平坦で非可撓性のチャンバ、を備え、
    前記細胞接触面の少なくとも一部が、非多孔質ガス透過性材料を含む、細胞培養チャンバ。
  2. 前記細胞培養チャンバが、
    （ａ）前記細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、
    （ｂ）再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに
    （ｃ）細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載の細胞培養チャンバ。
  3. 前記細胞接触面が、複数の別個のセクションを含み、各セクションが、前記非多孔質ガス透過性材料を含む、請求項１または２に記載の細胞培養チャンバ。
  4. 前記細胞接触面の少なくとも約５０％が、前記非多孔質ガス透過性材料を含む、請求項１または２に記載の細胞培養チャンバ。
  5. 前記細胞接触面の全体が、前記非多孔質ガス透過性材料を含む、請求項１または２に記載の細胞培養チャンバ。
  6. 前記非多孔質ガス透過性材料が、シリコーン、フルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）、またはエチルビニルオレフィン（ＥＶＯ）を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  7. 約０．５ｃｍ～約４ｃｍのチャンバ高さを有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  8. 約５０ｍｌ～約２００ｍｌの体積を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  9. 前記細胞培養チャンバが、遠心分離チャンバではない、請求項１～８のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  10. 前記細胞接触面が、
    ｉ．細胞を活性化する表面コーティング、
    ｉｉ．細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、
    ｉｉｉ．細胞の成長を増強する表面コーティング、
    ｉｖ．細胞の接着性を改善する表面コーティング、
    ｖ．細胞を阻害する表面コーティング、
    ｖｉ．培地条件に応答する表面コーティング、および
    ｖｉｉ．制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される前記細胞接触面上の表面コーティングをさらに含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  11. 前記表面コーティングが、接着分子を含む、請求項１０に記載の細胞培養チャンバ。
  12. 前記接着分子が、フィブロネクチンまたは修飾フィブロネクチンである、請求項１１に記載の細胞培養チャンバ。
  13. 前記細胞接触面の一部が、表面処理をさらに含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  14. 自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバであって、
    約０．５ｃｍ～約４ｃｍのチャンバ高さおよび細胞接触面を有する平坦で非可撓性のチャンバ、を備え、
    前記細胞接触面の少なくとも５０％が、シリコーン、フルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）、またはエチルビニルオレフィン（ＥＶＯ）を含む非多孔質ガス透過性材料を含み、
    前記細胞培養チャンバが、
    （ａ）前記細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、
    （ｂ）再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに
    （ｃ）細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに備える、細胞培養チャンバ。
  15. 前記細胞接触面が、複数の別個のセクションを含み、各セクションが、前記非多孔質ガス透過性材料を含む、請求項１４に記載の細胞培養チャンバ。
  16. 前記細胞接触面の全体が、前記非多孔質ガス透過性材料を含む、請求項１４に記載の細胞培養チャンバ。
  17. 約５０ｍｌ～約２００ｍｌの体積を有する、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  18. 前記細胞培養チャンバが、遠心分離チャンバではない、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  19. 前記細胞接触面が、
    ｉ．細胞を活性化する表面コーティング、
    ｉｉ．細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、
    ｉｉｉ．細胞の成長を増強する表面コーティング、
    ｉｖ．細胞の接着性を改善する表面コーティング、
    ｖ．細胞を阻害する表面コーティング、
    ｖｉ．培地条件に応答する表面コーティング、および
    ｖｉｉ．制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される前記細胞接触面上の表面コーティングをさらに含む、請求項１４～１８のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  20. 前記表面コーティングが、接着分子を含む、請求項１９に記載の細胞培養チャンバ。
  21. 前記接着分子が、フィブロネクチンまたは修飾フィブロネクチンである、請求項２０に記載の細胞培養チャンバ。
  22. 前記細胞接触面の一部が、表面処理をさらに含む、請求項１４～２１のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  23. 自動化細胞工学システムで使用するためのカセットであって、
    （ａ）細胞培養の活性化、形質導入、および／または拡大を実行するための高温チャンバであって、前記高温チャンバが、細胞培養チャンバを含む、高温チャンバと、
    （ｂ）前記細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路であって、前記流体経路が、前記細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに前記細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する、１つ以上の流体経路と、を備え、
    前記細胞培養チャンバが、低いチャンバ高さおよび細胞接触面を有する平坦で非可撓性のチャンバであり、前記細胞培養チャンバが、前記カセット内で実質的に平面配向で維持され、
    前記細胞接触面の少なくとも一部が、非多孔質ガス透過性材料を含む、カセット。
  24. 前記細胞培養チャンバが、
    ｉ．前記細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、
    ｉｉ．再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに
    ｉｉｉ．細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項２３に記載のカセット。
  25. 前記細胞接触面が、複数の別個のセクションを含み、各セクションが、前記非多孔質ガス透過性材料を含む、請求項２３または２４に記載のカセット。
  26. 前記細胞接触面の少なくとも約５０％が、前記非多孔質ガス透過性材料を含む、請求項２３または２４に記載のカセット。
  27. 前記細胞接触面の全体が、前記非多孔質ガス透過性材料を含む、請求項２３または２４に記載のカセット。
  28. 前記非多孔質ガス透過性材料が、シリコーン、フルオロエチレンポリプロピレン（ＦＥＰ）、またはエチルビニルオレフィン（ＥＶＯ）を含む、請求項２３～２７のいずれか一項に記載のカセット。
  29. 約０．５ｃｍ～約４ｃｍのチャンバ高さを有する、請求項２３～２８のいずれか一項に記載のカセット。
  30. 約５０ｍｌ～約２００ｍｌの体積を有する、請求項２３～２９のいずれか一項に記載のカセット。
  31. 前記カセットが、遠心分離チャンバを含まない、請求項２３～２９のいずれか一項に記載のカセット。
  32. 前記細胞接触面が、
    ｉ．細胞を活性化する表面コーティング、
    ｉｉ．細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、
    ｉｉｉ．細胞の成長を増強する表面コーティング、
    ｉｖ．細胞の接着性を改善する表面コーティング、
    ｖ．細胞を阻害する表面コーティング、
    ｖｉ．培地条件に応答する表面コーティング、および
    ｖｉｉ．制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される前記細胞接触面上の表面コーティングをさらに含む、請求項２３～３１のいずれか一項に記載のカセット。
  33. 前記表面コーティングが、接着分子を含む、請求項３２に記載のカセット。
  34. 前記接着分子が、フィブロネクチンまたは修飾フィブロネクチンである、請求項３３に記載のカセット。
  35. 前記カセットが、培養培地、活性化試薬、および任意選択でベクターで予め充填されている、請求項２３～３４のいずれか一項に記載のカセット。
  36. ｐＨセンサ、グルコースセンサ、酸素センサ、乳酸センサ、細胞計数モジュール、二酸化炭素センサ、および／または光学密度センサのうちの１つ以上をさらに備える、請求項２３～３５のいずれか一項に記載のカセット。
  37. １つ以上のサンプリングポートおよび／または注入ポートをさらに備える、請求項２３～３６のいずれか一項に記載のカセット。
  38. 前記カセットを外部デバイスに接続するためのアクセスポートをさらに備える、請求項２３～３７のいずれか一項に記載のカセット。
  39. 前記外部デバイスが、エレクトロポレーションユニットまたは追加の媒体源を含む、請求項３８に記載のカセット。
  40. 前記流体経路のうちの１つ以上が、シリコーン系チューブ構成要素であって、前記チューブ構成要素をとおした酸素供給を可能にする、シリコーン系チューブ構成要素を含む、請求項２３～３９のいずれか一項に記載のカセット。
  41. 前記細胞接触面の一部が、表面処理をさらに含む、請求項２３～４０のいずれか一項に記載のカセット。
  42. 細胞培養培地を貯蔵するための低温チャンバをさらに備える、請求項２３～４１のいずれか一項に記載のカセット。
  43. 自動化細胞工学システムで使用するための細胞培養チャンバであって、
    （ａ）低いチャンバ高さを有する平坦で非可撓性のチャンバと、
    （ｂ）前記チャンバ上の表面コーティングであって、
    ｉ．細胞を活性化する表面コーティング、
    ｉｉ．細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、
    ｉｉｉ．細胞の成長を増強する表面コーティング、
    ｉｖ．細胞の接着性を改善する表面コーティング、
    ｖ．細胞を阻害する表面コーティング、
    ｖｉ．培地条件に応答する表面コーティング、および
    ｖｉｉ．制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される、前記チャンバ上の表面コーティングと、を含む、細胞培養チャンバ。
  44. 前記細胞が、免疫細胞である、請求項４３に記載の細胞培養チャンバ。
  45. 前記細胞が、幹細胞または前駆細胞である、請求項４３に記載の細胞培養チャンバ。
  46. 前記幹細胞が、多能性幹細胞、造血幹細胞、または間葉系幹細胞である、請求項４５に記載の細胞培養チャンバ。
  47. 前記細胞が、結合組織細胞、心臓細胞、または網膜細胞である、請求項４３に記載の細胞培養チャンバ。
  48. 前記細胞培養チャンバが、
    （ａ）前記細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、
    （ｂ）再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに
    （ｃ）細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項４３～４７のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  49. 前記表面コーティングが、接着分子を含む、請求項４３～４８のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  50. 前記接着分子が、フィブロネクチンまたは修飾フィブロネクチンである、請求項４９に記載の細胞培養チャンバ。
  51. 約０．５ｃｍ～約４ｃｍの高さを有する、請求項５３～５０のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  52. 約５０ｍｌ～約２００ｍｌの体積を有する、請求項４３～５１のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  53. 前記細胞培養チャンバが、遠心分離チャンバではない、請求項４３～５２のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  54. 前記チャンバの一部が、表面処理をさらに含む、請求項４３～５３のいずれか一項に記載の細胞培養チャンバ。
  55. 自動化細胞工学システムで使用するためのカセットであって、
    （ａ）細胞培養の活性化、形質導入、および／または拡大を実行するための高温チャンバであって、前記高温チャンバが、細胞培養チャンバを含む、高温チャンバと、
    （ｂ）前記細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路であって、前記流体経路が、前記細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに前記細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する、１つ以上の流体経路と、を備え、
    前記細胞培養チャンバが、低いチャンバ高さを有する平坦で非可撓性のチャンバであり、前記細胞培養チャンバが、前記カセット内で実質的に平面配向で維持され、
    前記細胞培養チャンバが、
    ｉ．細胞を活性化する表面コーティング、
    ｉｉ．細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング、
    ｉｉｉ．細胞の成長を増強する表面コーティング、
    ｉｖ．細胞の接着性を改善する表面コーティング、
    ｖ．細胞を阻害する表面コーティング、
    ｖｉ．培地条件に応答する表面コーティング、および
    ｖｉｉ．制御された溶解度を有する表面コーティング、からなる群から選択される表面コーティングを有する、カセット。
  56. 自動化細胞工学システムで使用するためのカセットであって、
    （ａ）細胞培養の活性化、形質導入、および／または拡大を実行するための高温チャンバであって、前記高温チャンバが、細胞培養チャンバを含み、
    前記細胞培養チャンバが、低いチャンバ高さを有する平坦で非可撓性のチャンバであり、前記細胞培養チャンバが、前記カセット内で実質的に平面配向で維持される、高温チャンバと、
    （ｂ）前記細胞培養チャンバに接続された１つ以上の流体経路であって、前記流体経路が、前記細胞培養チャンバ内の細胞を乱すことなく、再循環、老廃物の除去、ならびに前記細胞培養チャンバへの均質なガス交換および栄養素の分配を提供する、１つ以上の流体経路と、
    （ｃ）表面コーティング材料を前記細胞培養チャンバに導入するように構成されている、前記細胞培養チャンバに接続された流体経路であって、前記表面コーティング材料が、
    ｉ．細胞を活性化する表面コーティング材料、
    ｉｉ．細胞内の生物学的経路を調節する表面コーティング材料、
    ｉｉｉ．細胞の成長を増強する表面コーティング材料、
    ｉｖ．細胞の接着性を改善する表面コーティング材料、
    ｖ．細胞を阻害する表面コーティング材料、
    ｖｉ．培地条件に応答する表面コーティング材料、および
    ｖｉｉ．制御された溶解度を有する表面コーティング材料、からなる群から選択される、流体経路と、を備える、カセット。
  57. 細胞培養培地を貯蔵するための低温チャンバをさらに備える、請求項５５または５６に記載のカセット。
  58. 前記細胞が、免疫細胞である、請求項５５または５６に記載のカセット。
  59. 前記細胞が、幹細胞である、請求項５５または５６に記載のカセット。
  60. 前記幹細胞が、多能性幹細胞または間葉系幹細胞である、請求項５９に記載のカセット。
  61. 前記細胞が、結合組織細胞、心臓細胞、または網膜細胞である、請求項５５または５６に記載のカセット。
  62. 前記細胞培養チャンバが、
    （ａ）前記細胞培養チャンバからの気泡の除去を可能にするように、および／または再循環ポートとして構成されている遠位ポート、
    （ｂ）再循環入口ポートとして機能するように構成されている中央ポート、ならびに
    （ｃ）細胞除去のためのドレインポートとして機能するように構成されている近位ポート、のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項５５～６１のいずれか一項に記載のカセット。
  63. 前記表面コーティング材料が、接着分子を含む、請求項５５～６２のいずれか一項に記載のカセット。
  64. 前記接着分子が、フィブロネクチンまたは修飾フィブロネクチンである、請求項６３に記載のカセット。
  65. 約０．５ｃｍ～約４ｃｍの高さを有する、請求項５５～６４のいずれか一項に記載のカセット。
  66. 約５０ｍｌ～約２００ｍｌの体積を有する、請求項５５～６５のいずれか一項に記載のカセット。
  67. 前記細胞培養チャンバが、遠心分離チャンバではなく、前記カセットが、遠心分離チャンバを備えない、請求項５５～６６のいずれか一項に記載のカセット。
  68. 前記カセットが、培養培地、活性化試薬、前記表面コーティング材料、および任意選択でベクターで予め充填されている、請求項５５～６７のいずれか一項に記載のカセット。
  69. ｐＨセンサ、グルコースセンサ、酸素センサ、乳酸センサ、細胞計数モジュール、二酸化炭素センサ、および／または光学密度センサのうちの１つ以上をさらに備える、請求項５５～６８のいずれか一項に記載のカセット。
  70. １つ以上のサンプリングポートおよび／または注入ポートをさらに備える、請求項５５～６９のいずれか一項に記載のカセット。
  71. 前記カセットを外部デバイスに接続するためのアクセスポートをさらに備える、請求項５５～７０のいずれか一項に記載のカセット。
  72. 前記外部デバイスが、エレクトロポレーションユニットまたは追加の媒体源を含む、請求項７１に記載のカセット。
  73. 前記流体経路のうちの１つ以上が、シリコーン系チューブ構成要素であって、前記チューブ構成要素をとおした酸素供給を可能にする、シリコーン系チューブ構成要素を含む、請求項５５～７２のいずれか一項に記載のカセット。
  74. 前記細胞接触面の一部が、表面処理をさらに含む、請求項５５～７３のいずれか一項に記載のカセット。
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