JP6719387B2 - 自動細胞培養及び回収装置 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
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Description
装置の任意の構成要素の洗浄、又は定置洗浄(cleaning-in-place)の必要なしに1つの培養と別の培養とでの相互汚染(cross contamination)を完全に防止するために、完全に使い捨て可能な(単回使用の)ものである。
自動細胞培養装置において当分野で公知のもう一つの課題は、細胞の分離及び回収である。
本発明の装置は、分離剤の自動投与、並びに効率的かつ均質な細胞回収を確実にする細胞分離段階での細胞培養チャンバーの回転及び振動を特徴とする。
細胞培養チャンバーは、好ましくは任意の生体適合性物質で構成され、好ましくは外部シェル及び偏光器(deflectors)はポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、ポリオキシ-メチレンから選択され、内層はポリスチレン(PS)で構成され、最終的には細胞接着性の増大のために処理される。
図1は、装置の様々な構成要素内の細胞培養培地の循環及び流れを可能とする配管システム(tubing system)1;細胞がまかれ、増殖し、分離され、インレットポート(インプット)を通して操作者による細胞のインプットが可能である細胞培養チャンバー5;外部新鮮細胞培養培地レザーバー2;内部バッファー細胞培養培地レザーバー3;外部細胞分離剤レザーバー7;内部バッファーレザーバー3に接続する気体混合ボトル6;廃液タンク4;アウトレットポート(アウトプット)を通して操作者による調製した細胞のアウトプットが可能である細胞調製チャンバー8;パラメーターモニタリングシステム10に接続したパラメーター取得システム9、を含む。細胞は細胞培養チャンバー5中にインレットポートによって注入され;細胞培養培地は内部バッファーレザーバー3から細胞培養チャンバー5まで配管システム1内を連続的に流れ、パラメーター制御システム9を通過して同じバッファーレザーバー3に循環して戻り;定期的に、パラメーター取得システム9及びモニタリングシステム10による特定のパラメーター値において、外部新鮮培地レザーバー2から内部バッファー培地レザーバー3に規定量の新鮮な細胞培養培地が取り込まれ、一方で同量が廃液タンク4に廃棄され;細胞培養終了時に規定量の細胞分離剤が外部細胞分離剤レザーバー7から細胞培養チャンバー5に取り込まれ;細胞分離操作に必要な規定の時間の後、分離した細胞を細胞調製チャンバー8に取出し;そこで、過剰量の分離剤を廃液タンク4に廃棄しながら、所望の量の調製した細胞をアウトレットポートを通して取り出すことができる。
本発明は、以下を提供する。
[1]in vivoで移植し得る(ready to be implanted)細胞を増殖させ、分離し(detach)及び調製する自動細胞培養及び回収装置であって、細胞及び培養培地に接触する構成要素が完全に使い捨て可能な「カートリッジ」を構成する、上記装置。
[2]装置の様々な構成要素内の細胞培養培地の循環及び流れを可能とする配管システム1;細胞が播種され、増殖し、分離され、インレットポート(インプット)を通して操作者による細胞のインプットが可能である、細胞培養チャンバー5;外部新鮮細胞培養培地レザーバー2;内部バッファー細胞培養培地レザーバー3;外部細胞分離剤レザーバー7;内部バッファーレザーバー3に接続する気体混合ボトル6;廃液タンク4;アウトレットポート(アウトプット)を通して操作者による調製した細胞のアウトプットが可能である細胞調製チャンバー8;及びパラメーターモニタリングシステム10に接続したパラメーター取得システム9、を含む、上記1記載の自動細胞培養及び回収装置。
[3]異なる温度に調整された分離したコンパートメントによって構成される、上記1又は2記載の自動細胞培養及び回収装置。
[4]第1のコンパートメントが約37℃の温度を維持するために温度制御され、かつ細胞培養チャンバーと特定量の循環する細胞培養培地とを含み;第2のコンパートメントが約4℃〜約8℃の間の温度を維持するために温度制御され、かつ新鮮培地レザーバーと特定量の細胞分離剤とを含む、上記1〜3のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置。
[5]培地の連続的循環を伴う、上記1〜4のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置。
[6]培地交換操作が、装置の第2のコンパートメントからの新鮮培地のインプットと、廃液タンクへの培地の廃棄とを含む、上記1〜5のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置。
[7]培養チャンバーが、数個の増殖表面(層(layer))と、層と外部シェルとの間の空きスペースとを有する、上記1〜6のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置。
[8]細胞培養チャンバーが、任意の生体適合性材料によって構成され、好ましくは外部シェルとデフレクター(deflector)がポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、ポリオキシ-メチレンから選択され、内部層がポリスチレン(PS)で構成され、最終的に細胞接着の増大のために処理される、上記1〜7のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置。
[9]細胞接着のための処理が、酸素プラズマ表面処理、ポリ-D-リシン処理、活性ペプチドアクリレート処理、又は、後の細胞分離のために適した物質での、好ましくは接着斑プラーク成分(adhesion focal plaques components、RGD)若しくは分子の添加を含むか含まないアルギネートゲルでの層コーティングを含む、上記1〜8のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置。
[10]分離剤の自動投与が、細胞培養チャンバーの回転及び振動と共に細胞分離段階で生じる、上記1〜9のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置。
[11]細胞調製チャンバーが、好ましくは臨床又は他の目的、例えば研究、臨床試験等において使用される細胞の速やかな回収のためにシリンジ又は他の抽出デバイスに接続されている、上記1〜10のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置。
[12]播種、増殖、調製及び回収される細胞が、任意の所望の組織から調製される非胚性幹非生殖細胞、好ましくは骨髄、脂肪組織、臍帯血、臍帯マトリクス、末梢血、胎盤、胎盤血、筋肉、脳、腎臓及び他の固形臓器又は排出された液体である、上記1〜11のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置。
[13]細胞培養チャンバー内に注入することができる細胞が、in vitroで接着して生存及び増殖できる細胞、好ましくは脂肪由来間葉系幹細胞(AD-MSC)又は骨髄由来間葉系幹細胞(BMSC)である、上記1〜12のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置。
[14]哺乳動物におけるin vivo細胞療法のために間葉系幹細胞を増殖及び調製するための、上記1〜13のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置の使用。
[15]免疫修飾及び/又は組織修復が必要な変形性関節症又は他の疾患の治療のための細胞の製造のための、上記1〜13のいずれか記載の自動細胞培養及び回収装置の使用。
Claims (18)
- in vivoで移植し得る(ready to be implanted)細胞を増殖させ、分離し(detach)及び調製する自動細胞培養及び回収装置であって、以下の構成要素:
装置の様々な構成要素内の細胞培養培地の循環及び流れを可能とする使い捨て可能な配管システム;
細胞がインレットポート(インプット)を通して操作者によってインプットされ、細胞培養チャンバー内での播種、増殖、分離が可能である、使い捨て可能な細胞培養チャンバー;
使い捨て可能な外部新鮮細胞培養培地レザーバー;
使い捨て可能な内部バッファー細胞培養培地レザーバー;
使い捨て可能な外部細胞分離剤レザーバー;
使い捨て可能な内部バッファー細胞培養培地レザーバーに接続する気体混合ボトル;
アウトレットポート(アウトプット)を通して操作者による調製した細胞のアウトプットが可能である使い捨て可能な細胞調製チャンバー;
配管システムと細胞培養チャンバーとを循環させるためのポンプ;
パラメーターモニタリングシステムに接続したパラメーター取得システム、ここでパラメーターモニタリングシステムはパラメーター取得システムから取得したパラメーターデータに基づいてポンプを自動制御するように構成され、それによって装置の操作を自動化する;及び
配管システム及び細胞培養チャンバーへのアクセスを制御するように設計され、それによって細胞、細胞培養培地、バッファー培養培地、気体混合物及び細胞分離剤の配管システム及び細胞培養チャンバー内の流れを制御する複数のバルブであって、パラメーターモニタリングシステムによって開閉するように構成されている複数のバルブ
を含み、
配管システムが細胞培養チャンバー、新鮮細胞培養培地レザーバー、バッファー細胞培養培地レザーバー、細胞分離剤レザーバー、及び細胞調製チャンバーに接続され、それによって装置への挿入のための使い捨て可能なカートリッジを提供し、調製された細胞の汚染を最小化するものであり、
使い捨て可能な細胞培養チャンバーがパラメーターモニタリングシステムによって制御される振動モーターに接続され、該振動モーターが使い捨て可能な細胞培養チャンバーに振動を伝え、使い捨て可能な細胞培養チャンバーに細胞分離剤をポンプによって流し込んだ後の細胞の分離を促進するように構成されており、
使い捨て可能な細胞培養チャンバーがパラメーターモニタリングシステムによって制御されるアクチュエーターモーターに接続され、該アクチュエーターモーターが使い捨て可能な細胞培養チャンバーを回転させて分離した細胞の回収を可能とするように構成されており、
細胞調製チャンバーが、回転した使い捨て可能な細胞培養チャンバーから回収された分離した細胞及び細胞分離剤を受け取るように構成されている、上記装置。 - 分離したコンパートメントが異なる温度に調整される、請求項1記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 第1のコンパートメントが約37℃の温度を維持するために温度制御され、かつ細胞培養チャンバーと特定量の循環する細胞培養培地とを含み;第2のコンパートメントが約4℃〜約8℃の間の温度を維持するために温度制御され、かつ新鮮培地レザーバーと特定量の細胞分離剤とを含む、請求項1又は2記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 培地の連続的循環を伴う、請求項1〜3のいずれか1項記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 培地交換操作が、装置の第2のコンパートメントからの新鮮培地のインプットと、廃液タンクへの培地の廃棄とを含む、請求項1〜4のいずれか1項記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 培養チャンバーが、数個の増殖表面(層(layer))と、層と外部シェルとの間の空きスペースとを有する、請求項1〜5のいずれか1項記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 細胞培養チャンバーが、更にフローデフレクター(flow deflector)を有し、細胞培養チャンバー、外部シェル及びフローデフレクターがポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、及びポリオキシ-メチレンからなる群より選択される生体適合性材料によって構成され、内部層がポリスチレン(PS)で構成され、細胞接着の増大のために処理される、請求項1〜6のいずれか1項記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 細胞接着のための処理が、
酸素プラズマ表面処理、
ポリ-D-リシン処理、
活性ペプチドアクリレート処理、又は、
接着斑プラーク成分(adhesion focal plaques components、RGD)若しくは分子の添加を含むか含まないアルギネートゲルでの層コーティング
を含む、請求項7記載の自動細胞培養及び回収装置。 - 分離剤の自動投与が、細胞培養チャンバーの回転及び振動と共に細胞分離段階で生じる、請求項1〜8のいずれか1項記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 細胞調製チャンバーが、細胞の速やかな回収のためにシリンジ又は他の抽出デバイスに接続されている、請求項1〜9のいずれか1項記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 播種、増殖、調製及び回収される細胞が非胚性幹非生殖細胞である、請求項1〜10のいずれか1項記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 細胞培養チャンバー内に注入される細胞が、in vitroで接着して生存及び増殖できる細胞である、請求項1〜11のいずれか1項記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 哺乳動物におけるin vivo細胞療法のために間葉系幹細胞を増殖及び調製するための方法であって、以下のステップ:
請求項1〜12のいずれか1項記載の自動細胞培養及び回収装置を準備し;
該装置に新鮮細胞培養培地を提供し;
該装置の使い捨て可能な細胞培養チャンバーに細胞を播種し;
該細胞を十分な時間増殖させ;そして
増殖した細胞を回収する
を含む、上記方法。 - 使い捨て可能な細胞培養チャンバーに播種する細胞が、免疫修飾のための細胞、又は組織修復のための細胞である、請求項13記載の方法。
- 非胚性幹非生殖細胞が、骨髄、脂肪組織、臍帯血、臍帯マトリクス、末梢血、胎盤、胎盤血、筋肉、脳、腎臓及び他の固形臓器又は排出された液体である、請求項11記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 注入される細胞が、脂肪由来間葉系幹細胞(AD-MSC)又は骨髄由来間葉系幹細胞(BMSC)である、請求項12記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 配管システム及び細胞培養チャンバー内で予め設定されたパラメーターをモニタリングし、パラメーターデータをパラメーター取得システムに送るセンサーを更に含む、請求項1記載の自動細胞培養及び回収装置。
- 細胞調製チャンバーが、細胞分離剤の通過を可能とするが、回収された分離した細胞の通過は遮断するように設計されているフィルターを備える、請求項1記載の自動細胞培養及び回収装置。
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