濃縮穿過細胞生長腔室循環(huán)的流體的組分的制作方法
【專利說明】濃縮穿過細胞生長腔室循環(huán)的流體的組分
[0001]相關專利申請的交叉引用
[0002]本專利申請要求2012年8月20日遞交的標題為“濃縮穿過細胞生長腔室循環(huán)的流體的組分”的美國臨時專利申請?zhí)?1/691，246的優(yōu)先權，并且通過引用而將該美國臨時專利申請整體并入本文中，就如其全文涵蓋在本申請中一樣。
【背景技術】
[0003]細胞擴增系統(tǒng)(CES)用于擴增細胞和使細胞分化。細胞擴增系統(tǒng)是本領域中已知的。例如，U.S專利號5，162，225和6，001，585籠統(tǒng)地描述了被設計用于細胞擴增的細胞擴增系統(tǒng)。
[0004]干細胞在各種治療和療法中的潛在應用已經(jīng)取得了特別的關注。細胞擴增系統(tǒng)可用于擴增(例如生長)干細胞以及其它類型的細胞，諸如骨髓細胞。從供體細胞擴增的干細胞可用于修復或替換受損的或有缺陷的組織，并且對于大量疾病都具有廣泛的臨床應用。再生醫(yī)學領域中的最新進展證實了，干細胞具有很多特性，諸如增殖和自我更新能力、維護非特化狀態(tài)以及在特定條件下分化成特化細胞的能力。
[0005]細胞擴增系統(tǒng)包括用于擴增細胞的一個或多個腔，諸如細胞生長腔室(例如生物反應器)。在擴增之后，通常在使用之前對細胞進行濃縮。
[0006]鑒于這些和其它方面的考慮，已經(jīng)進行了本發(fā)明的實施方式。但是，上述相對具體的問題并不用于限制本發(fā)明的實施方式對其它問題或應用的適用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]應當理解的是，本發(fā)明可包括各種不同的變體或實施方式，該總結并不用于限制或涵蓋所有的變體或實施方式。更確切地說，提供該總結以簡單介紹本發(fā)明的一些實施方式的各個方面，但并不用于確定所要求保護的發(fā)明的關鍵要素或基本要素，也不用于限制權利要求的范圍。該總結提供了對可包括在實施方式中的特征的一般性描述，并且還提供了對可包括在其它實施方式中的其它特征的一些更具體的描述。
[0008]一個或多個實施方式通常涉及用于從細胞生長腔室中循環(huán)的流體濃縮組分的方法和系統(tǒng)。實施方式包括使流體在含細胞的細胞生長腔室內(nèi)循環(huán)。從細胞生長腔室中移除穿過細胞生長腔室循環(huán)的第一流體。該第一流體循環(huán)穿越與細胞生長腔室流體相連的切向流過濾器(trangential flow filter)，以產(chǎn)生濃縮的流體組分。將濃縮的流體組分的至少一部分收集在容器中。
[0009]其它實施方式通常涉及利用第一流體從細胞生長腔室移除擴增的細胞的方法和系統(tǒng)。隨后，使含有擴增的細胞的第一流體循環(huán)穿越與細胞生長腔室流體相連的切向流過濾器，以產(chǎn)生濃縮的流體組分和濃縮的細胞組分。將濃縮的流體組分的至少一部分收集在容器中。在實施方式中，也可將濃縮的細胞組分收集在容器中。在其它實施方式中，也可使?jié)饪s的細胞組分再循環(huán)至切向流過濾器，直至實現(xiàn)預定濃度的細胞。
[0010]如本文中所使用的，“至少一種”、“一種或多種”及“和/或”為在實施中既可連接性又可分離的開放式表述。例如，“A、B和C中的至少一種”、“A、B或C中的至少一種”、“A、B和C中的一種或多種”、“A、B或C中的一種或多種”以及“A、B和/或C”表示單獨的A，單獨的B，單獨的C，A和B —起，A和C 一起，B和C 一起，或者A、B和C 一起。
[0011]根據(jù)下文的描述，尤其是參照附圖所進行的描述，將更加明白本文所示出的實施方式的額外的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0012]為了進一步明確本發(fā)明的上述優(yōu)點和其它優(yōu)點以及特征，通過參照在附圖中例示的本發(fā)明的【具體實施方式】來更具體地描述本發(fā)明。應當知曉的是，這些附圖僅描繪了本發(fā)明的實施方式，因此不能被認為是對本發(fā)明范圍的限制。
[0013]圖1描繪了細胞擴增系統(tǒng)(CES)的一個實施方式。
[0014]圖2示出了具有預安裝的流體輸送裝置的細胞擴增系統(tǒng)的透視圖，該預安裝的流體輸送裝置可用于本公開的實施方式中。
[0015]圖3描繪了可用于本公開的實施方式中的細胞擴增系統(tǒng)的殼體的透視圖。
[0016]圖4示出了預安裝的流體輸送裝置的實施方式的透視圖，該預安裝的流體輸送裝置可用于本公開的實施方式中。
[0017]圖5描繪了根據(jù)本公開的實施方式的細胞擴增系統(tǒng)的示意圖。
[0018]圖6示出了根據(jù)本公開的另一實施方式的細胞擴增系統(tǒng)的另一實施方式的示意圖。
[0019]圖7示出了可用于本公開的實施方式中的切向流過濾器的設計。
[0020]圖8示出了可用于本公開的實施方式中的另一切向流過濾器的設計。
[0021]圖9示出了可用于本公開的實施方式中的又一切向流過濾器的設計。
[0022]圖10示出了可用作本公開的實施方式的切向流過濾器和/或細胞生長腔室的中空纖維膜裝置。
[0023]圖11示出了描繪方法的運行特征的流程圖，該方法用于根據(jù)本公開的實施方式，從穿過細胞的細胞生長腔室循環(huán)的流體中收集濃縮的組分。
[0024]圖12示出了描繪方法的運行特征的流程圖，該方法用于根據(jù)本公開的實施方式，從穿過細胞的細胞生長腔室循環(huán)的流體中收集擴增的細胞。
[0025]圖13描繪了可實施本公開的實施方式的處理系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0026]通過參照以下詳細的描述以及附圖中所描繪的實施方式可進一步理解本發(fā)明的原理。應當理解的是，盡管相對于具體的實施方式，下文示出并描述了具體的特征，但是本發(fā)明并不限于下文所述的實施方式。
[0027]現(xiàn)將詳細地說明在附圖和下文中例示的實施方式。只要可能，就會在附圖和說明書中使用相同的附圖標記來指代相同或相似的部分。
[0028]圖1中描繪了細胞擴增系統(tǒng)(CES) 100的實施方式的示意圖。CES100包括第一流體循環(huán)路徑104和第二流體循環(huán)路徑108。第一流體流動路徑112具有與生長腔室124(諸如，生物反應器)流體相連的端部116和端部120，其中，第一流體流動路徑112為第一流體循環(huán)路徑104的一部分。具體地，端部116與細胞生長腔室124的第一入口 128流體相連，并且端部120與細胞生長腔室124的第一出口 132流體相連。在實施方式中，第一循環(huán)路徑104中的流體流經(jīng)布置在細胞生長腔室124中的中空纖維膜的中空纖維的內(nèi)部(下文將更加詳細地描述細胞生長腔室和中空纖維膜)。此外，第一流體流動控制器136可以與第一流體流動路徑112可操作地相連，以控制第一循環(huán)路徑104中流體的流動。
[0029]第二流體循環(huán)路徑108包括第二流體流動路徑140、細胞生長腔室124以及第二流體流動控制器144。第二流體流動路徑140具有至少端部148和端部152。第二流體流動路徑140的端部149和端部152分別與細胞生長腔室124的進入端口 154和排出端口 160流體相連。流經(jīng)細胞生長腔室124的流體可以與細胞生長腔室124中的中空纖維膜的外部相接觸。在一些實施方式中，第二流體循環(huán)路徑108可以與第二流體流動控制器144可操作地相連。
[0030]在實施方式中，第一流體循環(huán)路徑108和第二流體循環(huán)路徑112通過中空纖維膜在細胞生長腔室124中相隔開。因此，在這些實施方式中，第一流體循環(huán)路徑104中的流體流經(jīng)細胞生長腔室中的中空纖維的內(nèi)毛細管(“1C”)空間。第一循環(huán)路徑104可被稱為“1C回路”。在這些實施方式中，第二循環(huán)路徑108中的流體流經(jīng)細胞生長腔室中的外毛細管(“EC”)空間。因此，第二流體循環(huán)路徑108可被稱為“EC回路”。相對于第二流體循環(huán)路徑108中流體的流動，第一流體循環(huán)路徑104中的流體能夠沿順流方向或逆流方向流動。圖10例示了在一些實施方式中可用作細胞生長腔室的中空纖維膜裝置的實例。在其它實施方式中，細胞生長腔室124不是中空纖維膜裝置。
[0031]流體進入路徑164可與第一流體循環(huán)路徑104流體相連。流體進入路徑164允許流體進入第一流體循環(huán)路徑104，而流體排出路徑168允許流體離開CES100。第三流體流動控制器172可與流體進入路徑164可操作地相聯(lián)。在其它實施方式中，第三流體流動控制器172可替代地與第一排出路徑168相聯(lián)。
[0032]在實施方式中，本文中使用的流體流動控制器可包括泵、閥、夾具或它們的組合。在實施方式中，多個泵、閥和夾具能夠以任何的組合進行布置。在各種實施方式中，流體流動控制器為蠕動泵或包括蠕動泵。在實施方式中，流體循環(huán)路徑、進入端口和排出端口可通過任何材料的管道來構建。
[0033]各種組件在本文中被稱為“可操作地相聯(lián)”。如本文所使用的，“可操作地相聯(lián)”是指組件以可操作的方式聯(lián)接在一起，并且涵蓋組件直接聯(lián)接的實施方式以及在兩個聯(lián)接的組件之間放置有額外的組件的實施方式?！翱刹僮鞯叵嗦?lián)的”組件可為“流體相連”?！傲黧w相連”是指組件聯(lián)接在一起，以使得流體能夠在組件之間運輸?！傲黧w相連”涵蓋在兩個流體相連的組件之間放置有額外的組件的實施方式，以及組件之間直接相連的實施方式。流體相連的組件可包括不與流體相接觸，而與其它組件相接觸以操控系統(tǒng)的組件(例如，通過壓縮管道的外部來泵送流體穿過柔性管道系統(tǒng)的蠕動泵)。
[0034]通常來講，任何類型的流體(包括緩沖液、介質、含蛋白肽的流體以及含細胞或細胞組分的流體)都可流經(jīng)各種循環(huán)路徑、進入路徑以及排出路徑。
[0035]現(xiàn)參照圖2，示出了根據(jù)本公開的實施方式，具有預安裝的流體輸送組件的細胞擴增系統(tǒng)200的另一實施方式。CES200包括細胞擴增器202，細胞擴增器202包括用于與細胞擴增器202的后部206嚙合的艙口或可閉合的門204。在細胞擴增器202內(nèi)的內(nèi)部空間208包括適用于接收和嚙合預安裝的流體輸送組件(在該實施方式中，示為預安裝的流體輸送組件210)的特征。預安裝的流體輸送組件210可拆卸地附接至細胞擴增器202，以方便將在細胞擴增器202上的已使用的預安裝的流體輸送組件210相對快速地更換成在同一細胞擴增器202上的新的或未使用的預安裝的流體輸送組件210。在實施方式中，可運行單個細胞擴增器202以利用第一預安裝的流體輸送組件210來生長或擴增第一組細胞，并且此后，利用第二預安裝的流體輸送組件210生長或擴增第二組細胞，其中，將第一預安裝的流體輸送組件210更換為第二預安裝的流體輸送組件210之間無需對細胞擴增器202進行消毒。預安裝的流體輸送組件210可包括細胞生長腔室298和氧合器212。管導向槽被示為214，用于接收連接至預安裝流體輸送組件210的各介質管道。
[0036]接下來，圖3例示了在可拆卸地附接預安裝的流體輸送組件210 (參見圖2)之前，根據(jù)本公開的實施方式的細胞擴增器202的后部216。圖3中省略了可閉合的門204(圖2中示出)。細胞擴增器202的后部216包括許多不同的結構，用于與預安裝的流體輸送組件210的元件組合使用。更具體地，細胞擴增器202的后部216包括多個蠕動泵，用于與在預安裝的流體輸送組件210上的泵回路共同運行，包括IC循環(huán)泵218、EC循環(huán)泵220、IC進入泵222和EC進入泵224。此外，細胞擴增器202的后部216包括多個閥，包括IC循環(huán)閥226、試劑閥228、IC介質閥230、空氣去除閥232、細胞進入閥234、洗滌閥236、分配閥238、EC介質閥240、IC廢物閥242、EC廢物閥244以及收獲閥246。細胞擴增器202的后部216也可與若干傳感器相連，包括IC排出壓力傳感器248、IC進入壓力和溫度組合傳感器250、EC進入壓力和溫度組合傳感器252以及EC輸出壓力傳感器254。還示出了用于空氣去除腔室212的光學傳感器256 (圖2)。
[0037]根據(jù)實施方式，示出了用于轉動細胞生長腔室100的軸或搖動控制258。與軸258相連的成形配件260允許預安裝的輸送組件(參見圖4，210或400)的管道組織構件(例如參見管道組織構件300)(圖4)的軸進入孔(例如參見孔424)(圖4)與細胞膨脹器202的后部212進行適當?shù)膶R。搖桿控制258的轉動使軸配件260和細胞生長腔室298進行轉動移動。因此，當在CES200的操作者將新的和/或無菌的預安裝的流體輸送組件附接至細胞擴增器200時，對齊是使預安裝的流體輸送組件的軸進入孔(例如孔424)與成形配件260進行適當定向的相對簡單的事件。
[0038]現(xiàn)參照圖4，示出了可拆卸地附接的預安裝的流體輸送組件400的另一實施方式的透視圖。預安裝的流體輸送組件400可以被可拆卸地附接至細胞擴增器202，以方便將在細胞擴增器202上的已使用的預安裝的流體輸送組件400更換成在同一細胞擴增器202上的新的或未使用的預安裝的流體輸送組件400。如圖4所示，細胞生長腔室420附接至包括軸配件402的細胞生長腔室聯(lián)軸器。成形配件402包括一個或多個軸緊固機構，諸如偏置臂或彈簧構件404，用于嚙合細胞擴增器(諸如細胞擴增器202)的軸，例如258(如圖3所示)O
[0039]如下文所述，根據(jù)實施方式，預安裝的流體輸送組件400通常包括管道408和各種管道配件，以提供在圖5至圖9中示出的流體路徑。還提供了泵回路404。盡管可在設置細胞擴增器202的位置提供各種介質，但是預安裝的流體輸送組件400也可包括足夠的管道長度，以延伸至細胞擴增器例如202的外部，以及能夠焊連接至與容器(例如介質袋)相連的管道。
[0040]圖5例示了細胞擴增系統(tǒng)500的實施方式的示意圖，并且圖5例示了細胞擴增系統(tǒng)600的另一實施方式的示意圖。在圖5和圖6所示的實施方式中以及下文所述的實施方式中，細胞在IC空間中生長。然而，本公開并不限于這些實例，并且在其它實施方式中可提供在EC空間中生長的細胞。
[0041]圖5例示了 CES500，其包括第一流體循環(huán)路徑502 (也被稱為“內(nèi)毛細管回路”或“1C回路”)和第二流體循環(huán)路徑504(也被稱為“外毛細管回路”或“EC回路”)。在實施方式中，第一流體流動路徑506與細胞生長腔室501流體相連以形成第一流體循環(huán)路徑502。流體通過IC進入端口 51A可流入細胞生長腔室501中，并且，在一些實