[发明专利]改进的气体可渗透性细胞培养装置及使用方法

说明书

相关申请

本申请要求2008年7月8日提交的美国临时申请号61/078,966的权益，其在这里通过引用而全部结合到本文中。

政府关注

本发明作为由美国政府支持的美国国立卫生研究院小企业创新研究基金R43 GM077778-01下的一部分，名称为“高效的气体可渗透性细胞培养装置”。

技术领域

本发明的技术领域涉及允许更有效的细胞培养过程的气体可渗透性细胞培养装置和细胞培养方法。

发明背景

在本申请中和在共同待决的美国申请10/961,814、美国申请11/952,848、美国申请11/952,856中所引用的每个申请、专利和论文，以及在该每个申请中所引用的文献和参考，包括相应于和/或要求这些申请和专利的任一个的优先权的每个共同待决的专利申请和每个PCT和外国申请或者专利的审查过程，以及在每个申请所引用的文献中所引用或者参考的每篇文献，在这里明确地结合到本文中。

对于按比例放大的贴壁细胞的培养，多搁板烧瓶例如Nunc Cell Factory和CorningCell Stack通常被使用。然而，为了给培养中的细胞提供氧气，这些装置需要每个搁板来使气体存在于培养基上。为了使气体存在于装置中，这就需要使该装置较大并在按比例放大的期间难以处理，浪费了实验室空间并且在培养基更换期间需要使用特殊的设备。最终导致了在培养尺寸增加时复杂的和昂贵的方法。需要气液界面来氧化该培养是这些无效用的根本原因。

共同待决的美国专利申请10/961,814(Wilson等)描述了多搁板装置，其消除了气体存在于每个搁板之上的需要。在一个实施方式中，用于使细胞存在于其上的一系列的搁板状的支架布置成一个在另一个的上面，并且该装置外壁的至少一部分是气体可渗透性的。该气体可渗透性的外壁定向为垂直于该支架。气体通过气体可渗透性外壁的传递允许细胞在缺少气液界面的情况下被氧化。该培养可以在不需要灌注培养基或气体的情况下(即，在静态模式下操作)进行，允许简单的细胞生产方法。然而，随着该装置加宽，细胞与氧源的距离随之增加。在一些点上，细胞离该氧源太远，该装置在水平方向上的可缩放性就变得有限。因此，尽管该装置比传统的装置更加紧凑，但是其在水平方向上的可缩放性是有限的。

共同待决的美国专利申请11/952,848(Wilson)也描述了消除气体存在于每个搁板之上的需要的装置。在各种实施方式中，一系列的细胞隔间被设置为一个在另一个之上。每个细胞隔间的底部是气体可渗透性的。在使用中，细胞可以存在于该气体可渗透性表面之上，该气体可渗透性表面表现为气体可渗透性支架的功能。当该装置水平和垂直缩放时，这就允许每个细胞与周围氧源的距离一致。然而，这种类型的装置的制造可能会比描述于共同待决的‘814中的装置更加困难和昂贵，对于最终使用者抬高了其成本。更进一步，由于存在更大的气体可渗透性表面区域，装置中培养基的蒸发可能会比传统的多搁板烧瓶和共同待决的‘814中的装置以更高的速率发生。已公开的构造最小化了这一问题，但是它们加入了增加成本的特征。

尽管共同待决的‘848和共同待决的‘814相对于传统的多搁板烧瓶提供了更多的有效几何空间，其还存在对于无论是共同待决的‘848还是共同待决的‘814都不理想的细胞培养的应用。仅作为一个例子，干细胞经常以低表面密度培养，以使得细胞相互之间不要离得太近，从而避免不期望的分化。当该培养产生的细胞的数量增长时，该培养装置需要提供更大的表面区域以保持细胞处于低表面密度。由此，一个允许在水平和垂直方向上按比例放大的装置就是有用的。为了最有效的利用空间，其应当在气液界面缺失的情况下起作用并且不需要装备来泵送培养基或者气体通过。尽管共同待决的‘848提供了那些特性，以到周围的气体一致的距离放置细胞所产生的额外成本是没有保证的，因为对于细胞依存于其上的每一平方厘米的面积内存在很少的细胞(即，低氧气需求)。共同待决的‘814的低成本装置在水平方向上具有有限的可缩放性。由此，就需要一种新的装置构造，其可以便宜的制造，使用简便，消除对于气液界面的需要，不需要灌注，并且填补了共同待决的‘848和共同待决的‘814之间的空白。这样的装置对于许多重要的细胞培养应用例如干细胞培养将减少花费并简化细胞制备过程。

因此，公开了一种改进的气体可渗透性装置，其可以容易的制造，可在气液界面缺失的情况下起作用，不需要装备来泵送培养基或者气体来通过其中，并且在水平和垂直方向允许实质上无限制的可缩放性。

发明概述