[发明专利]用于培养哺乳动物细胞的生物反应器

说明书

本申请是2010年2月9日提交的发明名称为“用于培养哺乳动物细胞的生物反应器”的第201080007208.6号中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及生物反应器以及使用这些生物反应器大规模培养哺乳动物细胞的方法。

背景技术

在哺乳动物细胞培养工艺中重要的是维持溶解氧、培养pH、温度和剪切敏感性方面的物理化学环境。营养环境的维持也是重要的。培养条件的维持限制了进行大规模哺乳动物细胞培养的可能性。特别是浓度梯度能够抑制在大规模生物反应器中哺乳动物细胞的细胞生长。

发明内容

本发明的目的之一是提供允许大规模体积培养哺乳动物细胞的生物反应器和方法。此外，本发明的目的是提供生物反应器和方法，即使大规模体积生长，其也允许在最佳条件下培养哺乳动物细胞，并由此允许与生物反应器的尺寸无关的工艺性能和产量。

本发明的目的是提供大规模生物反应器，其允许在诸如pH、溶氧张力(DOT)和温度之类的工艺参数方面的均相环境下培养哺乳动物细胞，在所述生物反应器中保持良好的细胞悬浮和使营养补料(feed)混合。

此外，本发明的目的是提供设备和方法，所述设备和方法允许以大规模的方式生产哺乳动物细胞和哺乳动物细胞产物，尤其是由哺乳动物细胞合成的蛋白、肽、抗体或氨基酸。

通过提供如权利要求书中所述的用于培养真核细胞、特别是哺乳动物细胞的生物反应器、生物反应器系统和方法，本发明解决了构成本发明的基础的技术问题。

尤其是通过提供用于培养哺乳动物细胞的生物反应器，本发明解决构成本发明基础的技术问题，所述生物反应器特征在于其具有至少两个叶轮。此外，通过提供用于培养和增殖哺乳动物细胞的方法，本发明解决了构成本发明基础的技术问题，所述方法特征在于在具有至少两个叶轮的生物反应器中，在合适的条件下和合适的培养基中培养至少一个哺乳动物细胞。此外，通过提供用于培养哺乳动物细胞的生物反应器系统，本发明解决了构成本发明基础的技术问题，所述生物反应器系统特征在于：具有至少500升体积的a)第一生物反应器与体积大于所述第一生物反应器并具有至少2000升体积的b)第二生物反应器连接，并且其中所述具有至少2000升体积的第二生物反应器与体积大于所述第二生物反应器体积并具有至少两个叶轮和至少10000升体积的c)第三生物反应器连接。

此外，通过提供培养和增殖哺乳动物细胞的方法，本发明解决了构成本发明基础的技术问题，所述方法特征在于：a)在具有至少500升体积的第一生物反应器中，在合适的条件下和合适的培养基中培养至少一个哺乳动物细胞，b)将通过增殖至少一个哺乳动物细胞获得的含细胞培养基转移入具有至少2000升体积的第二生物反应器，c)在所述具有至少2000升体积的第二生物反应器中培养被转移的细胞，d)将在步骤c)中获得的含细胞培养基转移入具有至少10000升体积的第三生物反应器以及e)在所述具有至少10000升体积的第三生物反应器中培养所述被转移的细胞。

根据本发明，培养细胞为真核细胞，优选动物细胞，更优选哺乳动物细胞。所述哺乳动物细胞可以为例如人类细胞系、小鼠骨髓瘤(NOS)细胞系，中华仓鼠卵巢(CHO)细胞系或杂交瘤细胞系。优选的哺乳动物细胞为中华仓鼠卵巢(CHO)细胞系。

培养细胞优选用于生产抗体，更优选单克隆抗体，和/或重组蛋白，更优选用于治疗应用的重组蛋白。所述细胞当然可以生产肽、氨基酸、脂肪酸或其它有用的生化中间体或代谢产物。根据本发明，通过培养细胞生产的蛋白的目标浓度为大于0.5g/l，优选大于2.0g/l，最优选大于10.0g/l。能够以分批或补料分批的方式使用本发明的方法。虽然在本发明的方法中使用的细胞培养基优选为无蛋白培养基，但该设计不排除使用含蛋白流体(stream)。

根据本发明，生物反应器为具有附加设备的生物相容性罐或容器，所述附加设备例如叶轮、挡板、分布器(sparger)和/或孔(port)，其尤其允许用于培养和增殖哺乳动物细胞。优选所述罐或容器为管道的形式，在管道的两末端(其优选构建罐的顶和底)具有平板。这些平板被称为顶板和基板。在本发明的一种特别优选实施方案中，基板为American Society of Mechanical Engineers Flanged and Dished(ASME F&D，美国机械工程师协会F&D)设计的基板。所述顶板设计优选符合人孔或优选装凸缘的顶板以允许安装/拆卸叶轮。

总罐高为从罐的底部的罐内侧至罐的顶部的罐内侧的切线。