[发明专利]用于细胞培养的装置和方法

说明书

本申请是申请号为201380046460.1的专利申请的分案申请。

本公开内容一般性涉及用于培养细胞的装置和方法。

目前存在几种培养真核细胞的方法。其中一些方法已被开发用于相对少量的细胞的培养，并且其它方法已被开发用于由细胞分泌至周围培养基的蛋白质的生产和收获。然而，几乎没有系统被开发用于产生大量细胞的商业化扩大规模的细胞培养。

用于培养真核细胞的最常见的方法是通过在二维瓶或盘(例如NUNCLON^TMΔCELLFACTORY，其包括堆叠的细胞培养瓶)中扩增。这种方法具有几个缺点，包括不能连续监测和控制环境参数(例如DO、pH)以及供应成分/去除废产物；在表面积与体积之比方面的低效率；需要大容积培养箱；需要培养瓶的劳动密集型操作；以及用于接种和培养的长的时间周期(其可以是昂贵并且可对细胞活力有害)。

另外，可以将细胞培养于三维基质中。这样的基质可以包括可以置于生物反应器内的填充床中的多孔、非编织/编织纤维和海绵状材料。这些载体主要被用于分泌蛋白质的生产和收集，同时细胞保持附着至基质，而不是用于最终被去除并用作治疗剂的细胞的培养。这样的载体的实例是DISKS(New-Brunswick)和多孔陶瓷载体。参见Wang,G.,W.Zhang,etal.,ModifiedCelliGen-packedbedbioreactorsforhybridomacellcultures.Cytotechnology9(1-3):41-9(1992)；和Timmins,N.E.,A.Scherberich,etal.,Three-dimensionalcellcultureandtissueengineeringinaT-CUP(tissuecultureunderperfusion).TissueEng13(8):2021-8(2007)。

然而，在三维基质中培养可能具有一些缺点。例如，可能相对难以从所述基质去除细胞，并且所述去除过程可能会损伤细胞。由于损伤的细胞可能不容易再次附着至培养系统表面，故采用这样的装置的生产可能是困难的。基质和瓶中所使用的材料的类型和性质的差异也可能会造成细胞相互作用的变化。

最后，可以将细胞培养于采用在悬液中或在流化床中的非多孔微载体的生物反应器中。这种方法允许在微载体表面上的单层细胞生长。但是，采用这种方法需要通过沉淀或过滤从培养基分离载体，其不是直接过程并且可能不会产生高的细胞回收率。此外，微载体在细胞规模上具有表面偏差，这产生不同于二维培养系统的培养环境。

本公开内容提供了用于真核细胞的二维培养的装置和方法。

根据各种实施方案，提供了用于细胞培养的装置。所述装置可包含三维体，所述三维体包含从所述三维体的外周朝向所述三维体的内部向内延伸的多个二维表面，其中所述多个二维表面被配置为在所述多个二维表面的至少大部分或全部表面区域上支持真核细胞的单层生长，并且其中所述三维体具有从大约1mm至大约50mm的最大尺度。与用于细胞的二维培养的常规方法(其中细胞生长于提供二维表面的容器中)相比，本文所述装置被引入含有细胞生长培养基的容器中。例如，本文所述装置可以形成如下所述的用于细胞培养的系统的部分。因此，在一些实施方案中，所述装置被浸入合适的容器中的培养基内。通过提供细胞以单层形式的二维生长，本文所述装置能够控制生长条件以得到具有与生长于二维环境中的细胞相关的特征的细胞。

根据各种实施方案，提供了用于细胞培养的系统。所述系统可以包含容器和一组三维体。每个三维体可以包含从所述三维体的外周朝向每个三维体的内部向内延伸的多个二维表面，其中所述多个二维表面被配置为在所述多个二维表面的至少大部分或全部表面区域上支持真核细胞的单层生长，并且其中所述三维体具有从大约1mm至大约50mm的最大尺度。

根据各种实施方案，提供了培养细胞的方法。所述方法可以包括选择一组真核细胞并将所述真核细胞与至少一个三维体接触，所述至少一个三维体具有从所述三维体的外周朝向所述至少一个三维体的内部向内延伸的多个二维表面，其中所述多个二维表面被配置为在所述多个二维表面的至少大部分或全部表面区域上支持真核细胞的单层生长，并且其中所述三维体具有从大约1mm至大约50mm的最大尺度。