[发明专利]用于种子培养和生产过程中的自动接种的系统和方法

说明书

一种用于在种子培养过程中自动接种生物反应器的系统和方法包含：扩张腔室，其用于将初始细胞储备物扩张到活细胞密度；生物反应器，其用于用扩张后的细胞储备物进行接种；流体连通路径，其在所述扩张腔室和所述生物反应器之间；泵，其用于控制穿过所述流体连通路径的流体流；拉曼光谱仪，其用于生成拉曼光谱数据；多变量模型，其提供所述扩张腔室中的处理变量的预测；以及计算机系统，其用于当所述计算机系统依据所述拉曼光谱数据确定一个或多个预定义触发事件已经发生时控制所述泵以实现经由所述流体连通路径从所述扩张腔室自动接种所述生物反应器。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年10月25日提交的第62/925,940号美国临时专利申请的优先权权益，且该临时专利申请在允许的情况下以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

在此涵盖的发明包括生物反应器系统，以及用于监测和控制生物反应器系统中的种子培养过程的方法。特定实施例进一步包括包含拉曼光谱仪的生物反应器系统，以及使用拉曼光谱法来监测和控制种子培养过程的方法。

背景技术

治疗性抗体，且特定来说单克隆抗体(mAb)已经成为现代医学中用于研发可在包含癌症和自身免疫疾病等大量疾病的治疗中使用的目标蛋白的重要工具。

由细胞系产生所关注的目标蛋白，所述细胞系从初始冷冻保存的细胞储备物经由种子培养过程扩张经历一个或多个阶段直至实现预定活细胞密度(VCD)，此时，扩张的细胞储备物接着被引入到生产型生物反应器以用于接种保持在其中的培养基。接种之后，细胞培养物在生物反应器中继续生长直至榨出所要数量的目标蛋白，然后可采集细胞培养液且可使目标蛋白分离并提纯。

传统的种子培养过程包含初始冷冻保存的细胞储备物和最终生产型生物反应器之间的使用增加大小的容器进行的细胞生长和扩张的多个阶段。在较早工艺中，可经由若干阶段扩张初始冷冻保存的细胞储备物，所述阶段可包含(例如)一个或多个摇瓶、一个或多个旋转瓶、一个或多个编织袋，以及一个或多个扩张腔室，然后达到预定VCD以用于生产型生物反应器的接种。近年来，已经开发了用于以较少步骤实现预定VCD的更高效的种子培养过程。然而，现代工艺仍需要经由至少一个扩张腔室进行细胞扩张以达到预定VCD，然后在最终生产型生物反应器中接种培养基。

通常，最终目标蛋白浓度可增加，且可在生产型生物反应器中通过使用具有相同VCD的接种物来减小批次间的一致性。然而，产生目标生产型生物反应器性能的接种物VCD存在某一范围。举例来说，接种物VCD太低可能导致不合需要的乳酸细胞代谢，而接种物VCD过高可能归因于细胞退出指数生长期而导致生产型生物反应器中细胞生长减缓。

不合需要的乳酸细胞代谢和生产型生物反应器中细胞生长减缓导致产生比原本已经从哪些细胞产生的目标蛋白更低数量的目标蛋白，且因此导致产量损失及过程效率总体降低。如此，合乎需要的是，细胞扩张生长到预定VCD，从而实现生产型生物反应器中合乎需要的乳酸细胞代谢并维持指数细胞生长，且生产型生物反应器在达到预定VCD之后尽快接种。

应了解，目标VCD范围将基于不同细胞系的性质在细胞系之间变化。然而，另一困难在于，归因于培养基和其它操作条件的变化，细胞扩张还可能在共同细胞系的个别生产线之间变化。因此，在上游扩张腔室中细胞扩张到预定VCD之后接种生产型生物反应器的定时可以是可变的。

尽管此项技术中目前有许多进步，但仍需要进一步改进种子培养过程，以便更进一步推进现有技术水平，并整体上改进产量。作为一个非限制性实例，现有技术水平将从促进细胞扩张到预定VCD之后生产型生物反应器的接种的改进中获益。

发明内容