特表2023-553655バイオプロセシングシステムを動作させる方法およびバイオプロセシングシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-25
(54)【発明の名称】バイオプロセシングシステムを動作させる方法およびバイオプロセシングシステム
(51)【国際特許分類】
C12M 1/00 20060101AFI20231218BHJP
B04B 1/08 20060101ALI20231218BHJP
B04B 11/04 20060101ALI20231218BHJP
B04B 13/00 20060101ALI20231218BHJP
【ＦＩ】
C12M1/00 C
B04B1/08
B04B11/04
B04B13/00
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023536163
(86)(22)【出願日】2021-11-22
(85)【翻訳文提出日】2023-08-10
(86)【国際出願番号】 EP2021082437
(87)【国際公開番号】W WO2022128347
(87)【国際公開日】2022-06-23
(31)【優先権主張番号】20214285.7
(32)【優先日】2020-12-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】509005513
【氏名又は名称】アルファ－ラヴァル・コーポレート・アーベー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】スタッファン・ケーニヒソン
(72)【発明者】
【氏名】ペーテル・トールヴィド
【テーマコード（参考）】
4B029
4D057
【Ｆターム（参考）】
4B029AA02
4B029AA27
4B029BB01
4B029CC01
4B029DG08
4D057AA00
4D057AB01
4D057AC01
4D057AC05
4D057AD01
4D057AE02
4D057BA14
4D057BC05
4D057BC11
4D057CB01
4D057CB04
4D057CB08
(57)【要約】
本開示は、バイオプロセシングシステムを動作させる方法（１００）に関し、この方法は、－ 発酵槽（４）内で細胞培養混合物を生成する（１０２）ステップと、－ 細胞培養混合物を生成する（１０２）ステップと同時に、発酵槽（４）から、表面拡大インサートを備える遠心分離機（６）の内部に、細胞培養混合物の流れを導く（１０４）ステップと、－ 細胞培養混合物を生成する（１０２）ステップおよび細胞培養混合物の流れを導く（１０４）ステップと同時に、遠心分離機（６）の内部から発酵槽（４）に液体の流れを連続的に戻す（１０６）ステップとを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バイオプロセシングシステム（２）を動作させる方法（１００）であって、－ 発酵槽（４）内で細胞培養混合物を生成する（１０２）ステップと、
－ 前記細胞培養混合物を生成する（１０２）前記ステップと同時に、前記発酵槽（４）から、表面拡大インサートを備える遠心分離機（６）の内部に、細胞培養混合物の流れを導く（１０４）ステップと、
－ 前記細胞培養混合物を生成する（１０２）前記ステップおよび細胞培養混合物の前記流れを導く（１０４）前記ステップと同時に、前記遠心分離機（６）の前記内部から前記発酵槽（４）に液体の流れを連続的に戻す（１０６）ステップと
を含む方法（１００）。
【請求項2】
第１の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）内で細胞培養混合物の前記流れを軽い相と重い相とに分離する（１０７）ステップを含み、前記遠心分離機（６）の前記内部から前記発酵槽（４）に液体の流れを連続的に戻す（１０６）前記ステップが、前記第１の期間中に、
－ 前記遠心分離機（６）内で分離された前記重い相を、前記発酵槽（４）への液体の前記流れとして前記発酵槽（４）に戻す（１０８）ステップ
を含む、請求項１に記載のバイオプロセシングシステム（２）を動作させる方法（１００）。
【請求項3】
細胞培養混合物の前記流れを軽い相と重い相とに分離する（１０７）前記ステップにおいて、分離された前記軽い相の流れが、細胞培養混合物の前記流れの最大５％Ｖ／Ｖを形成する、請求項２に記載の方法（１００）。
【請求項4】
前記第１の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）内で分離された前記軽い相を受取り容器（８）に導く（１１２）ステップ
を含む、請求項２または３に記載の方法（１００）。
【請求項5】
前記第１の期間中に、前記重い相が、増殖培地とホールセルとを含み、前記軽い相が、前記増殖培地と、ホールセルよりも小さな粒径の前記細胞培養混合物からの破片とを含み、実質的にホールセルを含まない、請求項２～４のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項6】
前記第１の期間中に、前記細胞培養混合物の前記流れが流量ｑで導かれ、前記遠心分離機（６）が、直径ｄを有するホールセルが前記流量ｑで前記細胞培養混合物から分離されるようなエリアイクイバレントＡｅで動作する、請求項２～５のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項7】
前記第１の期間の前に、前記方法が、－ 増殖培地などの細胞培養混合物以外の液体で前記遠心分離機（６）をプライミングする（１１４）ステップ
を含む、請求項２～６のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項8】
前記遠心分離機（６）の前記内部から前記発酵槽（４）に液体の流れを連続的に戻す（１０６）前記ステップが、第２の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）の前記内部からの分離されてない細胞培養混合物の前記流れを、前記発酵槽（４）への液体の前記流れとして前記発酵槽（４）に戻す（１１０）ステップ
を含む、請求項２～７のいずれか一項に記載のバイオプロセシングシステム（２）を動作させる方法（１００）。
【請求項9】
前記第２の期間中の細胞培養混合物の前記流れを戻す（１１０）前記ステップの間、前記遠心分離機（６）のロータが、静止しているか、または前記第１の期間中の細胞培養混合物の前記流れを分離する（１０７）前記ステップ中よりも低い回転速度で回転しているか、または前記第１の期間中の細胞培養混合物の前記流れを分離する（１０７）前記ステップ中の回転方向とは反対の回転方向に回転している、請求項８に記載の方法（１００）。
【請求項10】
前記第１の期間と前記第２の期間とが交互に繰り返される、請求項８または９に記載の方法（１００）。
【請求項11】
前記第１の期間中と前記第２の期間中で、前記細胞培養混合物の前記流れが、実質的に同じ流量ｑで前記遠心分離機（６）の前記内部に導かれる、請求項８～１０のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項12】
第３の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）の前記内部から前記発酵槽（４）に液体の流れを連続的に戻す（１０６）前記ステップを停止する（１１５）ステップと、
－ 前記発酵槽（４）から前記遠心分離機（６）に前記細胞培養混合物の流れを導く（１１６）ステップと、
－ 前記遠心分離機（６）内で細胞培養混合物の前記流れを軽い相と重い相とに分離する（１１８）ステップと、
－ 分離する（１１８）前記ステップで分離された前記重い相を受取り槽（１８）に導く（１２０）ステップと
を含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項13】
前記第３の期間中に、－ 分離する（１１８）前記ステップで分離された前記軽い相を受取り容器（８）に導く（１２２）ステップ
を含む、請求項１２に記載の方法（１００）。
【請求項14】
前記第３の期間中に、前記遠心分離機（６）のロータが、前記第１の期間中よりも高い回転速度で回転する、請求項１２または１３に記載の方法（１００）。
【請求項15】
第４の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）の前記内部から前記発酵槽（４）に液体の流れを連続的に戻す（１０６）前記ステップを停止する（１１５）ステップと、
－ 前記発酵槽（４）から前記遠心分離機（６）に前記細胞培養混合物の全てを導く（１２４）ステップと、
－ 前記遠心分離機（６）内で前記細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離する（１２６）ステップであり、前記軽い相が、前記細胞培養混合物の５０～９５％Ｖ／Ｖを形成する、ステップと、
－ 前記遠心分離機（６）内で分離された前記軽い相を受取り容器（８）に導く（１３０）ステップと
を含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項16】
前記第４の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）内で分離された前記重い相を受取り槽（１８）に導く（１２８）ステップ
を含む、請求項１５に記載の方法（１００）。
【請求項17】
前記第３および／または第４の期間に続いて、前記方法（１００）が、－ 希釈された重い相を生成するために、前記受取り槽（１８）内の前記重い相を液体で希釈する（１３２）ステップと、
－ 第５の期間中に、前記希釈された重い相を、前記受取り槽（１８）から、前記遠心分離機（６）などの遠心装置に移送する（１３４）ステップと、
－ 前記第５の期間中に、前記遠心装置内で前記希釈された重い相を軽い相とさらなる重い相とに分離する（１３６）ステップと、
－ 前記軽い相を前記受取り容器（８）に導く（１３８）ステップと
を含む、請求項１２～１６のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項18】
前記第５の期間中に、前記遠心分離機（６）の前記ロータが、前記第１の期間中よりも高い回転速度で回転する、請求項１７に記載の方法（１００）。
【請求項19】
前記第３、第４および／または第５の期間に続いて、前記方法（１００）が、第６の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）を、増殖培地などの液体でフラッシュする（１４０）ステップと、
－ 前記遠心分離機（６）を作動させる（１４２）ステップと、
－ 前記液体の少なくとも一部分を、前記遠心分離機（６）の軽い相出口を通して前記受取り容器（８）に導く（１４４）ステップと
を含む、請求項１２～１８のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項20】
前記遠心分離機（６）を作動させる（１４２）前記ステップ中に、前記遠心分離機（６）の前記ロータが、前記第１の期間中よりも高い回転速度で回転する、請求項１９に記載の方法（１００）。
【請求項21】
前記第１から第６の期間のうちのいずれか１つの期間に続いて、前記方法（１００）が、－ 前記受取り容器（８）内に集められた前記軽い相を前記遠心分離機（６）または遠心装置（６’）に導く（１４６）ステップと、
－ 前記遠心分離機（６）または前記遠心装置（６’）内で前記軽い相を軽いフラクションと重いフラクションとに分離する（１４８）ステップであり、前記重いフラクションが、前記細胞培養混合物からの残留破片を含む、ステップと、
－ 前記軽いフラクションからの細胞外物質の抽出などのさらなる処理のために、前記軽いフラクションを移送する（１５０）ステップと
を含む、請求項１５～２０のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項22】
前記遠心装置内で前記軽い相を軽いフラクションと重いフラクションとに分離する（１４８）前記ステップ中に、前記遠心分離機（６）の前記ロータが、前記第１から第６の期間のうちの１つまたは複数の期間中よりも高い回転速度で回転する、請求項２３に記載の方法（１００）。
【請求項23】
表面拡大インサートを備える前記遠心分離機（６）が、ベースユニットと、前記ベースユニット内に装着された交換可能分離インサートとを備えるモジュール式遠心分離機（６）であり、前記方法（１００）が、－ 前記発酵槽（４）から細胞培養混合物の流れを導く（１０４）前記ステップの前に、使用済みの交換可能分離インサートを未使用の交換可能分離インサートと交換するステップ
を含む、請求項１～２２のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項24】
細胞培養混合物をその内部で生成するための発酵槽（４）と、表面拡大インサートを備える遠心分離機（６）と、受取り容器（８）と、前記発酵槽（４）、前記遠心分離機（６）および前記受取り容器（８）を相互接続する導管システムと、前記導管システム内に配置された流量制御機器と、前記遠心分離機（６）および前記流量制御機器の少なくとも一部分を制御するように構成された制御システムとを備えるバイオプロセシングシステム（２）であって、前記制御システムが、－ 前記発酵槽（４）から前記遠心分離機（６）の内部に細胞培養混合物の流れを導き、同時に、
－ 前記遠心分離機（６）の前記内部から前記発酵槽（４）に液体の流れを連続的に戻す
ように構成されている、バイオプロセシングシステム（２）。
【請求項25】
前記制御システムが、第１の期間中に、－ 細胞培養混合物の前記流れを軽い相と重い相とに分離するために、前記遠心分離機（６）を作動させ、
－ 前記遠心分離機（６）の前記内部から、前記遠心分離機（６）内で分離された前記重い相を、前記発酵槽（４）への液体の前記流れとして連続的に戻す
ように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項26】
前記導管システムが、前記遠心分離機（６）と前記受取り容器（８）とを相互接続しており、前記制御システムがさらに、前記第１の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）内で分離された前記軽い相を前記受取り容器（８）に導く
ように構成されている、請求項２５に記載のシステム。
【請求項27】
前記制御システムが、第２の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）の前記内部から、分離されてない前記細胞培養混合物を、前記発酵槽（４）への液体の前記流れとして連続的に戻す
ように構成されている、請求項２４～２６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項28】
前記制御システムがさらに、前記第２の期間中に、前記遠心分離機（６）のロータを静止したまま維持するように、または前記第１の期間中よりも低い回転速度で前記ロータを回転させるように、または前記第１の期間中の回転方向とは反対の回転方向に前記ロータを回転させるように構成されている、請求項２７に記載のシステム。
【請求項29】
前記制御システムが、前記第１の期間と前記第２の期間とを交互に繰り返すように構成されている、請求項２５～２８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項30】
受取り槽（１８）を備え、前記導管システムが、前記遠心分離機（６）と前記受取り槽（１８）とを相互接続しており、前記制御システムが、第３の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）の前記内部から前記発酵槽（４）に液体の流れを連続的に戻すことを停止し、
－ 前記発酵槽（４）から前記遠心分離機（６）に前記細胞培養混合物の流れを導き、
－ 前記遠心分離機（６）内で細胞培養混合物の前記流れを軽い相と重い相とに分離するために、前記遠心分離機（６）を作動させ、
－ 前記遠心分離機（６）内で分離された前記重い相を前記受取り槽（１８）に導く
ように構成されている、請求項２４～２９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項31】
前記制御システムが、前記第３の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）内で分離された前記軽い相を前記受取り容器（８）に導く
ように構成されている、請求項３０に記載のシステム。
【請求項32】
前記遠心分離機（６）がロータを備え、前記制御システムが、前記第１の期間中よりも高い前記第３の期間中の回転速度で前記ロータを回転させるように構成されている、請求項３０または３１に記載のシステム。
【請求項33】
前記制御システムが、第４の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）の前記内部から前記発酵槽（４）に液体の前記流れの連続的に戻すことを停止し、
－ 前記発酵槽（４）から前記遠心分離機（６）に前記細胞培養混合物の全てを導き、
－ 前記細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離するために、前記遠心分離機（６）を作動させ、
－ 前記遠心分離機（６）内で分離された前記軽い相を前記受取り容器（８）に導く
ように構成されている、請求項２４～３２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項34】
前記制御システムが、前記第４の期間中に、－ 前記遠心分離機（６）内で分離された前記重い相を前記受取り槽（１８）に導く
ように構成されている、請求項３３に記載のシステム。
【請求項35】
任意選択で遠心装置を備え、任意選択で前記導管システムが、前記受取り容器（８）と前記遠心装置とを相互接続しており、前記制御システムが、前記第１から第６の期間のうちのいずれか１つの期間に続いて、－ 前記受取り容器（８）内に集められた前記軽い相を前記遠心分離機（６）または遠心装置に導き、
－ 前記軽い相を軽いフラクションと重いフラクションとに分離するために、前記遠心分離機（６）または前記遠心装置を作動させ、
－ 前記遠心分離機（６）または前記遠心装置から前記軽いフラクションを移送する
ように構成されている、請求項２５～３４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項36】
前記制御システムが、前記第１の期間中と前記第２の期間中で、前記細胞培養混合物の流れを実質的に同じ流量ｑで前記遠心分離機（６）の前記内部に供給するように構成されている、請求項２５～３５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項37】
表面拡大インサートを備える前記遠心分離機（６）が、ベースユニットと、前記ベースユニット内に装着された交換可能分離インサートとを備えるモジュール式遠心分離機（６）である、請求項２４～３６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項38】
前記導管システムが、前記発酵槽（４）から前記遠心分離機（６）の入口まで延びる第１の導管区間と、前記遠心分離機（６）の重い相出口から前記発酵槽（４）まで延びる第２の導管区間と、前記遠心分離機（６）の軽い相出口から前記受取り容器（８）まで延びる第３の導管区間とを含み、前記流量制御機器が、前記第１の導管区間内に配置されたフィードポンプと、前記第２の導管区間内に配置された重い相ポンプと、前記第３の導管区間内に配置された軽い相ポンプと、前記第１の導管区間に配置された第１のバルブ装置と、前記第２の導管区間に配置された第２のバルブ装置と、前記第３の導管区間に配置された第３のバルブ装置とを含む、請求項２４～３７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項39】
前記フィードポンプが遠心ポンプであり、前記重い相ポンプおよび前記軽い相ポンプがそれぞれ蠕動ポンプである、請求項３８に記載のシステム。
【請求項40】
前記導管システムが、前記第１の導管区間まで延びる第４の導管区間を含み、前記第４の導管区間が、前記遠心分離機（６）の前記入口に前記細胞培養混合物以外の液体を供給するように構成されており、前記制御システムが、前記第１の期間の前に、細胞培養混合物以外の前記液体が、前記第４および第１の導管区間を通して前記遠心分離機（６）の前記入口および前記内部に移送され、遠心分離機（６）から前記重い相出口および前記軽い相出口を通して移送され、前記発酵槽（４）および前記受取り容器（８）に達する前に前記第２および第３の導管区間から迂回されるように、
－ 前記フィードポンプ、前記重い相ポンプおよび前記軽い相ポンプを作動させ、
－ 前記第１のバルブ装置を利用して、前記第４の導管区間から前記第１の導管区間および前記遠心分離機（６）に至る液体通路を提供し、
－ 前記第２のバルブ装置を利用して、前記第２の導管区間からの迂回通路を提供し、
－ 前記第３のバルブ装置を利用して、前記第３の導管区間からの迂回通路を提供する
ように構成されている、請求項２５～３７のいずれか一項および請求項３８または３９に記載のシステム。
【請求項41】
前記制御システムが、前記第１の期間中に、－ 前記フィードポンプ、前記重い相ポンプおよび前記軽い相ポンプを作動させ、
－ 前記第１のバルブ装置を利用して、前記発酵槽（４）から前記第１の導管区間および前記遠心分離機（６）に至る液体通路を提供し、
－ 前記第２のバルブ装置を利用して、前記第２の導管区間を通って前記発酵槽（４）に至る重い相通路を提供し、
－ 前記第３のバルブ装置を利用して、前記第３の導管区間を通って前記受取り容器（８）に至る軽い相通路を提供する
ように構成されている、請求項２５～３７のいずれか一項および請求項３８～４０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項42】
前記制御システムが、前記第２の期間中に、－ 前記フィードポンプおよび前記重い相ポンプを作動させ、
－ 前記第１および第２のバルブ装置を開いた状態に維持し、
－ 前記発酵槽（４）から前記第１の導管区間を通って前記遠心分離機（６）に至り、前記遠心分離機（６）を通り抜け、前記遠心分離機（６）から前記第２の導管区間を通って再び前記発酵槽（４）に戻る細胞培養混合物通路を提供するためなどのために、前記第３のバルブ装置を閉じた状態に維持する
ように構成されている、請求項２７～３７のいずれか一項および請求項３８～４１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項43】
前記導管システムが、前記第２の導管区間から前記受取り槽（１８）まで延びる第５の導管区間を含み、前記制御システムが、前記第３の期間中に、－ 前記フィードポンプおよび前記重い相ポンプを作動させ、
－ 前記遠心分離機（６）を作動させ、
－ 前記細胞培養混合物が、前記発酵槽（４）から前記第１の導管区間を通って前記遠心分離機（６）まで移送され、前記遠心分離機（６）内で、前記第３の導管区間を通って前記受取り容器（８）に導かれる軽い相と、前記第１および第５の導管区間を通って前記受取り槽（１８）に導かれる重い相とに分離されるように、前記第２のバルブ装置および前記第５の導管区間を利用して、前記重い相出口から前記受取り槽（１８）に至る重い相通路を提供する
ように構成されている、請求項３０～３２または３４のいずれか一項および請求項３８～４２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項44】
前記遠心分離機（６）が前記発酵槽（４）上に配置されている、請求項２４～４３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項45】
前記制御システムが、前記発酵槽（４）、例えば前記発酵槽（４）のポンプ、前記発酵槽（４）のバルブ、前記発酵槽（４）への空気入口、前記発酵槽（４）内に配置された撹拌部材を制御するように構成されている、請求項２４～４４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項46】
命令を含むコンピュータプログラムであって、前記プログラムがコンピュータによって実行されたときに、前記命令が、請求項１～２３のいずれか一項に記載の方法（１００）を前記コンピュータに実行させる、コンピュータプログラム。
【請求項47】
命令を含むコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令が、コンピュータによって実行されたときに、請求項１～２３のいずれか一項に記載の方法（１００）を前記コンピュータに実行させる、コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バイオプロセシングシステムを動作させる方法およびバイオプロセシングシステムに関する。本発明はさらに、コンピュータプログラムおよびコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【0002】
国際公開第２０１７／０２５２１０号パンフレットは、製薬産業における微生物の連続処理のための使い捨てのバイオプロセスシステムであって、シングルユースバイオリアクタ、シングルユースポンプおよびシングルユースクロスフローフィルタを統合した使い捨てのバイオプロセスシステムを開示している。このシステムは灌流モード処理を提供する。
【0003】
新鮮な培地が追加されず、使用済みの培地および／または液体が取り出されない動作方法であるバッチ動作、ならびに少量の培地からプロセスが始まり、新鮮な培地が追加されるがプロセスの終了後まで液体は取り出されないフェッドバッチ動作とは対照的に、灌流モード動作は、培地が順次交換され、新鮮な栄養が順次追加され、生成物すなわち使用済みの培地が培養期間の全体を通じて取り出される動作方法に関係する。灌流モード動作は通常、バッチ動作よりも４～８倍、フェッドバッチ動作よりも２～４倍長く続くことができる。
【0004】
組換え哺乳類細胞および微生物細胞の中で生体タンパク質を生成する多くの一般的な方法は、フェドバッチ培養に依存しており、この培養では、細胞を高い細胞密度まで増殖させ、通常は次いで誘導培地またはインデューサにさらして、タンパク質の生成をトリガする。細胞から所望のタンパク質が分泌された場合には、フェドバッチ培養から、はるかに長い培養期間にわたって高い細胞密度および高い生産性を維持することができる連続灌流培養に切り換えた方が有利である。連続灌流培養中、生きた細胞および生産性細胞は保持されるかまたはバイオリアクタに再循環され、一方、分泌されたタンパク質は、下流での精製プロセスのためにバイオリアクタから連続的に回収される。
【0005】
フェドバッチ培養に優る連続灌流培養のいくつかの鍵となる利点は、（１）死んだ細胞から培養培地に放出されたタンパク質分解酵素および／または糖分解酵素による潜在的な劣化に生成物をさらすことなく、分泌されたタンパク質生成物がバイオリアクタから連続的に取り出されること、（２）連続灌流バイオリアクタ内で高い細胞密度を達成するために、生きた細胞および生産性細胞が保持されるかまたは再循環され、そこで、それらの細胞が、それぞれのフェドバッチ培養の終わりに殺されバイオリアクタから取り出されるのではなしに、制御されたバイオリアクタ環境内ではるかに長い培養期間の間、価値あるタンパク質を生成し続けること、（３）フェドバッチ培養において栄養および廃棄生成物の濃度が動的に変化するのとは違い、新鮮な栄養培地を連続的に追加し、回収されたタンパク質生成物とともに廃棄生成物を取り出すことで、定常状態条件にはるかに近い灌流バイオリアクタ環境を維持すること（それによってより一貫した設計生成物品質を維持すること）ができることである。
【0006】
灌流モードプロセスの実行には一般的に、膜型のクロスフローフィルタ（ＣＦＦ）、またはオルタネーティングタンジェンシャルフロー（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｆｌｏｗ）（ＡＴＦ）フィルタなどの同種のフィルタが利用される。本明細書では、細胞培養の流れを細胞培養混合物とも呼び、これは発酵槽からフィルタを通過する。細胞培養混合物の一部分は膜を通り抜け、細胞培養の細胞から除かれる。この部分は濾液、すなわち下流処理のために集められた生成物を形成する。細胞を含む細胞培養混合物の残りの部分、保持液は、膜から発酵槽に導かれ戻される。
【0007】
フィルタ技術は主に、膜の使用中にその透過性が徐々に低下するという不利な点を有する。この態様は特に、数週間または数か月にわたって実行されることがある灌流モードで動作しているバイオプロセシングシステムに関連する。したがって、バイオプロセシングシステムの適正な機能を長期にわたって保証するためには、膜またはフィルタを定期的に交換するか、さもなければ実施しがたい大きな膜面積を提供しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】国際公開第２０１７／０２５２１０号パンフレット
【特許文献2】ＥＰ３６６６３９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上述の欠点を克服するまたは少なくとも軽減するバイオプロセシングシステムを動作させる方法および／またはバイオプロセシングシステムを達成することは有益であろう。特に、コンパクトなバイオプロセシングシステムの灌流モード動作を長期にわたって可能にすることは望ましいであろう。とりわけこの課題を解決するため、独立請求項に記載された特徴を有するバイオプロセシングシステムを動作させる方法およびバイオプロセシングシステムのうちの少なくとも一方が提供される。
【課題を解決するための手段】
【0010】
一態様によれば、バイオプロセシングシステムを動作させる方法であって、
－ 発酵槽内で細胞培養混合物を生成するステップと、
－ 細胞培養混合物を生成するステップと同時に、発酵槽から、表面拡大インサートを備える遠心分離機の内部に、細胞培養混合物の流れを導くステップと、
－ 細胞培養混合物を生成するステップおよび細胞培養混合物の流れを導くステップと同時に、遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すステップと
を含む方法が提供される。
－ 発酵槽内で細胞培養混合物を生成するステップと、
－ 細胞培養混合物を生成するステップと同時に、発酵槽から、表面拡大インサートを備える遠心分離機の内部に、細胞培養混合物の流れを導くステップと、
－ 細胞培養混合物を生成するステップおよび細胞培養混合物の流れを導くステップと同時に、遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すステップと
を含む方法が提供される。
【0011】
さらなる態様によれば、細胞培養混合物をその内部で生成するための発酵槽と、表面拡大インサートを備える遠心分離機と、受取り容器と、発酵槽、遠心分離機および受取り容器を相互接続する導管システムと、導管システム内に配置された流量制御機器と、遠心分離機および流量制御機器の少なくとも一部分を制御するように構成された制御システムとを備えるバイオプロセシングシステムが提供される。この制御システムは、
－ 発酵槽から遠心分離機の内部に細胞培養混合物の流れを導き、同時に、
－ 遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻す
ように構成されている。
－ 発酵槽から遠心分離機の内部に細胞培養混合物の流れを導き、同時に、
－ 遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻す
ように構成されている。
【0012】
これらの方法およびバイオプロセシングシステムの各々は、表面拡大インサートを備える遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すことを提供するため、表面拡大インサートを備える遠心分離機を備えるバイオプロセシングシステムの灌流モード動作が可能になる。より詳細には、表面拡大インサートを備える遠心分離機の内部には細胞培養混合物の細胞が流入する容積があり、遠心分離機の内部から発酵槽に連続的に戻すことを提供することは、この容積内、すなわち表面拡大インサートを備える遠心分離機の内部における停滞条件が回避されることを保証する。停滞した細胞培養混合物または停滞した細胞培養混合物の細胞含有部分は、発酵槽に戻された場合に、発酵槽内での細胞培養混合物の生成を悪化および劣化させるであろう。したがって、これらの方法およびバイオプロセシングシステムの各々は、表面拡大インサートを備える遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すことによって、灌流モード動作に対して適合されている。
【0013】
表面拡大インサートを備える遠心分離機は、バイオプロセスの最終段階における生成された生体分子の回収中だけでなく、灌流モードで稼働しているバイオプロセスのいくつかの段階中にも、例えば、需要のある物質および細胞破片を含む培地を、発酵槽に連続的に戻されることがある生きた細胞を傷つけることなく取り出すために、連続的に使用することができることが分かっている。
【0014】
したがって、さらに、バイオプロセシングシステムの灌流モード動作の文脈では、空間効率；細胞の効率的な分離；分離された重い相と一緒に遠心分離機から連続的に輸送されることによって分離されている細胞の処理であり、より短期または長期にわたってフィルタ表面に細胞が蓄積するフィルタ技術に比べて穏やかな処理；自己洗浄機能；フィルタ技術の文脈では必要なことがある部品交換なしでの長期にわたる連続動作；など、表面拡大インサートを備える遠心分離機の利点を利用することができる。
【0015】
さらに、表面拡大インサートを備える遠心分離機の使用は、遠心分離機内で分離されたときの細胞培養混合物の効率的な分画または分類を提供する。すなわち、分離された軽い相とともに遠心分離機によって分離される最大粒径、いわゆる限界粒子（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ）を、遠心分離機のロータの回転速度および遠心分離機内への細胞培養混合物の流れを制御することによって効率的に制御することができる。したがって、重い相とともに無傷のホールセルを含み、それらを軽い相から排除するように、限界粒子を設定することができる。
【0016】
細胞破片および（ホールセルよりも小さい）他の破片は、軽い相と重い相の両方と一緒に流れる。したがって、発酵槽に戻されない分離された軽い相と一緒に、発酵槽内では望ましくない破片も発酵槽から除去される。
【0017】
フィルタ技術との比較では、表面拡大インサートを備える遠心分離機を利用すると、第１に、限界粒子が容易に調整され、第２に、より重要には、遠心分離機の全使用期間にわたって限界粒子を維持することができる。フィルタ技術の欠点は、フィルタ膜上に粒子が沈着するにつれてその透過性が低下し、その結果、時間が経つにつれて、意図した粒子よりも小さいより大量の粒子が保持液中に残留し、発酵槽に戻されることである。細胞培養混合物は、バイオプロセシングシステムの発酵槽で生成される。本明細書で使用される用語「発酵槽」は、細胞培養混合物を生成することができる一切の容器に関し、その代わりにバイオリアクタまたは反応器と呼ばれることがある。発酵槽（ｆｅｒｍｅｎｔｏｒ）はその代わりに発酵槽（ｆｅｒｍｅｎｔｅｒ）と書かれることもある。発酵槽は、例えば、細胞培養混合物内の細胞と一緒に栄養およびガスを強制的に交換するために気曝装置と撹拌または混合装置とを統合した、いわゆる撹拌槽型反応器（Ｓｔｉｒｒｅｄ－Ｔａｎｋ－Ｒｅａｃｔｏｒ）（ＳＴＲ）とすることができる。本明細書では、用語「バイオプロセス」が、バイオプロセシングシステム内で実行されているプロセスに対して使用される。
【0018】
発酵および／または培養は、発酵槽内で、細胞培養混合物をその中で生成するステップ中に起こる。本明細書で使用される用語「発酵」および「培養」は、発酵槽内での、生きた単細胞生物、原核生物、真核細胞、人間細胞、ＣＨＯおよび細菌などの微生物または哺乳類の細胞の、工業目的での、細胞外生体分子を発現するホスティング（ｈｏｓｔｉｎｇ）に関する。発酵／培養は、細胞培養混合物の細胞および発現された生体分子を生成する。発酵は培養期間を通じて起こる。培養期間は数週間に及ぶことがあり、その大部分の間、バイオプロセシングシステムの灌流モード動作によって細胞外生体分子を含む生成物が生成される。発酵は、例えば、哺乳類の細胞培養混合物から抗体またはタンパク質などの細胞外生体分子を発現させるためであることがある。したがって、生成物は細胞外生体分子を含む。例えば、細胞培養混合物は、ＣＨＯ（Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｈａｍｓｔｅｒ Ｏｖａｒｙ（チャイニーズハムスター卵巣））細胞などの細胞、および細胞の増殖を促進するように構成された増殖培地を含むことがある。ＣＨＯは、製薬産業のタンパク質の発現プラットホームとして非常にポピュラーな微生物および哺乳類細胞系である。
【0019】
さらに、発酵槽内では、細胞の増殖を促進するための条件が、例えば増殖培地、酸素の追加および適当な温度範囲の維持によって提供される。
【0020】
培地とも呼ばれる増殖培地は液体であり、その成分が、細胞培養混合物中の細胞の増殖を促進し、とりわけ水、グルコース、塩およびアミノ酸源を含む。増殖培地、例えば発酵槽内の増殖培地に清浄な空気または酸素などのガスが追加される。
【0021】
本明細書で使用される用語「細胞培養混合物」は、細胞、破片、微生物、栄養を含む培地、廃棄物、生成物などからなる、発酵槽またはバイオリアクタ内の分離されていない液体内容物、培養スープを意味する。例えば第１の期間中に、表面拡大インサートを備える遠心分離機内で、細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離することができる。この分離によって、重い相の細胞密度は、入って来る細胞培養混合物の細胞密度よりも増大し、そのようなものとして、上述の発酵槽への液体の流れとして戻され、発酵槽内の細胞培養混合物と再び混合される。
【0022】
本明細書では、表面拡大インサートを備える遠心分離機を、代わりに遠心分離機と呼ぶことがある。この遠心分離機は、分離空間を画定するロータを備える。表面拡大インサートは、ロータの内側の分離空間に配置されている。表面拡大インサートは、例えば、軸方向に配置された分離部材またはディスクスタック内に配置された円錐台分離ディスクを備えることができる。分離空間、すなわち遠心分離機の内部に細胞培養混合物を導くための入口が提供されている。さらに、分離された軽い相の出口および分離された重い相の出口も提供されている。
【0023】
遠心分離機内で、例えば第１の期間中に分離を実行するときには、細胞培養混合物が軽い相と重い相とに分離されるような速度でロータを回転させる。
【0024】
遠心分離機からの分離された重い相の出口は、ロータの回転軸と同心でまたはロータの回転軸の近くに提供されることが適当である。このようにすると、分離された重い相の中の細胞がより低い剪断力を受け、したがって、それらの細胞は、重い相が遠心分離機のロータを出、発酵槽に戻されるときに穏やかに処理される。同様に、遠心分離機の細胞培養混合物の入口も、ロータの回転軸と同心でまたはロータの回転軸の近くに提供することができる。
【0025】
導管システムは、細胞培養混合物、分離された軽い相および分離された重い相などの液体を、バイオプロセシングシステム内で、ならびに／またはバイオプロセシングシステムに接続された外部構成要素へおよび／もしくはそのような外部構成要素から導くように構成されたチューブ、ホース、パイプなどのうちの１つまたは複数を含むことができる。
【0026】
流量制御機器は、液体を、バイオプロセシングシステムを通して、ならびに／またはバイオプロセシングシステムに接続された外部構成要素へおよび／もしくはそのような外部構成要素からポンピングし導くように構成された１つまたは複数のポンプおよびバルブを含むことができる。
【0027】
本明細書で使用される用語「制御システム」は、プログラム可能論理制御（ＰＬＣ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、埋込みコンピュータ（ＥＣ）、または計算パワーを有する中央処理ユニット（ＣＰＵ）電子装置を組み込んだ同様の装置に関する。制御システムは、遠心分離機および流量制御機器のためのさまざまな入出力（Ｉ／Ｏ）を有する。制御システムは、遠心分離機および流量制御機器を制御するためにソフトウェア、アルゴリズム、プロセスレシピを内蔵メモリに組み込んでいる。任意選択で、制御システムはさらに、例えば進行中のプロセスアライメントのためにプロセスレシピに従って培養または発酵プロセスを管理、分析するために、発酵槽の諸態様を制御することができる。制御システムは、プロセスパラメータを変更するために、さまざまなセンサおよびアクチュエータと通信することができる。
【0028】
本明細書では用語「生成物」が、バイオプロセシングシステム内で生産または生成されると予想される培地に対して使用される。表面拡大インサートを備える遠心分離機内で分離されている軽い相は生成物を形成することがあり、またはその代わりに生成物を含むことがある。細胞外生体分子、例えば抗体またはタンパク質などの需要のある物質を抽出するために、この生成物を下流処理にかけることができる。すなわち、最終生成物を生成するより大きな文脈では、この生成物が中間成果物であることがある。
【0029】
本明細書で使用される用語「細胞」は通常、１．生きた単細胞生物、微生物、例えば真菌、藻類、蘚類、プランクトン、酵母菌、原生動物、真核生物、古細菌、微小動物、極限環境微生物および植物細胞など、２．動物細胞、昆虫細胞、哺乳類細胞、人間細胞、幹細胞などの着性もしくは半着性または浮遊性の生きた細胞、３．原核生物、および大腸菌などのさまざまな細菌などに分けられる。上記のものの大部分は、需要のある特定の物質を提供するように遺伝子操作されていることがある。
【0030】
本明細書で使用される用語「灌流」モード動作は、培地が順次交換され、新鮮な栄養が順次追加され、使用済みの培地／生成物が培養期間の主要部分を通じて取り出される発酵槽の動作方法または原理に関する。灌流モード動作で保持される微生物および哺乳類細胞は通常、バッチ動作よりも４～８倍、フェッドバッチ動作よりも２～４倍長くもつ。純粋に例として述べるが、灌流モード動作は数日、１週もしくは数週、または１か月または数か月続くことがある。
【0031】
灌流モード動作は、より小さなバイオリアクタ／発酵槽を使用する可能性を提供することによって効率的な施設利用を支援する。バッチまたはフェッドバッチ動作に比べて、灌流モード動作は、細胞培養混合物の細胞がより長い時間、指数増殖期にとどまり、より高い生細胞密度に達することを可能にする。
【0032】
さらに、灌流モード動作は、遠心分離機から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すことを伴い、また、遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すステップが全培養期間の９０％超、例えば９５％超にわたって実行されることがあることを伴う。
【0033】
本明細書で使用される用語「シングルユース」は、１回だけ、例えば灌流モードで運転される発酵プロセスの完全な１回の培養期間の間だけ使用され、使用後に処分されるように設計された装置に関する。この装置は通常、遠心分離機のシングルユース部分およびシングルユース発酵槽などのように、滅菌され、すぐに使用できる状態で供給される。
【0034】
実施形態によれば、この方法は、第１の期間中に、
－ 遠心分離機内で細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに分離するステップを含むことができ、遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すステップが、第１の期間中に、
－ 遠心分離機内で分離された重い相を、発酵槽への液体の流れとして発酵槽に戻すステップ
を含むことができる。このようにすると、表面拡大インサートを備える遠心分離機を利用して、第１の期間中に、発酵槽からの細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離することができる。より詳細には、第１の期間中に、細胞培養混合物の細胞が重い相と一緒に発酵槽に戻される間に、バイオプロセシングシステム内で生成された生成物を含む軽い相を分離することができる。したがって、表面拡大インサートを備える遠心分離機を備えるバイオプロセシングシステムの灌流モード動作を提供することができる。
－ 遠心分離機内で細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに分離するステップを含むことができ、遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すステップが、第１の期間中に、
－ 遠心分離機内で分離された重い相を、発酵槽への液体の流れとして発酵槽に戻すステップ
を含むことができる。このようにすると、表面拡大インサートを備える遠心分離機を利用して、第１の期間中に、発酵槽からの細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離することができる。より詳細には、第１の期間中に、細胞培養混合物の細胞が重い相と一緒に発酵槽に戻される間に、バイオプロセシングシステム内で生成された生成物を含む軽い相を分離することができる。したがって、表面拡大インサートを備える遠心分離機を備えるバイオプロセシングシステムの灌流モード動作を提供することができる。
【0035】
遠心分離機内で分離される軽い相は液体である。遠心分離機内で分離される重い相は、軽い相を形成している液体と同じ液体中に懸濁した細胞培養混合物の細胞を含む懸濁液である。分離された軽い相は、発酵中に細胞が発現した細胞外生体分子を含むことがある。第１の期間中に、分離された軽い相は破片を含むことがある。このような破片は、細胞培養混合物の細胞よりも小さなサイズを有することがある。すなわち、重い相と一緒に細胞を分離することができる。さらに、細胞培養混合物の細胞よりも小さなサイズを有する粒子の一部が重い相と一緒に分離されることもある。
【0036】
第１の期間中に、発酵槽内で細胞培養混合物を生成するステップ、および発酵槽から遠心分離機の内部に細胞培養混合物の流れを導くステップが実行される。
【0037】
実施形態によれば、細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに分離するステップにおいて、分離された軽い相の流れは、細胞培養混合物の流れの最大５％Ｖ／Ｖ（体積％）を形成し得る。このようにすると、バイオプロセシングシステムの灌流動作モードにおいて、適切な少量の軽い相／生成物を細胞培養混合物から取り出すことができる。
【0038】
実施形態によれば、この方法は、第１の期間中に、
－ 遠心分離機内で分離された軽い相を受取り容器に導くステップ
を含むことができる。このようにすると、さらなる処理に都合のよいやり方で軽い相／生成物を集めることができる。
－ 遠心分離機内で分離された軽い相を受取り容器に導くステップ
を含むことができる。このようにすると、さらなる処理に都合のよいやり方で軽い相／生成物を集めることができる。
【0039】
受取り容器に導かれた分離された軽い相の量に基づいて、新鮮な増殖培地を発酵槽に供給することができる。このようにすると、発酵槽から取り出されている軽い相を増殖培地に置き換えることができ、増殖培地は、細胞の増殖および細胞による需要の物質の生成を促進する。
【0040】
実施形態によれば、第１の期間の前に、この方法は、
－ 増殖培地などの細胞培養混合物以外の液体で遠心分離機をプライミングするステップ
を含むことができる。このようにすると、灌流モード動作に対する遠心分離機およびバイオプロセシングシステムの準備をすることができる。細胞培養混合物以外の液体で遠心分離機をプライミングすることによって、発酵槽からの細胞培養混合物は、第１の期間の始めに遠心分離機の内部に均一に流入することができる。
－ 増殖培地などの細胞培養混合物以外の液体で遠心分離機をプライミングするステップ
を含むことができる。このようにすると、灌流モード動作に対する遠心分離機およびバイオプロセシングシステムの準備をすることができる。細胞培養混合物以外の液体で遠心分離機をプライミングすることによって、発酵槽からの細胞培養混合物は、第１の期間の始めに遠心分離機の内部に均一に流入することができる。
【0041】
実施形態によれば、遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すステップは、第２の期間中に、
－ 遠心分離機の内部からの分離されてない細胞培養混合物の流れを、発酵槽への液体の流れとして発酵槽に戻すステップ
を含むことができる。このようにすると、第１期間中と第２の期間中でそれぞれ遠心分離機の異なる動作が提供される。第１の期間中には、表面拡大インサートを備える遠心分離機を利用して、発酵槽からの細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離することができ、第２の期間中には、細胞培養混合物が遠心分離機を通って発酵槽に戻ることができる。したがって、表面拡大インサートを備える遠心分離機を備えるバイオプロセシングシステムの灌流モード動作は、遠心分離機の分離能力が、発酵槽からの関連流量における細胞培養混合物の分離を上回っているときに提供される。
－ 遠心分離機の内部からの分離されてない細胞培養混合物の流れを、発酵槽への液体の流れとして発酵槽に戻すステップ
を含むことができる。このようにすると、第１期間中と第２の期間中でそれぞれ遠心分離機の異なる動作が提供される。第１の期間中には、表面拡大インサートを備える遠心分離機を利用して、発酵槽からの細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離することができ、第２の期間中には、細胞培養混合物が遠心分離機を通って発酵槽に戻ることができる。したがって、表面拡大インサートを備える遠心分離機を備えるバイオプロセシングシステムの灌流モード動作は、遠心分離機の分離能力が、発酵槽からの関連流量における細胞培養混合物の分離を上回っているときに提供される。
【0042】
より詳細には、第１の期間中には、バイオプロセシングシステム内で生成された生成物を含む軽い相を分離することができ、その間に、細胞培養混合物の細胞を重い相と一緒に発酵槽に戻すことができる。第２の期間中に、遠心分離機が、軽い相と重い相との分離がその中で行われないという意味で、動作不能であり、待機状態にあることがある。その代わりに、細胞培養混合物は、遠心分離機の内部を通って発酵槽に戻るだけである。したがって、第２の期間中、遠心分離機内の細胞培養混合物は連続的に交換される。したがって、第２の期間中に、生成物を含む軽い相が細胞培養混合物から取り出されないときに、遠心分離機内で細胞培養混合物が劣化することを回避することができる。
【0043】
第２の期間中に、遠心分離機内で分離が行われないことがある。第２の期間中、遠心分離機内を流れ続ける細胞培養混合物の流れは、細胞培養混合物の停滞、とりわけ遠心分離機内での細胞培養混合物の停滞を防ぐ目的に役立ち得る。そうしなければ、このような停滞した細胞培養混合物は、後続の分離動作で分離される軽い相および／または重い相を劣化させることがある。
【0044】
第２の期間中にも、発酵槽内で細胞培養混合物を生成するステップ、および発酵槽から遠心分離機の内部に細胞培養混合物の流れを導くステップが実行される。
【0045】
第２の期間の後、例えば全培養期間の大部分にわたって、さらなる第１の期間を開始し、次いでさらなる第２の期間を開始し、これを繰り返すことができる。したがって、この方法およびバイオプロセシングシステムを、細胞培養混合物からの軽い相と重い相の間欠的分離に対して適合させることができる。
【0046】
これらの実施形態によれば、灌流モードで動作させるバイオプロセシングシステム内で、表面拡大インサートを備える遠心分離機およびその利点を利用するためには、遠心分離機内での分離を間欠的に実行しなければならないことがあることを本発明の発明者は理解した。ディスクスタック遠心分離機のサイズ、したがって能力、遠心分離機によって提供される効率的な分離、および発酵槽のサイズによっては、全培養期間を通じて遠心分離機が連続的に動作することはできない。この通過流は、分離された軽い相が、発酵槽内で生成された細胞培養混合物から予想される内容物を含まないような大きなものになるであろう。したがって、本発明の発明者は、分離された軽い相および重い相または細胞培養混合物を劣化させる危険なしに間欠的に動作させるための条件を提供する方法およびバイオプロセシングシステムを提供する。
【0047】
実施形態によれば、第２の期間中の細胞培養混合物の流れを戻すステップの間、遠心分離機のロータは、静止していてもよく、または第１の期間中の細胞培養混合物の流れを分離するステップ中よりも低い回転速度で回転していてもよく、または第１の期間中の細胞培養混合物の流れを分離するステップ中の回転方向とは反対の回転方向に回転していてもよい。このようにすると、第２の期間中に遠心分離機内で分離が起こらないかまたは実質的に起こらないことを保証することができる。したがって、第２の期間中の分離された細胞の蓄積を回避することができる。
【0048】
実施形態によれば、第１の期間中と第２の期間中で、細胞培養混合物の流れを、実質的に同じ流量ｑで遠心分離機の内部に導くことができる。このようにすると、第１および第２の期間にわたって、細胞培養混合物の均一な流れを維持することができる。したがって、これに応じて予め定められた培養混合物の流量を少なくとも超えないようすることができ、これによって、バイオプロセシングシステム内で細胞培養混合物の細胞が有害な剪断応力を受けないことを保証することができる。さらに、バイオプロセシングシステムを通して細胞培養混合物および重い相を輸送するように構成された１つまたは複数のポンプを第１の期間と第２の期間の間で再設定する必要をなくすことができる。
【0049】
実施形態によれば、この方法は、第３の期間中に、
－ 遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すステップを停止するステップと、
－ 発酵槽から遠心分離機に細胞培養混合物の流れを導くステップと、
－ 遠心分離機内で細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに分離するステップと、
－ 分離するステップで分離された重い相を受取り槽に導くステップと
を含むことができる。このようにすると、細胞培養混合物の細胞濃度を低減させることができる。したがって、例えば細胞培養混合物の細胞濃度が限界値を超えている場合、第３の期間中に、この方法およびバイオプロセシングシステムは、第１の期間中のように分離された重い相を発酵槽に戻す代わりに、分離された重い相を別個の受取り槽に導くことによって、細胞濃度の低減を提供する。
－ 遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すステップを停止するステップと、
－ 発酵槽から遠心分離機に細胞培養混合物の流れを導くステップと、
－ 遠心分離機内で細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに分離するステップと、
－ 分離するステップで分離された重い相を受取り槽に導くステップと
を含むことができる。このようにすると、細胞培養混合物の細胞濃度を低減させることができる。したがって、例えば細胞培養混合物の細胞濃度が限界値を超えている場合、第３の期間中に、この方法およびバイオプロセシングシステムは、第１の期間中のように分離された重い相を発酵槽に戻す代わりに、分離された重い相を別個の受取り槽に導くことによって、細胞濃度の低減を提供する。
【0050】
実施形態によれば、第３の期間中に、遠心分離機のロータは、第１の期間中よりも高い回転速度で回転していてもよい。このようにすると、第３の期間中の分離された重い相は、第１の期間中の分離された重い相よりも高い粒子濃度を有することができる。したがって、細胞培養混合物の細胞濃度の低減を効率的に実行することができ、さらに、ホールセルよりも小さな粒子を含むことができる。
【0051】
第３の期間に続いて、細胞培養混合物を分離するステップおよび分離された重い相を発酵槽に戻すステップを含む第１の期間、または分離されてない細胞培養混合物を発酵槽に戻すステップを含む第２の期間を繰り返すことができる。
【0052】
実施形態によれば、この方法は、第４の期間中に、
－ 以前に実行されていない場合に、遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すステップを停止するステップと、
－ 発酵槽から遠心分離機に細胞培養混合物の全てを導くステップと、
－ 遠心分離機内で細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離するステップであり、軽い相が、細胞培養混合物の５０～９５％Ｖ／Ｖを形成する、ステップと、
－ 遠心分離機内で分離された軽い相を受取り容器に導くステップと
を含むことができる。このようにすると、培養期間の終わりに発酵槽を空にすることができ、第４の期間中に、細胞培養混合物から軽い相／生成物を抽出することができる。
－ 以前に実行されていない場合に、遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻すステップを停止するステップと、
－ 発酵槽から遠心分離機に細胞培養混合物の全てを導くステップと、
－ 遠心分離機内で細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離するステップであり、軽い相が、細胞培養混合物の５０～９５％Ｖ／Ｖを形成する、ステップと、
－ 遠心分離機内で分離された軽い相を受取り容器に導くステップと
を含むことができる。このようにすると、培養期間の終わりに発酵槽を空にすることができ、第４の期間中に、細胞培養混合物から軽い相／生成物を抽出することができる。
【0053】
細胞培養混合物と比較した軽い相が形成する部分の比がどれくらい大きくなるかは、関連細胞培養混合物中の細胞濃度に依存する。
【0054】
実施形態によれば、第３および／または第４の期間に続いて、この方法は、
－ 希釈された重い相を生成するために、受取り槽内の重い相を液体で希釈するステップと、
－ 第５の期間中に、希釈された重い相を、受取り槽から、遠心分離機などの遠心装置に移送するステップと、
－ 第５の期間中に、遠心装置内で希釈された重い相を軽い相とさらなる重い相とに分離するステップと、
－ 軽い相を受取り容器に導くステップと
を含むことができる。このようにすると、このバイオプロセスによる収量を増大させることができる。第１、第３および第４の期間のうちの１つまたは複数の期間中に分離された重い相を液体で希釈することができる。希釈された重い相を分離することによって、そうしなければ無駄になった可能性がある需要のある物質を含む軽い相を抽出することができる。
－ 希釈された重い相を生成するために、受取り槽内の重い相を液体で希釈するステップと、
－ 第５の期間中に、希釈された重い相を、受取り槽から、遠心分離機などの遠心装置に移送するステップと、
－ 第５の期間中に、遠心装置内で希釈された重い相を軽い相とさらなる重い相とに分離するステップと、
－ 軽い相を受取り容器に導くステップと
を含むことができる。このようにすると、このバイオプロセスによる収量を増大させることができる。第１、第３および第４の期間のうちの１つまたは複数の期間中に分離された重い相を液体で希釈することができる。希釈された重い相を分離することによって、そうしなければ無駄になった可能性がある需要のある物質を含む軽い相を抽出することができる。
【0055】
実施形態によれば、第５の期間中に、遠心分離機のロータを、第１の期間中よりも高い回転速度で回転させることができる。このようにすると、第５の期間中の分離された重い相は、第１の期間中の分離された重い相よりも高い粒子濃度を有することができる。
第５の期間中には、第１の期間中よりも軽い相の大きな部分を分離することができる。
第５の期間中には、第１の期間中よりも軽い相の大きな部分を分離することができる。
【0056】
実施形態によれば、第３、第４および／または第５の期間に続いて、この方法は、第６の期間中に、
－ 遠心分離機を、増殖培地などの液体でフラッシュするステップと、
－ 遠心分離機を作動させるステップと、
－ 液体の少なくとも一部分を、遠心分離機の軽い相出口を通して受取り容器に導くステップと
を含むことができる。このようにすると、需要のある物質を含む残留生成物を遠心分離機の外にフラッシュすることができ、したがって、そのような残留生成物を下流処理に対して使用可能にすることができる。
－ 遠心分離機を、増殖培地などの液体でフラッシュするステップと、
－ 遠心分離機を作動させるステップと、
－ 液体の少なくとも一部分を、遠心分離機の軽い相出口を通して受取り容器に導くステップと
を含むことができる。このようにすると、需要のある物質を含む残留生成物を遠心分離機の外にフラッシュすることができ、したがって、そのような残留生成物を下流処理に対して使用可能にすることができる。
【0057】
実施形態によれば、第４、第５および／または第６の期間のうちのいずれか１つの期間に続いて、この方法は、
－ 受取り容器内に集められた軽い相を遠心分離機または遠心装置に導くステップと、
－ 遠心分離機または遠心装置内で軽い相を軽いフラクションと重いフラクションとに分離するステップであり、重いフラクションが、細胞培養混合物からの残留破片を含む、ステップと、
－ 軽いフラクションからの細胞外物質の抽出などのさらなる処理のために、軽いフラクションを移送するステップと
を含むことができる。このようにすると、第４、第５および／または第６の期間のうちのいずれか１つの期間中に分離された軽い相から、軽い相が含んでいる可能性がある破片の少なくとも大部分を除くことができ、したがって、分離された軽いフラクションの形態で軽い相を提供することによって、下流処理に対して軽い相を準備することができる。
－ 受取り容器内に集められた軽い相を遠心分離機または遠心装置に導くステップと、
－ 遠心分離機または遠心装置内で軽い相を軽いフラクションと重いフラクションとに分離するステップであり、重いフラクションが、細胞培養混合物からの残留破片を含む、ステップと、
－ 軽いフラクションからの細胞外物質の抽出などのさらなる処理のために、軽いフラクションを移送するステップと
を含むことができる。このようにすると、第４、第５および／または第６の期間のうちのいずれか１つの期間中に分離された軽い相から、軽い相が含んでいる可能性がある破片の少なくとも大部分を除くことができ、したがって、分離された軽いフラクションの形態で軽い相を提供することによって、下流処理に対して軽い相を準備することができる。
【0058】
実施形態によれば、表面拡大インサートを備える遠心分離機を、ベースユニットと、ベースユニット内に装着された交換可能分離インサートとを備えるモジュール式遠心分離機とすることができる。この方法は、
－ 発酵槽から表面拡大インサートを備える遠心分離機の内部に細胞培養混合物の流れを導くステップの前に、使用済みの交換可能分離インサートを未使用の交換可能分離インサートと交換するステップ
を含むことができる。このようにすると、無菌の、バイオプロセシングシステムを動作させる方法における遠心分離機の１回または数回の分離動作を実行する準備ができた遠心分離機を提供することができる。したがって、シングルユース遠心分離機が提供される。
－ 発酵槽から表面拡大インサートを備える遠心分離機の内部に細胞培養混合物の流れを導くステップの前に、使用済みの交換可能分離インサートを未使用の交換可能分離インサートと交換するステップ
を含むことができる。このようにすると、無菌の、バイオプロセシングシステムを動作させる方法における遠心分離機の１回または数回の分離動作を実行する準備ができた遠心分離機を提供することができる。したがって、シングルユース遠心分離機が提供される。
【0059】
本明細書で論じた方法ステップのうちの１つまたは複数を実行するように、本明細書で論じたバイオプロセシングシステム、特にその制御システムを構成することができる。そうすることによって、そのバイオプロセシングシステムは、バイオプロセシングシステムを動作させるこの方法の対応する特徴および／またはステップに関して論じた利点と同じまたは同様の利点から利益を得ることができる。
【0060】
さらなる態様によれば、増殖培地を使用して液体細胞培養混合物をその内部で生成するための発酵槽と、表面拡大インサートを備える遠心分離機とを備えるバイオプロセシングシステムを動作させる方法であって、この方法が、
－ 第１の期間中に、発酵槽から遠心分離機の内部に細胞培養混合物の流れを連続的に導くステップと、
－ 第１の期間中に、遠心分離機内の細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに連続的に分離するステップであり、軽い相が、細胞培養混合物の流れの最大５％Ｖ／Ｖを形成する、ステップと、
－ 第１の期間中に、分離するステップと同時に、重い相を発酵槽に戻すステップと
を含む方法が提供される。
－ 第１の期間中に、発酵槽から遠心分離機の内部に細胞培養混合物の流れを連続的に導くステップと、
－ 第１の期間中に、遠心分離機内の細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに連続的に分離するステップであり、軽い相が、細胞培養混合物の流れの最大５％Ｖ／Ｖを形成する、ステップと、
－ 第１の期間中に、分離するステップと同時に、重い相を発酵槽に戻すステップと
を含む方法が提供される。
【0061】
さらなる態様によれば、灌流モードで運転された発酵プロセス中に細胞培養混合物から細胞を含む重い相を分離するために、表面拡大インサートを備える遠心分離機を使用することが提供される。
【0062】
以上では、バイオプロセシングシステムを動作させる方法の２つの態様、すなわちバイオプロセシングシステムに関係した態様および遠心分離機の使用に関係した態様について論じた。２つの方法、バイオプロセシングシステムおよび遠心分離機の使用による、これらの態様の各々は、本明細書で論じたさまざまな実施形態の特徴を利用することができる。したがって、以下の詳細な説明で論じる発明の特徴および利点も本発明の全ての態様に関係する。
【0063】
さらなる態様によれば、命令を含むコンピュータプログラムであって、このプログラムがコンピュータによって実行されたときに、この命令が、本明細書で論じた態様および／または実施形態のいずれか１つによる方法をこのコンピュータに実行させる、コンピュータプログラムが提供される。
【0064】
さらなる態様によれば、命令を含むコンピュータ可読記憶媒体であって、この命令が、コンピュータによって実行されたときに、本明細書で論じた態様および／または実施形態のいずれか１つによる方法をこのコンピュータに実行させる、コンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【0065】
添付の特許請求の範囲および以下の詳細な説明を検討すると、本発明のさらなる特徴および利点が明らかになるであろう。
【0066】
本発明の特定の特徴および効果を含む本発明のさまざまな態様および／または実施形態は、以下の詳細な説明および添付図面で論じられている例示的な実施形態から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0067】
【図1】バイオプロセシングシステムの実施形態を示す図である。
【図2】バイオプロセシングシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図3】バイオプロセシングシステム内で利用される遠心分離機の実施形態を示す図である。
【図4】実施形態による制御システムを示す図である。
【図5】バイオプロセシングシステムを動作させる方法の実施形態を示す図である。
【図6】コンピュータ可読記憶媒体の実施形態を示す図である。
【図7】細胞培養混合物中の粒子分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0068】
次に、本発明の態様および／または実施形態をより十分に説明する。全体を通じて同じ符号は同じ要素を指す。簡潔かつ／または明確にするため、よく知られた機能または構造は詳細に説明されていないことがある。
【0069】
図１は、バイオプロセシングシステム２の実施形態を示している。
【0070】
バイオプロセシングシステム２は、細胞培養混合物をその内部で生成するための発酵槽４と、表面拡大インサートを備える遠心分離機６と、受取り容器８と、導管システム１０と、流量制御機器１２、１４と、制御システム１６とを備える。
【0071】
受取り容器８は、遠心分離機６内で分離された軽い相を受け取るように構成されたものとすることができる。受取り容器８は、分離された軽い相を中間貯蔵するように構成されたものとすることができる。
【0072】
遠心分離機６は、図３を参照して後に論じるディスクスタック遠心分離機６とすることができる。しかしながら、バイオプロセシングシステム２は、その最も幅広い態様において、表面拡大インサートを備える特定の種類の遠心分離機６に限定されない。したがって、いくつかの実施形態によれば、遠心分離機６は、シングルユース動作用に構成されたものとすることができ、交換可能な分離インサートを備えることができる。代替実施形態によれば、遠心分離機６を、永久および／または長期使用向けに構成されたものとすることができる。このような実施形態では、培養期間と培養期間の間に遠心分離機６を洗浄することができる。
【0073】
導管システム１０は、発酵槽４、遠心分離機６および受取り容器８を相互接続するように配置されている。流量制御機器１２、１４は、導管システム１０内に配置されている。流量制御機器は、１つまたは複数のポンプ１２および／または１つまたは複数のバルブ１４を備えることができる。流量制御機器１２、１４は、細胞培養混合物、遠心分離機６内で分離された重い相および遠心分離機６内で分離された軽い相のうちの１つまたは複数の流れを制御するように配置されている。さらに、遠心分離機６も、例えば遠心分離機のロータが回転しているときに、導管システム１０内の流量制御機能を有することがある。
【0074】
制御システム１６は、遠心分離機６および流量制御機器１２、１４の少なくとも一部分を制御するように構成されている。
【0075】
システム２は、表面拡大インサートを備える遠心分離機を利用した灌流モード動作用に構成されている。
【0076】
図２は、バイオプロセシングシステム２のさらなる実施形態を示している。図２のバイオプロセシングシステム２は、上で論じた図１のシステム２と同じ基本的特徴を備える。図１および／または２の実施形態によるバイオプロセシングシステム２、ならびにそのさまざまな構成要素は、任意選択で、以下の列挙された特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。
【0077】
－ バイオプロセシングシステム２は受取り槽１８を備えることができ、導管システム１０は、遠心分離機６と受取り槽１８とを相互接続することができる。受取り槽１８は、遠心分離機６内で分離された重い相を受け取るように構成されたものとすることができる。受取り槽１８は、分離された重い相を中間貯蔵するなど、分離された重い相を貯蔵するように構成されたものとすることができる。バイオプロセシングシステム２の動作に受取り槽１８を組み込むための制御システム１６の構成については後に論じる。
【0078】
－ 導管システム１０は、発酵槽４から遠心分離機６の入口まで延びる第１の導管区間２１と、遠心分離機６の重い相出口から発酵槽４まで延びる第２の導管区間２２と、遠心分離機６の軽い相出口から受取り容器８まで延びる第３の導管区間２３とを含むことができる。このようにすると、導管システム１０は、遠心分離機６、発酵槽４および受取り容器８を相互接続することができる。
【0079】
－ 流量制御機器１２は、第１の導管区間２１内に配置されたフィードポンプ１２’と、第２の導管区間２２内に配置された重い相ポンプ１２’’と、第３の導管区間２３内に配置された軽い相ポンプ１２’’’とのうちの１つまたは複数を含むことができる。フィードポンプ１２’を利用して、細胞培養混合物を発酵槽４から遠心分離機６に輸送することができる。いくつかの実施形態によれば、フィードポンプ１２’を利用して、細胞培養混合物を遠心分離機６を通して輸送し、発酵槽４に戻すこともできる。重い相ポンプ１２’’を利用して、分離された重い相を輸送し、発酵槽４に戻すことができる。いくつかの実施形態によれば、重い相ポンプ１２’’を利用して、細胞培養混合物を遠心分離機６から輸送し、発酵槽４に戻すことができる。いくつかの実施形態によれば、重い相ポンプ１２’’を利用して、分離された重い相を受取り槽１８に輸送することができる。軽い相ポンプ１２’’’を利用して、分離された軽い相を受取り容器８に輸送することができる。さらに、遠心分離機６は、そのようなものとして、細胞培養混合物および分離された軽い相のうちの１つまたは複数に対するポンピング効果を有することがある。
【0080】
－ 流量制御機器１４は、第１の導管区間２１に配置された第１のバルブ装置１４’と、第２の導管区間２２に配置された第２のバルブ装置１４’’と、第３の導管区間２３に配置された第３のバルブ装置１４’’’とのうちの１つまたは複数を含むことができる。このようにすると、バイオプロセシングシステム２内を流れる液体のさらなる制御を提供することができる。例えば、第１のバルブ装置１４’は、発酵槽４から遠心分離機６への細胞培養混合物の流れを制御することができる。第２のバルブ装置１４’’は、遠心分離機６から発酵槽４に戻るおよび／または遠心分離機６から受取り槽１８へ向かう重い相および／または細胞培養混合物の流れを制御することができる。第３のバルブ装置１４’’’は、遠心分離機６から受取り容器８または任意選択の廃液容器６０への軽い相の流れを制御することができる。
【0081】
図１の実施形態では、図示のバルブ装置１４’～１４’’’の各々が、細胞培養混合物、分離された重い相または分離された軽い相の流れを連続的にまたはインクリメンタルに制御することができる単一の制御可能バルブを含むことができる。図２の実施形態では、図示のバルブ装置１４’～１４’’’の各々が、細胞培養混合物、分離された重い相または分離された軽い相の流れを連続的にまたはインクリメンタルに制御することができるバルブの列または多数の入口／出口バルブを含むことができる。あるいは、例えば関連バイオプロセシングシステムに含まれている容器、槽および導管の数および機能に応じて、図１の実施形態のバルブ装置１４’～１４’’’の１つまたは複数を図２の実施形態で利用することもできる。バルブ装置１４’～１４’’’は、衛生的なバルブおよび／またはバルブ列、例えばバイオテクノロジー産業の衛生要件を満たす衛生的なバルブおよび／またはバルブ列を含むことができる。
【0082】
同様に、本明細書で論じる導管およびポンプならびに遠心分離機が同じ衛生要件を満たしてもよい。
【0083】
－ フィードポンプ１２’は遠心ポンプとすることができ、重い相ポンプ１２’’および軽い相ポンプ１２’’’はそれぞれ蠕動ポンプとすることができる。このようにすると、遠心ポンプによって、特に低い回転速度で動作させたときに、細胞培養混合物の穏やかな取扱いを提供することができる。したがって、細胞培養混合物は、細胞培養混合物の細胞を傷つけない低い剪断力を受けることができる。蠕動ポンプは流量計としても機能することができ、したがって、分離された軽い相および重い相の流量データを提供することができる。
【0084】
－ 導管システム１０は、第１の導管区間２１まで延びる第４の導管区間２４を含むことができる。第４の導管区間２４は、遠心分離機６の入口に細胞培養混合物以外の液体を供給するように構成されたものとすることができる。このようにすると、例えばバイオプロセシングシステム２の始動手順、いわゆるプライミング中に、細胞培養混合物とは異なる液体を遠心分離機６に供給するようにバイオプロセシングシステム２を構成することができる。例えば、この液体を、遠心分離機６内での細胞培養混合物の分離が始まる前に遠心分離機６に供給する増殖培地などのプライミング液とすることができる。このような液体は別個の容器３０に貯蔵することができる。
【0085】
バイオプロセシングシステムのこのようなプライミング中に、遠心分離機６の軽い相出口を出たプライミング液を廃液容器６０に導くことができる。
【0086】
－ 導管システム１０は、第２の導管区間２２から受取り槽１８まで延びる第５の導管区間２５を含むことができる。このようにすると、分離された重い相を、遠心分離機６の重い相の出口から第２および第５の導管区間２２、２５を通して受取り槽１８に輸送することができる。
【0087】
－ 遠心分離機６を発酵槽４上に配置することができる。このようにすると、コンパクトなバイオプロセシングシステム２を提供することができる。図１の実施形態には、発酵槽４上に配置された遠心分離機６が示されている。図２の実施形態でも、遠心分離機６を発酵槽４上に配置することができる。反対に、図２の実施形態の遠心分離機６を発酵槽４から離して配置することもできる。
【0088】
－ 制御システム１６は、発酵槽４、例えば発酵槽４のポンプ（図示せず）、発酵槽４のバルブ（図示せず）、発酵槽４への空気入口３２および／または発酵槽４内に配置された撹拌部材３４を制御するように構成されたものとすることができる。このようにすると、バイオプロセシングシステム２用のコンパクトな制御システム１６を提供することができる。
【0089】
－ その代わりに、またはそれに加えて、遠心分離機６ならびに遠心分離機６への液体の流れおよび遠心分離機６からの液体の流れを制御するように、制御システム１６を構成することもできる。発酵槽４およびその中での培養プロセスは別個の制御システムによって制御してもよい。このような実施形態では、遠心分離機６の制御システム１６と発酵槽４の別個の制御システムが互いに通信してもよい。
【0090】
【0091】
遠心分離機６は、モジュール式遠心分離機６である。モジュール式遠心分離機６は、ベースユニット４０と交換可能分離インサート４２とを備える。図３において、第１の交換可能分離インサート４２’は、ベースユニット４０に装着され、第２の交換可能分離インサート４２’’は、遠心分離機６の横に示されている。
【0092】
このように、遠心分離機６は、単独使用のために構成されている。すなわち、使用後には、ベースユニット４０内の第１の交換可能分離インサート４２’は、第２の交換可能分離インサート４２’’と交換される。第１の交換可能分離インサート４２’は、その後、廃棄してもよい。例えば、第１の交換可能分離インサート４２’は、１回の培養期間の後に交換してもよい。
【0093】
モジュール式遠心分離機６の使用中に、送液混合物（ｌｉｑｕｉｄ ｆｅｅｄ ｍｉｘｔｕｒｅ）、重い相、および軽い相は、関係する第１または第２の交換可能分離インサート４２’、４２’’とだけ接触する。当然のことながら、交換可能分離インサート４２’、４２’’に送液混合物を導くとともに、交換可能分離インサート４２’、４２’’から重い相および軽い相を導くように構成された、チューブ４４の形態の導管も、送液混合物ならびに重い相および軽い相と接触する。ベースユニット４０は、送液混合物または重い相および軽い相のいずれとも接触しない。
【0094】
交換可能分離インサート４２’、４２’’に接続されたチューブ４４は、交換可能分離インサート４２’、４２’’の一部を形成してもよい。チューブ４４は、導管システム１０の一部を形成し（図１および図２を参照）、したがって、遠心分離機６の細胞培養混合物の入口につながるとともに、遠心分離機６の分離された軽い相および重い相のためのそれぞれの出口からつながる。
【0095】
ベースユニット４０は、交換可能分離インサート４２’、４２’’を支持して回転させるコンポーネントを備える。すなわち、ベースユニット４０は、とりわけ、静止フレーム４６、回転メンバ４７、および回転メンバ（図示せず）を回転させるための駆動ユニットを備える。
【0096】
静止フレーム４６は、モジュール式遠心分離機の使用中に静止している。しかしながら、そのようなベースユニット４０は、例えば、ユーザの生成設備における異なる場所に設置するために、可動にしてもよい。このために、静止フレーム４６には、ホイール４８を設けてもよい。
【0097】
交換可能分離インサート４２’、４２’’は、ロータケーシング４３などの一部として構成されて、ベースユニット４０の回転メンバ４７の内部スペースの内側に配置される。あわせて、交換可能分離インサート４２’、４２’’のロータケーシング４３と、ベースユニット４０の回転メンバ４７とが、遠心分離機６のロータ４９を形成する。交換可能分離インサート４２’、４２’’はまた、チューブ４４が交換可能分離インサート４２’、４２’’に接続されている部分などの、１つまたは複数の静止部分４５、４５’を備えてもよい。
【0098】
チューブ４４は、図示の実施形態と異なって配置してもよい。１本、２本、または３本のチューブ４４の任意の構成を、交換可能分離インサート４２’、４２’’の静止部に設けてもよい。後者の場合には、１つの静止部に３本のチューブを備え、交換可能分離インサートは、その上端または下端に、静止部を１つだけ備えてもよい。
【0099】
遠心分離機６のロータ４９は、回転軸５１のまわりに回転するように構成される。交換可能分離インサート４２’、４２’’のロータケーシング４３は、その中に分離スペースを画定する。交換可能分離インサート４２’、４２’’は、例えば、分離スペース内に配置された円錐台分離ディスク５３のスタックなどの、表面拡大インサートを備える。すなわち、遠心分離機６は、ディスクスタック遠心分離機６である。
【0100】
分離スペースは、液体がその中に導かれ、かつそこから導き出される、遠心分離機６の内部の一部分を形成する。
【0101】
知られている方法においては、遠心分離機６の分離動作中に、ロータ４９は、回転軸のまわりに回転させられる。分離しようとする送液混合物、この場合には、分離しようとする細胞培養混合物は、遠心分離機６の入口を通して遠心分離機６の内部と分離スペース中に供給される。細胞と、細胞がその中に浮遊している液体との間の密度差のために、細胞培養混合物は、液体の軽い相と液体の重い相とに分離される。この分離は、分離スペース内に配置されたスタックの分離ディスク間の合い間によって促進される。分離された軽い相は、細胞培養混合物の細胞を実質的に含まず、細胞培養混合物の細胞よりも小さいサイズの破片を含有し得る。分離された重い相は、細胞培養混合物の細胞や、細胞よりも小さい何らかの破片などの、粒子を含む。重い相は、軽い相と細胞との濃縮混合物を含む、懸濁液を含有する細胞を形成する。
【0102】
本発明の遠心分離機６として利用される例示的モジュール式遠心分離機のより詳細な説明のため、その開示が参照により本明細書に組み入れられているＥＰ３６６６３９４を参照する。
【0103】
図４は、本発明の異なる態様および／または実施形態に関連して利用される、実施形態による制御システム１６を示す。制御システム１６は、図１および図２にも表示されている。制御システム１６は、少なくとも１つの制御ユニット５２を備え、この制御ユニットは、実質的に任意好適なタイプのプロセッサ回路またはマイクロコンピュータ、例えば、デジタル信号処理（デジタル信号プロセッサ、ＤＳＰ）用の回路、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、処理ユニット、処理回路、プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロプロセッサ、または命令を解釈して実行することのできるその他の処理ロジックの形態をとることができる。
【0104】
制御システム１６は、メモリユニット５４を備える。制御ユニット５２は、メモリユニット５４に接続されており、このメモリユニットは、制御ユニット５２に、例えば、記憶されたプログラムコード、データテーブル、および／または計算を行って、遠心分離機６および制御機器１２、１４を制御することを可能にするのに、制御ユニット５２が必要とする、その他の記憶されたデータを提供する。また、制御部５２は、計算の部分的または最終的な結果をメモリユニット５４に記憶するように適合されている。メモリユニット５４は、データまたはプログラム、すなわち一時的または恒久的に命令のシーケンスを記憶するために利用される、物理デバイスを備えることができる。いくつかの実施形態によれば、メモリユニット５４は、シリコンベースのトランジスタを含む集積回路を備えることができる。メモリユニット５４は、異なる実施形態において、例えばメモリカード、フラッシュメモリ、ＵＳＢメモリ、ハードディスク、または例えば、ＲＯＭ（読み取り専用メモリ）、ＰＲＯＭ（プログラム可能読み取り専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能ＰＲＯＭ）などの、データを記憶するための別の同様の揮発性または不揮発性の記憶ユニットを備えてもよい。
【0105】
制御システム１６は、１つまたは複数のセンサ５６（１つだけが図４に示されている）をさらに備えてもよい。制御ユニット５２は、１つまたは複数のセンサ５６から、例えば遠心分離機回転速度などの、測定データを受信する。制御システム１６は、例えば遠心分離機回転速度、ポンプ速度、バルブ装置設定を制御するために、遠心分離機６および制御機器１２，１４に制御データを送る。
【0106】
このように、制御部５２は、センサ５６から入力信号を受信し、出力信号を遠心分離機６および制御機器１２、１４に送るように構成されている。これらの信号は、波形、パルスまたは他の属性を含んでもよく、これらは、制御ユニット５２によって検出し、情報として送ることが可能であるとともに、制御ユニット５２によって処理可能な信号に直接的または間接的に変換することができる。センサ、遠心分離機６、および制御機器１２、１４への接続のそれぞれは、ケーブル、データバス、例えば、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）バス、ＭＯＳＴ（メディア指向システムトランスポート）バスまたはその他のバス構成、または無線接続の中から１つまたは複数の形態をとり得る。図示の実施形態では、１つの制御ユニット５２およびメモリ５４だけが示されているが、制御システム１６は、代替的に複数の制御ユニットおよび／またはメモリを備えてもよい。
【0107】
以下では、制御システム１６およびその動作について、とりわけ図１～図４を参照して、考察する。さらに、制御システム１６は、とりわけ図５を参照して、本明細書において考察した方法１００の実施形態を実行するように構成されてもよい。したがって、方法１００に関連して考察された利点は、制御システム１６においても当てはまり、逆もまた同様である。
【0108】
制御システム１６は、
－ 発酵槽４から遠心分離機６の内部に、細胞培養混合物の流れを導き、同時に、
－ 遠心分離機６の内部から発酵槽４に液体の流れを連続的に戻す
ように構成される。このようにして、表面拡大インサートを備える遠心分離機６を備えるバイオプロセシングシステム２の灌流モード動作が可能となる。より具体的には、このようにして、遠心分離機６内の停滞する液体が回避され、これは、そうでなく、発酵槽４に戻されると、培養期間中に発酵槽４内の細胞培養混合物を劣化させてしまう。
－ 発酵槽４から遠心分離機６の内部に、細胞培養混合物の流れを導き、同時に、
－ 遠心分離機６の内部から発酵槽４に液体の流れを連続的に戻す
ように構成される。このようにして、表面拡大インサートを備える遠心分離機６を備えるバイオプロセシングシステム２の灌流モード動作が可能となる。より具体的には、このようにして、遠心分離機６内の停滞する液体が回避され、これは、そうでなく、発酵槽４に戻されると、培養期間中に発酵槽４内の細胞培養混合物を劣化させてしまう。
【0109】
液体は、細胞培養混合物から分離された重い相であってもよい。すなわち、遠心分離機６の内部に誘導された細胞培養混合物よりも濃縮された細胞培養混合物を含む重い相を、発酵槽４に戻してもよい。いくつかの実施形態によれば、断続的に、液体は、遠心分離機６の内部に誘導された状態の、すなわち分離されることなく遠心分離機６を通り抜けて流れる、細胞培養混合物であってもよい。
【0110】
細胞培養混合物の流れは、発酵槽４から遠心分離機６に第１の導管区間２１を通り、さらに、システム２に存在する場合には、フィードポンプ１２’および／または第１のバルブ装置１４’を通って導かれてもよい。
【0111】
液体の流れは、遠心分離機６から第２の導管区間２２および重い相ポンプ１２’’を通り、それがシステム２に存在する場合には、任意選択で、第２のバルブ装置１４’’を通って導かれ／戻されてもよい。
【0112】
実施形態によれば、制御システム１６は、第１の期間中に、
－ 細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに分離するために、遠心分離機６を作動させ、
－ 遠心分離機６の内部から、遠心分離機６内で分離された重い相を、発酵槽４への液体の流れとして、連続的に戻す
ように構成してもよい。このようにして、バイオプロセシングシステム２の灌流モード動作は、重い相を有する細胞培養混合物の細胞を発酵槽４に戻すことによって提供してもよい。発酵槽４において、戻された細胞は、関係するバイオプロセスの求められている物質を生成し続けることができる。
－ 細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに分離するために、遠心分離機６を作動させ、
－ 遠心分離機６の内部から、遠心分離機６内で分離された重い相を、発酵槽４への液体の流れとして、連続的に戻す
ように構成してもよい。このようにして、バイオプロセシングシステム２の灌流モード動作は、重い相を有する細胞培養混合物の細胞を発酵槽４に戻すことによって提供してもよい。発酵槽４において、戻された細胞は、関係するバイオプロセスの求められている物質を生成し続けることができる。
【0113】
実施形態によれば、制御システム１６は、第１の期間中に、
－ 遠心分離機６内で分離された軽い相を受取り容器８に導く
ように構成されてもよい。このようにして、軽い相は、例えば、軽い相のさらなる下流処理のために、またはバイオプロセスの求められている物質をそれから期待するために、受取り容器８に集めてもよい。
－ 遠心分離機６内で分離された軽い相を受取り容器８に導く
ように構成されてもよい。このようにして、軽い相は、例えば、軽い相のさらなる下流処理のために、またはバイオプロセスの求められている物質をそれから期待するために、受取り容器８に集めてもよい。
【0114】
受取り容器８に導かれた軽い相は、例えば増殖培地導管３３を通り発酵槽４へ、新鮮な増殖培地と交換してもよい。一例として挙げると、発酵槽４の容積の回転率は、２４時間に１～２回であってもよい。すなわち、受取り容器８に導かれる細胞培養混合物から分離された軽い相は、２４時間当たり、発酵槽４の容積に等しいか、または発酵槽４の容積の２倍であってもよい。
【0115】
一旦充填された受取り容器８は、空の受取り容器と交換してもよい。これは、培養期間にわたって１回または複数回、行ってもよい。充填された受取り容器８の内容物、すなわちその中の軽い相は、下流処理に供してもよい。受取り容器８を交換することの代替案、または補完案は、受取り容器８を断続的に空にし、下流処理のために軽い相を移送することであってもよい。
【0116】
実施形態によれば、制御システム１６は、第２の期間中に、
－ 遠心分離機６の内部から、分離されていない細胞培養混合物を、発酵槽４への液体の流れとして、連続的に戻す
ように構成してもよい。このようにして、分離されていない細胞培養混合物の連続的な流れが、遠心分離機６を通り抜けて維持され得る。より具体的には、第２の期間中は遠心分離機６において細胞培養混合物の分離は行われない。これにより、バイオプロセシングシステム２において細胞培養混合物の分離が不要な期間中に、遠心分離機６内に停滞する液体を防止することができる。したがって、バイオプロセシングシステム２の灌流モード動作のための条件は、例えばシステム２内のバイオプロセスが軽い相／生成物の連続抽出を提供しない場合にも達成することができる。これは、求められている物質の抽出可能な細胞培養混合物の発酵槽４における生成速度と比較して、遠心分離機６の高い分離能力によるものと考えられる。
－ 遠心分離機６の内部から、分離されていない細胞培養混合物を、発酵槽４への液体の流れとして、連続的に戻す
ように構成してもよい。このようにして、分離されていない細胞培養混合物の連続的な流れが、遠心分離機６を通り抜けて維持され得る。より具体的には、第２の期間中は遠心分離機６において細胞培養混合物の分離は行われない。これにより、バイオプロセシングシステム２において細胞培養混合物の分離が不要な期間中に、遠心分離機６内に停滞する液体を防止することができる。したがって、バイオプロセシングシステム２の灌流モード動作のための条件は、例えばシステム２内のバイオプロセスが軽い相／生成物の連続抽出を提供しない場合にも達成することができる。これは、求められている物質の抽出可能な細胞培養混合物の発酵槽４における生成速度と比較して、遠心分離機６の高い分離能力によるものと考えられる。
【0117】
実施形態によれば、制御システム１６は、第２の期間中に、遠心分離機６のロータを静止したまま維持するように、または第１の期間中よりも低い回転速度でロータを回転させるように、または第１の期間中の回転方向と反対の回転方向にロータを回転させるように構成されてもよい。このようにして、第２の期間中に、遠心分離機６のロータにおいて細胞培養混合物の分離は行われない。
【0118】
ロータが第２の期間中に回転する場合、その回転速度は第１の期間中の回転速度よりも実質的に低い。これは、ロータの回転方向のそれぞれに当てはまる。例えば、第２の期間中の回転速度は、第１の期間中の回転速度の１～１０％の範囲内、または０．１～２０％の範囲内であってもよい。ロータのこのような回転を維持することにより、停滞した細胞培養混合物を有する領域が第２の期間中に分離スペース内に形成されないことを確実にすることができる。
【0119】
実施形態によれば、制御システム１６は、第１の期間と第２の期間を交互に繰り返すように構成されてもよい。このようにして、バイオプロセシングシステム２の灌流モード動作を、より長い期間にわたって維持することができ、この期間中に、軽い相／生成物が、発酵槽４内の細胞培養混合物から断続的に抽出される。すなわち、それぞれの第１の期間に対して、軽い相／生成物は遠心分離機６内で分離され、それぞれの第２の期間に対して、軽い相／生成物の抽出は、分離されていない細胞培養混合物が遠心分離機６から発酵槽に戻される間、保留にされる。
【0120】
実施形態によれば、バイオプロセシングシステム２は受取り槽１８を備え、制御システム１６は、第３の期間中に、
－ 遠心分離機６の内部から発酵槽４に液体の流れを連続的に戻すことを停止し、
－ 発酵槽４から遠心分離機６に細胞培養混合物の流れを導き、
－ 遠心分離機６の内部で細胞培養混合物の流れを軽い層と重い相とに分離するために、遠心分離機６を作動させ、
－ 遠心分離機６内の分離された重い相を受取り槽１８に導く
ように構成されてもよい。このようにして、発酵槽４内の細胞培養液中の細胞の濃度を低減させてもよい。より具体的には、培養期間にわたって、細胞培養混合物の細胞含有量が増加して、細胞培養混合物および／または求められている物質の生成に悪影響を与えるレベルに達する可能性がある。このような状況では、第３の期間中に発酵槽４から、分離された重い相およびそれに含有される細胞を迂回させることによって、発酵槽４における細胞培養混合物の細胞濃度を低下させてもよい。
－ 遠心分離機６の内部から発酵槽４に液体の流れを連続的に戻すことを停止し、
－ 発酵槽４から遠心分離機６に細胞培養混合物の流れを導き、
－ 遠心分離機６の内部で細胞培養混合物の流れを軽い層と重い相とに分離するために、遠心分離機６を作動させ、
－ 遠心分離機６内の分離された重い相を受取り槽１８に導く
ように構成されてもよい。このようにして、発酵槽４内の細胞培養液中の細胞の濃度を低減させてもよい。より具体的には、培養期間にわたって、細胞培養混合物の細胞含有量が増加して、細胞培養混合物および／または求められている物質の生成に悪影響を与えるレベルに達する可能性がある。このような状況では、第３の期間中に発酵槽４から、分離された重い相およびそれに含有される細胞を迂回させることによって、発酵槽４における細胞培養混合物の細胞濃度を低下させてもよい。
【0121】
受取り容器８に導かれた分離された軽い相の容積と比較して、受取り槽１８に導かれた分離された重い相は少なくできる。すなわち、受取り槽１８に導かれた分離された重い相は、発酵槽４の容積の回転率のわずかな部分にだけ寄与する。
【0122】
第３の期間の後には、第２の期間または第１の期間と、当該期間に関連して実行される措置（ｍｅａｓｕｒｅｓ）とが続く場合がある。第３の期間およびそれに関連して行われる措置は、細胞培養混合物の細胞濃度を所望の範囲内に維持するために、培養期間にわたって断続的に繰り返されてもよい。
【0123】
実施形態によれば、制御システム１６は、第３の期間中に、
－ 遠心分離機６内で分離された軽い相を受取り容器８に導く
ように構成されてもよい。このようにして、第３の期間中も、分離された重い相が受取り槽１８に迂回させられるときに、分離された軽い相が受取り容器８に回収されてもよい。すなわち、第３の期間中も、軽い相／生成物は、求められている物質を含有することができる。
－ 遠心分離機６内で分離された軽い相を受取り容器８に導く
ように構成されてもよい。このようにして、第３の期間中も、分離された重い相が受取り槽１８に迂回させられるときに、分離された軽い相が受取り容器８に回収されてもよい。すなわち、第３の期間中も、軽い相／生成物は、求められている物質を含有することができる。
【0124】
実施形態によれば、遠心分離機６は（上記のような）ロータを備え、制御システム１６は、第１の期間中よりも高い第３の期間中の回転速度でロータを回転させるように構成されてもよい。このようにして、より濃縮された重い相は、第１の期間中よりも第３の期間中に分離させることができる。したがって、第１の期間中よりも第３の期間中に、分離された重い相を形成する懸濁液中により少ない軽い相が含有され、したがって、より少ない軽い相が受取り槽１８に送られ、バイオプロセスから浪費される可能性がある。その結果、第１の期間中よりも第３の期間中に、より多くの軽い相が分離され得る。
【0125】
実施形態によれば、制御システム１６は、第４の期間中に、
－ 先に行われていない場合に、遠心分離機６の内部から発酵槽４に液体の流れを連続的に戻すことを停止し、
－ 発酵槽４から遠心分離機６に細胞培養混合物の全てを導き、
－ 細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離させるために、遠心分離機６を作動させ、
－ 遠心分離機６内で分離された軽い相を受取り容器８に導く
ように構成されてもよい。このようにして、発酵槽４は、関連する培養期間の終わりに空にされてもよく、最終量の軽い相／生成物が、発酵槽４内の細胞培養混合物から抽出されてもよい。
－ 先に行われていない場合に、遠心分離機６の内部から発酵槽４に液体の流れを連続的に戻すことを停止し、
－ 発酵槽４から遠心分離機６に細胞培養混合物の全てを導き、
－ 細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離させるために、遠心分離機６を作動させ、
－ 遠心分離機６内で分離された軽い相を受取り容器８に導く
ように構成されてもよい。このようにして、発酵槽４は、関連する培養期間の終わりに空にされてもよく、最終量の軽い相／生成物が、発酵槽４内の細胞培養混合物から抽出されてもよい。
【0126】
実施形態によれば、制御システム１６は、第４の期間中に、
－ 遠心分離機６内で分離された重い相を受取り槽１８に導く
ように構成されてもよい。このようにして、第４の期間中に分離された重い相は、受取り槽１８に集められ、発酵槽４に送り返されなくてもよい。これにより、発酵槽４は、第４の期間中に空になる。
－ 遠心分離機６内で分離された重い相を受取り槽１８に導く
ように構成されてもよい。このようにして、第４の期間中に分離された重い相は、受取り槽１８に集められ、発酵槽４に送り返されなくてもよい。これにより、発酵槽４は、第４の期間中に空になる。
【0127】
実施形態によれば、バイオプロセシングシステム２は、任意選択で遠心装置６’を備えてもよく、任意選択で、導管システム１０は、受取り容器８と遠心装置６’とを相互接続してもよい。制御システム１６は、第１の期間から第６の期間のいずれか１つに続いて、
－ 受取り容器８内に集められた軽い相を、遠心分離機６または遠心装置６’に導き、
－ 軽い相を軽いフラクションと重いフラクションとに分離するために、遠心分離機６または遠心装置６’を作動させ、
－ 遠心分離機６または遠心装置６’から軽いフラクションを移送する
ように構成されてもよい。このようにして、受取り容器８に集められた軽い相は、それが含有し得る破片から除去され、こうして、分離された軽いフラクションの形態でそれを提示することによって、下流処理のための軽い相を準備してもよい。
－ 受取り容器８内に集められた軽い相を、遠心分離機６または遠心装置６’に導き、
－ 軽い相を軽いフラクションと重いフラクションとに分離するために、遠心分離機６または遠心装置６’を作動させ、
－ 遠心分離機６または遠心装置６’から軽いフラクションを移送する
ように構成されてもよい。このようにして、受取り容器８に集められた軽い相は、それが含有し得る破片から除去され、こうして、分離された軽いフラクションの形態でそれを提示することによって、下流処理のための軽い相を準備してもよい。
【0128】
軽いフラクションの移送は、さらなる受取り容器５０へ向かうか、または軽いフラクションから求められている物質を抽出するなどの、軽いフラクションのさらなる処理のために、直接、下流の処理機器へ向かってもよい。
【0129】
遠心装置６’が図２に模式的に示されており、第１の期間中に軽い相と重い相とを分離するために利用される遠心分離機６以外の、任意選択の異なる遠心装置６’を形成する。したがって、同じ遠心分離機６または異なる遠心装置６’のいずれかを、軽いフラクションと重いフラクションを分離するために利用してもよい。このような異なる遠心装置６’は、遠心分離機６と同種または異種の遠心分離機であってもよい。なお、遠心装置６’は、単独使用のために構成されていてもよい。
【0130】
管路システム１０は、受取り容器８から遠心分離機６または遠心装置６’に軽い相を導くための、第６の導管区間２６を備えてもよい。
【0131】
第１の期間中と同じ遠心分離機６が軽いフラクションと重いフラクションを分離するために利用される場合、導管システム１０は、第３の導管区間２３およびさらなる受取り容器５０に接続された、第７の導管区間２７を備えてもよい。したがって、分離された軽いフラクションは、第７の導管区間２７を通り、さらなる受取り容器５０に移送され得る。そのような実施形態では、分離された重いフラクションは、受取り槽１８または遠心分離機６の重い相出口に接続された、異なる廃棄物リセプタクルに導かれてもよい。
【0132】
分離された軽いフラクションが低い粒子含有量であることを確実にするために、遠心装置６’は、遠心分離機６よりも高い分離能力を有してもよい。
【0133】
遠心装置６’を利用する利点は、それを、遠心分離機６と並列に動作させることができることである。したがって、受取り容器８は、培養期間中に、空にするか、その内容物のいくらかを放出してもよい。
【0134】
実施形態によれば、制御システム１６は、第１および第２の期間中に、細胞培養混合物の流れを、実質的に同じ流量ｑで遠心分離機６の内部に供給するように構成されてもよい。このようにして、第１の期間と第２の期間との間で流量ｑに実質的に差がなくなり、これによって、第１および第２の期間のそれぞれの間、細胞培養混合物および分離された重い相の穏やかな取扱いを促進できる。具体的には、導管システム１０内の細胞培養混合物および分離された重い相に低い剪断応力を与えるように、流量ｑを選択することができる。
【0135】
流量ｑは、第１の期間と第２の期間との間で、±１０％の範囲内で異なることがある。
【0136】
上記で考察したように、実施形態によれば、表面拡大インサートを備える遠心分離機６は、ベースユニット４０と、ベースユニット４０に装着された交換可能分離インサート４２’、４２’’を備える、モジュール式遠心分離機であってもよい。
【0137】
導管システム１０は、細胞培養混合物以外の液体を、遠心分離機６の入口に供給するために構成されている、第４の導管区間２４を含む実施形態によれば、制御システム１６は、第１の期間の前に、
細胞培養混合物以外の液体が第４および第１の導管区間２４、２１を通り遠心分離機６の内部へ移送され、さらに重い相出口および軽い相出口を通り遠心分離機６の外に移送され、発酵槽４および受取り容器８に達する前に第２および第３の導管区間２２、２３から迂回されるように、
－ フィードポンプ１２’、重い相ポンプ１２’’、および軽い相ポンプ１２’’’を作動させ、
－ 第１のバルブ装置１４’を利用して、第４の導管区間２４から第１の導管区間２１および遠心分離機６に至る液体通路を提供し、
－ 第２のバルブ装置１４’’を利用して第２の導管区間２２からの迂回通路を提供し、
－ 第３のバルブ装置１４’’’を利用して第３の導管区間２３からの迂回通路を提供する
ように構成されてもよい。このように、制御システムは、第１の期間の前に、遠心分離機６に細胞培養混合物と異なる液体を供給するように構成されてもよい。すなわち、遠心分離機６内での細胞培養混合物の分離の前に、増殖培地のような、プライミング液を、遠心分離機６に供給して、細胞培養混合物よりも低コスト／価値の液体で、遠心分離機６のプライミングを行ってもよい。プライミング液は、別個の容器３０に供給されて、第４の導管区間２４を通り遠心分離機６に導かれる。
細胞培養混合物以外の液体が第４および第１の導管区間２４、２１を通り遠心分離機６の内部へ移送され、さらに重い相出口および軽い相出口を通り遠心分離機６の外に移送され、発酵槽４および受取り容器８に達する前に第２および第３の導管区間２２、２３から迂回されるように、
－ フィードポンプ１２’、重い相ポンプ１２’’、および軽い相ポンプ１２’’’を作動させ、
－ 第１のバルブ装置１４’を利用して、第４の導管区間２４から第１の導管区間２１および遠心分離機６に至る液体通路を提供し、
－ 第２のバルブ装置１４’’を利用して第２の導管区間２２からの迂回通路を提供し、
－ 第３のバルブ装置１４’’’を利用して第３の導管区間２３からの迂回通路を提供する
ように構成されてもよい。このように、制御システムは、第１の期間の前に、遠心分離機６に細胞培養混合物と異なる液体を供給するように構成されてもよい。すなわち、遠心分離機６内での細胞培養混合物の分離の前に、増殖培地のような、プライミング液を、遠心分離機６に供給して、細胞培養混合物よりも低コスト／価値の液体で、遠心分離機６のプライミングを行ってもよい。プライミング液は、別個の容器３０に供給されて、第４の導管区間２４を通り遠心分離機６に導かれる。
【0138】
軽い相出口からの細胞培養混合物以外の液体の迂回は、廃液容器６０へと行えばよい。重い相出口からの細胞培養混合物以外の液体の迂回は、受取り槽１８へと行ってもよい。
【0139】
実施形態によれば、制御システム１６は、第１の期間中に、
－ フィードポンプ１２’、重い相ポンプ１２’’、および軽い相ポンプ１２’’’を作動させ、
－ 第１のバルブ装置１４’を利用して、発酵槽４から第１の導管区間２１および遠心分離機６に至る液体通路を提供し、
－ 第２のバルブ装置１４’’を利用して、第２の導管区間２２を通り発酵槽４に至る重い相通路を提供し、
－ 第３のバルブ装置１４’’’を利用して、第３の導管区間２３を通り受取り容器８に至る軽い相通路を提供する
ように構成されてもよい。このようにして、制御システム１６は、発酵槽４から遠心分離機６に細胞培養混合物を移送するように構成されてもよい。その中の分離された軽い相および重い相も、このようにして、それぞれ、受取り容器８および発酵槽４に移送されてもよい。
－ フィードポンプ１２’、重い相ポンプ１２’’、および軽い相ポンプ１２’’’を作動させ、
－ 第１のバルブ装置１４’を利用して、発酵槽４から第１の導管区間２１および遠心分離機６に至る液体通路を提供し、
－ 第２のバルブ装置１４’’を利用して、第２の導管区間２２を通り発酵槽４に至る重い相通路を提供し、
－ 第３のバルブ装置１４’’’を利用して、第３の導管区間２３を通り受取り容器８に至る軽い相通路を提供する
ように構成されてもよい。このようにして、制御システム１６は、発酵槽４から遠心分離機６に細胞培養混合物を移送するように構成されてもよい。その中の分離された軽い相および重い相も、このようにして、それぞれ、受取り容器８および発酵槽４に移送されてもよい。
【0140】
実施形態によれば、制御システム１６は、第２の期間中に、
－ フィードポンプ１２’および重い相ポンプ１２’’を作動させ、
－ 第１および第２のバルブ装置１４’、１４’’を開いた状態に維持し、
－ 発酵槽４から第１の導管区間２１を通り、遠心分離機６に至り、それを通り抜け、そこから第２の導管区間２２を通り発酵槽４に戻る、細胞培養混合物通路を提供するなどのために、第３のバルブ装置１４’’’を閉じた状態に維持する
ように構成されてもよい。このようにして、制御システム１６は、内部で分離が行われない場合に、遠心分離機６内の細胞培養混合物の停滞を防止する構成としてもよい。すなわち、遠心分離機６内で細胞培養混合物の分離が行われない場合に、細胞培養混合物は、第２の期間中に劣化しなくなる。
－ フィードポンプ１２’および重い相ポンプ１２’’を作動させ、
－ 第１および第２のバルブ装置１４’、１４’’を開いた状態に維持し、
－ 発酵槽４から第１の導管区間２１を通り、遠心分離機６に至り、それを通り抜け、そこから第２の導管区間２２を通り発酵槽４に戻る、細胞培養混合物通路を提供するなどのために、第３のバルブ装置１４’’’を閉じた状態に維持する
ように構成されてもよい。このようにして、制御システム１６は、内部で分離が行われない場合に、遠心分離機６内の細胞培養混合物の停滞を防止する構成としてもよい。すなわち、遠心分離機６内で細胞培養混合物の分離が行われない場合に、細胞培養混合物は、第２の期間中に劣化しなくなる。
【0141】
導管システム１０が第５の導管区間２５と、受取り槽１８とを備える、実施形態によれば、制御システム１６は、第３の期間中に、
細胞培養混合物が、発酵槽４から第１の導管区間２１を通り遠心分離機６に移送され、遠心分離機６内で、第３の導管区間２３を通り受取り容器８に導かれる軽い相と、第１および第５の導管区間２１、２５を通り受取り槽１８に導かれる重い相とに分離されるように、
－ フィードポンプ１２’および重い相ポンプ１２’’を作動させ、
－ 遠心分離機６を作動させ、
－ 第２のバルブ装置１４’’と第５の導管区間２５とを利用して、重い相出口から受取り槽１８に至る重い相通路を提供する
ように構成されてもよい。このようにして、制御システム１６は、分離された重い相を発酵槽４から迂回させる構成としてもよい。発酵槽４に移送される代わりに、分離された重い相は、遠心分離機６から第２および第５の導管区間２２、２５を通り受取り槽１８に移送されてもよい。
細胞培養混合物が、発酵槽４から第１の導管区間２１を通り遠心分離機６に移送され、遠心分離機６内で、第３の導管区間２３を通り受取り容器８に導かれる軽い相と、第１および第５の導管区間２１、２５を通り受取り槽１８に導かれる重い相とに分離されるように、
－ フィードポンプ１２’および重い相ポンプ１２’’を作動させ、
－ 遠心分離機６を作動させ、
－ 第２のバルブ装置１４’’と第５の導管区間２５とを利用して、重い相出口から受取り槽１８に至る重い相通路を提供する
ように構成されてもよい。このようにして、制御システム１６は、分離された重い相を発酵槽４から迂回させる構成としてもよい。発酵槽４に移送される代わりに、分離された重い相は、遠心分離機６から第２および第５の導管区間２２、２５を通り受取り槽１８に移送されてもよい。
【0142】
図５は、バイオプロセシングシステムを動作させる方法１００の実施形態を示す。バイオプロセシングシステムは、図１～図３に関連して考察した実施形態のいずれか１つによる、システム２であってもよく、図１～図４に関連して考察したような制御システム１６を備える。以下では、図１～図４も参照する。方法１００に関連して考察した特徴および利点は、制御システム１６においても当てはまり、逆もまた同様である。
【0143】
バイオプロセシングシステムを動作させるための方法１００は、
－ 発酵槽４内で細胞培養混合物を生成する１０２ステップと、
－ 細胞培養混合物を生成する１０２ステップと同時に、発酵槽４から、表面拡大インサートを備える遠心分離機６の内部に、細胞培養混合物の流れを導く１０４ステップと、
－ 細胞培養混合物を生成する１０２ステップおよび細胞培養混合物の流れを導く１０４ステップと同時に、遠心分離機６の内部から発酵槽４に液体の流れを連続的に戻す１０６ステップと
を含む。
－ 発酵槽４内で細胞培養混合物を生成する１０２ステップと、
－ 細胞培養混合物を生成する１０２ステップと同時に、発酵槽４から、表面拡大インサートを備える遠心分離機６の内部に、細胞培養混合物の流れを導く１０４ステップと、
－ 細胞培養混合物を生成する１０２ステップおよび細胞培養混合物の流れを導く１０４ステップと同時に、遠心分離機６の内部から発酵槽４に液体の流れを連続的に戻す１０６ステップと
を含む。
【0144】
このように、表面拡大インサートを備える遠心分離機６を備えるバイオプロセシングシステム２の灌流モード動作は、遠心分離機６の内部から発酵槽４への液体の流れの連続的な戻りによって可能になる。
【0145】
細胞培養混合物を生成する１０２ステップは、とりわけ増殖培地、酸素、および好ましい温度条件を利用して、既知の方法による発酵槽４内での関係細胞の培養を含む。
【0146】
したがって、生成する１０２ステップ中に、連続的または断続的に、
－ 増殖培地導管３３を通り発酵槽４中に増殖培地を供給するステップと、
－ 酸素入口または空気入口３２を通り、発酵槽４中に酸素を供給するステップと、
－ 撹拌部材３４で、発酵槽４内の細胞培養混合物を撹拌するステップと、
－ 冷却および／または加熱エレメント３５を利用して、発酵槽４内部の温度を制御するステップと
のうちの１つまたは複数が提供されてもよい。
－ 増殖培地導管３３を通り発酵槽４中に増殖培地を供給するステップと、
－ 酸素入口または空気入口３２を通り、発酵槽４中に酸素を供給するステップと、
－ 撹拌部材３４で、発酵槽４内の細胞培養混合物を撹拌するステップと、
－ 冷却および／または加熱エレメント３５を利用して、発酵槽４内部の温度を制御するステップと
のうちの１つまたは複数が提供されてもよい。
【0147】
なお、遠心分離機６の内部から発酵槽４へ液体の流れを連続的に戻す１０６ステップは、培養期間全体の持続期間の９０％超、例えば９５％超にわたって行われてもよい。
【0148】
実施形態によれば、方法１００は、第１の期間中に、
－ 遠心分離機内で軽い相と重い相とに細胞培養混合物の流れを分離させる１０７ステップを含んでもよく、ここにおいて、遠心分離機６の内部から液体の流れを発酵槽４に連続的に戻す１０６ステップが、第１の期間中に、
－ 遠心分離機６内で分離された重い相を、発酵槽４への液体の流れとして発酵槽に戻す１０８ステップ
を含んでもよい。
－ 遠心分離機内で軽い相と重い相とに細胞培養混合物の流れを分離させる１０７ステップを含んでもよく、ここにおいて、遠心分離機６の内部から液体の流れを発酵槽４に連続的に戻す１０６ステップが、第１の期間中に、
－ 遠心分離機６内で分離された重い相を、発酵槽４への液体の流れとして発酵槽に戻す１０８ステップ
を含んでもよい。
【0149】
すなわち、第１の期間中に、発酵槽４からの細胞培養混合物は、軽い相と重い相とに分離することができて、細胞培養混合物の細胞を含有する重い相は、発酵槽４に戻される。
【0150】
実施形態によれば、細胞培養混合物の流れを、軽い相と重い相とに分離する１０７ステップにおいて、分離された軽い相の流れは、細胞培養混合物の流れの最大５％Ｖ／Ｖ（体積％）を形成してもよい。
【0151】
すなわち、細胞培養混合物の分離中に細胞培養混合物から、適当に少量の軽い相／生成物を抽出してもよい。軽い相の量は、とりわけ発酵槽４容積、発酵槽４からの細胞培養混合物の流れ、および細胞培養混合物の細胞密度の関数であってもよい。
【0152】
実施形態によれば、方法は、第１の期間中に、
－ 遠心分離機６内で分離された軽い相を、受取り容器８に導く１１２ステップ
を含んでもよい。
－ 遠心分離機６内で分離された軽い相を、受取り容器８に導く１１２ステップ
を含んでもよい。
【0153】
すなわち、軽い相／生成物は、その後続の処理のために集めてもよい。
【0154】
実施形態によれば、第１の期間中に、重い相は、増殖培地とホールセルとを含み、軽い相は、増殖培地と、ホールセルよりも小さい粒径の細胞培養混合物からの破片とを含み、実質的にホールセルを含んでいなくてもよい。
【0155】
増殖培地は、さまざまな段階において、細胞によって消費され得るものである。しかしながら、培養期間中に、細胞の増殖を推進するために、新鮮な増殖培地が発酵槽４に供給される。同様に、例えば第１の期間中に、増殖培地を含む軽い相が発酵槽４から受取り容器８に抽出される。前述のように、軽い相は、軽い相がバイオプロセシングシステム２の下流での処理に供されたときの所望の最終生成物である、求められている物質を含む。したがって、新鮮な増殖培地は、受容容器８に導かれた軽い相も置き換える。
【0156】
実施形態によれば、第１の期間中に、細胞培養混合物の流れが流量ｑで導かれ、この場合に、直径ｄを有するホールセルが流量ｑで細胞培養混合物から重い相に分離されるように、遠心分離機６をエリアイクイバレントＡｅで動作させてもよい。このようにして、細胞培養混合物中の細胞は、遠心分離機６を通過する際に重い相とともに分離され、発酵槽４に戻されてもよい。破片、例えば、細胞溶解からの破片などのより小さな粒子は、重い相だけでなく軽い相にも追従することがある。
【0157】
したがって、限界粒子ｄは、第１の期間中、細胞培養混合物のホールセルの直径ｄよりも小さく選択してもよい。例として挙げたように、ホールセルの直径ｄは、１０～３０μｍの範囲内であってもよい。
【0158】
より具体的には、エリアイクイバレントＡｅは、表面拡大インサートを備える遠心分離機６の分離能力の尺度である。エリアイクイバレントが高いほど、遠心分離機６の分離性能が高くなる。
【0159】
ここで、分離ディスクのスタックを備える遠心分離機の文脈において例示された、エリアイクイバレントＡｅは、以下の式に従って計算される。
【0160】
【数1】
【0161】
ここで、ｇ＝重力定数、Ｎ＝分離インサートの円錐台分離ディスクの数、α＝円錐台分離ディスクの頂角の半分、すなわち、回転軸と、円錐台分離ディスクの１つの内表面との間の角度、ω＝遠心分離機６のロータの回転速度、ｒ２＝円錐台分離ディスクの外半径、ｒ１＝円錐台分離ディスクの内半径である。
【0162】
Ａｅは回転速度成分ωを有するので、Ａｅは、遠心分離機６のロータの回転速度を調節することによって操作することができる。
【0163】
１９５９年のＡｍｂｌｅｒおよびその後のＡｘｅｌｓｓｏｎ／Ｍａｄｓｅｎによる限界粒子は、懸濁液、すなわち、この場合に細胞培養混合物において、軽い相とともに分離されている最大粒子の直径ｄについて記述している。
【0164】
以下の式および関係は正しい。
【0165】
遠心分離機を通り抜ける懸濁液の流量ｑは、次式で与えられる。
ｑ ＝ ｖｇＡｅ （２）
ここで、ｖｇはストークス沈降速度であり、Ａｅは上記の式（１）によって与えられるエリアイクイバレントである。
ｑ ＝ ｖｇＡｅ （２）
ここで、ｖｇはストークス沈降速度であり、Ａｅは上記の式（１）によって与えられるエリアイクイバレントである。
【0166】
ストークスの法則から次が得られる。
【0167】
【数2】
【0168】
ここで、ρは、関係する粒子とその周辺媒体との密度差であり、ｄは粒径であり、μは懸濁液の粘度である。
【0169】
限界粒子ｄは、式（１）、式（２）、および式（３）から計算することができる。
【0170】
したがって、限界粒子ｄは、遠心分離機６のロータの回転速度ωに加えて、流量ｑの関数である。
【0171】
図７は、発酵槽４内の細胞培養混合物の粒径分布の例を示す図である。この例において、ホールセルのサイズは、曲線の大きなピークで示されるように、約１１μｍである。曲線のより小さいピークは、細胞培養混合物に含有される破片の主要サイズを示している。しかしながら、細胞溶解からの破片などの、＜０．１～１０μｍの範囲内の破片が、細胞培養混合物に含有されている。この例において、限界粒子ｄの好適なサイズは、破線により示されるように、１０μｍである。
【0172】
すなわち、ホールセルは、重い相とともに分離される。より小さいサイズの破片は、重い相と軽い相の両方に含有されている。したがって、破片の一部分は、分離された軽い相とともに発酵槽４から除去され、これによって、その中の発酵プロセスから除去される。
【0173】
細胞培養混合物では、他のニュートン流体と同様に、剪断応力の形の粘性応力がその流れから生じる。細胞培養混合物および／または分離された重い相が導管システム１０を通り抜けて流れるときに受ける可能性のある最大剪断応力は、そこに含まれる細胞に損傷を与えないものとすることができる。導管システム１０内の流量は、細胞が内部で受ける可能性のある剪断応力に応じて制限することができる。例えば、流量は、少なくとも９５％の細胞が導管システムを通過して生き残る流量に制限することができる。
【0174】
遠心分離機６では、細胞培養混合物と分離された重い相とが、細胞培養混合物の入口および重い相出口で最も高い剪断応力を受け、ここで細胞培養混合物と分離された重い相とが加減速される。遠心分離機６のロータの回転軸と同心円状の入口および出口は、最も穏やかな加速および減速を与える。
【0175】
図５および図１～図４に戻ると、実施形態によれば、方法１００は、第１の期間の前に、
－ 増殖培地のような、細胞培養混合物以外の液体で、遠心分離機６をプライミング１１４するステップ
を含んでもよい。このようにして、細胞培養液以外の液体での遠心分離機６のプライミング１１４により、第１の期間の開始時に、遠心分離機６の内部への細胞培養混合物の均一な流れを確実にすることができる。
－ 増殖培地のような、細胞培養混合物以外の液体で、遠心分離機６をプライミング１１４するステップ
を含んでもよい。このようにして、細胞培養液以外の液体での遠心分離機６のプライミング１１４により、第１の期間の開始時に、遠心分離機６の内部への細胞培養混合物の均一な流れを確実にすることができる。
【0176】
プライミングする１１４ステップにおいて、遠心分離機６の分離スペースなどの、遠心分離機６の内部は、細胞培養混合物以外の液体で充填されてもよい。
【0177】
プライミングする１１４ステップは、発酵槽４からおよび／または発酵槽４に通じる導管区間などの、導管システム１０の部分または全体をプライミングすることも含んでもよい。したがって、細胞培養混合物は、遠心分離機６の内部に通じるそのような導管区間に穏やかに導入することができ、分離された重い相は、遠心分離機６から発酵槽４に戻って通じる導管区間に穏やかに導入することができる。
【0178】
実施形態によれば、遠心分離機６の内部から発酵槽４に液体の流れを連続的に戻す１０６ステップは、第２の期間中に、
－ 遠心分離機６の内部から発酵槽４に、発酵槽４への流体の流れとして、細胞培養混合物の流れを戻す１１０ステップ
を含んでもよい。
－ 遠心分離機６の内部から発酵槽４に、発酵槽４への流体の流れとして、細胞培養混合物の流れを戻す１１０ステップ
を含んでもよい。
【0179】
第２の期間中、遠心分離機６においては、分離が行われないか、または実質的に行われない。細胞培養混合物は、単に遠心分離機６を通り抜けて流れる。
【0180】
このようにして、第１および第２の期間中に、遠心分離機６の異なる動作を提供してもよい。両期間中、液体は遠心分離機６から発酵槽４に戻される。したがって、遠心分離機６内の細胞培養混合物の停滞は、遠心分離機６内で分離が行われるか否かにかかわらず、バイオプロセシングシステム２の灌流モード動作中、回避することができる。
【0181】
第２の期間中、バイオプロセシングシステム２内の細胞培養混合物の流れ方向は、発酵槽４から第１導管セクション２１を通り遠心分離機６へ流れ、さらに第２の導管区間２２を通り発酵槽４に戻る、第１の流れ方向とすることができる。フィードポンプ１２’および重い相ポンプ１２’’は、細胞培養混合物を第１の流れ方向にポンピングしてもよい。あるいは、重い相ポンプ１２’’は静止していて、そこを通る流れのために単に開いていており、フィードポンプ１２’だけが細胞培養混合物を第１の流れ方向にポンピングしてもよい。
【0182】
あるいは、第２の期間中の流れ方向は、第１の流れ方向とは反対の、すなわち発酵槽４から第２導管区間２２を通って遠心分離機６へ、さらに第１導管区間２１を通って発酵槽４に戻る、第２の流れ方向であってもよい。第２の流れ方向は、フィードポンプ１２’および／または重い相ポンプ１２’’が可逆的である場合に利用可能である。
【0183】
実施形態によれば、第２の期間中の細胞培養混合物の流れを戻す１１０ステップの間に、遠心分離機のロータは静止しているか、または第１の期間中の細胞培養混合物の流れを分離する１０７ステップの間よりも低い回転速度で回転しているか、または第１の期間中の細胞培養混合物の流れを分離する１０７ステップの間の回転方向と反対の回転方向に回転していてもよい。このようにして、第２の期間中に遠心分離機において分離が行われないか、または実質的に分離が行われないことを確実にすることができる。したがって、分離された細胞の蓄積を回避することができる。
【0184】
当然のことながら、第１の期間中の回転方向と反対の回転方向のロータの回転の場合には、遠心分離機の分離スペースにおける細胞の分離を防止し、または少なくとも実質的に減少させるために、回転速度は第１の期間中の回転速度よりも低い。
【0185】
第２の期間中に回転する場合、遠心分離機６のロータの回転速度は、第１の期間中のロータの回転速度の０．１～１０％の範囲内としてもよい。
【0186】
遠心分離機６のロータを第１の期間中の回転方向と反対の回転方向に回転させる利点は、遠心分離機６の分離スペースの周辺で分離されたセルをほぐす（ｌｏｏｓｅｎ）こと、または放出することである。したがって、細胞は、第２の期間中に遠心分離機６の内部を通り抜けて流れる細胞培養混合物とともに、細胞を発酵槽４に輸送して戻すことができる。
【0187】
同様に、逆流れ方向を適用すること、すなわち上記の第２の流れ方向を適用することの利点は、第２の期間中、遠心分離機６の内部における停滞領域を回避することであり、この停滞領域は、遠心分離機６の構造に応じて、ロータが静止しているか、または実質的に低下した回転速度で回転しているときに形成されることがある。
【0188】
実施形態によれば、第１および第２の期間中、細胞培養混合物の流れは、遠心分離機の内部へ実質的に同じ流量ｑで導くことができる。
【0189】
例えば、流量ｑは、第１の期間と第２の期間との間で、±１０％を越えて異なることはない。
【0190】
実施形態によれば、方法１００は、第３の期間中に、
－ 遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻す１０６ステップを停止する１１５ステップと、
－ 発酵槽４から遠心分離機６に細胞培養混合物の流れを導く１１６ステップと、
－ 遠心分離機６内の細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに分離する１１８ステップと、
－ 分離する１１８ステップにおいて分離された重い相を受取り槽１８に導く１２０ステップと
を含んでもよい。このようにして、分離１１８ステップにおいて分離した重い相を、発酵槽４に戻すのではなく、受取り槽１８に誘導することによって、細胞培養液の細胞濃度を低下させることができる。
－ 遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻す１０６ステップを停止する１１５ステップと、
－ 発酵槽４から遠心分離機６に細胞培養混合物の流れを導く１１６ステップと、
－ 遠心分離機６内の細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに分離する１１８ステップと、
－ 分離する１１８ステップにおいて分離された重い相を受取り槽１８に導く１２０ステップと
を含んでもよい。このようにして、分離１１８ステップにおいて分離した重い相を、発酵槽４に戻すのではなく、受取り槽１８に誘導することによって、細胞培養液の細胞濃度を低下させることができる。
【0191】
実施形態によれば、方法１００は、第３の期間中に、
－ 分離する１１８ステップで分離された軽い相を受取り容器に導く１２２ステップ
を含んでもよい。このようにして、第３の期間中に分離された軽い相を、下流処理のために集めることができる。
－ 分離する１１８ステップで分離された軽い相を受取り容器に導く１２２ステップ
を含んでもよい。このようにして、第３の期間中に分離された軽い相を、下流処理のために集めることができる。
【0192】
受取り容器は、上記で考察して、図２に示したような受取り容器８であってもよく、または受取り容器は、分離する１１８ステップ中に分解された軽い相のための異なる受取り容器であってもよい。
【0193】
実施形態によれば、第３の期間中、遠心分離機のロータは、第１の期間中よりも高い回転速度で回転することができる。このようにして、細胞培養混合物の細胞濃度およびより小さな粒子の含有量の低減を効率的に行うことができ、第１の期間中の分離する１０７ステップよりも第３の期間中の分離する１１８ステップにおいて、より多くの軽い相を分離することができる。
【0194】
実施形態によれば、方法１００は、第４の期間中に、
－ 先に行われていない場合に、遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻す１０６ステップを停止する１１５ステップと、
－ 発酵槽４から遠心分離機６に細胞培養混合物の全てを導く１２４ステップと、
－ 遠心分離機６内で細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離する１２６ステップであって、軽い相が、細胞培養混合物の５０～９５％Ｖ／Ｖを形成する、ステップと、
－ 遠心分離機内で分離された軽い相を受取り容器に導く１３０ステップと
を含んでもよい。このようにして、発酵槽は、培養期間の終わりに空にされてもよく、第４の期間中に細胞培養混合物から軽い相／生成物が抽出または収穫されてもよい。
－ 先に行われていない場合に、遠心分離機の内部から発酵槽に液体の流れを連続的に戻す１０６ステップを停止する１１５ステップと、
－ 発酵槽４から遠心分離機６に細胞培養混合物の全てを導く１２４ステップと、
－ 遠心分離機６内で細胞培養混合物を軽い相と重い相とに分離する１２６ステップであって、軽い相が、細胞培養混合物の５０～９５％Ｖ／Ｖを形成する、ステップと、
－ 遠心分離機内で分離された軽い相を受取り容器に導く１３０ステップと
を含んでもよい。このようにして、発酵槽は、培養期間の終わりに空にされてもよく、第４の期間中に細胞培養混合物から軽い相／生成物が抽出または収穫されてもよい。
【0195】
受取り容器は、上記で考察して、図２に示したような、受取り容器８であるか、または受取り容器は、分離する１２６ステップ中に分離された軽い相のための異なる受取り容器であってもよい。
【0196】
実施形態によれば、方法１００は、第４の期間中に、
－ 遠心分離機６内で分離された重い相を受取り槽に導く１２８ステップ
を含んでもよい。このようにして、分離する１２６ステップ中に分離された重い相は、発酵槽４に戻される代わりに、受取り槽に迂回されてもよい。このように、発酵槽４は、第４の期間中に空にされてもよい。
－ 遠心分離機６内で分離された重い相を受取り槽に導く１２８ステップ
を含んでもよい。このようにして、分離する１２６ステップ中に分離された重い相は、発酵槽４に戻される代わりに、受取り槽に迂回されてもよい。このように、発酵槽４は、第４の期間中に空にされてもよい。
【0197】
受取り槽は、上記で考察して、図２に示したような、受取り槽１８であるか、または受取り槽は、分離する１２６ステップ中に分離された重い相のための異なる受取り槽であってもよい。
【0198】
実施形態によれば、第３および／または第４の期間に続いて、方法１００は、
－ 希釈された重い相を生成するために、受取り槽１８内の重い相を液体で希釈する１３２ステップと、
－ 第５の期間中に、希釈された重い相を、受取り槽１８から、遠心分離機６などの遠心装置に移送する１３４ステップと、
－ 第５の期間中に、遠心装置内で希釈された重い相を、軽い相とさらなる重い相とに分離する１３６ステップと、
－ 軽い相を受取り容器に導く１３８ステップと
を含んでもよい。このようにして、第１、第３、および第４の期間の１つまたは複数の間に分離された重い相は、例えば増殖培地などの液体で希釈されてもよい。希釈された重い相を分離することにより、求められている物質を含有するさらなる軽い相を生成して、バイオプロセスからの収量を高めることができる。
－ 希釈された重い相を生成するために、受取り槽１８内の重い相を液体で希釈する１３２ステップと、
－ 第５の期間中に、希釈された重い相を、受取り槽１８から、遠心分離機６などの遠心装置に移送する１３４ステップと、
－ 第５の期間中に、遠心装置内で希釈された重い相を、軽い相とさらなる重い相とに分離する１３６ステップと、
－ 軽い相を受取り容器に導く１３８ステップと
を含んでもよい。このようにして、第１、第３、および第４の期間の１つまたは複数の間に分離された重い相は、例えば増殖培地などの液体で希釈されてもよい。希釈された重い相を分離することにより、求められている物質を含有するさらなる軽い相を生成して、バイオプロセスからの収量を高めることができる。
【0199】
受取り容器は、上記で考察して、図２に示したような受取り容器８であるか、または受取り容器は、分離する１３６ステップ中に分離された軽い相のための異なる受取り容器であってもよい。
【0200】
実施形態によれば、第５の期間中に、遠心分離機６のロータは、第１の期間中よりも高い回転速度で回転されてもよい。このようにして、第５の期間中に分離された重い相は、第１の期間中に分離された重い相よりも高い粒子の濃度を有することができる。したがって、利用可能な軽い相の大部分は、第５の期間中に、希釈された重い相から引き出すことができる。
【0201】
実施形態によれば、第３、第４および／または第５の期間に続いて、方法１００は、第６の期間中に、
－ 遠心分離機６を、増殖培地などの液体でフラッシュする１４０ステップと、
－ 遠心分離機６を作動させる１４２ステップと、
－ 液体の少なくとも一部分を、遠心分離機６の軽い相出口を通して受取り容器８に導く１４４ステップと
を含んでもよい。このようにして、求められている物質を含む残りの生成物は遠心分離機からフラッシュされ、こうして、利用に供することができる。
－ 遠心分離機６を、増殖培地などの液体でフラッシュする１４０ステップと、
－ 遠心分離機６を作動させる１４２ステップと、
－ 液体の少なくとも一部分を、遠心分離機６の軽い相出口を通して受取り容器８に導く１４４ステップと
を含んでもよい。このようにして、求められている物質を含む残りの生成物は遠心分離機からフラッシュされ、こうして、利用に供することができる。
【0202】
遠心分離機６が作動しているので、細胞などの残りの粒子は遠心分離機６内に残り、軽い相出口を通して導かれる液体の一部分は、粒子を含まないか、または少なくとも実質的に含まない。
【0203】
実施形態によれば、遠心分離機６を作動させる１４２ステップ中に、遠心分離機６のロータは、第１の期間中よりも高い回転速度で回転させてもよい。このようにして、第６の期間中、軽い相出口を通して導かれる液体が、最小濃度の粒子を含有することを確実にすることができる。
【0204】
実施形態によれば、第１から第６の期間のうちのいずれか１つの期間に続いて、方法１００は、
－ 受取り容器８内に集められた軽い相を遠心分離機６または遠心装置６’に導く１４６ステップと、
－ 遠心分離機６または遠心装置６’内で軽い相を軽いフラクションと重いフラクションとに分離する１４８ステップであって、重いフラクションが、細胞培養混合物からの残留破片を含む、ステップと、
－ 軽いフラクションからの細胞外物質の抽出などのさらなる処理のために、軽いフラクションを移送する１５０ステップと
を含んでもよい。このようにして、受取り容器８に集められた軽い相は、それが含有することのある破片の少なくとも大部分から除去されてもよく、したがって、分離された軽いフラクションの形態でそれを提示することによって、下流処理のための軽い相を準備することができる。
－ 受取り容器８内に集められた軽い相を遠心分離機６または遠心装置６’に導く１４６ステップと、
－ 遠心分離機６または遠心装置６’内で軽い相を軽いフラクションと重いフラクションとに分離する１４８ステップであって、重いフラクションが、細胞培養混合物からの残留破片を含む、ステップと、
－ 軽いフラクションからの細胞外物質の抽出などのさらなる処理のために、軽いフラクションを移送する１５０ステップと
を含んでもよい。このようにして、受取り容器８に集められた軽い相は、それが含有することのある破片の少なくとも大部分から除去されてもよく、したがって、分離された軽いフラクションの形態でそれを提示することによって、下流処理のための軽い相を準備することができる。
【0205】
制御システム１６の対応する特徴に関係する、上記の考察をさらに参照する。
【0206】
実施形態によれば、遠心装置内で軽い相を軽いフラクションと重いフラクションとに分離する１４８ステップ中に、遠心分離機６のロータは、第１から第６の期間のうちの１つまたは複数の期間中よりも高い回転速度で回転してもよい。このようにして、軽いフラクションが、最小濃度の粒子を含有し得ること、すなわちホールセルの直径よりも実質的に小さいサイズの破片が、第６期間中に軽いフラクションから分離されることを確実にすることができる。
【0207】
実施形態によれば、表面拡大インサートを備える遠心分離機は、ベースユニット４０と、ベースユニット４０内に装着された交換可能分離インサート４２’、４２’’とを備える、モジュール式遠心分離機であってもよい。方法１００は、
－ 発酵槽４から、表面拡大インサートを備える遠心分離機６の内部へ細胞培養混合物の流れを導く１０４ステップの前に、使用済みの交換可能分離インサート４２’を未使用の交換可能分離インサート４２’’と交換する１５２ステップ
を含んでもよい。
－ 発酵槽４から、表面拡大インサートを備える遠心分離機６の内部へ細胞培養混合物の流れを導く１０４ステップの前に、使用済みの交換可能分離インサート４２’を未使用の交換可能分離インサート４２’’と交換する１５２ステップ
を含んでもよい。
【0208】
したがって、遠心分離機６は、バイオプロセシングシステム２を動作させるための方法１００において、その分離任務を実行する準備ができている。
【0209】
上記のように、第１と第２の期間を交互させてもよい。
【0210】
さらに、あるいは代替的に、第１と第３の期間を交互させてもよい。
【0211】
さらなる代替案は、第１、第２、および第３の期間を交互させることである。
【0212】
バイオプロセスの要件、関連する遠心分離機６の能力、バイオプロセスの収量、バイオプロセスを動作させるコストなどに応じて、第１～第６の期間およびそれに関連するステップについて、方法１００のさまざまな実施形態が想定される。
【0213】
以下のうちの１つまたは複数が当てはまる：第２の期間が第１の期間に続く。第１の期間が第２の期間に続く。第３の期間が第２または第１の期間に続く。第１の期間が第３の期間に続く。第４の期間が、第１、第２、または第３の期間のうちの１つに続く。第５の期間が、第３または第４の期間に続く。第６の期間が、第３、第４、または第５の期間のうちの１つに続く。
【0214】
また、第２の期間および関連する方法ステップは除外されてもよい。したがって、第３または第４の期間は、第１の期間に直接、続くことができる。あるいは、第３の期間および関連する方法ステップは除外されてもよい。したがって、第４の期間は、第１または第２の期間に直接、続くことができる。さらに、第５および第６の期間、およびそれに関連するステップのそれぞれは任意選択である。
【0215】
さらなる態様によれば、バイオプロセシングシステムを動作させる方法において、バイオプロセシングシステムは、増殖媒体を使用してその中で液体細胞培養混合物を生成するための発酵槽と、表面拡大インサートを備える遠心分離機とを備える、方法であって、
－ 第１の期間中に、発酵槽から遠心分離機の内部に細胞培養混合物の流れを連続的に導くステップと、
－ 第１の期間中に、遠心分離機内の細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに連続的に分離するステップであって、軽い相は細胞培養混合物の流れの最大５％Ｖ／Ｖを形成する、ステップと、
－ 分離するステップと同時に、第１の期間中に、発酵槽に重い相を戻すステップと
を含む、方法が提供される。
－ 第１の期間中に、発酵槽から遠心分離機の内部に細胞培養混合物の流れを連続的に導くステップと、
－ 第１の期間中に、遠心分離機内の細胞培養混合物の流れを軽い相と重い相とに連続的に分離するステップであって、軽い相は細胞培養混合物の流れの最大５％Ｖ／Ｖを形成する、ステップと、
－ 分離するステップと同時に、第１の期間中に、発酵槽に重い相を戻すステップと
を含む、方法が提供される。
【0216】
さらなる態様によれば、灌流モードで動作される発酵プロセス中に、細胞培養混合物から重い相を含有する細胞を分離するための表面拡大インサートを含む、遠心分離機の使用が提供される。
【0217】
より具体的には、この使用は、灌流モードで動作される発酵プロセス中に、重い相を含む細胞と軽い相を含む細胞破片を細胞培養混合物から分離するための、ディスクスタック遠心分離機の使用に関係し得る。
【0218】
この遠心分離機は、このように発酵プロセスの発酵ステップの前および終わりに使用することができる。発酵プロセスは、生体分子を生成するためのものであってもよい。
【0219】
さらなる態様によれば、プログラムがコンピュータによって実行されるときに、本明細書で考察された態様および／または実施形態のいずれか１つによる方法１００をそのコンピュータに実行させる命令を含む、コンピュータプログラムが提供される。
【0220】
当業者は、バイオプロセシングシステムを動作させるための方法１００が、プログラムされた命令によって実現され得ることを理解するであろう。これらのプログラムされた命令は、通常は、コンピュータプログラムによって構成され、コンピュータプログラムは、コンピュータまたは計算ユニット５２において実行されると、コンピュータまたは計算ユニット５２が、本発明による方法ステップ１０２～１５２のうちの１つまたは複数などの、所望の制御を実施することを確実にする。コンピュータプログラムは、通常、コンピュータプログラムがそれに記憶される適切なデジタル記憶媒体を含む、コンピュータ可読記憶媒体の一部分である。
【0221】
図６は、コンピュータまたは計算ユニット５２によって実行されると、コンピュータまたは計算ユニット５２に、本明細書で考察された態様および／または実施形態のいずれか１つによる方法１００のステップのうちの１つまたは複数を実施させる命令を含む、コンピュータ可読記憶媒体９９の実施形態を示す。
【0222】
コンピュータ可読記憶媒体９９は、例えば、１つまたは複数の計算ユニット５２にロードされているときに、いくつかの実施形態によるステップ１０２～１５２の少なくともいくつかを実行するためのコンピュータプログラムコードを運ぶ、データキャリアの形態で提供され得る。データキャリアは、例えば、ＲＯＭ（読み取り専用メモリ）、ＰＲＯＭ（プログラム可能読み取り専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能ＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能ＰＲＯＭ）、ハードディスク、ＣＤ ＲＯＭディスク、メモリスティック、光記憶装置、磁気記憶装置、または機械可読データを非一時的な方法で保持し得るディスクまたはテープなどの他の任意の適切な媒体であり得る。コンピュータ可読記憶媒体はさらに、サーバ上にコンピュータプログラムコードとして提供されてもよく、リモートで、例えば、インターネットまたはイントラネット接続を介して、または他の有線もしくは無線通信システムを介して計算ユニット５２にダウンロードされてもよい。
【0223】
図６に示されているコンピュータ可読記憶媒体９９は、ＵＳＢメモリスティックの形態における非限定的な例である。
【0224】
前述のことはさまざまな例示的実施形態の表示であること、および本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解されたい。当業者は、例示的実施形態は修正されてもよいこと、および例示的実施形態の異なる特徴を組み合わせて、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載されているもの以外の実施形態を作成してもよいことに気付くであろう。
【符号の説明】
【0225】
２ バイオプロセシングシステム
４ 発酵槽
６ 遠心分離機
６’ 遠心装置
８ 受取り容器
１０ 導管システム
１２’ フィードポンプ
１２’’ 重い相ポンプ
１２’’’ 軽い相ポンプ
１４’ 第１のバルブ装置
１４’’ 第２のバルブ装置
１４’’’ 第３のバルブ装置
１６ 制御システム
１８ 受取り槽
２１ 第１の導管区間
２２ 第２の導管区間
２３ 第３の導管区間
２４ 第４の導管区間
２５ 第５の導管区間
２６ 第６の導管区間
２７ 第７の導管区間
３０ 別個の容器
３２ 空気入口
３３ 増殖培地導管
３４ 撹拌部材
３５ 冷却および／または加熱エレメント
４０ べースユニット
４２ 交換可能分離インサート
４２’ 交換可能な分離インサート
４２’’ 交換可能分離インサート
４３ ロータケーシング
４４ チューブ
４５ 静止部分
４５’ 静止部分
４６ 静止フレーム
４７ 回転メンバ
４８ ホイール
４９ ロータ
５１ 回転軸
５２ 制御ユニット
５３ 円錐台分離ディスク
５４ メモリユニット
５６ センサ
６０ 廃液容器
９９ コンピュータ可読記憶媒体
４ 発酵槽
６ 遠心分離機
６’ 遠心装置
８ 受取り容器
１０ 導管システム
１２’ フィードポンプ
１２’’ 重い相ポンプ
１２’’’ 軽い相ポンプ
１４’ 第１のバルブ装置
１４’’ 第２のバルブ装置
１４’’’ 第３のバルブ装置
１６ 制御システム
１８ 受取り槽
２１ 第１の導管区間
２２ 第２の導管区間
２３ 第３の導管区間
２４ 第４の導管区間
２５ 第５の導管区間
２６ 第６の導管区間
２７ 第７の導管区間
３０ 別個の容器
３２ 空気入口
３３ 増殖培地導管
３４ 撹拌部材
３５ 冷却および／または加熱エレメント
４０ べースユニット
４２ 交換可能分離インサート
４２’ 交換可能な分離インサート
４２’’ 交換可能分離インサート
４３ ロータケーシング
４４ チューブ
４５ 静止部分
４５’ 静止部分
４６ 静止フレーム
４７ 回転メンバ
４８ ホイール
４９ ロータ
５１ 回転軸
５２ 制御ユニット
５３ 円錐台分離ディスク
５４ メモリユニット
５６ センサ
６０ 廃液容器
９９ コンピュータ可読記憶媒体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】