(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予備生産バッチの所望の細胞容量まで細胞を培養することにより、生化学的薬剤の生産において用いるための細胞を調製する方法であって、その後、繰り返される不連続過程において：
ａ）予備生産バッチの細胞の一部を少なくとも１つの生産バッチの調製のために用い、そして
ｂ）予備生産バッチの細胞の残りの部分を少なくとも１つの続く予備生産バッチの調製のための種として用い、
ここで細胞がそれらの生育及び／又は増殖のために基質に付着することが必要である足場−依存性細胞である細胞の調製方法。
【請求項２】
繰り返される不連続過程において：
ａ）予備生産バッチの細胞の一部を少なくとも１つの生産バッチの調製に用いるために転移させ、そして
ｂ）予備生産バッチの細胞の残りの部分を少なくとも１つの続く予備生産バッチの調製のための種として用いるために転移させる
請求項１に従う方法。
【請求項３】
第１の予備生産バッチを少なくとも１つの継代段階により常用種株から調製することを特徴とする請求項１又は２に従う方法。
【請求項４】
細胞を基質上で生育させ、各転移段階の前に細胞を該基質から離すことを特徴とする請求項２に従う方法。
【請求項５】
問題の生化学的薬剤がウィルスであることを特徴とする請求項１〜４に従う方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は生化学的薬剤（ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓ）の生産において用いるための細胞の調製のための方法に関する。
【０００２】
例えば細胞系上で生化学的薬剤を生産するためには、バイオリアクターにおけるスケールアップ法を用いる大量の細胞の調製が必要であろう。
【０００３】
米国特許第５，０１７，４９０号は、特に転移汚染の危険が低いという利点を与えるそのようなスケールアップ法を開示している。しかしながら、この方法は足場依存性の細胞（従って基質に固定された場合にのみ生育する細胞）又は基質中（例えば多孔質担体中）に埋め込まれた細胞には適していない。
【０００４】
米国特許第４，６４４，９１２号は、細胞の常用種（ｃｅｌｌ  ｗｏｒｋｉｎｇ  ｓｅｅｄ）を用いて出発し、１リットル、５リットル、２５リットル、１５０リットルの増加する連続的容量のバイオリアクターにおいて、そして最後には１０００リットルのバイオリアクター又は複数の１５０リットルのバイオリアクターにおいて続く継代を行う、生化学的薬剤（すなわちウィルス）の生産のための足場−依存性細胞の調製法を開示している。いずれかのこれらの継代段階の間において、細胞は希プロテアーゼ溶液を用いてその担体から離された。最後の継代において、ウィルスの接種が行われた。
【０００５】
約２０〜２４時間の平均的細胞周期時間を仮定すると、継代の間隔は約３〜５日毎であり得る。従って、ＭＷＣＳ（製造者の常用細胞バンク（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ’ｓ  ｗｏｒｋｏｎｇ  ｃｅｌｌ  ｂａｎｋ））から細胞を十分に大きな培養に拡大するために、全スケールアップ法は最終的バイオリアクターの容量に依存して数週間かかり得る。
【０００６】
細胞の調製のための上記の方法の場合、最終的生産バッチのそれぞれがＭＷＣＳから調製されねばならない。膨大な量の生化学的薬剤の生産のためには、最大容器容量までの数個の平行培養ライン（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｃｕｌｔｕｒｉｎｇ  ｌｉｎｅ）を用いることが必要であろう。従って、そのような調製法は非常に時間がかかり、細胞の調製ならびに生化学的薬剤の生産のためにかなり相当な数のバイオリアクターの運転を必要とする。
【０００７】
本発明の目的は、生化学的薬剤の生産のための細胞の調製において、ずっと速い生産（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｐｕｔ）を提供することである。
【０００８】
従って、本発明は、予備生産バッチの所望の細胞容量まで細胞を培養することにより、生化学的薬剤の生産において用いるための細胞を調製するための方法であって、その後、繰り返される不連続過程において：
ａ）予備生産バッチの細胞の一部を少なくとも１つの生産バッチの調製のために用い、そして
ｂ）予備生産バッチの細胞の残りの部分を少なくとも１つの続く予備生産バッチの調製のための種として用いる
細胞の調製方法に関する。
【０００９】
さらに特定的には、本発明は、予備生産バッチの所望の細胞容量まで細胞を培養することにより、生化学的薬剤の生産において用いるための細胞を調製するための方法であって、その後、繰り返される不連続過程において：
ａ）予備生産バッチの細胞の一部を少なくとも１つの生産バッチの調製に用いるために転移させ、そして
ｂ）予備生産バッチの細胞の残りの部分を少なくとも１つの続く予備生産バッチの調製のための種として用いるために転移させる
細胞の調製方法に関する。
【００１０】
本発明の好ましい実施態様において、第１の予備生産バッチは少なくとも１つの継代段階により常用種株（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｓｅｅｄ  ｓｔｏｃｋ）から調製される。
【００１１】
本発明のさらに別の好ましい実施態様の場合、調製される細胞は足場−依存性である。後者の場合、細胞を基質上で生育させることが一般に必要であろう。その場合、繰り返される過程の間に、バッチの一部を新しいバッチの調製に用いる毎に、追加の量の基質を加えるのが良いであろう。好ましい実施態様では、基質の添加の前毎に、最初に細胞の少なくとも一部をその元の基質から離す。
【００１２】
本明細書で用いる場合、「生産バッチ」（“ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｂａｔｃｈ”）という表現は、生化学的薬剤の生産に用いられる細胞の培養を意味する。
【００１３】
本明細書で用いる場合、「予備生産バッチ」（“ｐｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｂａｔｃｈ”）という表現は、本発明に従う方法において、少なくとも１つの生産バッチ（上記で定義した）及び少なくとも１つの続く予備生産バッチの調製のために用いられる細胞の培養を意味する。
【００１４】
本明細書で用いる場合、「生化学的薬剤」（“ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ”）という表現は、細胞培養から生産され得るいずれの物質又は生物も意味する。「生化学的薬剤」の例はウィルス及び酵素のようなタンパク質である。
【００１５】
本明細書で用いる場合、「常用種株」（“ｗｏｒｋｉｎｇ  ｓｅｅｄ  ｓｔｏｃｋ”）という表現は、種として用いるために保存されている限定された祖先のある量のある型の細胞を意味し、それからすべて同じ型の細胞の培養物が誘導される。
【００１６】
本明細書で用いる場合、「足場−依存性細胞」（“ａｎｃｈｏｒａｇｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｃｅｌｌｓ”）という表現は、その適切な生育及び／又は増殖のために本明細書に定義する基質に付着することが必要である細胞を意味する。
【００１７】
本明細書で用いる場合、「基質」（“ｓｕｂｓｔｒａｔｅ”）という表現は、細胞の付着に有用ないずれの粒子状物質も意味する。
【００１８】
本明細書で用いる場合、「継代段階」（“ｐａｓｓａｇｅ  ｓｔｅｐ”）という表現は、少なくとも適した量の細胞及び適した量の培地の生産容器中への転移、細胞の有効な生育及び増殖に十分な時間の間の細胞の生育及び増殖に適した条件における容器のインキュベーションを含む細胞の増殖及び生産における一続きの活動を意味する。場合により継代段階は、細胞の有効な生育及び増殖に十分な時間の後の培地及び／又は基質からの細胞の分離を含むことができる。
【００１９】
本発明に従う方法が、本発明の不連続過程ではなくて連続過程で細胞が生産される当該技術分野において既知の方法と本質的に異なることは、当該技術分野における熟練者に明白であろう。特許公開ＥＰ０４１７５３１及びＷＯ８９／０８７０１に従うと、連続培養システムをウィルスの生産に同様に用いることができる。最初に細胞を第１のバイオリアクター中で生育させ、ある細胞密度に達した後に細胞を該第１のバイオリアクターから第２のバイオリアクター中に連続的に供給する。この第２のバイオリアクターにおいて細胞上でウィルスを生育させ、続いてこれらのウィルスをこの第２のバイオリアクターから連続的に採取する。
【００２０】
本発明に従う作業の基本的方法は、母バイオリアクターを用いることであり、そこから単数もしくは複数の生産バイオリアクターに細胞を供給する。細胞が足場依存性である場合、各継代段階の後に好ましくは細胞をその基質から離す必要がある。
【００２１】
この目的のために大きなバイオリアクター上におけるトリプシン処理（ｔｒｙｐｓｉｎｉｓａｔｉｏｎ）法が開発された。生産細胞はいわゆるＥＣＢ（拡大細胞バンク（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｃｅｌｌ  Ｂａｎｋ））として特定の且つ特性化された継代数までに限定される。記載する方法は、ＷＣＳから生産細胞への拡大経路を非常に短縮することができるために高い生産量の生産を可能にし、平行生産ラインがもう必要でないために、必要なバイオリアクターがずっと少ない。
【００２２】
本発明の種々の実施態様を図１に描写する。
【００２３】
１つの好ましい実施態様の場合、１つのアンプルのＭＷＣＳから１つもしくはそれより多い継代段階を介して第１の予備生産バッチのレベルまで細胞を拡大する。そのような予備生産バッチのために用いられるバイオリアクターの寸法は数リットルの使用容量から数百リットルまでの範囲であることができる。次に、かくして拡大された（例えば継代Ｘ）細胞の一部、例えば１０〜２０％は、続く予備生産バッチ（継代数Ｘ＋１である）の生産のためのバイオリアクターで再び増殖させる（ｒｅｐｏｐｕｌａｔｅ）するために用いられるが、細胞の本体は、生産を直接開始するか、又は最初にそれを増殖させ、続いて生産を開始するためにもっと大きな寸法のバイオリアクターに転移させられる（継代Ｘ又はＸ＋１）。
【００２４】
古典的な系列的生産ラインでは、収穫の時点におけるＭＷＣＳから誘導される細胞の倍加の数はある限度内であらかじめ（ｕｐ  ｆｒｏｎｔ）知られている。最大許容可能な世代数は、開始時に生産システムに設定される。
【００２５】
本発明に従う方法の場合、細胞継代の最大数をＥＣＢにより限定することができる。従って、生産継代数（生物学的生成物の生産の前に用いられる細胞継代の数）はＥＣＢにより設定される限度内で無関係である。結局、そのような継代の最大数には、調節的制限（ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ  ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｓ）の観点で従うことになる。結果として、生成物である生化学的薬剤の特定のバッチが（ｔｈｅ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ  ｂａｔｃｈ  ｏｆ  ｐｒｏｄｕｃｅｓ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓ）１つの直接のスケールアップ経路の最終的生成物である。
【００２６】
生産におけるＥＣＢの段階での細胞の規格がＭＣＢ（マスター細胞バンク）（Ｍａｓｔｅｒ  Ｃｅｌｌ  Ｂａｎｋ）に類似しているか否かを確かめるためには、生育特性、種々の段階における外来性（ａｄｖｅｎｔｉｔｉｏｕｓ）、外因性作因（ａｇｅｎｔ）、内因性作因の自由性（ｆｒｅｅｄｏｍ）、核学イソ酵素分析などに関してこの目的のための特別な妥当性の確認（ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ）を行う必要がある。そのようなＥＣＢが完全に特性化されたら、ＭＣＢとＥＣＢの間のいずれの継代数における細胞を用いて生成物を生産することも許され得、それは細胞がその規格（ｓｐｅｃｓ）において間で変化しなかったことが仮定され得るからである。従って結果として、ＭＷＣＳについての試験を無菌性試験に限ることができる。これは本発明に従う方法の特別な利点である。
【００２７】
設定された最大継代数を以て、その間のいずれの段階における細胞も用いられ得る。これから、ＭＷＣＳから生産バイオリアクターへの細胞の拡大に必要な時間をさらにできるだけ短縮するために、細胞のバルク開始（ｂｕｌｋ  ｓｔａｒｔ−ｕｐ）を可能にするのが有利であろう。例えば以下の方法の１つにおいてこれを行うことができる：
●ある継代数において比較的長い間隔の間、周囲温度（１７〜３２℃）において細胞を置いておき（ｐａｒｋｅｄ）、温度を上げること及び培地を変えることにより対数拡大生育に再活性化（ｒｅｖｉｔａｌｉｓｅｄ）することができるか、あるいは
●細胞をバルクにおいて（ｉｎ  ｂｕｌｋ）凍結し（温度＜−８０℃）、それをあらかじめ設定された容量のバイオリアクターに転移させる前に解凍し、それにより必要なスケールアップ経路を有意に短縮させることができる。
【００２８】
本発明に従う方法は動物細胞培養を用いて、そしてさらに特定的には足場依存性細胞を用いて行うことができる。適した細胞の型は、例えばハムスター細胞（ＣＨＯ、ＢＨＫ−１）、サル細胞（Ｖｅｒｏ）、ウシ細胞（ＭＤＢＫ）、イヌ細胞（ＭＤＣＫ）、ヒト細胞（ＣａＣｏ、Ａ４３１）又はニワトリ細胞（ＣＥＦ）である。
【００２９】
本発明に従うバイオリアクターとして、単一の装置又は複数の装置、例えば撹拌発酵槽、固定床発酵槽、流動床発酵槽、エアリフト発酵槽（ａｉｒ  ｌｉｆｔ  ｆｅｒｍｅｎｔｅｒｓ）又は中空繊維反応器を用いることができる。
【００３０】
上記の時点における細胞を、例えば固定床、流動床又は懸濁液における懸濁液中の微小担体もしくは大担体のような、あるいは中空繊維のような固体支持体に固定されている時に培養することができ、そうしなければならない場合さえある。細胞を担体（例えば多孔質担体）中に埋め込むこともできる。
【００３１】
本発明に従う方法の経過の間に、特に固体支持体を用いる場合、この固体支持体から細胞を離すことになる。固体支持体からの細胞の脱離のために有用ないずれの方法によってこれを行うこともできる。有利には、この目的のためにタンパク質分解酵素溶液を用いることができる。場合によりこの酵素により離す段階の前に、例えばＰＢＳ及び／又はＥＤＴＡを用いる処理による１つもしくはそれより多い予備−状態調節段階を行い、タンパク質分解効率を増強するか、及び／又は必要なタンパク質分解酵素の量を減少させることができる。
【００３２】
【実施例】
実施例１
次のバイオリアクターへの転移の前の細胞の脱離及び担体からの分離
ＭＤＣＫ（Ｍａｄｉｎ  Ｄａｒｂｙイヌ腎臓（細胞系））細胞系の足場依存性細胞を４リットルの撹拌バイオリアクター（「母バイオリアクター」）中のＣｙｔｏｄｅｘ−３微小担体（Ｐｈａｒｍａｃｉａ，Ｕｐｐｓａｌａ，Ｓｗｅｄｅｎ）（ｌ当たりに５ｇの担体）上で３７℃において培養した。増殖培地（ｇｒｏｗｔｈ  ｍｅｄｉｕｍ）はＥｐｉＳｅｒｆ（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｐａｉｓｌｙ，Ｓｃｏｔｌａｎｄ）であった。最大で培養のｍｌ当たりに５ｘ１０6個の細胞まで生育を続けさせた。
【００３３】
細胞をトリプシン−ＥＤＴＡ溶液（Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｐａｉｓｌｙ，Ｓｃｏｔｌａｎｄ）中のトリプシン処理により担体から脱離させた。
担体の沈降の後、脱離させた細胞の８０％を類似の寸法の３つの他のバイオリアクターに転移させた。後者の「生産」バイオリアクターはすべてがあらかじめそれに加えられた担体（細胞基質）を有する。細胞を担体において再び増殖させ、続いてこれらの生産バイオリアクターにおける生産に用いた。
「母バイオリアクター」中の細胞の残りを、残るＣｙｔｏｄｅｘ−３担体において再び増殖させ、所望の細胞密度まで培養した。
【００３４】
実施例２
次のバイオリアクターへの転移の前の担体からの分離なしの細胞の脱離
実施例１に記載した通りに細胞の培養を行ったが、トリプシン処理の後に担体を含む脱離細胞の８０％を３つの生産バイオリアクターに転移させる。さらに、適した担体をすべてのバイオリアクターに加えた。
【００３５】
実施例３
次のバイオリアクターへの転移の後の担体からの分離なしの細胞の脱離
実施例１に記載した通りに細胞の培養を行ったが、まだ付着している細胞の８０％を類似の寸法のバイオリアクターに転移させ、それを次に生成物生産に直接用いた。
【００３６】
母発酵槽中の微小担体上の残る細胞を次にトリプシン処理により脱離させ、その後新しい担体を加え、細胞を基質において再び増殖させた。
【００３７】
実施例４
凍結バルク細胞（ｂｕｌｋ  ｃｅｌｌ）からの開始
この実験では培養の一部を用いて母発酵槽及びいくつかの娘発酵槽を再バッチ化し（ｒｅｂａｔｃｈ）、培養の一部を用いて細胞をバルクにおいて凍結させた。
【００３８】
凍結したバルク細胞（合計で１４．４ｘ１０8個の細胞）をリットル当たりに５ｇのＣｙｔｏｄｅｘ及びＥｐｉＳｅｒｆ培地を含有する３リットルの母発酵槽中の開始培養に接種し、その後３７℃でインキュベーションした。第１日における培地変更により残留低温−保存剤（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｒｙｏ−ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅｓ）を除去した。
【００３９】
第２日にトリプシン処理を行い、細胞の５０％をバルク凍結し、残りの細胞を続く発酵槽中の微小−担体に接種した。
【００４０】
表１から、細胞が第２日と第３日の間に正常な速度で生育し続けることを推論することができる。
【００４１】
第４日に、母発酵槽の内容物をトリプシン−脱離させ、母発酵槽の次の２つの他の発酵槽中の新しい微小−担体（１０ｇ／ｌ）上に再バッチ化させた。
【００４２】
第５日に、平板効率が約８５％であることがわかった。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
実施例５
小規模母発酵槽から大規模生産発酵槽への転移
リットル当たりに５ｇのＣｙｔｏｄｅｘの微小−担体密度を用い、６５リットル及び５５０リットルの発酵槽（それぞれ５０リットル及び２５０リットルの使用容量）において細胞を大規模にスケールアップした。
【００４５】
表２からわかる通り、ｍｌ当たりに８００．０００個の細胞を有する５０リットルの発酵槽培養から、細胞の全体の９０％を大規模発酵槽に転移させ、その６９％が生存可能であることが証明された。
【００４６】
同じことが５０リットルの母発酵槽において見いだされ；増殖している細胞の約６９％が生存可能であることがわかった。
【００４７】
手順は以下の通りであった：
第０日に、５０リットルの培養において担体を沈降させ、その後上澄み液（培地）を除去し、ＰＢＳで置き換えた。発酵槽の内容物を５〜１５分間撹拌した。担体の沈降の後に上澄み液を除去した。必要ならこの段階を繰り返すことができる。
【００４８】
次にＰＢＳ／ＥＤＴＡ（ＰＢＳのリットル当たりに０．４グラムのＥＤＴＡ）を用いてこの段階を繰り返した。再び培養を５〜１５分間撹拌し、担体を沈降させ、上澄み液を除去し、細胞が丸くなってトリプシン−脱離する準備ができるまでＰＢＳ／ＥＤＴＡ段階を繰り返した。
【００４９】
次いでＰＢＳ／ＥＤＴＡにトリプシン（０．０２５％の最終的濃度）を加え、５〜１５分間シンキュベーションした。次に細胞含有上澄み液（今や「裸の」担体の沈降の後に）を転移させたか（実施例９におけるように）、又は細胞と担体の混合物を転移させた（合計で混合物全体の８０％）。
【００５０】
５５０リットルの発酵槽への細胞の転移の後、細胞の残り（従って生存細胞の１０％）を、５０ｌの発酵槽に培地を再充填した後、発酵槽中にまだ存在する担体で再び増殖させた。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
実施例６
実施例５と類似であるが、担体−結合細胞の培養の８０％を母バイオリアクターから生産バイオリアクターに転移させた。ウィルスの添加の後に生産を開始させた。
【００５３】
物理的に分離された生産バイオリアクターにおいて生産が進行している間に、母バイオリアクター中に残っている細胞及び担体の２０％をトリプシン処理し、脱離させ、母バイオリアクター中に新しい基質を添加してから、母バイオリアクターにおいて再び増殖させた。
【００５４】
実施例７
バルク凍結細胞から開始される大規模培養
バルク凍結細胞を解凍し、１０リットル（使用容量）の発酵槽（Ｃｙｔｏｄｅｘ担体密度５ｇ／ｌ；培地ＥｐｉＳｅｒｆ）上においてｍｌ当たりに１ｘ１０6個の細胞の接種密度で接種した。脱離の後、残留低温−保護剤を除去するために培地を置き換えた。
【００５５】
１日後、担体に付着した生存細胞の量はｍｌ当たりに０．４５ｘ１０6個の細胞であり、それはその後、生育し始めた。ｍｌ当たりに２．８ｘ１０6個の細胞の密度において、トリプシン処理により細胞をその担体から脱離させ、８０％を５０リットルの使用容量の発酵槽（担体５ｇ／ｌ）に転移させた。
【００５６】
表３から推論され得る通り、第１日において細胞のバルク凍結後の生存細胞の量は約４５％であった。
【００５７】
転移させられた細胞の全量中、トリプシン脱離の後の生存率は７１．４％であった。
【００５８】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の種々の実施態様を示す概略図である。
【図１】
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