【手続補正書】
【提出日】令和1年10月11日(2019.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
例えば、WO2007/085880A1（特許文献1）は、細菌および栄養分を含むバッチ/フェッドバッチ発酵ユニットのブロス中にある生成物、バイオマス、糖の濃度のような複数のパラメーターを用いて発酵ユニットの将来の性能をオンライン予測するための方法について述べている。この方法では、コンピュータモデルが、現在のプラントデータに基づいて将来の生成物濃度を予測する。数時間ごとにブロス試料が採取され、実験室でバイオマス収率について分析される。
WO2007/085880A1は、発酵ユニット、特に、細菌および栄養分を含むバッチ/フェッドバッチ発酵ユニットのブロス中にある生成物、バイオマス、糖の濃度のようなパラメーターの性能をオンライン予測するための方法について述べている。コンピュータモデルが、現在のプラントデータに基づいて将来の生成物濃度を予測する。バッチが進行中の間、モデルパラメーターは、プラントとモデルとの間のミスマッチを減らすために、プラントデータに基づいてオンラインで調整される。方法／発酵槽モデルは、現実のプラント環境におけるオンライン配備のためのプラントコントロールシステムとのインターフェイスとなるソフトウエアプログラムとしてＰＣに実装される。オンライン性能モニタリングシステムは、プラントを操作する人員が、事前にあらゆる必要な是正措置を講じるためにバッチの性能を知るのに役立つ。
MICHAEL J. GRAMER ET AL（非特許文献１）は、重炭酸塩緩衝培地においてｐＨ制御に影響を与える状態のプライマリーファクターの間の定量的な関係を構築するために行われた研究について述べている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【特許文献１】WO2007/085880A1
【非特許文献１】MICHAEL J. GRAMER ET AL: "A semi-empirical mathematical model useful for describing the relationship between carbon dioxide, pH, lactate and base in a bicarbonate-buffered cell-culture process", BIOTECHNOLOGY AND APPLIED BIOCHEMISTRY, vol. 47, no. 4, 15 March 2007 (2007-03-15), XP055270826, US ISSN: 0885-4513, DOl: 10.1042/BA20070001
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
本明細書で使用する「細胞培養物を培養する」とは、典型的には、細胞培養物が増殖する、すなわち、細胞培養物の細胞の数が増えることを意味する。しかしながら、場合によっては、細胞数は伸び悩むこともあり、さらには減少することもある。
[本発明1001]
参照バイオリアクター(102)内にある細胞培養物の参照状態からの、参照バイオリアクターと同じ培地(M1)を含むバイオリアクター(104、106)内にある細胞培養物の状態の逸脱をモニタリングするためのシステム(100)であって、
- ■時間(ti)に対する参照PACO値(PACOR-ti)の変動の表現であり、参照バイオリアクターのCO2オフガス速度予測値(ACOR-EXP-ti)と参照バイオリアクターにおいて測定されたCO2オフガス速度(ACOR-M-ti)との差を示すPACO参照プロファイル(116)であって、CO2オフガス速度予測値は、細胞培養物の非存在下での、かつ、平衡状態にある培地のpH値が、参照バイオリアクターのCO2オフガス速度(ACOR-M-ti)を測定した時に測定された参照バイオリアクターのpH値(pHR-ti)と同一であるという条件下での、pH-CO2平衡状態にある参照バイオリアクター内の該培地のオフガス速度予測値であり、PACO参照プロファイルが、細胞培養物の培養中に参照バイオリアクター内の細胞培養物の細胞によって生成されたCO2オフガスの量に依存する、PACO参照プロファイル(116)と、
■培地固有関係式(136)を含むデータオブジェクトであって、培地固有関係式が、培地(M1)に固有であり、培地(M1)がガス体積とpH-CO2平衡状態にありかつ細胞培養物を欠く時の、培地(M1)のpH値とガス体積中のそれぞれのCO2ガス分率との関係を示す、データオブジェクトと
を含む、記憶媒体(114);
- 現在の時間(ti)において、バイオリアクター内での細胞培養物の培養中に測定された、バイオリアクター(104、106)の現在のCO2オフガス速度(ACOB1-M-ti、ACOB2-M-ti)とバイオリアクター(104、106)の培地の現在のpH値(pHB1-ti、pHB2-ti)とを繰り返し受信する(212)ためのインターフェイス(128);
- 受信した現在のCO2オフガス速度のそれぞれについて、
■CO2オフガス速度予測値(ACOB1-EXP-ti、ACOB2-EXP-ti)とバイオリアクター(104、106)において測定されたCO2オフガス速度(ACOB1-M-ti、ACOB2-M-ti)との差を示すPACO値(PACOB1-ti、PACOB2-ti)であって、CO2オフガス速度予測値は、細胞培養物の非存在下での、かつ、平衡状態にある培地のpH値が、バイオリアクター(104、106)のCO2オフガス速度を測定した時に測定されたバイオリアクター(104、106)の現在のpH値(pHB1-ti、pHB2-ti)と同一であるという条件下での、pH-CO2平衡状態にある該バイオリアクター(104、106)内の該培地のオフガス速度予測値であり、PACO値が、細胞培養物の培養中にバイオリアクター内の細胞培養物の細胞によって生成されたCO2オフガスの量に依存し、PACO値(PACOB1-ti、PACOB2-ti)の算出が、インプットとして、
○受信した現在のCO2オフガス速度(ACOB1-M-ti、ACOB2-M-ti)、
○受信した現在のpH値(pHB1-ti、pHB2-ti)、
○現在のCO2オフガス速度を受信した時間(ti)でのバイオリアクターの全ガス流入速度(TGIB1、TGIB2)、および
○培地固有関係式(136)
を使用する、PACO値(PACOB1-ti、PACOB2-ti)と、
■算出されたPACO値(PACOB1-ti、PACOB2-ti)とPACO参照プロファイル(116)中のそれぞれの参照PACO値(PACOR-ti)との差
を算出する(214、216)ために構成された比較ユニット(130)であって、比較ユニット(130)が、算出された差を出力する(218)ために構成されており、算出された差は、参照状態からの、バイオリアクター(104、106)内にある細胞培養物の状態の逸脱を示す、比較ユニット(130)
を備える、システム(100)。
[本発明1002]
培地固有関係式が、培地(M1)のpH値とガス体積中のそれぞれ測定されたCO2ガス分率との経験的に求められた複数のペアを数学的にフィットさせることによって得られた式FCO2M1(pH)=REL-M1(pH)であり、式中、
- FCO2M1(pH)は、培地(M1)が所与のpH値を有しかつガス体積とpH-CO2平衡状態にありかつ細胞培養物を欠く時の、該培地の試料上にあるガス体積中のCO2ガス分率予測値であり;
- pH値はインプットパラメーター値であり、細胞培養物の非存在下でph-CO2平衡状態にある培地(M1)のpH値を表し;
- REL-M1は、演算子によって結び付けられた1つまたは複数のパラメーターのセット(a1、a2、b1、b2、b3)であり、該パラメーターが、
■細胞培養物を欠く培地(M1)の試料を複数の異なるpH値に調整し、それによって、試料をガス体積とのpH-CO2平衡に到達させること、
■試料中の培地とph-CO2平衡にあるそれぞれのガス体積中のCO2ガス分率を求めること、
■求められたCO2ガス分率を試料のそれぞれの平衡pH値に対してプロットすること、
■プロットされた値に曲線(502)をフィットさせ、フィットされた曲線から培地固有関係式のパラメーター(a1、a2またはb1、b2、b3)を導き出すこと
によって得られたものである、本発明1001のシステム(100)。
[本発明1003]
受信した現在のCO2オフガス速度、受信した現在のpH値、特定の時間ti(t0、t1、…、tmax)でのバイオリアクターの全ガス流入速度、および培地固有関係式だけが、モニタリングされているバイオリアクターのPACO値(PACOB1-ti、PACOB2-ti)を計算するためのインプットパラメーターである、前記本発明のいずれかのシステム(100)。
[本発明1004]
システムが、PACO値(PACOB1-ti、PACOB2-ti)を算出するために構成されており、PACO値の算出が、
- 現在のCO2オフガス速度および現在のpH値を測定した時間における、培地と平衡状態にあるバイオリアクター(104、106)のガス体積中のCO2濃度予測値(「FCO2EXP」)を算出するために、受信した現在のpH値を培地固有関係式に入力する工程;
- バイオリアクターのCO2オフガス速度予測値(「ACOEXP」)を得るためにCO2濃度予測値(「FCO2EXP」)にバイオリアクターの全ガス流入速度を掛ける工程であって、CO2オフガス速度予測値は、細胞培養物の非存在下での、かつ、平衡状態にある培地のpH値が培地固有関係式に入力された受信した現在のpH値と同一であるという条件下での、pH-CO2平衡状態にある該培地のオフガス速度予測値である、工程;ならびに
- PACO値を得るために、バイオリアクターのCO2オフガス速度予測値(ACOB1-EXP-ti、ACOB2-EXP-ti)からバイオリアクターのCO2オフガス速度測定値(ACOB1-M-ti、ACOB2-M-ti)を差し引く工程
を含む、前記本発明のいずれかのシステム(100)。
[本発明1005]
現在の時間(ti)でのバイオリアクターのCO2オフガス速度予測値(ACOB1-EXP-ti、ACOB1-EXP-ti)の算出が、
2018533936.tif 000001
に従って行われ、式中、TGIB1は、現在の時間(ti)でのバイオリアクター(104、106)のガス流入の総量であり、FCO2EXPは、現在のCO2オフガス速度および現在のpH値を測定した時間における、培地と平衡状態にあるバイオリアクター(104、106)のガス体積中のCO2濃度予測値である、本発明1004のシステム(100)。
[本発明1006]
算出された差の出力が、
- 算出されたPACO値(PACOB1-ti、PACOB2-ti)とPACO参照プロファイル(116)中のそれぞれの参照PACO値(PACOR-ti)との算出された差(808、810)が閾値を上回った場合、アラームシグナルを自動的に出力する工程
を含む、前記本発明のいずれかのシステム(100)。
[本発明1007]
培地が、炭酸塩で緩衝化された培地である、前記本発明のいずれかのシステム(100)。
[本発明1008]
参照バイオリアクターが、以下の特徴:
(a)バイオリアクター内のガス体積、
(b)バイオリアクター内の培地体積、
(c)バイオリアクターのレイノルズ数、
(d)バイオリアクターのニュートン数、
(e)バイオリアクターの寸法、
(f)バイオリアクターおよび/またはバイオリアクターバッフルの幾何学的特徴、
(g)スターラー構成、
(h)撹拌速度、
(i)バイオリアクターの酸素の物質移動容量係数(kLa)、
(j)全ガス流入速度および/またはO2流入速度および/またはN2流入速度および/またはCO2流入速度、
(k)動力投入量、
(l)バイオリアクター内の圧力、
(m)培地中でのガスバブル保持時間、
(n)培地中でのガスバブルサイズおよび分布、
(o)表面速度、
(p)パラメーター(a)〜(o)のうちの1つまたは複数から導き出されるものとして計算されたパラメーター
のうちの1つまたは複数の点でバイオリアクター(104、106)と異なる、前記本発明のいずれかのシステム(100)。
[本発明1009]
現在の時間(ti)でのPACO値(PACOB1-ti)の算出が、バイオリアクター(104)の受信した現在のCO2オフガス速度(ACOB1-M-ti)およびpH値(pHB1-ti)のそれぞれについて、
- FCO2B1-EXP-ti[％]=REL-M1(pHB1-ti)に従ってバイオリアクター(104)の現在のアウトガス体積のCO2オフガス分率予想値FCO2B1-EXP-ti[％]を算出することであって、式中、FCO2B1-EXP-ti[％]は、現在の時間(ti)での、％の単位のバイオリアクター(104)の総オフガス体積(TGOB1)に対するCO2オフガス分率予測値であり、予測が、受信した現在のpH値(pHB1-ti)をREL-M1(pHB1-ti)のインプットとして用いることによって計算され、REL-M1は培地(M1)の培地固有関係式(136)であり、pHB1-tiは、現在の時間(ti)でのバイオリアクター(104、106)の培地における受信した現在のpH値である、こと、
-
2018533936.tif 000002
に従ってCO2オフガス速度予想値ACOB1-EXP-ti[mol/min]を算出することであって、式中、ACOB1-EXP-ti[mol/min]値は、バイオリアクターの培地が現在測定されたpH値を有しかつ該培地上の気相とpH-CO2平衡にある時の、
2018533936.tif 000003
の単位のバイオリアクター(104)のCO2オフガス速度予想値であり、TGIB1は、現在の時間(ti)でのバイオリアクター(104)のガス流入の総量である、こと、
- PACOB1-ti=ACOB1-EXP-ti[mol/min]-ACOB1-M-ti[mol/min]に従ってPACOB1-ti[mol/min]値を算出することであって、式中、ACOB1-M-ti[mol/min]は、バイオリアクター(104)において時間tiで測定された、
2018533936.tif 000004
の単位のCO2オフガス速度である、こと
を含む、前記本発明のいずれかのシステム(100)。
[本発明1010]
参照バイオリアクター内にある培地が第1の体積(VRM)および第1の総質量を有し、バイオリアクター(104、106)内にある培地が第2の体積(V1M)および第2の総質量を有し、第1の体積および第2の体積が互いに異なり、算出されたPACO値(PACOB1-ti)の1つ1つとPACO参照プロファイル(116、402)中のそのそれぞれの参照PACO値(PACOR-ti)との差の算出が、
- プロセッサによって、算出されたPACO値(PACOB1-ti)を第2の体積(VB1M)で割り、プロセッサによって、PACO参照プロファイル(116)中のそれぞれの参照PACO値(PACOR-ti)を第1の体積(VRM)で割る工程、または
- プロセッサによって、算出されたPACO値(PACOB1-ti)を第2の質量で割り、プロセッサによって、PACO参照プロファイル(116)中のそれぞれの参照PACO値(PACOR-ti)を第1の質量で割る工程
を含む、前記本発明のいずれかのシステム(100)。
[本発明1011]
PACO参照プロファイル(116、402)が、参照バイオリアクターを操作する複数の段階をカバーし、該段階が、
- 供給なしで細胞培養物が参照バイオリアクター内で培養される、無供給段階、
- 細胞培養物が、所与の供給速度の存在下で参照バイオリアクター内で培養され、培地のpH値に影響を及ぼす代謝産物を排出しない、供給段階、
- 細胞培養物が、所与の供給速度の存在下で参照バイオリアクター内で培養され、培地のpH値に影響を及ぼす代謝産物を排出する、供給段階
を含む、前記本発明のいずれかのシステム(100)。
[本発明1012]
算出されたPACO値(PACOB1-ti)とPACO参照プロファイル(116)中のそれぞれの参照PACO値(PACOR-ti)との差が最小になるようにバイオリアクター(104、106)の1つまたは複数の制御パラメーターを自動的に変更するために構成された制御ユニット(132)を備える、前記本発明のいずれかのシステム(100)。
[本発明1013]
- PACO値(PACOB1-ti)が、PACO参照プロファイル中のそれぞれの参照PACO値(PACOR-ti)より大きい場合、制御ユニットが、以下の操作:バイオリアクター(104、106)への全空気流入速度を落とすこと、および/もしくはO2ガス流入速度を落とすこと、および/もしくはCO2ガス流入速度を落とすこと、および/もしくはベース流入速度を落とすこと、ならびに/またはバイオリアクターの圧力もしくは温度を変更すること、のうちの1つまたは複数を行うことによってバイオリアクター(104、106)の1つまたは複数の制御パラメーターを自動的に変更し、
- PACO値(PACOB1-ti)が、PACO参照プロファイル中のそれぞれの参照PACO値(PACOR-ti)より小さい場合、制御ユニットが、以下の操作:バイオリアクター(104、106)への全空気流入速度を上げること、および/もしくはO2ガス流入速度を上げること、および/もしくはCO2ガス流入速度を上げること、および/もしくはベース流入速度を上げること、ならびに/またはバイオリアクターの圧力もしくは温度を変更すること、のうちの1つまたは複数を行うことによってバイオリアクター(104、106)の1つまたは複数の制御パラメーターを自動的に変更する、本発明1012のシステム(100)。
[本発明1014]
バイオリアクター(104、106)をさらに備える、前記本発明のいずれかのシステム(100)。
[本発明1015]
参照バイオリアクター(102)内にある細胞培養物の参照状態からの、参照バイオリアクターと同じ培地(M1)を含むバイオリアクター(104、106)内にある細胞培養物の状態の逸脱をモニタリングするための方法であって、
- バイオリアクター状態モニタリングシステム(100)の比較ユニット(130)によってPACO参照プロファイル(116)を受信する工程であって、PACO参照プロファイルが、時間(ti)に対する参照PACO値(PACOR-ti)の変動の表現であり、PACO参照プロファイルが、参照バイオリアクターのCO2オフガス速度予測値(ACOR-EXP-ti)と参照バイオリアクターにおいて測定されたCO2オフガス速度(ACOR-M-ti)との差を示し、CO2オフガス速度予測値は、細胞培養物の非存在下での、かつ、平衡状態にある培地のpH値(pHR-M-ti)が、参照バイオリアクターにおいてCO2オフガス速度(ACOR-M-ti)を測定した時に測定された参照バイオリアクターのpH値と同一であるという条件下での、pH-CO2平衡状態にある参照バイオリアクター内の該培地のオフガス速度予測値であり、PACO参照プロファイルが、細胞培養物の培養中に参照バイオリアクター内の細胞培養物の細胞によって生成されたCO2オフガスの量に依存する、工程;
- 比較ユニットによって、培地固有関係式(136)を含むデータオブジェクトを受信する工程であって、培地固有関係式が、培地(M1)に固有であり、培地(M1)がガス体積とpH-CO2平衡状態にありかつ細胞培養物を欠く時の、培地(M1)のpH値とガス体積中のそれぞれのCO2ガス分率との関係を示す、工程;
- 現在の時間(ti)において、バイオリアクター内での細胞培養物の培養中に測定された、バイオリアクター(104、106)の現在のCO2オフガス速度(ACOB1-M-ti、ACOB2-M-ti)とバイオリアクター(104、106)の培地の現在のpH値(pHB1-ti、pHB2-ti)とを繰り返し受信する(212)工程;
- 受信した現在のCO2オフガス速度のそれぞれについて、比較ユニットによって、
■CO2オフガス速度予測値(ACOB1-EXP-ti、ACOB2-EXP-ti)とバイオリアクターにおいて測定されたCO2オフガス速度(ACOB1-M-ti、ACOB2-M-ti)との差を示すPACO値(PACOB1-ti、PACOB2-ti)であって、CO2オフガス速度予測値は、細胞培養物の非存在下での、かつ、平衡状態にある培地のpH値が、バイオリアクター(104、106)においてCO2オフガス速度を測定した時に測定されたバイオリアクター(104、106)のpH値(pHB1-ti、pHB2-ti)と同一であるという条件下での、pH-CO2平衡状態にあるバイオリアクター内の該培地のオフガス速度予測値であり、PACO値が、細胞培養物の培養中にバイオリアクター内の細胞培養物の細胞によって生成されたCO2オフガスの量に依存し、PACO値(PACOB1-ti、PACOB2-ti)の算出が、インプットとして、
○受信した現在のCO2オフガス速度(ACOB1-M-ti、ACOB2-M-ti)、
○受信した現在のpH値(pHB1-ti、pHB2-ti)、
○現在のCO2オフガス速度を受信した時間(ti)でのバイオリアクターの全ガス流入速度(TGIB1、TGIB2)、および
○培地固有関係式(136)
を使用する、PACO値(PACOB1-ti、PACOB2-ti)と、
■算出されたPACO値(PACOB1-ti、PACOB2-ti)とPACO参照プロファイル(116)中のそれぞれの参照PACO値(PACOR-ti)との差
を算出する工程;
- 比較ユニット(130)によって、算出された差を出力する工程であって、算出された差が、参照状態からの、バイオリアクター(104、106)内にある細胞培養物の状態の逸脱を示す、工程
を含む、方法。
[本発明1016]
PACO参照プロファイルが複数の参照PACO値を含み、前記方法が、
- 培地固有関係式を含むデータオブジェクトを受信すること;
- 現在の時間(ti)において、参照バイオリアクター内での細胞培養物の培養中に該現在の時間(ti)で測定された、
2018533936.tif 000005
の単位の参照バイオリアクター(102)の現在のCO2オフガス速度(ACOR-M-ti)と、参照バイオリアクター(102)の培地の現在のpH値(pHR-ti)とを繰り返し受信すること;
- 受信した現在のCO2オフガス速度(ACOR-M-ti)と現在のpH値(pHR-ti)のペアのそれぞれについて参照PACO値(PACOR-ti)の1つを算出することであって、参照PACO値の算出が、インプットとして、
○参照バイオリアクターの受信した現在のCO2オフガス速度(ACOR-M-ti)、
○参照バイオリアクターの受信した現在のpH値(pHR-ti)、
○現在のCO2オフガス速度を受信した時間(ti)での参照バイオリアクターの全ガス流入速度(TGIR)、および
○培地固有関係式(136)
を使用する、こと
によって、参照PACO値を計算する工程をさらに含む、本発明1015の方法。
[本発明1017]
- CO2オフガス速度対時間のプロットで参照PACO値(PACOR-ti)をプロットすること;
- プロットされた参照PACO値に曲線をフィットさせることであって、該曲線が参照PACOプロファイルを構成する、こと
によって、参照バイオリアクター(102)のPACO参照プロファイルを作成する工程をさらに含む、本発明1016の方法。
[本発明1018]
それぞれの現在の時間(ti)での、それぞれの参照PACO値(PACOR-ti)の算出が、参照バイオリアクター(102)の受信した現在のCO2オフガス速度(ACOR-M-ti)およびpH値のそれぞれについて、
- FCO2R-EXP-ti[％]=REL-M1(pHR-ti)に従って参照バイオリアクター(102)の現在のアウトガス体積のCO2オフガス分率予想値FCO2R-EXP-ti[％]を算出することであって、式中、FCO2R-EXP-ti[％]は、現在の時間(ti)での、％の単位の参照バイオリアクター(102)の総オフガス体積(TGOR)に対するCO2オフガス分率予測値であり、予測が、受信した現在のpH値(pHR-ti)をREL-M1(pHR-ti)のインプットとして用いることによって計算され、REL-M1は培地(M1)の培地固有関係式(136)であり、pHR-tiは、時間tiで受信した参照バイオリアクター(102)の培地における現在のpH値である、こと、
-
2018533936.tif 000006
に従ってCO2オフガス速度予想値ACOR-EXP-ti[mol/min]を算出することであって、式中、ACOR-EXP-ti[mol/min]値は、
2018533936.tif 000007
の単位の参照バイオリアクター(102)のCO2オフガス速度予想値であり、TGIRは、現在の時間(ti)での参照バイオリアクター(102)のガス流入の総量である、こと、
- PACOR-ti=ACOR-EXP-ti[mol/min]-ACOR-M-ti[mol/min]に従ってPACOR-ti[mol/min]値を算出することであって、式中、ACOR-M-ti[mol/min]は、参照バイオリアクター(102)において時間tiで測定された、
2018533936.tif 000008
の単位のCO2オフガス速度である、こと、
- PACOR-ti=ACOR-EXP-ti[mol/min]-ACOR-M-ti[mol/min]に従ってPACOR-ti[mol/min]値を算出すること
を含む、本発明1016または1017の方法。