(57)【要約】【課題】【解決手段】本実施形態は、細胞増殖システムにおけるスケジュール化された細胞フィーディングを提供する。細胞フィーディングを行うために培地の投入レートを事前対応的且つ自動的に増やす及び／又は維持するためのスケジュールが作成される。バイオリアクターの毛細管内側部分（又は毛細管外側部分）への投入レートが、該スケジュールに従って増加又は維持される。該スケジュールは、保守的又は積極的或いはそれらの組み合わせであってよい。複数のスケジュールを使用してもよい。スケジュール化された培地交換も含まれてよい。フィーディングスケジュールに従うことにより、代謝物濃度のモニタリングはオプションとしてよい。投入レートは、手動操作せずに、増加又は維持される。また、培地使用量が、より予測可能となる。一実施形態では、所望のフィーディングスケジュールに従うためのカスタムタスクが作成される。他の実施形態では、予めプログラムされたタスクが、スケジュール化された細胞フィーディングのために、用いられる。【選択図】図７Ａ
2017529088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケジュールに従って、細胞増殖システムにおいて、細胞へのフィーディングを行う方法であって、
バイオリアクターをコーティングするステップと、
前記バイオリアクターに細胞を投入するステップと、
前記スケジュールに従って、前記細胞へのフィーディングを行うステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記スケジュールに従って、前記細胞へのフィーディングを行う前記ステップは、前記スケジュールに従って、前記細胞増殖システムの一部への第１投入レートを増やすステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記細胞増殖システムの前記一部は、前記細胞増殖システムの毛細管内側部分であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、前記細胞増殖システムの前記一部は、前記細胞増殖システムの毛細管外側部分であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３記載の方法において、前記細胞増殖システムの前記毛細管内側部分は、毛細管内側循環ループを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４記載の方法において、前記細胞増殖システムの前記毛細管外側部分は、毛細管外側循環ループを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記細胞増殖システムは、クローズドシステムであることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記スケジュールに従って、前記細胞へのフィーディングを行う前記ステップは、
前記スケジュールに従って前記細胞へのフィーディングを行うための予めプログラミングされたタスクを選択するステップと、
前記細胞へのフィーディングのための前記スケジュールを開始するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、前記スケジュールに従って、前記細胞へのフィーディングを行う前記ステップは、
第１期間の間、第１投入レートで前記細胞へのフィーディングを行うステップと、
第２期間の間、第２投入レートで前記細胞へのフィーディングを行うステップと、
第３期間の間、第３投入レートで前記細胞へのフィーディングを行うステップと、
を有し、
前記第２投入レートで前記細胞へのフィーディングを行う前記ステップは、前記第１投入レートを前記第１投入レートの第１パーセンテージ分だけ増加させるステップを有し、
前記第３投入レートで前記細胞へのフィーディングを行う前記ステップは、前記第２投入レートを前記第２投入レートの第２パーセンテージ分だけ増加させるステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、前記第１パーセンテージと前記第２パーセンテージは同じであることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、前記第１パーセンテージと前記第２パーセンテージは、約１００％以上であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１記載の方法において、前記スケジュールに従って、前記細胞へフィーディングする前記ステップは、
前記スケジュールに従って前記細胞へのフィーディングを行うためのカスタムタスクを作成するステップと、
前記スケジュールに従って前記細胞へのフィーディングを行うための前記カスタムタスクを開始するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
中空糸膜を有するバイオリアクターと、
少なくとも両端部を有する第１流体流路と、
プロセッサと、
前記プロセッサと通信を行い、データを表示するように動作可能な表示装置と、
前記プロセッサと通信を行い、前記プロセッサによって読取可能なメモリと、
を備える細胞増殖システムであって、
前記第１流体流路は、前記中空糸膜の毛細管内側部分と流体的に関連付けられ、
前記メモリは一連の命令を有し、前記一連の命令が、前記プロセッサによって実行される場合、前記プロセッサは、
選択を受けて、スケジュールに従って細胞へのフィーディングを行うためのカスタムタスクを作成することを特徴とする細胞増殖システム。
【請求項１４】
請求項１３記載の細胞増殖システムにおいて、前記スケジュールに従って細胞へのフィーディングを行う際、前記中空糸膜の前記毛細管内側部分への第１投入レートを増加することを特徴とする細胞増殖システム。
【請求項１５】
請求項１３記載の細胞増殖システムにおいて、
前記スケジュールに従って細胞へのフィーディングを行うための前記カスタムタスクの選択を受け取り、
前記スケジュールに従って細胞へのフィーディングを行うための前記カスタムタスクを開始することを特徴とする細胞増殖システム。
【請求項１６】
請求項１３記載の細胞増殖システムにおいて、前記スケジュールに従って細胞へのフィーディングを行う際、
第１期間の間、第１投入レートで前記細胞へのフィーディングを行い、
第２期間の間、第２投入レートで前記細胞へのフィーディングを行い、
第３期間の間、第３投入レートで前記細胞へのフィーディングを行い、
前記第２投入レートで前記細胞へのフィーディングを行う際は、前記第１投入レートを前記第１投入レートの第１パーセンテージ分だけ増加させ、
前記第３投入レートで前記細胞へのフィーディングを行う際は、前記第２投入レートを前記第２投入レートの第２パーセンテージ分だけ増加させることを特徴とする細胞増殖システム。
【請求項１７】
請求項１６記載の細胞増殖システムにおいて、前記第１パーセンテージと前記第２パーセンテージは同じであることを特徴とする細胞増殖システム。
【請求項１８】
請求項１７記載の細胞増殖システムにおいて、前記第１パーセンテージと前記第２パーセンテージは、約１００％以上であることを特徴とする細胞増殖システム。
【請求項１９】
請求項１６記載の細胞増殖システムにおいて、前記第１期間、前記第２期間、前記第３期間はそれぞれ、約２４時間であることを特徴とする細胞増殖システム。
【請求項２０】
請求項１３記載の細胞増殖システムにおいて、選択を受けて、スケジュール化された培地交換のためのカスタムタスクを作成することを特徴とする細胞増殖システム。
【請求項２１】
中空糸膜を有するバイオリアクターと、
プロセッサと、
前記プロセッサと通信を行い、データを表示するように動作可能な表示装置と、
前記プロセッサと通信を行い、前記プロセッサによって読取可能なメモリと、
を備える細胞増殖システムであって、
前記中空糸膜は毛細管内側部分を有し、
前記メモリは一連の命令を有し、前記一連の命令が、前記プロセッサによって実行される場合、前記プロセッサは、
選択を受けて、前記バイオリアクターへの細胞の投入を行い、
選択を受けて、前記細胞へのフィーディングを行うための第１スケジュールに従う、
ことを特徴とする細胞増殖システム。
【請求項２２】
請求項２１記載の細胞増殖システムにおいて、前記第１スケジュールは、少なくとも第１期間の間、前記中空糸膜の前記毛細管内側部分への投入レートを自動的に増加させることを特徴とする細胞増殖システム。
【請求項２３】
請求項２１記載の細胞増殖システムにおいて、選択を受けて、培地交換を行うための第２スケジュールに従うことを特徴とする細胞増殖システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１４年９月２６日に出願された米国特許仮出願第６２／０５５，９８６号明細書（タイトル：スケジュール化された細胞フィーディング）の優先権を主張するものであり、該米国特許仮出願の全体は、ここでの開示により明確に本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
細胞増殖システム（ＣＥＳ）は、細胞を増殖させ、分化させるために使用される。細胞増殖システムを使用することにより、間葉系幹細胞（ＭＳＣ）のような幹細胞を増殖（例えば、成長）させることができる。細胞増殖システムはまた、例えば骨髄細胞のようなその他のタイプの細胞を増殖させることもできる。ドナー細胞から増殖した幹細胞を使用することで、損傷を受けた又は欠陥のある組織を修復又は交換することができ、広範囲な疾病に対する幅広い臨床応用が存在する。接着性及び非接着性の両タイプの細胞の成長は、細胞増殖システムのバイオリアクターにおいて行われる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示の実施形態は一般に、細胞増殖システムのためのスケジュール化されたフィーディングシステム及び方法に関する。そこでは、該スケジュールに従って、細胞増殖システムにおいて、循環ループ（例えば、ＩＣ循環ループ）への投入レート（例えば、毛細管内側（ＩＣ）投入レート又は毛細管外側（ＥＣ）投入レート）が事前対応的且つ自動的に増加又は維持される。そのような事前対応的且つ自動的フィーディングは、適用可能なスケジュールに従って、細胞（例えば、ＭＳＣ）増殖中における代謝物濃度に関係なく、行われる。実施形態において、培地交換もまた、該スケジュールの一部として含まれる。そこでは、培地は、該スケジュールによって決められた特定のレート（及び量）で交換される。細胞増殖システムのための他のフィーディング方法においては、代謝物（例えば、細胞によるグルコース消費及び乳酸塩生成からのグルコース及び乳酸塩）の定期的な（例えば、毎日）モニタリングに基づいて、投入レート（例えば、ＩＣ投入レート）を増やすべきかどうかが決定される。そのような方法の代わりに、本発明の実施形態によれば、フィーディングスケジュールに従わせることによって、培地投入レート（例えば、ＩＣ投入レート）を増やすべきかどうかを決定するために行う代謝物の定期的な（例えば、毎日）測定を、任意のものとすることができる、或いは省略することができる。スケジュール化されたフィーディング及び／又はスケジュール化された培地交換は、任意のタイプの細胞の増殖に適用することができる。
【０００４】
本開示の実施形態はさらに、積極的及び保守的フィーディングスケジュールに関する。積極的フィーディングスケジュールは、保守的フィーディングスケジュールよりも速いレートで（より大きな培地使用量で）細胞へのフィーディングを行う。他の実施形態において、そのようなスケジュールは、フィーディングレートを現在のレートに維持し、及び／又はフィーディングレートを保守的でも積極的でもなく、それら２つの組み合わせた方法で増やしてもよい。さらに他の実施形態では、他のタイプのフィーディングスケジュールが用いられる。実施形態において、これらフィーディングスケジュールは、細胞増殖のためのクローズド自動システムにおいて、用いることができる。
【０００５】
一実施形態では、１回の特定のＲＵＮ動作において細胞増殖を行うために、複数のスケジュールが用いられる。他の実施形態では、１回の特定のＲＵＮ動作における細胞増殖の細胞フィーディングを制御するため、単一のスケジュールが用いられる。さらに他の実施形態では、細胞フィーディング及び培地交換の投入レートを制御するために、単一のスケジュールが用いられる。その場合、培地交換は、ディスポーザブルセットに存在する培地のうちの一部又は全部を新しい培地で交換する。他の実施形態において、細胞フィーディングのための投入レートを制御するため、１以上のスケジュールを用い、培地交換を制御するため、１以上の別のスケジュールを用いてよい。
【０００６】
本発明の実施形態は、細胞増殖システムと共に用いられる１以上のプロトコル又はタスクを使用することによって、そのようなスケジュールを実行する。ユーザインターフェース（ＵＩ）及びグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）要素を介して、スケジュール化されたフィーディングに従うためのカスタム又はユーザ定義のプロトコル又はタスクが作成されてよい。タスクは、１つ以上のステップを含んでよい。 他の実施形態では、スケジュール化されたフィーディングに従わせるために、予めプログラムされた、初期設定の、又は予め保存されたタスクが選択されてもよい。
【０００７】
ここで使用される「少なくとも１つ」、「１以上の」、「及び／又は」は、結合的及び選言的の両方として機能する非限定的表現である。例えば、「Ａ、Ｂ及びＣのうち少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ又はＣのうち少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ及びＣのうち１以上」、「Ａ、Ｂ又はＣのうち１以上」、「Ａ、Ｂ及び／又はＣ」のこれら各表現は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、又は、ＡとＢとＣ、のいずれかであることを意味する。
【０００８】
このセクションは、一連の概念を簡単な形式で提示するために設けられる。これら概念は、以下でより詳細に、詳細な説明で記載される。このセクションは、請求項が定義する主題の範囲を制限するために用いられることを意図されていない。ここで提示される特徴に加えて、等価物及び変更等を含む特徴を含んでよい。
【０００９】
以下では、本発明の実施形態が、添付図面を参照して説明される。図面中、同じ参照符号は、同じ構成要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、細胞増殖システム（ＣＥＳ）の一実施形態の図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、バイオリアクター内を通る循環路が示されたバイオリアクターの一実施形態の正面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本開示の実施形態に係る、細胞増殖システムの動作中に細胞成長チャンバーを回転方向又は横方向に動かすための揺動装置の図である。
【図２】図２は、本開示の実施形態に係る、予め流体移送装置が取り付けられた細胞増殖システムの斜視図である。
【図３】図３は、本開示の実施形態に係る、細胞増殖システムのハウジングの斜視図である。
【図４】図４は、本開示の実施形態に係る、予め取り付けられる流体移送装置の斜視図である。
【図５】図５は、本開示の一実施形態に係る細胞増殖システムの概略図である。
【図６】図６は、本開示の他の実施形態に係る細胞増殖システムの概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本開示の実施形態に係る、細胞増殖中にフィーディングスケジュールを実施するためのプロセスの動作特徴を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本開示の実施形態に係る、細胞増殖中にフィーディングスケジュールを実施するためのプロセスの動作特徴を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本開示の実施形態に係る、細胞増殖システムと共に使用される、スケジュール化された細胞フィーディングのためのタスク又はプロトコルを実施するためのプロセスの動作特徴を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本開示の実施形態が実行される細胞増殖システムの処理システムの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本開示の一実施形態に係る一例のデータを示す図である。
【図１１】図１１は、本開示の一実施形態に係る一例のデータを示す図である。
【図１２】図１２は、本開示の一実施形態に係る一例のデータを示す図である。
【図１３】図１３は、本開示の一実施形態に係る一例のデータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明では、例示的な実施形態が、添付図面を参照して、説明される。ここでは特定の実施形態を含むことになるが、本開示を限定又は制限するものと解釈されるべきではない。また、実施形態を記載する際、例えば、特徴、動作、及び／又は構造に対して特有な用語が使用される場合があるが、本開示の請求項の範囲は、これら特徴、動作、及び／又は構造に制限されるものではない。当業者であれば、改良を含む他の実施形態は、本開示の精神及び範囲内にあることは理解できよう。さらに、別の実施形態として挙げられている任意のものを含む任意の代替物または追加物が、本明細書に記載された他の任意の実施形態と共に使用されても又は組み込まれてもよい。
【００１２】
本発明の実施形態は主に、スケジュール化された培地投入レートの増加又はスケジュール化されたフィーディング（例えば、毛細管内側（ＩＣ）投入レートの増加又は毛細管外側（ＥＣ）投入レートの増加）を行うことで、細胞増殖システムにおいて細胞を増殖させるためのシステム及び方法に関する。実施形態において、そのような細胞増殖システムは、クローズド自動システムである。フィーディングスケジュールは、細胞（例えば、ＭＳＣ）増殖中の代謝産物レベルに関わらず、ＩＣ投入レートを事前対応的且つ自動的に増加させるために用いられる。スケジュール化されたフィーディング及び／又はスケジュール化された培地交換は、任意のタイプの細胞の増殖に対して適用されてよい。実施形態によれば、該スケジュールに従うことによって、ＩＣ投入レートを増加させるか否かを決定するための代謝物の規則的な、例えば毎日の測定値の取得は、任意としてよい、或いは行わなくてよい。また、実施形態において、培地の使用量は、より予測可能となる。さらに他の実施形態によれば、スケジュールによって、投入レートが維持されてもよい。スケジュール化されたフィーディングによって、投入レートは、手動操作なしで、増加又は維持されてよい。例えば、投入レートは、増加された後、一定状態にされる。この場合、スケジュールによって、レートの増加及び維持の両方が行われる。他の実施形態において、第１スケジュールによって、投入レートの増加が行われ、第２スケジュールによって、投入レートを所定のレートに維持する。実施形態において、第１スケジュールは、第２スケジュールと異なる。さらに他の実施形態では、第３、第４、第５、第６、第７等のスケジュールのように、さらに追加のスケジュールを使用してもよい。
【００１３】
実施形態は、上述のように、細胞増殖システムに関する。実施形態において、細胞増殖システムはクローズドシステムである。クローズド細胞増殖システムは、大気に直接さらされない内容物を含む。そのような細胞増殖システムは自動化されてもよい。実施形態において、接着性又は非接着性の両方のタイプの細胞を、該細胞増殖システムのバイオリアクターにおいて成長させることができる。実施形態によれば、細胞増殖システムは、基礎培地又は他のタイプの培地を含んでよい。培地の補充方法は、クローズド細胞増殖システムのバイオリアクターで行われる細胞成長のために提供される。実施形態において、そのようなシステムと共に使用されるバイオリアクターは、中空糸型バイオリアクターである。本発明の実施形態によれば、種々のバイオリアクターが使用されてよい。
【００１４】
実施形態において、該システムは、少なくとも両端部を有する第１流体流路を備えるバイオリアクターを有し、前記第１流体流路の第１端部は、中空糸膜の第１ポートと流体的に関連付けられ、前記第１流体流路の第２端部は、前記中空糸膜の第２ポートと流体的に関連付けられ、前記第１流体流路は、前記中空糸膜の毛細管内側部分を有する。実施形態において、中空糸膜は、複数の中空糸を備える。該システムは、前記第１流体流路と流体的に関連付けられた流体入口路を有し、第１流体入口路を介して、前記第１流体流路には、複数の細胞が導入される。前記バイオリアクターの前記第１流体流路において流体を循環させる第１ポンプも含まれる。実施形態において、該システムは、前記第１ポンプの動作を制御するコントローラを有する。一実施形態において、前記コントローラは、例えば、プロセッサを有するコンピューティングシステムである。実施形態において、前記コントローラは、前記ポンプを制御して、前記第１流体流路内において、流体を、第１レートにて循環させる。いくつかの実施形態において、毛細管内側培地バッグからの毛細管内側投入流体を前記第１流体流路に移送する第２ポンプと、前記第２ポンプの動作を制御する第２コントローラと、をさらに備える。実施形態において、前記第２コントローラは前記第２ポンプを制御することによって、例えば、細胞を細胞投入バッグから前記第１流体流路に移送する。実施形態において、さらなるコントローラ（例えば第３コントローラ、第４コントローラ、第５コントローラ、第６コントローラ等）が使用されてもよい。本開示の実施形態において、さらなるポンプ（例えば第３ポンプ、第４ポンプ、第５ポンプ、第６ポンプ等）が使用されてもよい。さらに、本開示では、培地バッグ、細胞投入バッグ等について述べられるが、複数のバッグ、例えば、第１培地バッグ、第２培地バッグ、第３培地バッグ、第１細胞投入バッグ、第２細胞投入バッグ、第３細胞投入バッグ等、及び／又はその他のタイプの容器、が使用されてもよい。他の実施形態では、単一の培地バッグ、単一の細胞投入バッグ等が使用される。また、実施形態において、追加の又は別の流路（例えば、第２流体流路、第２流体入口路等）を設けてもよい。
【００１５】
他の実施形態において、該システムは、例えば、細胞増殖システムに結合されたプロセッサと、該プロセッサと通信を行い、データを表示するディスプレイ装置と、該プロセッサと通信を行い、該プロセッサによって読取可能な、一連の命令を格納するメモリと、によって制御される。実施形態において、プロセッサによって命令が実行されると、プロセッサは、例えば、バイオリアクターのコーティングを指示する命令を受け取る。その命令に応答して、プロセッサは、バイオリアクターをコーティングするための一連のステップを実行し、次に、例えば、バイオリアクター内に細胞を導入する命令を受け取る。その命令に応答して、プロセッサは、例えば、細胞投入バッグから細胞をバイオリアクター内に導入するための一連のステップを実行する。
【００１６】
本発明の実施形態に係る細胞増殖システム（ＣＥＳ）の一例が、図１Ａに概略的に示される。ＣＥＳ１０は、第１流体循環路１２と第２流体循環路１４とを有する。実施形態によれば、第１流体流路１６は、中空糸型細胞成長チャンバー２４（「バイオリアクター」とも呼ばれる）に流体的に関連付けられた少なくとも両端部１８、２０を有する。詳細には、端部１８は、細胞成長チャンバー２４の第１入口２２と流体的に関連付けられ、端部２０は、細胞成長チャンバー２４の第１出口２８と流体的に関連付けられる。第１循環路１２において、流体は、細胞成長チャンバー２４に配置された中空糸膜１１７（図１Ｂ参照）の中空糸１１６（図１Ｂ参照）の内部を通る（細胞成長チャンバー及び中空糸膜は以下でより詳細に説明される）。また、第１流量制御装置３０が、第１流体流路１６に動作可能に接続され、第１循環路１２における流体の流れを制御する。
【００１７】
第２流体循環路１４は、第２流体流路３４と、細胞成長チャンバー２４と、第２流量制御装置３２と、を有する。実施形態によれば、第２流体流路３４は、少なくとも両端部３６、３８を有する。第２流体流路３４の端部３６は、細胞成長チャンバー２４の入口ポート４０に、端部３８は、出口ポート４２にそれぞれ流体的に関連付けられる。細胞成長チャンバー２４を流れる流体は、細胞成長チャンバー２４の中空糸膜１１７（図１Ｂ参照）の外側と接触する。中空糸膜は、複数の中空糸を備える。第２流体循環路１４は、第２流量制御装置３２と動作可能に接続される。
【００１８】
このように、第１及び第２流体循環路１２、１４は、中空糸膜１１７（図１Ｂ参照）によって、細胞成長チャンバー２４において分離されている。第１流体循環路１２の流体は、細胞成長チャンバー２４において中空糸の毛細管内側（ＩＣ）空間を流れる。従って、第１流体循環路１２は「ＩＣループ」と呼ばれる。第２流体循環路１４の流体は、細胞成長チャンバー２４において中空糸の毛細管外側（ＥＣ）空間を流れる。従って、第２流体循環路１４は「ＥＣループ」と呼ばれる。実施形態によれば、第１流体循環路１２の流体は、第２流体循環路１４の流体の流れに対して、並流方向又は逆流方向のどちらを流れてもよい。
【００１９】
流体入口路４４は、第１流体循環路１２に流体的に関連付けられる。流体入口路４４によって、流体は第１流体循環路１２に導入され、流体出口路４６によって、流体は、ＣＥＳ１０から排出される。第３流量制御装置４８が、流体入口路４４に動作可能に関連付けられる。あるいは、第３流量制御装置４８は、第１出口路４６に関連付けられてもよい。
【００２０】
実施形態によれば、ここで使用される流量制御装置としては、ポンプ、バルブ、クランプ、又はそれらの組み合わせが可能である。複数のポンプ、複数のバルブ、複数のクランプを、任意に組み合わせて配置してもよい。種々の実施形態において、流量制御装置は、蠕動ポンプであるか又は蠕動ポンプを含む。他の実施形態において、流体循環路、入口ポート、出口ポートは、任意の材料の配管で構成されてよい。
【００２１】
種々の部材に対して、「動作可能に関連付けられた」と記載されているが、ここで使用される「動作可能に関連付けられた」とは、動作可能な方式で互いに連結された部材を指し、部材が直接連結されている実施形態や、２つの連結された部材の間に別の部材が配置されている実施形態等も包含する。「動作可能に関連付けられた」部材は、「流体的に関連付けられる」ことができる。「流体的に関連付けられた」とは、流体が部材間を移動可能なように互いに連結された部材を指す。「流体的に関連付けられた」という用語は、２つの流体的に関連付けられた部材間に別の部材を配置する実施形態や、部材を直接接続する実施形態等を包含する。流体的に関連付けられた部材は、流体と接触しないが他の部材と接触することにより、システムを操作する部材を含んでもよい（例えば、可撓性の管の外側を圧縮することにより、該管を介して流体をポンピングする蠕動ポンプ等）。
【００２２】
一般に、緩衝液、タンパク質含有流体、細胞含有流体のように、如何なる種類の流体でも、循環路、入口路、出口路を流れることが可能である。本明細書で使用される用語「流体」「培地」「流体培地」は交換可能に使用される。
【００２３】
図１Ｂは、本発明と共に使用される中空糸型細胞成長チャンバー１００の一例を示す正面図である。細胞成長チャンバー１００は、長手方向軸ＬＡ−ＬＡを有し、細胞成長チャンバー筐体１０４を備える。少なくとも１つの実施形態において、細胞成長チャンバー筐体１０４は、４つの開口部又は４つのポート、すなわち、ＩＣ入口ポート１０８、ＩＣ出口ポート１２０、ＥＣ入口ポート１２８、ＥＣ出口ポート１３２を有する。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、第１循環路内の流体は、細胞成長チャンバー１００の第１長手方向端１１２におけるＩＣ入口ポート１０８を通って細胞成長チャンバー１００に進入し、中空糸膜１１７を構成する複数の中空糸１１６の毛細管内側（種々の実施形態において、中空糸膜の毛細管内（「ＩＣ」）側又は「ＩＣ空間」と呼ぶ）に進入して通過し、細胞成長チャンバー１００の第２長手方向端１２４に位置するＩＣ出口ポート１２０を通って細胞成長チャンバー１００の外に出る。ＩＣ入口ポート１０８とＩＣ出口ポート１２０との間の流路は、細胞成長チャンバー１００のＩＣ部分１２６を構成する。第２循環路内の流体は、ＥＣ入口ポート１２８を通って細胞成長チャンバー１００に進入し、中空糸１１６の毛細管外側又は外側（該膜の「ＥＣ側」又は「ＥＣ空間」と呼ぶ）に接触して、ＥＣ出口ポート１３２を通って細胞成長チャンバー１００の外に出る。ＥＣ入口ポート１２８とＥＣ出口ポート１３２との間の流路は、細胞成長チャンバー１００のＥＣ部分１３６を構成する。ＥＣ入口ポート１２８を通って細胞成長チャンバー１００に入った流体は、中空糸１１６の外側に接触する。小分子（例えば、イオン、水、酸素、乳酸塩等）は、中空糸１１６を通じて中空糸の内部すなわちＩＣ空間から外側すなわちＥＣ空間へ、又はＥＣ空間からＩＣ空間へ拡散することができる。成長因子のような高分子量の分子は、通常は、大きすぎるため中空糸膜を通過できず、中空糸１１６のＩＣ空間内にとどまる。実施形態において、培地は、必要であれば交換してもよい。また、必要であれば、培地を酸素供給器（ｏｘｙｇｅｎａｔｏｒ）又はガス移送モジュールを通じて循環させて、ガスを交換してもよい。実施形態において、以下で説明するが、細胞は、第１循環路及び／又は第２循環路内に含有させることができ、膜のＩＣ側及び／又はＥＣ側に存在させることができる。
【００２５】
中空糸膜１１７を作製するために使用される材料は、中空糸になるものであれば、任意の生体適合性高分子材料でよい。本発明の一実施形態によれば、使用される材料の１つとしては、合成ポリスルホン系材料が挙げられる。細胞を中空糸の表面に付着させるため、実施形態によれば、表面は何らかの方法で修飾されてよい。例えば、少なくとも細胞成長表面をフィブロネクチンやコラーゲンのようなタンパク質でコーティングすることによって、或いは、表面を放射線で照射することによって、表面は修飾されてよい。膜表面のガンマ線処理によって、フィブロネクチンやクリオプレシピテート（ｃｒｙｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ）等で追加コーティングをすることなく、付着性細胞を付着させることができる。ガンマ照射処理された膜で作製されたバイオリアクターは再利用することができる。本開示の実施形態において、細胞付着のためのその他のコーティング及び／又は処理が行われてもよい。
【００２６】
実施形態において、ＣＥＳ（例えば、ＣＥＳ５００（図５）及び／又はＣＥＳ６００（図６）は、回転方向及び／又は横方向揺動装置に取り付けることによって、細胞増殖システムの他の部品に対して細胞成長チャンバーを動かす、すなわち「揺らす」ように構成された装置を有する。図１Ｃは、そのような装置の１つを示す。一実施形態では、該装置において、バイオリアクター１００は、２つの回転方向揺動部品と１つの横方向揺動部品とに回転するように接続されている。
【００２７】
第１回転方向揺動装置部品１３８は、バイオリアクター１００を、バイオリアクター１００の中心軸１４２を中心に回転させる。回転方向揺動装置部品１３８は、バイオリアクター１００に、回転するように関連付けられる。実施形態において、バイオリアクター１００は、中心軸１４２を中心に、単一の方向（時計回り方向又は反時計回り方向）に連続して回転することができる。或いは、バイオリアクター１００は、例えば、中心軸１４２を中心に、最初は時計回り、続いて反時計回りのように、交互に回転させることも可能である。
【００２８】
ＣＥＳはまた、バイオリアクター１００を回転軸１４４中心に回転させる第２回転方向揺動部品を有する。回転軸１４４は、バイオリアクター１００の中心点を通り、中心軸１４２に対して垂直である。実施形態において、バイオリアクター１００は、回転軸１４４を中心に、時計回り方向又は反時計回り方向のいずれかの単一方向に連続回転可能である。或いは、バイオリアクター１００は、回転軸１４４を中心に、例えば、最初は時計回り、続いて反時計回りのように、交互に回転させることが可能である。種々の実施形態において、バイオリアクター１００を、回転軸１４４を中心に回転させることが可能であり、重力に対して水平方向姿勢に又は垂直方向姿勢に配置することができる。
【００２９】
実施形態において、横方向揺動部品１４０は、バイオリアクター１００と横方向に動くように関連付けられる。実施形態において、横方向揺動部品１４０の平面は、ｘ方向及びｙ方向に動く。これにより、バイオリアクターにおける細胞の沈殿は、中空糸内の細胞含有培地の動きによって、減らされる。
【００３０】
揺動装置の回転方向及び／又は横方向の動きによって、装置内における細胞の沈殿が減らされ、また、バイオリアクターのある部分に細胞が捕獲される可能性も抑えられる。細胞成長チャンバーにおける細胞の沈殿速度は、ストークスの式に従って、細胞と懸濁培地との密度差に比例する。ある実施形態において、上述のように、１８０°回転（速い）と休止（例えば、合計時間３０秒）を繰り返すことにより、非接着性の赤血球の懸濁状態が維持される。一実施形態では、約１８０°の最小回転が好ましい。しかしながら、３６０°以上の回転を行うこともできる。異なる揺動部品を別個に又は組み合わせて使用してもよい。例えば、バイオリアクター１００を中心軸１４２中心に回転させる揺動部品を、バイオリアクター１００を軸１４４中心に回転させる揺動部品と組み合わせることができる。同様に、異なる軸を中心に時計回り及び反時計回りを独立に組み合わせて行うこともできる。
【００３１】
図２において、本発明の実施形態に係る、プリマウントタイプの流体輸送組立体を有する細胞増殖システム２００の実施形態が示される。ＣＥＳ２００は、細胞増殖装置２０２を有する。細胞増殖装置２０２は、細胞増殖装置２０２の後側部分２０６と係合するハッチ又は閉可能なドア２０４を有する。細胞増殖装置２０２内の内部空間２０８は、プリマウントタイプの流体輸送組立体を受容し係合固定するような特徴を有する。プリマウントタイプの流体輸送組立体２１０は、細胞増殖装置２０２に取り外し可能に取り付けられており、細胞増殖装置２０２において、使用された流体輸送組立体２１０を、新しい又は未使用の流体輸送組立体２１０に比較的迅速に交換できるようになっている。単一の細胞増殖装置２０２の動作によって、第１の流体輸送組立体２１０を用いて細胞の第１のセットを成長又は増殖させ、その後、第１の流体輸送組立体２１０を第２の流体輸送組立体２１０に交換する際に細胞増殖装置２０２を殺菌することなく、第２の流体輸送組立体２１０を用いて細胞の第２のセットを成長又は増殖させることができる。プリマウントタイプの流体輸送組立体２１０は、バイオリアクター１００と酸素供給器又はガス移送モジュール２１２（図４参照）を有してよい。流体輸送組立体２１０に接続される種々の培地用配管を受容する実施形態に係る配管案内スロットが２１４として示される。
【００３２】
図３は、本発明の実施形態に係る、プリマウントタイプの流体輸送組立体２１０（図２参照）を取り外し可能に取り付ける前の、細胞増殖装置２０２の後側部分２０６を示す。閉可能なドア２０４（図２参照）は、図３では省略されている。細胞増殖装置２０２の後側部分２０６には、流体輸送組立体２１０の構成要素と組み合わせて動作する複数の異なる構造が設けられている。詳細には、細胞増殖装置２０２の後側部分２０６は、流体輸送組立体２１０におけるポンプループと協働する複数の蠕動ポンプ（ＩＣ循環ポンプ２１８、ＥＣ循環ポンプ２２０、ＩＣ入口ポンプ２２２、ＥＣ入口ポンプ２２４）を有する。また、細胞増殖装置２０２の後側部分２０６は、複数のバルブ（ＩＣ循環バルブ２２６、試薬バルブ２２８、ＩＣ培地バルブ２３０、空気除去バルブ２３２、細胞入口バルブ２３４、洗浄バルブ２３６、分配バルブ２３８、ＥＣ培地バルブ２４０、ＩＣ廃棄バルブ２４２、ＥＣ廃棄バルブ２４４、収穫バルブ２４６）を有する。さらに、複数のセンサ（ＩＣ出口圧力センサ２４８、ＩＣ入口圧力／温度センサ２５０、ＥＣ入口圧力／温度センサ２５２、ＥＣ出口圧力センサ２５４）が、細胞増殖装置２０２の後側部分２０６に関連付けられる。一実施形態によれば、さらに、空気除去チャンバーのための光学センサ２５６が示されている。
【００３３】
実施形態によれば、バイオリアクター１００を回転させるための軸又はロッカー制御部２５８が示されている。軸又はロッカー制御部２５８と関連付けられた軸嵌合部２６０によって、細胞増殖装置２０２の後側部分２０６に対して、流体輸送組立体２１０又は４００の軸アクセス開口部（例えば、配管収納部３００（図４）の開口部４２４（図４））の適切な位置合わせが行える。軸又はロッカー制御部２５８の回転によって、軸嵌合部２６０及びバイオリアクター１００に対して回転運動が付与される。従って、ＣＥＳ２００のオペレータ又はユーザが、新しい又は未使用の流体輸送組立体４００（図４）を、細胞増殖装置２０２に取り付ける際、位置合わせは、軸嵌合部２６０に対して、流体輸送組立体２１０又は４００の軸アクセス開口部（例えば、図４の開口部４２４）を適切に方向付けるといった比較的簡単な作業となる。
【００３４】
図４は、取り付け・取り外し自在のプリマウントタイプの流体輸送組立体４００の斜視図である。プリマウントタイプの流体輸送組立体４００は、細胞増殖装置２０２（図２及び図３）に取り外し可能に取り付けられており、細胞増殖装置２０２において、使用された流体輸送組立体４００を、新しい又は未使用の流体輸送組立体４００に比較的迅速に交換できるようになっている。図４に示されるように、バイオリアクター１００は、軸嵌合部４０２を含むバイオリアクターカップリングに取り付けられる。軸嵌合部４０２は、細胞増殖装置２０２の軸（図３では２５８）を係合させるための１以上の軸締結機構（付勢された腕部又はバネ部材４０４）を有する。
【００３５】
実施形態によれば、流体輸送組立体４００は、配管４０８Ａ、４０８Ｂ、４０８Ｃ、４０８Ｄ、４０８Ｅ等及び管継手を有する。これらにより、以下で説明されるように、図５〜図６に示されるような流体路が提供される。ポンプループ４０６Ａ、４０６Ｂもポンプのために設けられる。実施形態において、細胞増殖装置２０２が配置される場所に、種々の培地が設けられてもよいが、実施形態によれば、プリマウントタイプの流体輸送組立体４００は、細胞増殖装置２０２の外部に延在する程度に十分な長さの配管を有することで、培地バッグ又は培地容器に関連付けられた配管が溶着接続されることが可能となる。
【００３６】
次に、図５は、細胞増殖システム５００の実施形態の概略図である。図６は、別の実施形態である細胞増殖システム６００の概略図である。図５及び図６に示される実施形態では、以下で説明するように、細胞は、ＩＣ空間で成長される。しかしながら、本発明は、そのような例に限定されない。他の実施形態では、細胞はＥＣ空間で成長されてもよい。
【００３７】
図５は、実施形態に係るＣＥＳ５００を示している。ＣＥＳ５００は、第１流体循環路５０２（「毛細管内側ループ」又は「ＩＣループ」とも呼ぶ）と第２流体循環路５０４（「毛細管外側ループ」又は「ＥＣループ」とも呼ぶ）とを有する。第１流体流路５０６は、細胞成長チャンバー５０１に流体的に関連付けられて、第１流体循環路５０２を構成する。流体は、ＩＣ入口ポート５０１Ａを介して細胞成長チャンバー５０１に流入し、細胞成長チャンバー５０１内の中空糸を通って、ＩＣ出口ポート５０１Ｂを介して流出する。圧力測定器５１０は、細胞成長チャンバー５０１を離れる培地の圧力を測定する。培地は、培地流量を制御するために用いられるＩＣ循環ポンプ５１２を介して、流れる。ＩＣ循環ポンプ５１２は、第１方向又は第１方向の反対の第２方向に、流体をポンピング可能である。出口ポート５０１Ｂは、逆方向では、入口として使用することができる。ＩＣループに流入する培地は、バルブ５１４を介して流入することができる。当業者であれば理解できるように、追加のバルブ、圧力測定器、圧力／温度センサ、ポート及び／又は他の装置を種々の位置に配置して、流体経路のある部分において、培地を隔離し及び／又は該培地の特性を測定することもできる。従って、示される概略図は、ＣＥＳ５００の複数の要素に対する１つの可能な構成であり、１以上の実施形態の範囲において、変形可能であると理解されるべきである。
【００３８】
ＩＣループ５０２に対して、培地のサンプルは、動作中に、サンプルポート５１６又はサンプルコイル５１８から得られる。第１流体循環路５０２に配置された圧力／温度測定器５２０によって、動作中において、培地圧力及び温度が測定できる。そして、培地は、ＩＣ入口ポート５０１Ａに戻って、流体循環路５０２を完了する。細胞成長チャンバー５０１で成長／増殖した細胞は、細胞成長チャンバー５０１から流し出され、バルブ５９８を通って収穫バッグ５９９に入るか、中空糸内に再分配され、さらに成長される。
【００３９】
第２流体循環路５０４において、流体は、ＥＣ入口ポート５０１Ｃを介して、細胞成長チャンバー５０１に入り、ＥＣ出口ポート５０１Ｄを介して細胞成長チャンバー５０１を離れる。ＥＣループ５０４では、培地は、細胞成長チャンバー５０１の中空糸の外側と接触し、それによって、小分子の中空糸への及び中空糸からの拡散が可能となる。
【００４０】
実施形態において、培地が細胞成長チャンバー５０１のＥＣ空間に入る前に、第２流体循環路５０４に配置された圧力／温度測定器５２４によって、該培地の圧力及び温度が測定可能である。培地が細胞成長チャンバー５０１を離れた後、圧力測定器５２６によって、第２流体循環路５０４の培地の圧力が測定可能である。ＥＣループに対して、培地のサンプルは、動作中に、サンプルポート５３０から又はサンプルコイルから得られる。
【００４１】
実施形態において、細胞成長チャンバー５０１のＥＣ出口ポート５０１Ｄを離れた後、第２流体循環路５０４の流体は、ＥＣ循環ポンプ５２８を通って、酸素供給器又はガス移送モジュール５３２に至る。ＥＣ循環ポンプ５２８は、両方向に流体をポンピング可能である。第２流体流路５２２は、酸素供給器入口ポート５３４及び酸素供給器出口ポート５３６を介して酸素供給器又はガス移送モジュール５３２と流体的に関連付けられている。動作中は、流体培地は、酸素供給器入口ポート５３４を介して、酸素供給器又はガス移送モジュール５３２に流入し、酸素供給器出口ポート５３６を介して、酸素供給器又はガス移送モジュール５３２から流出する。酸素供給器又はガス移送モジュール５３２は、例えば、ＣＥＳ５００における培地に対して、酸素を付加し、気泡を除去する。種々の実施形態において、第２流体循環路５０４における培地は、酸素供給器又はガス移送モジュール５３２に入るガスと平衡状態にある。酸素供給器又はガス移送モジュール５３２は、適当なサイズの任意の酸素供給器又はガス移送装置でよい。空気又はガスは、フィルタ５３８を介して酸素供給器又はガス移送モジュール５３２に流入し、フィルタ５４０を介して、酸素供給器又はガス移送装置５３２から流出する。フィルタ５３８、５４０は、酸素供給器又はガス移送モジュール５３２及び関連する培地の汚染を減少又は防止する。プライミング工程の一部を行っている際にＣＥＳ５００からパージされた空気又はガスは、酸素供給器又はガス移送モジュール５３２を介して大気にベント可能である。
【００４２】
ＣＥＳ５００を含む構成において、第１流体循環路５０２及び第２流体循環路５０４における流体培地は、同じ方向で（並流構成で）細胞成長チャンバー５０１を流れる。ＣＥＳ５００は、対向流で流れるように構成してもよい。
【００４３】
少なくとも１つの実施形態において、（バッグ５６２からの）細胞を含む培地及びバッグ５４６からの流体培地は、第１流体流路５０６を介して第１流体循環路５０２に導入される。流体容器５６２（例えば、細胞入口バッグ又は空気をシステム外にプライミングするための生理食塩水プライミング流体）は、バルブ５６４を介して、第１流体流路５０６及び第１流体循環路５０２に流体的に関連付けられる。
【００４４】
流体容器、又は培地バッグ５４４（例えば、試薬）は、バルブ５４８を介して第１流体入口路５４２に、又はバルブ５７６を介して第２流体入口路５７４に流体的に関連付けられ、流体容器５４６（例えば、ＩＣ培地）は、バルブ５５０を介して第１流体入口路５４２に、又はバルブ５７０を介して第２流体入口路５７４に流体的に関連付けられる。また、滅菌され密封可能な第１及び第２入力プライミング路５０８、５０９が設けられる。空気除去チャンバー（ＡＲＣ）５５６が、第１循環路５０２に流体的に関連付けられる。空気除去チャンバー５５６は、１以上の超音波センサを有してもよい。該センサには、空気除去チャンバー５５６内における特定の測定点において、空気、流体の不足、及び／又はガス／流体境界、例えば、空気／流体境界、を検知するための上部センサ及び下部センサが含まれる。例えば、空気除去チャンバー５５６の底部近傍及び／又は頂部近傍で、超音波センサを用いて、それらの場所における空気、流体、及び／又は空気／流体境界を検知することができる。実施形態において、本開示の範囲を逸脱しない範囲で、他のタイプのセンサを使用することができる。例えば、本開示の実施形態に従って、光学センサを使用してもよい。プライミング工程の一部又はその他のプロトコルを行っている際にＣＥＳ５００からパージされる空気又はガスは、空気除去チャンバー５５６と流体的に関連付けられたライン５５８を通って、エアバルブ５６０から大気中へベント可能である。
【００４５】
（例えば、バッグ５６８からの）ＥＣ培地又は（例えば、バッグ５６６からの）洗浄液が第１流体流路又は第２流体流路に加えられる。流体容器５６６は、バルブ５７０と流体的に関連付けられる。バルブ５７０は、分配バルブ５７２及び第１流体入口路５４２を介して第１流体循環路５０２と流体的に関連付けられる。また、バルブ５７０を開け、分配バルブ５７２を閉じることにより、流体容器５６６は、第２流体入口路５７４及びＥＣ入口路５８４を介して第２流体循環路５０４と流体的に関連付けることができる。同様に、流体容器５６８は、バルブ５７６と流体的に関連付けられる。バルブ５７６は、第１流体入口路５４２及び分配バルブ５７２を介して第１流体循環路５０２と流体的に関連付けられる。また、バルブ５７６を開け、分配バルブ５７２を閉じることにより、流体容器５６８は、第２流体入口路５７４と流体的に関連付けることができる。
【００４６】
培地試薬の導入又は洗浄液の導入のために、オプションで熱交換器５５２を設けてもよい。
【００４７】
ＩＣループにおいて、流体はまず、ＩＣ入口ポンプ５５４によって送られる。ＥＣループでは、流体はまず、ＥＣ入口ポンプ５７８によって送られる。超音波センサのようなエア検知器５８０がＥＣ入口路５８４と関連付けられてもよい。
【００４８】
少なくとも１つの実施形態において、第１及び第２流体循環路５０２、５０４は、廃棄ライン５８８と接続される。バルブ５９０を開けると、ＩＣ培地は、廃棄ライン５８８を流れ、廃棄バッグ又は出口バッグ５８６に至る。同様に、バルブ５８２を開けると、ＥＣ培地は、廃棄ライン５８８を介して廃棄バッグ又は出口バッグ５８６に流れる。
【００４９】
実施形態において、細胞は、細胞収穫路５９６を通って収穫される。ここでは、細胞成長チャンバー５０１からの細胞は、細胞収穫路５９６及びバルブ５９８を通るように、細胞を含むＩＣ培地をポンピングして、細胞収穫バッグ５９９へ送ることによって、収穫される。
【００５０】
ＣＥＳ５００の種々の構成要素は、細胞増殖装置２０２（図２、図３参照）のような装置又はハウジング内に収納される。そこでは、該装置が、細胞及び培地を、例えば、所定の温度に維持する。
【００５１】
図６は、細胞増殖システム６００の他の実施形態の概略図である。ＣＥＳ６００は、第１流体循環路６０２（「毛細管内側ループ」又は「ＩＣループ」とも呼ぶ）と第２流体循環路６０４（「毛細管外側ループ」又は「ＥＣループ」とも呼ぶ）とを有する。第１流体流路６０６は、細胞成長チャンバー６０１に流体的に関連付けられて、第１流体循環路６０２を構成する。流体は、ＩＣ入口ポート６０１Ａを介して細胞成長チャンバー６０１に流入し、細胞成長チャンバー６０１内の中空糸を通って、ＩＣ出口ポート６０１Ｂを介して流出する。圧力センサ６１０は、細胞成長チャンバー６０１を離れる培地の圧力を測定する。圧力の他に、センサ６１０は、作動中において、培地圧力及び培地温度を検知する温度センサであってもよい。培地は、培地流量を制御するために用いられるＩＣ循環ポンプ６１２を介して、流れる。ＩＣ循環ポンプ６１２は、第１方向又は第１方向の反対の第２方向に、流体をポンピング可能である。出口ポート６０１Ｂは、逆方向では、入口として使用することができる。ＩＣループに流入する培地は、バルブ６１４を介して流入することができる。当業者であれば理解できるように、追加のバルブ、圧力測定器、圧力／温度センサ、ポート及び／又は他の装置を種々の位置に配置して、流体経路のある部分において、培地を隔離し及び／又は該培地の特性を測定することもできる。従って、示される概略図は、ＣＥＳ６００の複数の要素に対する１つの可能な構成であり、１以上の実施形態の範囲において、変形可能であると理解されるべきである。
【００５２】
ＩＣループに対して、培地のサンプルは、動作中に、サンプルコイル６１８から得られる。そして、培地は、ＩＣ入口ポート６０１Ａに戻って、流体循環路６０２を完了する。細胞成長チャンバー６０１で成長／増殖した細胞は、細胞成長チャンバー６０１から流し出され、バルブ６９８及びライン６９７を介して収穫バッグ６９９に入る。或いは、バルブ６９８が閉じている場合、細胞は、チャンバー６０１に再分配され、さらに成長される。
【００５３】
第２流体循環路６０４において、流体は、ＥＣ入口ポート６０１Ｃを介して、細胞成長チャンバー６０１に入り、ＥＣ出口ポート６０１Ｄを介して細胞成長チャンバー６０１を離れる。ＥＣループでは、培地は、細胞成長チャンバー６０１の中空糸の外側と接触し、それによって、チャンバー６０１内における小分子の中空糸への及び中空糸からの拡散が可能となる。
【００５４】
培地が細胞成長チャンバー６０１のＥＣ空間に入る前に、第２流体循環路６０４に配置された圧力／温度センサ６２４によって、該培地の圧力及び温度を測定することができる。培地が細胞成長チャンバー６０１を離れた後に、センサ６２６によって、第２流体循環路６０４の培地の圧力及び／又は温度を測定することができる。ＥＣループに対して、培地のサンプルは、動作中に、サンプルポート６３０から又はサンプルコイルから得られる。
【００５５】
細胞成長チャンバー６０１のＥＣ出口ポート６０１Ｄを離れた後、第２流体循環路６０４の流体は、ＥＣ循環ポンプ６２８を通って、酸素供給器又はガス移送モジュール６３２に至る。実施形態において、ＥＣ循環ポンプ６２８もまた、両方向に流体をポンピング可能である。第２流体流路６２２は、酸素供給器又はガス移送モジュール６３２の入口ポート６３２Ａ及び出口ポート６３２Ｂを介して酸素供給器又はガス移送モジュール６３２と流体的に関連付けられている。動作中は、流体培地は、入口ポート６３２Ａを介して、酸素供給器又はガス移送モジュール６３２に流入し、出口ポート６３２Ｂを介して、酸素供給器又はガス移送モジュール６３２から流出する。酸素供給器又はガス移送モジュール６３２は、例えば、ＣＥＳ６００における培地に対して、酸素を付加し、気泡を除去する。種々の実施形態において、第２流体循環路６０４における培地は、酸素供給器又はガス移送モジュール６３２に入るガスと平衡状態にある。酸素供給器又はガス移送モジュール６３２は、酸素供給又はガス移送に有用な、適当なサイズの任意の装置でよい。空気又はガスは、フィルタ６３８を介して酸素供給器又はガス移送モジュール６３２に流入し、フィルタ６４０を介して、酸素供給器又はガス移送装置６３２から流出する。フィルタ６３８、６４０は、酸素供給器又はガス移送モジュール６３２及び関連する培地の汚染を減少又は防止する。プライミング工程の一部を行っている際にＣＥＳ６００からパージされた空気又はガスは、酸素供給器又はガス移送モジュール６３２を介して大気にベント可能である。
【００５６】
ＣＥＳ６００として示された該構成において、第１流体循環路６０２及び第２流体循環路６０４における流体培地は、同じ方向で（並流構成で）細胞成長チャンバー６０１を流れる。実施形態に係るＣＥＳ６００は、対向流で流れるように構成してもよい。
【００５７】
少なくとも１つの実施形態において、（細胞容器、例えばバッグのようなソースからの）細胞を含む培地は、取り付け点６６２に取り付けられ、培地源からの流体培地は、取り付け点６４６に取り付けられる。細胞及び培地は、第１流体流路６０６を介して第１流体循環路６０２に導入される。取り付け点６６２は、バルブ６６４を介して、第１流体流路６０６と流体的に関連付けられる。取り付け点６４６は、バルブ６５０を介して、第１流体流路６０６と流体的に関連付けられる。試薬源を、点６４４に流体的に接続して、バルブ６４８を介して流体入口路６４２に関連付けてもよいし、又はバルブ６４８、６７２を介して第２流体入口路６７４に関連付けてもよい。
【００５８】
空気除去チャンバー（ＡＲＣ）６５６が、第１循環路６０２に流体的に関連付けられる。空気除去チャンバー６５６は、１以上のセンサを有してもよい。該センサには、空気除去チャンバー６５６内における特定の測定点において、空気、流体の不足、及び／又はガス／流体境界、例えば、空気／流体境界、を検知するための上部センサ及び下部センサが含まれる。例えば、空気除去チャンバー６５６の底部近傍及び／又は頂部近傍で、超音波センサを用いて、それらの場所における空気、流体、及び／又は空気／流体境界を検知することができる。実施形態において、本開示の範囲を逸脱しない範囲で、他のタイプのセンサを使用することができる。例えば、本開示の実施形態に従って、光学センサを使用してもよい。プライミング工程の一部又はその他のプロトコルを行っている際にＣＥＳ６００からパージされる空気又はガスは、空気除去チャンバー６５６と流体的に関連付けられたライン６５８を通って、エアバルブ６６０から大気中へベント可能である。
【００５９】
ＥＣ培地源が、ＥＣ培地取り付け点６６８に取り付けられる。洗浄液源が、洗浄液取り付け点６６６に取り付けられる。これにより、ＥＣ培地及び／又は洗浄液が第１流体流路又は第２流体流路に加えられる。取り付け点６６６は、バルブ６７０と流体的に関連付けられる。バルブ６７０は、バルブ６７２及び第１流体入口路６４２を介して第１流体循環路６０２と流体的に関連付けられる。また、バルブ６７０を開け、バルブ６７２を閉じることにより、取り付け点６６６は、第２流体入口路６７４及び第２流体流路６８４を介して第２流体循環路６０４と流体的に関連付けることができる。同様に、取り付け点６６８は、バルブ６７６と流体的に関連付けられる。バルブ６７６は、第１流体入口路６４２及びバルブ６７２を介して第１流体循環路６０２と流体的に関連付けられる。また、バルブ６７６を開け、分配バルブ６７２を閉じることにより、流体容器６６８は、第２流体入口路６７４と流体的に関連付けることができる。
【００６０】
ＩＣループにおいて、流体はまず、ＩＣ入口ポンプ６５４によって送られる。ＥＣループでは、流体はまず、ＥＣ入口ポンプ６７８によって送られる。超音波センサのようなエア検知器６８０がＥＣ入口路６８４と関連付けられてもよい。
【００６１】
少なくとも１つの実施形態において、第１及び第２流体循環路６０２、６０４は、廃棄ライン６８８と接続される。バルブ６９０を開けると、ＩＣ培地は、廃棄ライン６８８を流れ、廃棄バッグ又は出口バッグ６８６に至る。同様に、バルブ６９２を開けると、ＥＣ培地は、廃棄バッグ又は出口バッグ６８６に流れる。
【００６２】
細胞が細胞成長チャンバー６０１にて成長した後、該細胞は、細胞収穫路６９７を介して収穫される。細胞成長チャンバー６０１からの細胞は、バルブ６９８を開けた状態において、細胞を含むＩＣ培地をポンピングすることにより、細胞収穫路６９７を介して、細胞収穫バッグ６９９に収穫される。
【００６３】
ＣＥＳ６００の種々の構成要素は、細胞増殖装置２０２（図２、図３参照）のような装置又はハウジング内に収納される。そこでは、該装置が、細胞及び培地を、例えば、所定の温度に維持する。さらに、ＣＥＳ６００及びＣＥＳ５００（図５参照）の構成要素は、組み合わせられてもよい。他の実施形態において、ＣＥＳは、図５及び図６に示されるよりも、本発明の範囲内において、少ない構成要素又は多い構成要素を含んでもよい。本発明の特徴を含む細胞増殖システムの一例としては、Ｔｅｒｕｍｏ  ＢＣＴ社（コロラド州  レイクウッド）によって製造されている、Ｑｕａｎｔｕｍ（登録商標）細胞増殖システムが挙げられる。
【００６４】
細胞増殖システムの実施例及び詳細な説明は、米国特許第８，３０９，３４７号明細書（「細胞増殖システム及び使用方法」２０１２年１１月１３日発行）に与えられている。該米国特許出願の全体は、ここでの開示により明確に本出願に組み込まれる。
【００６５】
細胞増殖システム及び該システムと関連付けられた方法の種々の実施形態が記載されてきたが、図７Ａでは、本開示の実施形態に係る、ＣＥＳ５００（図５）又はＣＥＳ６００（図６）のような細胞増殖システムと一緒に使用されるスケジュール化されたフィーディングを実行するためのプロセスの動作ステップ７００の例が示される。実施形態において、そのようなスケジュールによって、１以上のスケジュール化された培地交換が行える。ＳＴＡＲＴステップ７０２が開始すると、プロセス７００は、細胞増殖システムにディスポーザブル配管セットを装填するステップ７０４に進む。次に、ステップ７０６において、システムに対するプライミングが行われる。一実施形態において、例えば、プライミングタスクの選択を通じて、ユーザ又はオペレータがシステムに対してプライミングを行うように指示する。一実施形態において、そのようなプライミングタスクは、予めプログラミングされたタスクであってよい。そして、プロセス７００は、ステップ７０８に進み、バイオリアクターのコーティングを行う。ここでは、バイオリアクターはコーティング試薬によってコーティングされる。例えば、実施形態において、試薬容器が空になるまで、試薬はＩＣループ内に投入される。試薬は空気除去チャンバーからＩＣループへと移送され、ＩＣループ内を循環する。例えば、フィブロネクチンやクリオプレシピテートのような当業者に知られている任意のコーティング試薬を使用することができる。バイオリアクターがコーティングされると、ステップ７１０においてＩＣ／ＥＣ洗浄タスクが行われる。ここでは、ＩＣ循環ループとＥＣ循環ループにおいて、流体が交換される。ある実施形態によれば、交換体積は、ＩＣ容量及びＥＣ容量の交換回数によって決定される。
【００６６】
次に、バイオリアクター膜における中空糸にわたって適切な又は所望のガス濃度を維持するため、培地調整タスク７１２が実行される。ここでは、細胞がバイオリアクターに投入される前に、培地が規定のガス供給に対して平衡に達するようにする。例えば、ＥＣ循環レートを高くすることによって、培地とガス移送モジュール又は酸素供給器によるガス供給との間で、迅速に接触が行われる。例えば、ユーザ又はオペレータによるバイオリアクターへの細胞投入の準備が整うまで、システムは適切な又は所望の状態に維持される。
【００６７】
次に、プロセス７００は、ステップ７１４に進み、例えば、細胞投入バッグからバイオリアクターへ細胞の投入を行う。一実施形態において、細胞は、細胞投入バッグが空になるまで、該バッグからバイオリアクターへ投入される。細胞は空気除去チャンバーからバイオリアクターへ移送される。より大きな移送体積を利用する実施形態では、細胞は拡がって投入され、ＩＣ出口へと向かう。細胞の膜への分配は、例えば、ＩＣ入口ではなく、例えば、ＩＣ循環ポンプを介して、ＩＣ循環によって、促進される。さらに、細胞（例えば、付着性細胞）は、ステップ７１６において、中空糸に付着させられる。
【００６８】
次に、プロセス７００は、ステップ７１８へ進み、スケジュール化されたフィーディングを行いたいかどうかが判定される。スケジュール化されたフィーディングが所望される場合、プロセス７００は、「Ｙｅｓ」へ分岐してステップ７２０へ進み、スケジュール化されたフィーディングを、保守的な（ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ）タイプにするか又は積極的な（ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅ）タイプにするか又はその他のタイプにするかを決定する。そのようなスケジュールは、細胞増殖システムのカスタムタスクによって作成されてもよい。その場合、ユーザ又はオペレータが、例えば、所望のフィーディング情報や培地交換のようなその他の条件を入力する。他の実施形態において、スケジュールは、予めプログラムされたタスク又は初期設定のタスク或いは予め保存されたタスクのリストから選択するようにしてもよい。実施形態において、タスク（例えば、カスタムタスク、予めプログラムされたタスク、初期設定タスク等）はまた、細胞の付着や増殖を行っている際のある時点におけるバイオリアクターの回転を定義する。例えば、細胞増殖中のある特定の時点において、バイオリアクターを１８０°又はその他の定義された角度で回転させる。
【００６９】
保守的なフィーディングスケジュールが所望される場合、プロセス７００は、「保守的」に分岐して、ステップ７２２へ進み、保守的フィーディングスケジュールを始める。そして、ステップ７２４において、保守的フィーディングスケジュールに従って、細胞へのフィーディングが行われる。ここでは、細胞は培地によってフィーディングされる。例えば、一実施形態では、細胞は、完全培地によってフィーディングされてよい。完全培地は、細胞成長に用いられる任意の培地源であってよい。一実施形態において、完全培地は、例えば、アルファＭＥＭ（α−ＭＥＭ）やウシ胎仔血清（ＦＢＳ）を含む。当業者に公知の任意のタイプの培地が使用されてよい。図７Ａ及びプロセス７００では、ステップ７２２において１つの保守的フィーディングスケジュールが行われるとして説明されているが、例えば、単一の又は複数の保守的フィーディングスケジュールが使用されてもよい。従って、ステップ７２２及びステップ７２４において、複数の保守的フィーディングスケジュールを開始して、それらに従わせてもよい。他の実施形態では、単一の保守的フィーディングスケジュールが行われる。
【００７０】
一実施形態において、表１で以下に示されるような保守的フィーディングスケジュールが用いられる。
【００７１】
【表１】
2017529088.tif 000003
【００７２】
実施形態において、保守的フィーディングスケジュール中は、ある範囲の投入レート又はある範囲の投入流量が用いられる。例えば、表１に示されるような実施形態において、投入レートは、約０．０１ｍＬ／ｍｉｎ  ＩＣ（又はＥＣ）投入から約１０．０ｍＬ／ｍｉｎ  ＩＣ（又はＥＣ）投入の範囲であり、ある時間毎に（例えば、１日、約２４時間、約１２時間、約３６時間、約４８時間等）で増やされていく。細胞増殖の成長空間又は容積が大きい他の実施形態では、投入レートは、約１００ｍＬ／ｍｉｎから約１，０００ｍＬ／ｍｉｎ、約２，０００ｍＬ／ｍｉｎ、約３，０００ｍＬ／ｍｉｎ等の範囲である。本開示の実施形態によれば、細胞増殖のための容積又は成長空間を考慮して、スケジュール化された投入レート量、投入レート増加量（又は減少量又は維持量）及び／又は培地交換量は使用される。
【００７３】
実施形態によれば、投入レートは、ある時間毎（例えば、１日、約２４時間、約１２時間、約３６時間、約４８時間等）に、前回の時間期間のレートから該レートのあるパーセンテージ（例えば、約１％から約１００％）だけ、増やされる。例えば、投入流量は、前回の時間期間のレートの、約１％以上、約５％以上、約１０％以上、約１５％以上、約２０％以上、約２５％以上、約３０％以上、約３５％以上、約４０％以上、又は、約５０％以上のパーセンテージ分だけ増やされる。他の実施形態では、投入流量は、前回の時間期間のレートの、約５５％以下、約６０％以下、約６５％以下、約７０％以下、約７５％以下、約８０％以下、約８５％以下、約９０％以下、又は、約１００％以下のパーセンテージ分だけ増やされる。実施形態において、投入レートは、時間毎に同じ割合で増やすように線形的に増加してもよいし、時間毎に違う割合で増やすように非線形的に増加してもよい。例えば、表１で示される保守的フィーディングスケジュールでは、第１日目（又は他の時間期間）における投入レートの２倍にすること（すなわち、第１日目のレートの約１００％分を増やすこと）で第２日目（又は他の時間期間）の投入レートを得る。続いて、投入レートは、収穫までの残りの日又は時間期間においては、直前の時間期間のレートに対して、約５０％、約６６．６％、約６０％、約２５％、約２０％のように小さいパーセンテージ分だけ増やされる。実施形態において、保守的フィーディングスケジュールは、各時間期間において、流量の増加、減少、及び／又は維持を行うようにしてよい。
【００７４】
実施形態において、投入レート又は投入流量は、１日を分割した時間期間毎に又はその他の時間毎に（例えば、数時間又は数分、経過する毎に）増加させてもよい。例えば、投入レートは、１２時間間隔で、６時間間隔で、３時間間隔で、１時間間隔で、３０分間隔で、１５分間隔で、自動的に増加させてもよい。他の実施形態において、投入レートは、複数の日数を跨った時間間隔で、増加させてもよい。例えば、投入レートは、１．５日間隔、２日間隔、３日間隔、４日間隔で、自動的に増加させてもよい。
【００７５】
一実施形態において、ステップ７２４で行われる、保守的フィーディングスケジュールに従う細胞フィーディングは、ＣＥＳ５００（図５）又はＣＥＳ６００（図６）のような細胞増殖システムと共に使用されるスケジュール化されたフィーディングを実行するためのプロセスである図７Ｂに例示される一連のステップ７５４に従って実行される。実施形態において、そのようなスケジュール化されたフィーディングは、１以上のスケジュール化された培地交換を行う。プロセス７５４は、プロセス７００（図７Ａ）における１以上のステップとして行われてよい。例えば、プロセス７５４は、プロセス７００（図７Ａ）のステップ７２４、７３０及び／又は７３４の一部として行われてよい。図７Ａに示すように、実施形態において、いくつかのステップは、プロセス７５４の前に行われる。他の実施形態において、プロセス７００（図７Ａ）に示されるものよりも多いステップ又は少ないステップ又は異なるステップが、プロセス７５４の前に行われてもよい。さらに、図７Ｂに示されるものよりも多いステップ又は少ないステップ又は異なるステップが、プロセス７５４に含まれてもよい。例えば、実施形態によれば、追加のステップが、ステップ７６６の後に行われてもよい。
【００７６】
図７Ｂに示されるように、プロセス７５４は、ＳＴＡＲＴステップ７５６において開始する。プロセス７５４は、ステップ７５８に進み、スケジュール（例えば、保守的フィーディングスケジュール）に従って、第１期間において、第１投入レートで、細胞へのフィーディングを行う。次に、ステップ７６０において、第１投入レートは、スケジュールに従って、第１投入レートの第１パーセンテージ分だけ増やされ、第２投入レートを得る。プロセス７５４は、ステップ７６２に進み、スケジュールに従って、第２期間において、該第２投入レートで、細胞へのフィーディングを行う。ステップ７６４において、第２投入レートは、スケジュールに従って、第２投入レートの第２パーセンテージ分だけ増やされ、第３投入レートを得る。プロセス７５４は、ステップ７６６に進み、スケジュールに従って、第３期間において、第３投入レートで、細胞へのフィーディングを行う。そして、プロセス７５４は、ステップ７６８において終了する。プロセス７５４では、第１期間、第２期間、第３期間が示されているが、任意の数の期間（例えば、第４期間、第５期間、第６期間、第７期間等）が存在してよい。さらに、プロセス７５４は、第１投入レート、第２投入レート、第３投入レートを示すが、投入レートは、例えば、第４投入レート、第５投入レート、第６投入レート、第７投入レート等のように、任意の数であってよい。
【００７７】
図７Ａに戻り、保守的フィーディングスケジュールに従って、細胞は、ステップ７２６において成長又は増殖される。細胞は、ステップ７２６において成長又は増殖されることに制限されない。例えば、フィーディングステップ中に増殖されてもよい。実施形態によれば、フィーディングスケジュールに従っている場合は、グルコース及び乳酸塩の測定値はモニターされる必要はなく、また投入レートは手動で増やされる必要もない。しかしながら、実施形態において、例えば、フィーディングスケジュール開始前又は開始中又は開始後に状況をモニターしたい場合は、データは任意に収集されてよい。
【００７８】
ステップ７２０に戻って、積極的スケジュールによるフィーディングが所望される場合、プロセス７００は、ステップ７２０からステップ７２８に分岐し、積極的フィーディングスケジュールを開始する。図７Ａ及びプロセス７００は、ステップ７２８における積極的フィーディングスケジュールに言及するが、例えば、実施形態では、単一又は複数の積極的フィーディングスケジュールが用いられる。従って、ステップ７２８、７３０における細胞のフィーディングのために、複数の積極的フィーディングスケジュールが開始され、それらスケジュールに従わせてもよい。他の実施形態において、単一の積極的フィーディングスケジュールに従ってもよい。そのようなスケジュールは、細胞増殖システム用のカスタムタスクやカスタムプロトコルによって作成される。その場合、ユーザ又はオペレータが、例えば、所望のフィーディング情報や培地交換のようなその他の条件を入力する。他の実施形態において、スケジュールは、予めプログラムされたタスク又は初期設定のタスク或いは予め保存されたタスクのリストから選択するようにしてもよい。実施形態において、タスク（例えば、カスタムタスク、予めプログラムされたタスク、初期設定タスク等）はまた、細胞の付着や増殖を行っている際のある時点におけるバイオリアクターの回転を定義してもよい。例えば、細胞増殖中のある特定の時点において、バイオリアクターを１８０°又はその他の定義された角度で回転させる。
【００７９】
そして、ステップ７３０において、積極的フィーディングスケジュールに従って、細胞に対するフィーディングが行われる。ここでは、細胞は培地によってフィーディングされる。例えば、一実施形態では、細胞は、完全培地によってフィーディングされる。完全培地は、細胞成長に用いられる任意の培地源であってよい。一実施形態において、完全培地は、例えば、アルファＭＥＭ（α−ＭＥＭ）やウシ胎仔血清（ＦＢＳ）を含む。当業者に公知の任意のタイプの培地が使用されてよい。
【００８０】
一実施形態において、表２で以下に示されるような積極的フィーディングスケジュールが用いられる。
【００８１】
【表２】
2017529088.tif 000004
【００８２】
実施形態において、積極的フィーディングスケジュール中は、ある範囲の投入レート又はある範囲の投入流量が用いられる。例えば、表２に示されるような実施形態において、投入レートは、約０．０１ｍＬ／ｍｉｎ  ＩＣ（又はＥＣ）投入から約１２．０ｍＬ／ｍｉｎ  ＩＣ（又はＥＣ）投入の範囲であり、ある時間毎に（例えば、１日、約２４時間、約１２時間、約３６時間、約４８時間等）で増やされていく。細胞増殖の成長空間又は容積が大きい他の実施形態では、投入レートは、約１００ｍＬ／ｍｉｎから約１，０００ｍＬ／ｍｉｎ、約２，０００ｍＬ／ｍｉｎ、約３，０００ｍＬ／ｍｉｎ、約４，０００ｍＬ／ｍｉｎ、約５，０００ｍＬ／ｍｉｎ等の範囲である。本開示の実施形態によれば、細胞増殖のための容積又は成長空間を考慮して、スケジュール化された投入レート量、投入レート増加量（又は減少量又は維持量）及び／又は培地交換量は使用される。
【００８３】
実施形態によれば、投入レートは、ある時間毎（例えば、１日、約２４時間、約１２時間、約３６時間、約４８時間等）に、直前の時間期間のレートのあるパーセンテージ（例えば、約１％から約３００％）分だけ、増やされる。例えば、投入流量は、直前の時間期間のレートの、約１％以上、約５％以上、約１０％以上、約１５％以上、約２０％以上、約２５％以上、約３０％以上、約３５％以上、約４０％以上、又は、約５０％以上の割合だけ増やされる。他の実施形態では、投入流量は、直前の時間期間のレートの、約５５％以下、約６０％以下、約６５％以下、約７０％以下、約７５％以下、約８０％以下、約８５％以下、約９０％以下、約１００％以下、約１２５％以下、約１５０％以下、約１７５％以下、約２００％以下、約２２５％以下、約２５０％以下、約２７５％以下、又は、約３００％以下の割合だけ増やされる。
【００８４】
実施形態において、投入レートは、時間毎に同じ割合で増やすように線形的に増加してもよいし、時間毎に違う割合で増やすように非線形的に増加してもよい。例えば、表２で示される積極的フィーディングスケジュールでは、連続する数回の時間期間にわたって（例えば、数日又は約２４時間）直前の時間期間の投入レートを２倍にする（すなわち、直前の時間期間のレートの約１００％以上分を増やす）。例えば、一実施形態において、積極的フィーディングスケジュールは、少なくとも２回の連続する時間期間にわたって、直前の時間期間の投入レートの約１００％以上分の投入レートが増加される。例えば、細胞は、第１期間にわたって第１投入レートでフィーディングされる。さらに、細胞は、第２期間にわたって第２投入レートでフィーディングされる。そこでは、第２投入レートは、例えば、第１投入レートの約１００％以上の量を含む。次に、細胞は、第３期間にわたって第３投入レートでフィーディングされる。そこでは、第３投入レートは、例えば、第２投入レートの約１００％以上の量を含む。上記のフィーディングの後、投入レートは、収穫までの残りの日又は時間において、直前の時間期間のレートの約５０％、約３３．３％、約２５％、のように小さいパーセンテージ分だけ増やされる。実施形態において、積極的フィーディングスケジュールは、各時間において、流量の増加、及び／又は維持を行うようにしてよい。さらに別の実施形態では、フィーディングスケジュール（例えば、積極的、保守的、又はその他のタイプのフィーディングスケジュール）において、直前の時間期間の流量から減らしてもよい。
【００８５】
実施形態において、投入レート又は投入流量は、１日を分割した時間期間毎に又はその他の時間毎に（例えば、数時間又は数分、経過する毎に）増加させてもよい。例えば、投入レートは、１２時間間隔で、６時間間隔で、３時間間隔で、１時間間隔で、３０分間隔で、１５分間隔で、自動的に増加させてもよい。他の実施形態において、投入レートは、複数の日数を跨った間隔で、増加させてもよい。例えば、投入レートは、約１．５日間隔、２日間隔、３日間隔、４日間隔で、自動的に増加させてもよい。
【００８６】
一実施形態において、ステップ７３０で行われる、積極的フィーディングスケジュールに従う細胞フィーディングは、ＣＥＳ５００（図５）又はＣＥＳ６００（図６）のような細胞増殖システムと共に使用されるスケジュール化されたフィーディングを実行するためのプロセスである図７Ｂに例示される一連のステップ７５４に従って実行される。実施形態において、そのようなスケジュール化されたフィーディングは、１以上のスケジュール化された培地交換を行ってよい。プロセス７５４は、プロセス７００（図７Ａ）における１以上のステップとして行われてよい。例えば、プロセス７５４は、プロセス７００（図７Ａ）のステップ７２４、７３０及び／又は７３４の一部として行われてよい。図７Ａに示すように、実施形態において、いくつかのステップは、プロセス７５４の前に行われる。他の実施形態において、プロセス７００（図７Ａ）に示されるものよりも多いステップ又は少ないステップ又は異なるステップが、プロセス７５４の前に行われてもよい。さらに、図７Ｂに示されるものよりも多いステップ又は少ないステップ又は異なるステップが、プロセス７５４に含まれてもよい。例えば、実施形態によれば、追加のステップが、ステップ７６６の後に行われてもよい。
【００８７】
図７Ｂに示されるように、プロセス７５４は、ＳＴＡＲＴステップ７５６において開始する。プロセス７５４は、ステップ７５８に進み、スケジュール（例えば、積極的フィーディングスケジュール）に従って、第１期間において、第１投入レートで、細胞へのフィーディングを行う。次に、ステップ７６０において、第１投入レートは、スケジュールに従って、第１投入レートの第１パーセンテージ分だけ増やされ、第２投入レートを得る。プロセス７５４は、ステップ７６２に進み、スケジュールに従って、第２期間において、該第２投入レートで、細胞へのフィーディングを行う。ステップ７６４において、第２投入レートは、スケジュールに従って、第２投入レートの第２パーセンテージ分だけ増やされ、第３投入レートを得る。プロセス７５４は、ステップ７６６に進み、スケジュールに従って、第３期間において、第３投入レートで、細胞にフィーディングを行う。そして、プロセス７５４は、ステップ７６８において終了する。プロセス７５４では、第１期間、第２期間、第３期間が示されているが、任意の数の期間（例えば、第４期間、第５期間、第６期間、第７期間等）が存在してよい。さらに、プロセス７５４は、第１投入レート、第２投入レート、第３投入レートを示すが、投入レートは、例えば、第４投入レート、第５投入レート、第６投入レート、第７投入レート等のように、任意の数であってよい。
【００８８】
プロセス７００に戻って、積極的フィーディングスケジュールに従って、細胞は、ステップ７２６において成長又は増殖される。細胞は、ステップ７２６において成長又は増殖されることに制限されない。例えば、フィーディングステップ中に増殖されてもよい。実施形態によれば、フィーディングスケジュールに従っている場合は、グルコース及び乳酸塩の測定値はモニターされる必要はなく、また投入レートは手動で増やされる必要もない。しかしながら、実施形態において、例えば、フィーディングスケジュール開始前又は開始中又は開始後に状況をモニターしたい場合は、データは任意に収集されてよい。
【００８９】
ステップ７２０に戻って、他のタイプのスケジュール化されたフィーディングが所望される場合、プロセス７００は、ステップ７２０から「Ｏｔｈｅｒ」すなわちステップ７３２に分岐し、他のタイプのフィーディングスケジュールを開始する。例えば、一実施形態では、そのようなスケジュールは、フィーディングレートを現在のレベルに維持する。他の実施形態では、そのようなスケジュールは、保守的でなく、積極的でもなく、それら２つを組み合わせた仕方でフィーディングレートを増やす。ある実施形態では、例えば、ある期間において、単一の又は複数の積極的フィーディングスケジュールを行い、別の期間において、単一の又は複数の保守的フィーディングスケジュールを行うようにしてよい。他の実施形態では、投入流量に基づいて、保守的フィーディングスケジュールと積極的フィーディングスケジュールを組み合わせた単一のフィーディングスケジュールを行ってもよい。さらに別の実施形態では、他のタイプのフィーディングスケジュールを用いてもよい。図７Ａ及びプロセス７００は、ステップ７３２における他のタイプフィーディングスケジュールに言及するが、例えば、実施形態では、単一又は複数の他のタイプのフィーディングスケジュールが用いられてよい。従って、ステップ７３２、７３４における細胞のフィーディングのために、複数の他のタイプのフィーディングスケジュールが開始され、それらに従ってもよい。他の実施形態において、単一の他のタイプのフィーディングスケジュールに従ってもよい。
【００９０】
そのような他のタイプのスケジュールは、細胞増殖システム用のカスタムタスクやカスタムプロトコルによって作成される。その場合、ユーザ又はオペレータが、例えば、所望のフィーディング情報や培地交換のようなその他の条件を入力する。他の実施形態において、スケジュールは、予めプログラムされたタスク又は初期設定のタスク或いは予め保存されたタスクのリストから選択するようにしてもよい。実施形態において、タスク（例えば、カスタムタスク、予めプログラムされたタスク、初期設定タスク等）はまた、細胞の付着や増殖を行っている際のある時点におけるバイオリアクターの回転を定義してもよい。例えば、細胞増殖中のある特定の時点において、バイオリアクターを１８０°又はその他の定義された角度で回転させる。
【００９１】
そして、ステップ７３４において、他のタイプのフィーディングスケジュールに従って、細胞に対するフィーディングが行われる。ここでは、細胞は培地によってフィーディングされる。例えば、一実施形態では、細胞は、完全培地によってフィーディングされる。完全培地は、細胞成長に用いられる任意の培地源であってよい。一実施形態において、完全培地は、例えば、アルファＭＥＭ（α−ＭＥＭ）やウシ胎仔血清（ＦＢＳ）を含む。当業者に公知の任意のタイプの培地が使用されてよい。一実施形態において、ステップ７３４で行われる、他のタイプのフィーディングスケジュールに従う細胞フィーディングは、ＣＥＳ５００（図５）又はＣＥＳ６００（図６）のような細胞増殖システムと共に使用されるスケジュール化されたフィーディングを実行するためのプロセスである図７Ｂに例示される一連のステップ７５４に従って実行される。実施形態において、そのようなスケジュール化されたフィーディングは、１以上のスケジュール化された培地交換を行う。プロセス７５４は、プロセス７００（図７Ａ）における１以上のステップとして行われてよい。例えば、プロセス７５４は、プロセス７００（図７Ａ）のステップ７２４、７３０及び／又は７３４の一部として行われてよい。図７Ａに示すように、実施形態において、いくつかのステップは、プロセス７５４の前に行われる。他の実施形態において、プロセス７００（図７Ａ）に示されるものよりも多いステップ又は少ないステップ又は異なるステップが、プロセス７５４の前に行われてもよい。さらに、図７Ｂに示されるものよりも多いステップ又は少ないステップ又は異なるステップが、プロセス７５４に含まれてもよい。例えば、実施形態によれば、追加のステップが、ステップ７６６の後に行われてもよい。
【００９２】
図７Ｂに示されるように、プロセス７５４は、ＳＴＡＲＴステップ７５６において開始する。プロセス７５４は、ステップ７５８に進み、スケジュール（例えば、他のタイプのフィーディングスケジュール）に従って、第１期間において、第１投入レートで、細胞へのフィーディングを行う。次に、ステップ７６０において、第１投入レートは、スケジュールに従って、第１投入レートの第１パーセンテージ分だけ増やされ、第２投入レートを得る。プロセス７５４は、ステップ７６２に進み、スケジュールに従って、第２期間において、該第２投入レートで、細胞へのフィーディングを行う。ステップ７６４において、第２投入レートは、スケジュールに従って、第２投入レートの第２パーセンテージ分だけ増やされ、第３投入レートを得る。プロセス７５４は、ステップ７６６に進み、スケジュールに従って、第３期間において、第３投入レートで、細胞へのフィーディングを行う。そして、プロセス７５４は、ステップ７６８において終了する。プロセス７５４では、第１期間、第２期間、第３期間が示されているが、任意の数の期間（例えば、第４期間、第５期間、第６期間、第７期間等）が存在してよい。さらに、プロセス７５４は、第１投入レート、第２投入レート、第３投入レートを示すが、投入レートは、例えば、第４投入レート、第５投入レート、第６投入レート、第７投入レート等のように、任意の数であってよい。
【００９３】
図７Ａに戻って、他のタイプのフィーディングスケジュールに従って、細胞は、ステップ７２６において成長又は増殖される。実施形態によれば、フィーディングスケジュールに従っている場合は、グルコース及び乳酸塩の測定値はモニターされる必要はなく、また投入レートは手動で増やされる必要もない。しかしながら、実施形態において、例えば、フィーディングスケジュール開始前又は開始中又は開始後に状況をモニターしたい場合は、データは任意に収集されてよい。
【００９４】
ステップ７１８に戻って、スケジュール化されたフィーディングを行わない場合、プロセス７００は、「Ｎｏ」に進み、ステップ７３６において細胞フィーディングを開始する。例えば、培地バッグからの培地が細胞に付加されて、フィーディングが行われる。次に、ステップ７３８において、グルコース／乳酸塩濃度が測定される。ここでは、代謝産物の消費及び生成に基づいてステップ７４０における培地のフィーディング量に対する調整を決定するために、例えば、ユーザ又はオペレータが定期的に（例えば、毎日）該濃度測定を行ってよい。他の実施形態では、グルコース／乳酸塩の測定は、例えば、ユーザやオペレータの好みに応じて、ランダムに行われてもよい。実施形態において、グルコース／乳酸塩の濃度は、細胞増殖システムのサンプルコイル又はＥＣサンプルポートのようなサンプルポートからサンプルを取り出すことによって測定される。他の実施形態では、グルコース／乳酸塩の濃度は、例えば、無菌チューブ溶接機を用いて、細胞増殖システムのＩＣループをつなぎ合わせることによって、サンプルを取り出し、測定される。ステップ７４０において、細胞は、ステップ７３８において測定されたグルコース／乳酸塩濃度に起因する量に従ってフィーディングされる。一実施形態によれば、例えば、ＩＣ投入レートは、グルコース値が７０ｍｇ／ｄＬ以下になった場合、２倍に増やされる。ステップ７４２において、細胞は成長又は増殖される。細胞は、ステップ７４２における成長や増殖に限定されない。例えば、フィーディングステップ中に増殖されてもよい。次に、ステップ７４４において、グルコース／乳酸塩濃度のモニターを続けるかどうかが決定される。フィーディングレートの調整を行うためにモニターを続けたい場合、プロセス７００は、「Ｙｅｓ」に進み、ステップ７３８においてグルコース／乳酸塩濃度が測定され、ステップ７４０において、細胞フィーディングが再度行われ、ステップ７４２において成長／増殖が再度行われる。グルコース／乳酸塩濃度のモニターを継続しない場合、プロセス７００は、ステップ７４４から「Ｎｏ」に進む。
【００９５】
ステップ７４４における「Ｎｏ」の後、又はステップ７２６における細胞成長又は増殖の後、ステップ７４６において、付着した細胞はバイオリアクターの膜から剥離され、例えば、ＩＣループ内に懸濁される。一実施形態では、ステップ７４６の一部として、細胞剥離を行うための試薬を加えるための準備としてＩＣ／ＥＣ洗浄タスクが行われる。付着細胞の剥離のためのトリプシン又は他の化学的剥離剤の付加を行う準備として、例えば、ＩＣ／ＥＣ培地はリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）に交換されて、タンパク質、カルシウム（Ｃａ2+）、マグネシウム（Ｍｇ2+）が除去される。試薬は、試薬バッグが空になるまでシステムに投入される。試薬はＩＣループ内に移送され、ＩＣループ内において混合される。付着細胞の剥離の後、収穫ステップ７４８において、バイオリアクター内に残存する全ての細胞を含むＩＣ循環ループからの懸濁細胞は、収穫バッグ又は容器へ移送される。そして、ステップ７５０において、ディスポーザブルセットが細胞増殖システムから取り外され、プロセス７００は、ＥＮＤステップ７５２にて終了する。
【００９６】
次に、図８では、本開示の実施形態に係る、ＣＥＳ５００（図５）又はＣＥＳ６００（図６）のような細胞増殖システムと一緒に使用されるスケジュール化された細胞フィーディングのためのタスク又はプロトコルを実行するためのプロセスの動作ステップ８００の例が示される。実施形態において、そのようなスケジュール化されたフィーディングによって、１以上のスケジュール化された培地交換が行える。ステップ８０２においてＳＴＡＲＴ動作が開始する。ここでは、例えば、ディスポーザブルセットが細胞増殖システムに装着され、該セットがプライミングされ、バイオリアクターがコーティングされ、ＩＣ／ＥＣ洗浄が行われ、培地が調整され、細胞が投入され、そして付着される。次に、プロセス８００は、ステップ８０４に進み、スケジュール化されたフィーディングを行うかどうかが決定される。スケジュール化されたフィーディングを行いたい場合、プロセス８００は、「Ｙｅｓ」に分岐してステップ８０６に進み、スケジュール化されたフィーディングに対して、予めプログラムされたタスク又は初期設定タスク又は予め記憶されたタスクが利用可能かどうかが判定される。そのようなタスクが利用可能であれば、プロセス８００は、「Ｙｅｓ」へ進み、ステップ８０８において、予めプログラムされたタスクを選択し（該タスクの選択を受けて）、スケジュール化されたフィーディングを開始する。そして、細胞は、予めプログラムされたタスク又は初期設定タスク又は予め記憶されたタスクにおいて定義されたフィーディングスケジュールに従って、フィーディングされる。ここでは、細胞は培地によってフィーディングが行われる。例えば、一実施形態では、細胞は、完全培地によってフィーディングされる。完全培地は、細胞成長に用いられる任意の培地源であってよい。一実施形態において、完全培地は、例えば、アルファＭＥＭ（α−ＭＥＭ）やウシ胎仔血清（ＦＢＳ）を含む。当業者に公知の任意のタイプの培地が使用されてよい。実施形態によれば、フィーディングスケジュールに従っている場合は、グルコース及び乳酸塩の測定値はモニターされる必要はなく、また投入レートは手動で増やされる必要もない。しかしながら、実施形態において、例えば、フィーディングスケジュール開始前又は開始中又は開始後に状況をモニターしたい場合は、データは任意に収集されてよい。実施形態において、予めプログラムされたタスク又は初期設定タスク又は予め記憶されたタスクは、定義された投入レート、培地交換等を含んでよい。また、定義された停止条件を含んでよい。例えば、停止条件は、約２４時間、約１２時間、約６時間、約３０分、約３６時間、約４８時間、約７２時間等の期間であってよい。一実施形態において、予めプログラムされたタスク又は初期設定タスク又は予め記憶されたタスクはまた、細胞の付着や増殖を行っている際のある時点におけるバイオリアクターの回転を定義してもよい。例えば、細胞増殖中のある特定の時点において、バイオリアクターを１８０°又はその他の定義された角度で回転させる。細胞は、ステップ８１０において成長又は増殖される。細胞は、ステップ８１０における成長又は増殖に制限されない。例えば、フィーディングステップ中に��殖されてもよい。
【００９７】
予めプログラムされたタスク又は初期設定タスク又は予め記憶されたタスクが利用可能でない場合、プロセス８００は、ステップ８０６から「Ｎｏ」に分岐してステップ８１２へ進み、スケジュール化されたフィーディングのためのカスタムタスクＸを作成する。ここでは、例えば、ユーザ又はオペレータが、スケジュール化された細胞フィーディングを行うためのタスクをカスタマイズする。実施形態において、そのようなカスタムタスクは、定義された投入レート、培地交換等を含んでよい。また、定義された停止条件を含んでよい。例えば、停止条件は、約２４時間、約１２時間、約６時間、約３０分、約３６時間、約４８時間、約７２時間等の期間であってよい。実施形態において、カスタムタスクはまた、細胞の付着や増殖を行っている際のある時点におけるバイオリアクターの回転を定義してもよい。例えば、細胞増殖中のある特定の時点において、バイオリアクターを１８０°又はその他の定義された角度で回転させる。
【００９８】
次に、ステップ８１４において、その他のタスク又は追加のタスクが所望されるかどうかが決定される。例えば、ステップ８１２において、スケジュール化されたフィーディングにおける第１日目（又は他の期間）のカスタムタスク１を作成すると同時に、ステップ８１４において、第２日目（又は他の期間）のカスタムタスク２、第３日目（又は他の期間）のカスタムタスク３等のような追加のタスクが所望されるかどうかを決定してよい。各カスタムタスクは、細胞フィーディングの全体のスケジュールの一部であってよい。ここでは、各カスタムタスクは、スケジュールのある特定のセグメント又は間隔（例えば、停止条件によって決定される時間期間）におけるスケジュール化された細胞フィーディングを行う。他の実施形態において、単一のカスタムタスクは、スケジュール化されたフィーディングにおける各セグメントをそれぞれ行うための複数のステップ又は複数のサブタスクを含む。ここで、各ステップ又はサブタスクは、定義された投入レート、停止条件等を含む。一実施形態において、カスタムタスクは、以前に定義されたタスク（例えば、細胞フィーディングタスク）を修正し、その修正された細胞フィーディングタスクをスケジュール化されたフィーディングのための新しいカスタムタスクとして保存することによって作成される。他の実施形態において、カスタムタスクは、所望される特定のカスタムタスクのために定義された新しいフィールドで作成してもよい。
【００９９】
ステップ８１４に戻って、追加のカスタムタスクが所望される場合、プロセス８００は、「Ｙｅｓ」に進み、ステップ８１２においてスケジュール化されたフィーディングのカスタムタスクＸを作成する。追加のカスタムタスクが所望されない場合、プロセス８００は「Ｎｏ」に進み、ステップ８１５において、カスタムタスクＸを選択する（カスタムタスクＸを選択したことを受ける）。次に、スケジュール化されたフィーディングのためのカスタムタスクＸは、ステップ８１６において開始される。ここでは、第１カスタムタスクが開始され、適用される停止条件を満たすまで実行される。そして、細胞は、該カスタムタスクで定義されるフィーディングスケジュールに従って、フィーディングされる。ここでは、細胞は培地でフィーディングされる。例えば、一実施形態では、細胞は完全培地でフィーディングされる。完全培地は、細胞成長に用いられる任意の培地源であってよい。一実施形態において、完全培地は、例えば、アルファＭＥＭ（α−ＭＥＭ）やウシ胎仔血清（ＦＢＳ）を含む。当業者に公知の任意のタイプの培地が使用されてよい。実施形態によれば、フィーディングスケジュールに従っている間は、グルコース及び乳酸塩の測定値はモニターされる必要はなく、また投入レートは手動で増やされる必要もない。しかしながら、実施形態において、例えば、フィーディングスケジュール開始前又は開始中又は開始後に状況をモニターしたい場合は、データは任意に収集されてよい。第２カスタムタスク、第３カスタムタスク、第４カスタムタスク等のような追加のカスタムタスクが存在する場合、直前のカスタムタスクが停止条件を満たしたときに、それに続くカスタムタスクが開始する。細胞は、ステップ８１０において成長又は増殖される。細胞は、ステップ８１０における成長又は増殖に制限されない。例えば、フィーディングステップ中（例えば、投入レートを制御するカスタムタスクＸの実行中）に増殖させてもよい。
【０１００】
ステップ８１０の成長又は増殖の後、ステップ８２８において、付着した細胞はバイオリアクターの膜から剥離され、例えば、ＩＣループ内に懸濁される。ある実施形態において、ステップ８２８の一部として、細胞剥離を行うための試薬を加えるための準備としてＩＣ／ＥＣ洗浄タスクが行われる。付着細胞の剥離のためのトリプシン又は他の化学的剥離剤の付加を行う準備として、例えば、ＩＣ／ＥＣ培地はリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）に交換されて、タンパク質、カルシウム（Ｃａ2+）、マグネシウム（Ｍｇ2+）が除去される。試薬は、試薬バッグが空になるまでシステムに投入される。試薬はＩＣループ内に移送され、ＩＣループ内において混合される。付着細胞の剥離の後、収穫ステップ８３０において、バイオリアクター内に残存する全ての細胞を含むＩＣ循環ループからの懸濁細胞は、収穫バッグへ移送される。そして、ステップ８３２において、ディスポーザブルセットが細胞増殖システムから取り外され、プロセス８００は、ＥＮＤステップ８３４にて終了する。
【０１０１】
ステップ８０４に戻って、細胞フィーディングのためのスケジュールを行わない場合、プロセス８００は、「Ｎｏ」に進み、ステップ８１８において細胞フィーディングを開始する。ここでは、細胞フィーディングのための初期設定タスク又は予めプログラムされたタスク（例えば、「Ｆｅｅｄ  Ｃｅｌｌｓ」）が行われる。或いは、ユーザ又はオペレータが投入レート及び他の条件を手動で入力して、フィーディングを開始する。次に、ステップ８２０において、グルコース／乳酸塩濃度が測定される。ここでは、代謝産物の消費及び生成に基づいてステップ８２２における細胞フィーディングに使用される培地量に対する調整を決定するために、例えば、ユーザ又はオペレータが定期的に（例えば、毎日）該濃度測定を行ってよい。実施形態では、調整が所望されない場合もある。また、他の実施形態では、測定したグルコース／乳酸塩濃度に応じて、培地の投入レートの増加を行う場合もある。他の実施形態では、グルコース／乳酸塩の測定は、例えば、ユーザやオペレータの好みに応じて、ランダムに行われてもよい。実施形態において、グルコース／乳酸塩の濃度は、細胞増殖システムのサンプルコイル又はＥＣサンプルポートのようなサンプルポートからサンプルを取り出すことによって測定される。他の実施形態では、グルコース／乳酸塩の濃度は、例えば、無菌チューブ溶接機を用いて、細胞増殖システムのＩＣループをつなぎ合わせることによって、サンプルを取り出し、測定される。投入レートに対する調整が所望される場合、そのような調整は行われ、ステップ８２２において、細胞は、ステップ８２０において測定されたグルコース／乳酸塩濃度に起因する量に従ってフィーディングされる。一実施形態によれば、例えば、ＩＣ投入レートは、グルコース値が７０ｍｇ／ｄＬ以下になった場合、２倍に増やされる。ステップ８２４において、細胞は成長又は増殖される。細胞は、ステップ８２４における成長や増殖に限定されない。例えば、フィーディングステップ中に増殖されてもよい。次に、ステップ８２６において、グルコース／乳酸塩濃度のモニターを続けるかどうかが決定される。フィーディングレートの調整を行うためにモニターを続けたい場合、プロセス８００は、「Ｙｅｓ」に進み、ステップ８２０においてグルコース／乳酸塩濃度が測定され、ステップ８２２において、細胞フィーディングの調整が再度行われ、ステップ８２４において成長／増殖が再度行われる。グルコース／乳酸塩濃度のモニターを継続しない場合、プロセス８００は、ステップ８２６から「Ｎｏ」に進む。
【０１０２】
次に、ステップ８２８において、付着した細胞はバイオリアクターの膜から剥離され、例えば、ＩＣループ内に懸濁される。ある実施形態において、細胞剥離を行うための試薬を加えるための準備としてＩＣ／ＥＣ洗浄タスクが、ステップ８２８の一部として行われる。付着細胞の剥離のためのトリプシン又は他の化学的剥離剤の付加を行う準備として、例えば、ＩＣ／ＥＣ培地はリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）に交換されて、タンパク質、カルシウム（Ｃａ2+）、マグネシウム（Ｍｇ2+）が除去される。試薬は、試薬バッグが空になるまでシステムに投入される。試薬はＩＣループ内に移送され、ＩＣループ内において混合される。付着細胞の剥離の後、収穫ステップ８３０において、バイオリアクター内に残存する全ての細胞を含むＩＣ循環ループからの懸濁細胞は、収穫バッグへ移送される。そして、ステップ８３２において、ディスポーザブルセットが細胞増殖システムから取り外され、プロセス８００は、ＥＮＤステップ８３４にて終了する。
【０１０３】
本開示の実施形態によれば、図７Ａ、図７Ｂ、図８に示されるプロセスにおいて記述された動作ステップは、あくまで例示の目的であり、変更されてもよく、他のステップと組み合わせてもよく、又他のステップと並行に行われてもよい。実施形態では、本開示の精神及び範囲から逸脱しなければ、ステップを減らしてもよいし、ステップを追加してもよい。また、例えば、プライミング、バイオリアクターのコーティング、細胞の投入のようなステップ（及びサブステップ）は、いくつかの実施形態では、例えば、メモリに記憶された予めプログラムされたタスクを実行するプロセッサによって、自動的に行ってもよい。ここでは、そのようなステップは、あくまでも例示の目的で提示されている。
【０１０４】
細胞増殖システムと共に用いられるカスタムタスクや予めプログラムされたタスク等のタスク及びプロトコルの例や詳細な説明は、米国特許出願公開第１３／２６９，３２３号明細書（２０１１年１０月７日出願  タイトル「中空糸バイオリアクターシステムにおける細胞成長及び細胞収穫の設定可能な方法及びシステム」）及び米国特許出願公開第１３／２６９，３５１号明細書（２０１１年１０月７日出願  タイトル「中空糸バイオリアクターシステムにおける細胞成長及び細胞収穫のカスタマイズ可能な方法及びシステム」）に提示される。該米国特許出願の全体は、ここでの開示により明確に本出願に組み込まれる。
【０１０５】
次に、図９は、本発明の実施形態を実行するコンピューティングシステム９００の構成要素の一例を示す。コンピューティングシステム９００は、例えば、上述のプロセス７００、７５４、８００のようなプロセスの一部として、カスタムタスクや予めプログラムされたタスクのようなタスクを実行するために、細胞増殖システムがプロセッサを使用する実施形態において使用される。実施形態において、予めプログラムされたタスクは、例えば、保守的スケジュール、積極的スケジュール、他のタイプのスケジュールのように、ある特定のスケジュールに従って細胞フィーディングを行うための「Ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ  Ｆｅｅｄ」を含んでよい。
【０１０６】
コンピューティングシステム９００は、ユーザインターフェース９０２、処理システム９０４、及び／又は記憶装置９０６を有する。ユーザインターフェース９０２は、当業者であればわかるように、出力装置９０８、及び／又は入力装置９１０を有する。出力装置９０８は、１以上のタッチスクリーンを有してよい。タッチスクリーンは、１以上のアプリケーションウィンドウを提供するためのディスプレイ領域を有してよい。タッチスクリーンはまた、例えば、ユーザやオペレータからの物理的な接触を受容及び／又は取り込み可能な入力装置９１０であってもよい。タッチスクリーンは、当業者であれば理解できるように、処理システム９０４による接触位置の推定を可能とする静電容量構造の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）でもよい。この場合、処理システム９０４は、接触位置を、アプリケーションウィンドウの所定位置に表示されるＵＩ要素にマッピングすることができる。また、タッチスクリーンは、本発明において、１以上のその他の電子構造を介して接触を受容してもよい。他の出力装置９０８としては、プリンター、スピーカ等が挙げられる。その他の入力装置９１０としては、当業者であれば理解できるように、キーボード、その他のタッチ式入力装置、マウス、音声入力装置等が挙げられる。
【０１０７】
本発明の実施形態において、処理システム９０４は、処理ユニット９１２、及び／又はメモリ９１４を有してもよい。処理ユニット９１２は、メモリ９１４に記憶された命令を実行するために動作可能な汎用プロセッサであってよい。処理ユニット９１２は、本発明の実施形態では、単一のプロセッサ又は複数のプロセッサを含んでよい。さらに、実施形態では、各プロセッサとしては、別個に命令を読み込んで実行するための１以上のコアを有するマルチコアプロセッサが可能である。プロセッサは、当業者であれば理解できるように、汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、その他の集積回路を含んでよい。
【０１０８】
本発明の実施形態において、メモリ９１４は、データ及び／又はプロセッサ実行可能命令を短期に又は長期に記憶する任意の記憶装置を含んでよい。メモリ９１４は、当業者であれば理解できるように、例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、又は電気的消去・プログラム可能型リード・オンリ・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を含む。他の記憶媒体としては、例えば、当業者であれば理解できるように、ＣＤ−ＲＯＭ、テープ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、又は、他の光学記憶装置、テープ、磁気ディスク記憶装置、磁気テープ、その他の磁気記憶装置等がある。
【０１０９】
記憶装置９０６は、任意の長期データ記憶装置又は部品である。本発明の実施形態において、記憶装置９０６は、メモリ９１４と関連して記載されたシステムのうちの１以上を含んでよい。記憶装置９０６は、常設してもよいし、取り外し可能でもよい。一実施形態において、記憶装置９０６は、処理システム９０４によって生成された又は与えられたデータを記憶する。
【０１１０】
［実施例］
以下では、本発明の特徴を実行する、例えば、ＣＥＳ５００（図５）及び／又はＣＥＳ６００（図６）のような細胞増殖システムと共に使用される方法又はプロトコルの例が示される。そのような例において、スケジュールに従ってＩＣ投入レートを増加する等の細胞増殖のためのスケジュール化されたフィーディングが行われる。また、ＭＳＣの増殖も行われる。他の実施形態において、他のタイプの細胞を用いてもよい。
【０１１１】
以下で例示される方法又はプロトコルは、例示の目的で提示されるものであり、異なるステップや追加のステップ、異なるパラメータや追加のパラメータ又は他の特徴を含む他の実施形態を制限するものではない。ステップ（及びサブステップ）を含む例示される方法又はプロトコルは、いくつかの実施形態では、例えば、メモリに記憶された予めプログラムされたタスクを実行するプロセッサによって、自動的に行われる。他の実施形態では、ステップ（及びサブステップ）は、自動操作及び手動操作を組み合わせることによって行われる。さらに別の実施形態では、ステップ（及びサブステップ）は、オペレータ又はユーザによって、或いは他の手動手段によって、行われる。
【０１１２】
［実施例１］
この実施例は、スケジュール化されたＩＣ投入レート増加を用いた自動細胞増殖システムにおけるヒト骨髄由来間葉系幹細胞の培養に関する。 この例では、表３のプロトコルを使用し、３つの異なる播種密度が調べられる。すなわち、２３８細胞／ｃｍ2（総投入量５００万）、 ４７６細胞／ｃｍ2（総投入量１０００万）、 ９５２細胞／ｃｍ2（総投入量２０００万）である。 表３は、本開示の特徴を実装するＣＥＳ５００（図５）又はＣＥＳ６００（図６）等の細胞増殖システムと共に使用され得るプロトコルの例を示しているが、プロトコルの例は、あくまでも例示を目的とするものであり、他の実施形態を限定することを意図するものではなく、異なるステップ、パラメータ、又は他の特徴を含むことができる。 例えば、セットをプライミングし、バイオリアクターをコーティングし、細胞を投入するステップ（及び任意のサブステップ）を含む例示されるプロトコルは、いくつかの実施形態において、例えば、メモリに記憶された予めプログラムされたタスクを実行するプロセッサによって自動的に実行される。
【０１１３】
この例示的な実施形態では、細胞増殖セット、すなわちディスポーザブルチューブセット、が細胞増殖システムに装填される。次に、細胞増殖セットがプライミングされる。 そのようなプライミングは、一実施形態では、プライミングのためのタスクを選択することによって行われてもよい。 プライミングのためのそのようなタスクは、例えば、予めプログラムされたタスクであってもよい。 この実施例では、以下の表３に示すように、細胞増殖システムをリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）でプライミングする。次に、バイオリアクターを、ＰＢＳ中のフィブロネクチン又はクリオプレシピテートのようなコーティング剤でコーティングする。バイオリアクターをコーティングした後、ＩＣ／ＥＣ洗浄タスクが実行され、ＩＣ及びＥＣ循環ループの流体は、例えば、完全培地で置換される。 この例では、アルファ−ＭＥＭ（α−ＭＥＭ）及びウシ胎仔血清（ＦＢＳ）を含む培地が使用される。 次に、培地は、バイオリアクター膜中の中空糸にわたって所望のガス濃度を維持するように調整される。培地の調整の後、細胞がバイオリアクターに投入される。 例えば、以下の表３に示すように、細胞は均一な懸濁で充填される。次に、細胞（例えば、付着性細胞）が、中空糸に付着させられる。そして、細胞は、以下の表４に示されるスケジュール「フィーディングスケジュール例」に従って、フィーディングされる。以下の表４参照。以下の表４は、「積極的」フィードスケジュールと「対照」の両方を含む。 表４に示すように、「対照」は、代謝産物（例えば、グルコース）濃度を測定し、その測定値に基づいてＩＣ投入量を調節することで行われる。表４を参照。 表３に示される例示的なプロトコルに戻ると、細胞は成長又は増殖される。次に、ＩＣ／ＥＣ洗浄が行われる。この例示的な実施形態のための表３に示すように、細胞を剥離するためにトリプシンを添加するための準備として、ＩＣ培地がリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）で置換される。次いで、付着した細胞がバイオリアクターの中空糸膜から剥離され、ＩＣループ中に懸濁される。次に、完全培地を用いて細胞を収穫する。そして、細胞増殖セットが取り外される。
【０１１４】
【表３】
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【０１１５】
【表４】
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【０１１６】
表３のプロトコル例及び表４の対照フィーディングと積極的フィーディングスケジュールを行った結果を以下の表５に示す。表５において、「Ｓｃｈ．Ｆｅｅｄ」は、スケジュール化されたフィーディングを示す。
【０１１７】
【表５】
2017529088.tif 000007
対照フィーディングにおける５日目、６日目、７日目及びスケジュール化されたフィーディングのうち５Ｍ細胞投入の６日目以外は、１つの投入条件（例えば、投入細胞数、収穫日等）当たりに使用した装置台数は２である。
【０１１８】
また、図１０は、表４のパラメータを有する表３に例示のプロトコルに従った場合に基づく対照フィーディング及び積極的フィーディングにおける倍加時間のデータ（表５参照）のグラフ１０００を示す。図１０のｙ軸１００２は、対照フィーディング１００４及び積極的フィーディング１００６の細胞倍加時間（ｄＴ）を時間単位で示す。ｘ軸１００８は、対照フィーディング１００４及び積極的なフィーディング１００６の培養時間を日数単位で示す。これら結果は、細胞総投入数５００万（５Ｍ）、細胞総投入数１０００万（１０Ｍ）及び細胞総投入数２０００万（２０Ｍ）に対してそれぞれｘ軸１００８に提示される。表５及び図１０に示されるように、１０１０（５Ｍ、６日目）、１０１２（５Ｍ、７日目）、１０１４（１０Ｍ、５日目）、１０１６（１０Ｍ、６日目）、１０１８（１０Ｍ、７日目）、１０２０（２０Ｍ、５日目）、１０２２（２０Ｍ、６日目）、１０２４（２０Ｍ、７日目）のそれぞれには対照フィーディングと積極的フィーディングの倍加時間が示される。
【０１１９】
次に、図１１は、表４のパラメータを有する表３に例示のプロトコルに従った場合に基づく対照フィーディング及び積極的フィーディングにおける収穫細胞数のデータ（表５参照）のグラフ１１００を示す。図１１のｙ軸１１０２は、対照フィーディング１１０４及び積極的フィーディング１１０６の収穫細胞数（１０6）を示す。ｘ軸１１０８は、対照フィーディング１１０４及び積極的フィーディング１１０６の培養時間を日数単位で示す。これら結果は、細胞総投入数５００万（５Ｍ）、細胞総投入数１０００万（１０Ｍ）及び細胞総投入数２０００万（２０Ｍ）に対してそれぞれｘ軸１１０８に提示される。表５及び図１１に示されるように、１１１０（５Ｍ、６日目）、１１１２（５Ｍ、７日目）、１１１４（１０Ｍ、５日目）、１１１６（１０Ｍ、６日目）、１１１８（１０Ｍ、７日目）、１１２０（２０Ｍ、５日目）、１１２２（２０Ｍ、６日目）、１１２４（２０Ｍ、７日目）のそれぞれには対照フィーディングと積極的フィーディングの収穫細胞数が示される。
【０１２０】
表５及び図１０、図１１に示されるように、実施形態によれば、骨髄由来間葉系幹細胞の増殖において表４の積極的フィーディングスケジュールを行うと、いくつかの場合において、高い細胞収穫率を与える。示されるように、積極的フィーディングスケジュールは、細胞総投入量１０Ｍ及び２０Ｍの７日目以外では、対照フィーディングと比べて、細胞収率が約２０％の増加となる。１１１８（１０Ｍ、７日目）及び１１２４（２０Ｍ、７日目）において、積極的フィーディングの細胞収率が対称フィーディングに比べて低い理由は、オーバーコンフルエンス（ｏｖｅｒ−ｃｏｎｆｌｕｅｎｃｅ）であると考えられる。また、培地使用量は、予想しやすくなる。対照フィーディング及び積極的フィーディングに対するフローサイトメトリー解析は、細胞がＭＳＣ表現型（ｐｈｅｎｏｔｙｐｅ）を維持していることを示している（データ示さず）。一実施形態において、高い生存率（＞９７％）を有する収穫産物においては、凝集はほとんど或いは全く見られない。ある実施形態によれば、代表的な収穫産物において、ＭＳＣの形態学的特徴が観察される。
【０１２１】
［実施例２］
この実施例は、スケジュール化されたＩＣ投入レート増加を用いた自動細胞増殖システムにおけるヒト骨髄由来間葉系幹細胞の培養に関する。 この例では、表６のプロトコルを使用し、３つの異なる播種密度が調べられる。すなわち、２３８細胞／ｃｍ2（総投入量５００万）、 ４７６細胞／ｃｍ2（総投入量１０００万）、 ９５２細胞／ｃｍ2（総投入量２０００万）である。 表６は、本開示の特徴を実装するＣＥＳ５００（図５）又はＣＥＳ６００（図６）等の細胞増殖システムと共に使用され得るプロトコルの例を示しているが、プロトコルの例は、あくまでも例示を目的とするものであり、他の実施形態を限定することを意図するものではなく、異なるステップ、パラメータ、又は他の特徴を含むことができる。 例えば、セットをプライミングし、バイオリアクターをコーティングし、細胞を投入するステップ（及び任意のサブステップ）を含む例示されるプロトコルは、いくつかの実施形態において、例えば、メモリに記憶された予めプログラムされたタスクを実行するプロセッサによって自動的に実行される。
【０１２２】
この例示的な実施形態では、細胞増殖セット、すなわちディスポーザブルチューブセット、が細胞増殖システムに装填される。次に、細胞増殖セットがプライミングされる。 そのようなプライミングは、プライミングのためのタスクを選択することによって行われてよい。 プライミングのためのそのようなタスクは、例えば、予めプログラムされたタスクであってもよい。 この実施例では、以下の表６に示すように、細胞増殖システムをリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）でプライミングする。次に、バイオリアクターを、ＰＢＳ中のフィブロネクチン又はクリオプレシピテートのようなコーティング剤でコーティングする。バイオリアクターをコーティングした後、ＩＣ／ＥＣ洗浄タスクが実行され、ＩＣ及びＥＣ循環ループの流体は、例えば、完全培地で置換される。次に、培地は、バイオリアクター膜中の中空糸にわたって所望のガス濃度を維持するように調整される。培地の調整の後、細胞がバイオリアクターに投入される。 例えば、以下の表６に示すように、細胞は均一な懸濁で充填される。次に、細胞（例えば、付着性細胞）が、中空糸に付着させられる。そして、細胞は、以下の表７に示されるスケジュール「フィーディングスケジュール例」に従って、フィーディングされる。以下の表７参照。以下の表７は、「保守的」フィードスケジュールと「対照」の両方を含む。 表７に示すように、「対照」は、代謝産物（例えば、グルコース）濃度を測定し、その測定値に基づいてＩＣ投入量を調節することで行われる。表７を参照。 表６に示される例示的なプロトコルに戻ると、細胞は成長又は増殖される。次に、ＩＣ／ＥＣ洗浄が行われる。この例示的な実施形態のための表６に示されるように、細胞を剥離するためにトリプシンを添加するための準備として、ＩＣ培地はリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）で置換される。次いで、付着した細胞はバイオリアクターの中空糸膜から剥離され、ＩＣループ中に懸濁される。次に、完全培地を用いて細胞が収穫される。そして、細胞増殖セットが取り外される。
【０１２３】
【表６】
2017529088.tif 000008
【０１２４】
【表７】
2017529088.tif 000009
【０１２５】
表６のプロトコル例及び表７の対照フィーディングと保守的フィーディングスケジュールを行った結果を以下の表８に示す。表８において、「Ｓｃｈ．Ｆｅｅｄ」は、スケジュール化されたフィーディングを示す。
【０１２６】
【表８】
2017529088.tif 000010
１つの投入条件（例えば、投入細胞数、収穫日等）当たりに使用した装置台数は、対照フィーディングでは１、スケジュール化されたフィーディングでは２である。
【０１２７】
また、図１２は、表７のパラメータを有する表６に例示のプロトコルに従った場合に基づく対照フィーディング及び保守的フィーディングにおける倍加時間のデータ（表８参照）のグラフ１２００を示す。図１２のｙ軸１２０２は、対照フィーディング１２０４及び保守的フィーディング１２０６の細胞倍加時間（ｄＴ）を時間単位で示す。ｘ軸１２０８は、対照フィーディング１２０４及び保守的フィーディング１２０６の培養時間を日数単位で示す。これら結果は、細胞総投入数５００万（５Ｍ）、細胞総投入数１０００万（１０Ｍ）及び細胞総投入数２０００万（２０Ｍ）に対してそれぞれｘ軸１２０８に提示される。表８及び図１２に示されるように、１２１０（５Ｍ、７日目）、１２１２（５Ｍ、８日目）、１２１４（１０Ｍ、６日目）、１２１６（２０Ｍ、７日目）のそれぞれには対照フィーディングと保守的フィーディングの倍加時間が示される。
【０１２８】
次に、図１３は、表７のパラメータを有する表６に例示のプロトコルに従った場合に基づく対照フィーディング及び保守的フィーディングにおける収穫細胞数のデータ（表８参照）のグラフ１３００を示す。図１３のｙ軸１３０２は、対照フィーディング１３０４及び保守的フィーディング１３０６の収穫細胞数（１０6）を示す。ｘ軸１３０８は、対照フィーディング１３０４及び保守的フィーディング１３０６の培養時間を日数単位で示す。これら結果は、細胞総投入数５００万（５Ｍ）、細胞総投入数１０００万（１０Ｍ）及び細胞総投入数２０００万（２０Ｍ）に対してそれぞれｘ軸１３０８に提示される。表８及び図１３に示されるように、１３１０（５Ｍ、７日目）、１３１２（５Ｍ、８日目）、１３１４（１０Ｍ、６日目）、１３１６（２０Ｍ、７日目）のそれぞれには対照フィーディングと保守的フィーディングの収穫細胞数が示される。
【０１２９】
表８及び図１２、図１３に示されるように、実施形態によれば、骨髄由来間葉系幹細胞の増殖において表７の保守的フィーディングスケジュールを行うと、いくつかの場合において、同等の細胞収穫率を与える。示されるように、保守的フィーディングスケジュールは、いくつかの場合において、毎日のモニターを行わずに、対照フィーディングと略同様の収穫数を与える。また、培地使用量は、予想しやすくなる。対照フィーディング及び保守的フィーディングに対するフローサイトメトリー解析は、細胞がＭＳＣ表現型を維持していることを示している（データ示さず）。一実施形態において、高い生存率（＞９７％）を有する収穫産物においては、凝集はほとんど或いは全く見られない。ある実施形態によれば、代表的な収穫産物において、ＭＳＣの形態学的特徴が観察される。
【０１３０】
また、実施例１と実施例２とを比較すると、表８の実施例２のデータは、培地使用量が、実施例１の積極的フィーディングスケジュールよりも少ないことを示している。
【０１３１】
ここで記載される装置、システム、構造、方法及びプロトコルは、種々の変形や変更が可能なことは当業者であれば理解できよう。従って、上述の実施形態は特定の実施例に限定されないと理解されるべきである。当業者にとって明らかな種々の変形や変更は、本発明の範囲から逸脱しない範囲において、本開示の構成、動作並びに、方法及びシステムの詳細において可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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