РАБОЧИЙ ЦИКЛ СИСТЕМ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК Российский патент 2024 года по МПК C12N5/784 C12M1/12 C12M3/02 C12M1/34 C12M1/36 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

По настоящей заявке испрашивается приоритет согласно патентной заявке США № 16/539916, поданной 13 августа 2019 года, содержание которой полностью включено посредством ссылки.

Область изобретения

Изобретение в основном относится к камерам для культивирования клеток, а именно к системам и способам для перекачки текучих сред в камеры для культивирования клеток и из них.

Уровень техники

Многие области клинических исследований и терапии требуют выделения, получения и размножения клеточных линий. Чтобы воспроизвести желаемые условия роста интересующих клеток, необходимо контролировать среду для культивирования с учетом таких переменных, как температура, уровень газа и концентрация питательных веществ. Клетки могут быть чрезвычайно чувствительны к небольшим колебаниям окружающей среды. Например, даже небольшое повышение температуры с 37°C до 39°C (т.е. эквивалент лихорадки при 102°F) может быстро убить определенные виды клеток. Процесс культивирования клеток может потребовать нескольких суток инкубации, что означает, что эффективная система для культивирования клеток должна быть в состоянии поддерживать эти точные условия в течение длительных периодов времени. Автономные системы для культивирования клеток могут поддерживать температуру и уровень газа, но они дороги и непрактичны для многих лабораторий. Альтернативой является выращивание клеток в камере для культивирования клеток внутри общепринятого инкубатора. Однако, несмотря на то, что эти устройства являются менее дорогостоящими, они не столь эффективны для поддержания точных температурных условий, поскольку устройства внутри инкубатора выделяют тепло, которое не может быть легко рассеяно.

Сущность

Настоящее изобретение предлагает автоматизированные системы для культивирования клеток с насосами, сконфигурированными для работы в рабочем цикле, который предотвращает избыток выделения тепла, тем самым позволяя системе для культивирования клеток поддерживать соответствующую температуру клеточной культуры при работе внутри общепринятого инкубатора. Вырабатывая меньше тепла, системы по изобретению уменьшают количество тепла, которое необходимо рассеять, избегая условий, которые могут привести к перегреву системы внутри инкубатора. В то время как в общепринятых системах для культивирования клеток большое количество тепла получает насосная система, используемая для вливания среды для культивирования и удаления продуктов жизнедеятельности из сосудов или камер для культивирования клеток, в системах по изобретению насос работает по рабочему циклу, где насос переключается между режимами включения и выключения. При запуске насосов на короткий период времени, а затем их отключении, выделяется меньше тепла.

В настоящем изобретении мы признаем, что простой работы стандартного насоса в течение короткого периода времени, а затем его выключения может быть недостаточно для эффективной доставки питательных веществ и удаления отходов. Для поддержания общей скорости потока насос по настоящему изобретению работает с более высокой скоростью потока, когда он включен, чтобы компенсировать уменьшенное общее время работы насоса. Однако для имитации статической клеточной культуры и во избежание пульсирующего потока, который может стимулировать определенные биологические процессы и реакции, описанные системы для культивирования клеток могут работать с низким уровнем перфузионного потока в диапазоне ламинарного потока. Таким образом, оптимальный рабочий цикл, при котором при низкой скорости потока доставляются питательные вещества и извлекаются продукты жизнедеятельности, может быть ниже 20%, что означает, что насос работает менее 20% времени. Например, если желаемая общая скорость потока составляет 10 микролитров в минуту, для 20% рабочего цикла насос подает 10 микролитров в течение первых 12 секунд (20% от 60 секунд), а затем полностью отключается на следующие 48 секунд. Таким образом, общая средняя скорость потока составляет 10 микролитров в минуту, а относительно длительное время отключения питания значительно снижает количество тепла, выделяемого в ходе цикла.

Аспекты изобретения включают систему для культивирования клеток, включающую камеру для культивирования клеток, один или более насосов с сообщением по текучей среде с камерой для культивирования клеток, и процессор, функционально связанный с насосом. Процессор сконфигурирован для работы насоса в повторяющихся рабочих циклах, причем каждое повторение рабочего цикла включает цикл включения и цикл выключения. Цикл выключения длиннее цикла включения. Каждое повторение рабочего цикла имеет ту же среднюю скорость потока, что и каждое другое повторение рабочего цикла.

В вариантах осуществления система для культивирования клеток имеет размеры и конфигурацию, позволяющие разместить ее внутри инкубатора. Камера для культивирования клеток может включать входное и выходное отверстие, а также резервуар для текучей среды, сообщающийся со входным отверстием. Насос может быть выполнен с возможностью подачи среды для культивирования клеток в камеру для культивирования клеток через входное отверстие и удаления продуктов жизнедеятельности из камеры для культивирования клеток через выходное отверстие. Во время рабочего цикла насос нагнетает поток текучей среды в камеру для культивирования клеток и из нее.

В некоторых вариантах осуществления рабочий цикл имеет продолжительность примерно 60 секунд. Период включения длится менее 20% от продолжительности рабочего цикла. В некоторых вариантах осуществления средняя скорость потока составляет менее 1000 мкл текучей среды в минуту.

В родственных аспектах изобретение включает способ культивирования клеток. Способ включает первый этап обеспечения камеры для культивирования клеток с сообщением по текучей среде с насосом и второй этап работы насоса с процессором, сконфигурированным для запуска повторяющихся рабочих циклов. Каждое повторение рабочего цикла имеет одинаковую среднюю скорость потока и включает в себя цикл включения, в котором текучая среда течет внутрь и наружу из камеры для культивирования клеток, и цикл выключения, в котором поток текучей среды останавливается. Цикл выключения длиннее цикла включения.

В некоторых вариантах осуществления способа система для культивирования клеток имеет размеры и конфигурацию, позволяющие разместить ее внутри инкубатора. Камера для культивирования клеток входное и выходное отверстие, а также резервуар для текучей среды, сообщающийся со входным отверстием. В вариантах осуществления работа насоса включает подачу среды для культивирования клеток в камеру для культивирования клеток через входное отверстие и удаление продуктов жизнедеятельности из камеры для культивирования клеток через выходное отверстие. Во время рабочего цикла насос нагнетает поток текучей среды в камеру для культивирования клеток и из нее.

В некоторых вариантах осуществления рабочий цикл имеет продолжительность примерно 60 секунд. Период включения предпочтительно длится менее 20% от продолжительности рабочего цикла. В некоторых вариантах осуществления средняя скорость потока составляет менее 1000 мкл текучей среды в минуту.

Краткое описание чертежей

На ФИГ. 1A и 1B показаны системы для культивирования клеток для использования по изобретению.

На ФИГ. 2А и 2В показаны кассеты для дифференцировки клеток.

На ФИГ. 3 показана система для культивирования клеток с использованием кассеты для дифференцировки клеток с ФИГ. 2А и 2B.

На ФИГ. 4 показана система по изобретению с одной камерой для культивирования клеток.

На ФИГ. 5 показан процесс соединения камер для культивирования клеток и перемещение текучей среды между ними.

На ФИГ. 6 показана система по изобретению с несколькими камерами для культивирования клеток.

На ФИГ. 7 показана система по изобретению в соответствии с определенными вариантами осуществления.

Подробное описание

Настоящее изобретение предлагает системы для культивирования клеток, которые можно использовать внутри общепринятых инкубаторов и которые включают насосы, сконфигурированные для работы в рабочем цикле для эффективного поддержания потока текучей среды и избегания при этом тепловыделения. Описанные системы и связанные с ними способы решают проблему автоматизированных систем для культивирования клеток, которые находятся внутри общепринятых инкубаторов и нуждаются в рассеивании тепла. Наиболее распространенным источником тепла в автоматизированной системе для культивирования клеток является насосная система, которая нагнетает среду для культивирования и удаляет продукты жизнедеятельности из сосудов/камер для культивирования клеток. Насосные системы в соответствии с настоящим изобретением выделяют меньше тепла. Описанные системы и способы особенно полезны в перфузионных системах, где насосы должны работать непрерывно в течение нескольких суток. Системы перфузии очень желательны при автоматизированном культивировании клеток, потому что перфузия представляет собой способ, гарантирующий не только то, что культивируемые клетки подвергаются воздействию определенной концентрации питательных веществ, но и непрерывное удаление метаболических отходов (в отличие от статической культуры, где клетки находятся в среде, обедненной питательными веществами без пополнения вместе с постоянным накоплением отходов).

Систему по изобретению можно использовать даже с инкубаторами для культивирования клеток, которые не предназначены для отвода тепла. Такие инкубаторы, как правило, работают в условиях комнатной температуры, где температура окружающей среды ниже 30°C. Наиболее распространенной желаемой температурой инкубации является физиологическая температура, или 37°C. Из-за теплопроводности вдоль градиентов температуры от высокотемпературных к низкотемпературным областям большинство инкубаторов могут только нагревать свое внутреннее пространство, а не охлаждать его. Кроме того, многие инкубаторы сконструированы с элементами, подобными изоляторам, такими как кожухи с водой, которые предназначены для эффективного удержания тепла. В этих условиях присутствие источника тепла в общепринятых инкубаторах в основном вызывает быстрое повышение внутренней температуры. Как только это происходит, система контроля температуры отключает нагрев. Однако изолирующие свойства инкубатора предотвратят своевременное снижение температуры до желаемого уровня. Настоящее изобретение решает эту проблему за счет работы своих насосов в рабочем цикле, при котором достигаются желаемые уровни потока текучей среды, при этом производится гораздо меньше тепла внутри инкубатора.

Рабочий цикл представляет собой цикл работы устройства, который работает прерывисто, а не непрерывно. Рабочий цикл может быть определен количеством времени, в течение которого устройство включено и выключено в течение одного рабочего цикла, или он может быть определен в процентах доступного времени, в течение которого устройство работает. Работа одного или нескольких насосов в системе для культивирования клеток в рабочем цикле решает проблемы, связанные с инкубаторами (или любыми другими теплыми средами). Однако, хотя работа насосов в течение короткого периода времени, а затем их отключение снижает теплоотдачу, простой работы насосов в непостоянном режиме может быть недостаточно для обеспечения требуемых потоков текучей среды. Скорость потока в рабочем цикле должна быть тщательно настроена. Во-первых, общая скорость потока должна быть достаточной для эффективной доставки питательных веществ и удаления отходов. Но пульсирующий поток аналогичен естественному пульсирующему ритму в теле человека, и многие типы клеток чувствительны к этому. Пульсирующий поток может вызывать протекание определенных биологических процессов и реакций, а также может вызывать сдвиг во многих типах клеток, имеющих повышенную чувствительность к сдвигу. Таким образом, в желании точнее имитировать статическую культуру, которая широко используется в условиях биологических исследований, желательно использовать системы для культивирования клеток с низким уровнем перфузионного потока. Низкий в этом контексте может означать поток текучей среды, который находится в пределах режима ламинарного потока (уровни напряжения сдвига стенки значительно ниже физиологических уровней 15 дин на см²) и, как правило, в величинах менее 1000 мкл в минуту. В некоторых вариантах осуществления средний поток составляет менее 100 мкл в минуту. В других вариантах осуществления средний поток составляет менее 10 мкл в минуту.

Оптимальный рабочий цикл для использования с настоящим изобретением, в котором доставка питательных веществ и извлечение отходов происходит при низкой скорости потока, заключается в том, чтобы насос или насосы работали в течение менее 20% доступного времени. Например, если желаемая общая скорость потока составляет 10 мкл в минуту, при 20% рабочем цикле насос подает 10 мкл в течение первых 12 секунд (20% от 60 секунд), а затем полностью отключается на следующие 48 секунд. Таким образом, общая средняя скорость потока по-прежнему составляет 10 микролитров в минуту, а относительно длительное время отключения значительно снижает количество выделяемого тепла. В общепринятых инкубаторах, если тепловыделение от прибора поддерживается на уровне менее 2 Вт, можно избежать нежелательного повышения температуры.

В других вариантах осуществления рабочий цикл может составлять примерно 1%, приблизительно 2%, приблизительно 5%, приблизительно 10%, приблизительно 25%, приблизительно 30%, приблизительно 40%, приблизительно 50% или больше. Продолжительность рабочего цикла предпочтительно составляет приблизительно одну минуту, но в различных вариантах осуществления может быть приблизительно 1 секунду, приблизительно 2 секунды, приблизительно 5 секунд, приблизительно 10 секунд, приблизительно 15 секунд, приблизительно 20 секунд, приблизительно 30 секунд, приблизительно 45 секунд, приблизительно 90 секунд, приблизительно 2 минуты, приблизительно 3 минуты, приблизительно 4 минуты, приблизительно 5 минут, приблизительно 10 минут, приблизительно 20 минут или дольше. Средняя скорость потока в течение рабочего цикла составляет в основном менее 1000 мкл в минуту. В вариантах осуществления она составляет менее 100 мкл в минуту или менее 10 мкл в минуту.

Использование одного или нескольких насосов в рабочем цикле подходит для ряда различных систем и установок для культивирования клеток. Некоторые варианты осуществления систем для культивирования клеток, использующих рабочие циклы для управления активностью насосов в соответствии с настоящим изобретением, описаны далее и показаны на фиг.

На ФИГ. 1А показан вариант осуществления системы 100 для получения дендритных клеток. Предлагается перистальтический насос 110. Насос 110 применяют для перекачивания текучей среды в картридж 120 для культивирования клеток и из него. Насос 110 функционально соединен с процессором 199, сконфигурированным для получения из памяти инструкций по работе насоса 110 в рабочем цикле, как описано в настоящем документе. Инструкции определяют продолжительность рабочего цикла, а также продолжительность цикла включения, в котором насос включен, и продолжительность цикла выключения, в котором насос выключен. Цикл включения и/или выключения может быть определен как количество времени или как процент доступного времени в рабочем цикле. В основном, рабочий цикл повторяется в непрерывном цикле, так что когда заканчивается один рабочий цикл, начинается другой, что приводит к прерывистому включению и выключению насоса 110.

Картридж для культивирования клеток 120 для клеточной культуры имеет нижнюю поверхность 125, к которой прилипают клетки. В других вариантах осуществления клетки не прилипают к нижней поверхности. Картридж для культивирования клеток 120 имеет восемь входных отверстий для текучей среды 145, расположенных по углам картриджа для культивирования клеток 120. Одно выходное отверстие для текучей среды 135 расположено в центре картриджа для культивирования клеток 120. Соединительная трубка 140 соединяет входные отверстия для текучей среды с резервуаром для среды для дифференцировки (источником перфузии) 180, содержащим среду для дифференцировки 182. Резервуар для среды для дифференцировки 180 содержит среду для дифференцировки 182, которая будет закачиваться в картридж для культивирования клеток 120. Соединительная трубка 140 также соединяет выпускное отверстие для текучей среды 135 с резервуаром для отходов 184. Истощенная среда будет откачиваться из картриджа для культивирования клеток 120 через выпускное отверстие 135 и в резервуар для отходов 184. Крышки 170 и 175 на резервуаре для среды для дифференцировки 180 и резервуаре для отходов 184 не снимаются, что обеспечивает поддержание стерильной системы. В других вариантах осуществления крышки 170 и 175 съемные. Запорные краны и/или жидкостно-воздушные клапаны 160 и 165 на бутылях-резервуарах 180 и 184 позволяют осуществлять стерильный перенос среды для дифференцировки во входную бутыль и удалять отходы из выходной бутыли. На консоли 190 предусмотрены специальные места для размещения ранее упомянутых компонентов, а также обеспечен дисплей/интерфейс пользователя 192, соединение 194, и переключатель включения/выключения 196.

На ФИГ. 1B показан другой вариант осуществления системы для получения дендритных клеток 700. Предлагается перистальтический насос 710. Насос 710 применяют для перекачивания текучей среды внутрь и наружу из картриджа для культивирования клеток 720. Насос 710 функционально соединен с процессором 799, сконфигурированным для получения из памяти инструкций для работы насоса 710 в рабочем цикле, как описано в настоящем документе. Инструкции определяют продолжительность рабочего цикла, а также продолжительность цикла включения, в котором насос включен, и продолжительность цикла выключения, в котором насос выключен. Цикл включения и/или выключения может быть определен как количество времени или как процент доступного времени в рабочем цикле. В основном, рабочий цикл повторяется в непрерывном цикле, так что когда заканчивается один рабочий цикл, начинается другой, что приводит к прерывистому включению и выключению насоса 710.

Картридж для культивирования клеток 720 имеет нижнюю поверхность 725, к которой прилипают клетки. В других вариантах осуществления клетки не прилипают к нижней поверхности. Картридж для культивирования клеток 720 имеет восемь впускных отверстий 745 для текучей среды, расположенных по углам картриджа для культивирования клеток 720. Одно выпускное отверстие для текучей среды 735 расположено в центре картриджа для культивирования клеток 720. Соединительная трубка 740 соединяет входные отверстия для текучей среды с резервуаром для среды для дифференцировки (источником перфузии) 780, содержащим среду для дифференцировки 782. Резервуар для среды для дифференцировки 780 находится в форме стерильного мешка, содержащего среду для дифференцировки 782, которая будет закачиваться в картридж для культивирования клеток 720. Соединительная трубка 740 также соединяет выпускное отверстие для текучей среды 735 с резервуаром для отходов 784, который представляет собой другой мешок. Резервуар для среды для дифференцировки 780 и резервуар для отходов 784 поддерживаются стойкой 789. Истощенная среда будет откачиваться из картриджа для культивирования клеток 720 через выпускное отверстие 735 и в резервуар для отходов 784. На консоли 790 предусмотрены специальные места для размещения ранее упомянутых компонентов, а также обеспечен дисплей/интерфейс пользователя 792, соединение 794, и переключатель включения/выключения 796.

Система 100 показана с одним насосом, но следует понимать, что системы для культивирования клеток по настоящему изобретению могут иметь более одного насоса. Например, один насос может быть настроен на откачку текучей среды из резервуара 180, а другой насос может быть настроен на откачку отходов из картриджа с клеточной культурой в резервуар для отходов 184. В вариантах осуществления, имеющих более одного насоса, каждый насос может быть подключен к одному и тому же процессору или разным процессорам, каждый из которых сконфигурирован для запуска соответствующего насоса в рабочем цикле, который может иметь одинаковые или разные параметры.

Система 100 имеет размеры и конфигурацию для размещения внутри общепринятого инкубатора, где она может работать в течение периода времени, достаточного для получения желаемой популяции дендритных клеток. Насос или насосы работают в соответствии с инструкциями процессора по рабочему циклу, который обеспечивает желаемые режимы потока текучей среды и предотвращает перегрев системы. Дополнительные характеристики и конфигурации систем для получения дендритных клеток, совместимых с настоящим изобретением, описаны в заявке США с серийным номером 16/192062, поданной 15 ноября 2018 года, содержание которой включено посредством ссылки в настоящий документ.

В определенных вариантах осуществления один или более насосов функционально соединены с камерой для культивирования клеток для перфузии перфузионной среды в камеру для культивирования клеток. Перфузионная среда включает любую подходящую среду. В некоторых вариантах осуществления перфузионная среда представляет собой среду для дифференцировки. Картридж для культивирования клеток также может включать один или более резервуаров для текучей среды. Резервуары для текучей среды находятся в сообщении по текучей среде с камерой для культивирования клеток и могут быть функционально соединены с одним или несколькими насосами. Также предлагаются одна или более трубок для соединения резервуаров с текучей средой с насосами и камерой для культивирования клеток. В определенных аспектах один или более насосов сконфигурированы с возможностью перекачивания текучей среды из резервуара для текучей среды, через камеру для культивирования клеток и в резервуар для сбора отходов. Один или более насосов функционально подключены к процессору, который включает и выключает один или более насосов в течение рабочего цикла. Параметры рабочих циклов определяются набором инструкций, хранящихся в памяти при связи с процессором. Процессоры, память и компьютерные конфигурации более подробно описаны ниже. В варианте осуществления текучая среда движется из резервуара для текучей среды по трубке к насосу и в камеру для культивирования клеток через вход, обратно из камеры для культивирования клеток через выход, по трубке и в резервуар для сбора отходов.

В определенных вариантах осуществления резервуар для текучей среды и/или резервуар для сбора отходов может быть представлен в виде одной или нескольких бутылей с крышками, либо содержащихся в камере для культивирования клеток, либо соединенных с камерой с сообщением по текучей среде. Каждый резервуар содержит входной порт и выходной порт, или выходной порт и отверстие с сообщением по текуче среде с входным портом одной или нескольких камер для культивирования клеток. В определенных аспектах, например, муфты Люэра и силиконовые прокладки, обрезанные по размеру муфт Люэра, можно использовать для предотвращения утечки через один или оба входа или выхода.

В определенных вариантах осуществления один или более картриджей для культивирования клеток имеют размер и конфигурацию, подходящие для расположения внутри инкубатора, так что процесс будет осуществляться в инкубаторе. Условия в инкубаторе включают постоянную температуру 37°C и относительную влажность 95-100%. Таким образом, выбранные материалы должны обладать целостностью, чтобы выдерживать эти условия, учитывая, что материалы (включая текучей среды и биологические препараты) имеют тенденцию к расширению в таких условиях. Кроме того, в некоторых случаях условия внутри инкубатора остаются стабильными, и возможна автоматическая регистрация температуры, чтобы иметь информацию о колебаниях температуры для коррелирования с любыми отклонениями в реакциях, проводимых в инкубаторе. В соответствии с настоящим изобретением любой источник питания и насосы сконфигурированы так, чтобы не изменять окружающую среду внутри инкубатора, поскольку рабочий цикл не позволяет им выделять чрезмерное тепло.

Таким образом, в одном из вариантов осуществления насосы размещены раздельно от картриджа для культивирования клеток, но все еще находятся в жидкостной и функциональной связи с картриджем для культивирования клеток. В другом варианте осуществления насосы присоединяются непосредственно к картриджу для культивирования клеток. Во всех вариантах осуществления насосы расположены внутри инкубатора. Режим рабочего цикла насосов сам по себе достаточен для предотвращения перегрева, но в некоторых вариантах осуществления система может быть функционально подключена к радиатору и/или вентилятору для дополнительного отвода тепла. Вне зависимости от конфигурации, насосы функционально связаны с процессором для выполнения рабочего цикла, насосы также функционально связаны с картриджем для культивирования клеток и, в свою очередь, с камерами для культивирования клеток. Дополнительные подробности, касающиеся автоматизированных систем для культивирования клеток на основе перфузии, таких как маломасштабная система для культивирования эндотелиальной клеточной культуры с встроенным хранилищем реагентов и перфузией, обеспечиваемой встроенным одноразовым перистальтическим насосом, и более масштабная система культивирования для получения дендритных клеток из моноцитов с использованием камеры с нижними поверхностями из полистирола, можно найти в US 2018/0171296; US 20180251723; и WO 2018/005521; содержание которых включен в настоящий документ в качестве ссылок в полном объеме.

В других аспектах камера для культивирования клеток включает один или более датчиков, функционально связанных с камерой для культивирования клеток. Датчики могут быть способны измерять любые подходящие параметры. Например, датчики могут быть способны измерять один или более параметров в камере для культивирования клеток, таких как рН, растворенный кислород, общая биомасса, диаметр клеток, концентрация глюкозы, концентрация лактата и концентрация метаболита клеток. В вариантах осуществления, где система включает несколько камер для культивирования клеток, один или более датчиков могут быть соединены с одной или несколькими камерами для культивирования клеток. В определенных вариантах осуществления один или более датчиков связаны с одной или несколькими камерами для культивирования клеток, но не со всеми камерами в системе. В других вариантах осуществления один или более датчиков соединены со всеми камерами для культивирования клеток в системе. В системах, имеющих несколько камер, функционально связанных с одним или несколькими датчиками, датчики могут быть одинаковыми в каждой из камер, с которыми они связаны, или все они могут быть разными, или некоторые датчики могут быть одинаковыми, а некоторые могут быть разными. В определенных аспектах один или более датчиков функционально соединены с компьютерной системой, имеющей центральный процессор для выполнения команд, так что возможен автоматический контроль и настройка параметров. Дополнительные подробности, касающиеся компьютерных систем для реализации способов по настоящему изобретению с использованием камер для культивирования клеток, приведены ниже.

В некоторых вариантах осуществления один или более датчиков могут измерять температуру в одной или нескольких камерах для культивирования клеток, резервуарах с текучая среда, трубках и/или в инкубаторе в основном. Датчик температуры может обеспечивать обратную связь с процессором, который управляет рабочим циклом, указывая, должен ли рабочий цикл увеличиваться или уменьшаться для точной настройки температуры в системе. Если датчик обнаруживает, что температура в клеточной культуре становится слишком высокой, рабочий цикл может регулироваться таким образом, чтобы насосы включались на более короткий период времени для выработки меньшего количества тепла. Если рабочий цикл укорачивается, насосы в основном увеличивают расход текучей среды, так что средний расход текучей среды в течение рабочего цикла остается неизменным.

В определенных вариантах осуществления камера для культивирования клеток имеет входное и выходное отверстие, оба из которых можно использовать для сообщения по текучей среде камеры через жидкостный соединитель с одним или несколькими дополнительными сосудами. В возможных вариантах осуществления дополнительные сосуды включают одну или более дополнительных камер для культивирования клеток. Системы по настоящему изобретению могут включать, например, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 или любое количество клеточных камер для культивирования клеток в пределах сотен или больше, сконфигурированных для сообщения по текучей среде друг с другом в ряд для получения иммунотерапевтического продукта. Альтернативно или дополнительно, одна или более камер для культивирования клеток могут быть расположены параллельно друг другу, чтобы обеспечить производство иммунотерапевтического продукта для более чем одного индивидуума за один раз. В предпочтительном варианте осуществления камеры для культивирования клеток в картридже для культивирования клеток соединяются через стерильное соединение.

В одном из вариантов осуществления можно обеспечить перфузию среды и цитокинов в клеточную смесь в камере/камерах для культивирования клеток, чтобы способствовать образованию иммунотерапевтического продукта на основе клеток. В протоколах на основе планшетов для стимуляции Т-клеток посредством дендритных клеток (ДК) с самого начала поддерживается объем культуры около 2 мл, при этом инфузия цитокинов происходит дважды в течение каждого 7-дневного периода стимуляции. Основным преимуществом перфузии является возможность поддерживать согласованный локальный профиль концентрации среды и цитокинов, что обеспечивает более высокие выходы и потенциальную возможность ускорения процесса дифференцировки моноцитов в ДК по сравнению с протоколами известного уровня техники на основе планшетов. Однако сочетание адгезивного (ДК) и неадгезивного (Т-клетки) типов наряду с высокой чувствительностью ДК к механическим воздействиям создает проблемы для стимуляции и размножения антигенспецифических Т-клеток, особенно в отношении потока текучей среды через камеру для культивирования клеток. Таким образом, в тех вариантах осуществления, в которых среда и цитокины вводятся посредством перфузии, системы по настоящему изобретению должны быть способны снабжать клетки питательными веществами и цитокинами, не удаляя клетки из картриджа для культивирования клеток, а также учитывать чувствительность к сдвигу определенных антигенпрезентирующих клеток, таких как ДК. По существу, некоторые варианты осуществления систем и их применение направлены на оптимизацию удержания аутокринных/паракринных сигналов, способствующих Т-клеточной пролиферации, при одновременном обновлении факторов роста и поддержании минимальной физической стимуляции ДК. Для учета этого необходимо учитывать как направление, так и скорость перфузионного потока через камеру для культивирования клеток. Например, некоторые варианты осуществления изобретения могут содержать устройство для потока среды, отличного от однонаправленного потока, например устройство для противоточного течения среды.

В вариантах осуществления предлагается система для культивирования клеток, включающая камеру для культивирования клеток и центральный процессор, включающий память с инструкциями, исполняемыми центральным процессором. В определенных аспектах инструкции заставляют систему получать в качестве первых входных данных размер камеры для культивирования клеток, получать в качестве вторых входных данных первую концентрацию первого типа клеток и вторую концентрацию второго типа клеток в одной или нескольких жидкостях, которые будут введены в камеру для культивирования клеток, и рассчитать на основе первого и второго входных отверстий скорость перфузии перфузионной текучей среды, которая будет введена в камеру для культивирования клеток, которая максимизирует вероятность контакта первого типа клеток и второго типа клеток друг с другом в камере для культивирования клеток. Система может дополнительно рассчитать желаемые параметры рабочего цикла (например, продолжительность рабочего цикла, процент времени рабочего цикла, и скорость потока во время рабочего цикла) на основе требуемой средней скорости потока, теплоотдачи системы, и желаемой температуры клеточной культуры внутри инкубатора. Система также включает один или более насосов, функционально соединенных с одним или несколькими резервуарами для перфузионной текучей среды и функционально соединенных с центральным блоком обработки данных, так что центральный блок обработки данных также управляет скоростью перфузии перфузионной текучей среды, запуская рабочий цикл для управления одним или несколькими насосами.

Системы по изобретению также могут включать или быть функционально соединены с одной или несколькими системами управления для управления движением текучей среды через систему; мониторинг и контроль различных параметров, таких как температура, внутри систем; а также определение наличия иммунотерапевтических продуктов на основе клеток, количества продукта (прямо или косвенно), коэффициента конверсии и т.д. Система также может быть оснащена многочисленными классами программного обеспечения, такими как усовершенствованный процесс мониторинга и управления процессом в режиме реального времени, позволяющий осуществлять контроль с обратной связью, а также процессы, позволяющие интегрировать и масштабировать данные реакции и результаты очистки, полученные с помощью системы.

Системы для автоматизированного получения дендритных клеток из моноцитов (МК), полученных из периферической крови, показаны на ФИГ. 2A-B и 3. Описанные системы могут включать работу насоса по рабочему циклу по изобретению, что позволяет использовать системы внутри стандартного инкубатора.

На ФИГ. 2A-2B показана конструкция кассеты для дифференцировки дендритных клеток, совместимой с настоящим изобретением. Кассета 200 построена из слоев, показанных в левой части фиг. 2А, которые собираются с помощью двухсторонней адгезивной пленки. Конструкция кассеты позволяет получать подходящий объем цельной крови или другого жидкого образца, содержащего МК, связывая практически все МК, содержащиеся в образце. Кассета содержит камеру для культивирования клеток, которая образует центральное открытое жидкостное пространство внутри кассеты. Пол камеры представляет собой или содержит в качестве своей части связывающую поверхность для МК. Предпочтительная геометрия камеры для культивирования клеток представляет собой плоское тонкое пространство, все внутренние стороны которого закруглены и лишены углов и вершин. Предпочтительным является овальный или округло-прямоугольный профиль камеры. Плоская поверхность и малая высота помогают избежать турбулентности, которая может привести к напряжению сдвига текучей среды, что может повредить клетки внутри камеры и может снизить как жизнеспособность клеток, так и выход продукта. Таким образом, важной особенностью кассеты является то, что она позволяет избежать или свести к минимуму воздействие напряжения сдвига на клетки внутри. Это достигается за счет использования плоской поверхности с минимумом выпуклостей или шероховатости поверхности за счет избегания резких границ пути прохождения текучей среды и внутри камеры для культивирования клеток, за счет использования по возможности ламинарного течения (которое усиливается за счет сохранения камеры для культивирования клеток тонкой, приблизительно от 0,1 мм до приблизительно 2 мм в высоту), и включением ловушки для пузырей или газоотводного механизма для устранения пузырьков газа при перфузии камеры для культивирования клеток. Как достижению ламинарного потока, так и устранению пузырьков газа способствует расположение впускного и выпускного отверстий на противоположных сторонах камеры для роста клеток, как показано на ФИГ. 2А. Кроме того, кассету можно установить под углом, при этом выпускное отверстие должно быть расположено выше уровня впускного отверстия, чтобы гарантировать, что любые пузырьки, попадающие в камеру для выращивания клеток через впускное отверстие, быстро устраняются в выпускном отверстии, поднимаясь к выпускному отверстию, чему способствует их плавучесть.

Жидкостные устройства по изобретению, в том числе кассета для дифференцировки дендритных клеток или любая камера для выращивания или культивирования клеток могут быть представлены в любом микрофлюидном варианте осуществления (т.е., где один или более каналов или камер имеют размеры в диапазоне приблизительно от 1 мкм до приблизительно 999 мкм) или макрофлюидном варианте осуществления (где все каналы или камеры имеют размеры приблизительно 1 мм или более. Жидкостные устройства могут дополнительно включать резервуары для текучей среды, дополнительные каналы или отсеки для текучей среды, прокладки или уплотнения, смесительные зоны, клапаны, насосы, вентиляционные отверстия, каналы для сжатого газа, электрические проводники, реагенты, порты и трубки в соответствии с требованиями конкретной конструкции. Устройства также могут содержать один или более модулей управления, передатчиков, приемников, процессоров, микросхем памяти, аккумуляторов, дисплеев, кнопок, устройств управления, двигателей, пневмоприводов, антенн, электрических разъемов и т.п. Устройства предпочтительно содержат только материалы, нетоксичные для клеток млекопитающих и совместимые со стерилизацией спиртом и/или теплом. При необходимости поверхность устройств можно сделать более гидрофильной, например, путем воздействия плазмы, или покрыть одним или несколькими гелями, химическими функционализирующими покрытиями, белками, антителами, гликопротеинами, липидами, гликолипидами, нуклеиновыми кислотами, протеогликанами, гликозаминогликанами, цитокинами, или клетками. Устройства также предпочтительно совместимы с использованием в стандартном инкубаторе для культивирования клеток млекопитающих, а в некоторых вариантах осуществления не допускают диффузии газа через материал, так как это может изменить состав среды для культивирования внутри устройства. Жидкостные устройства по изобретению также являются модульными и способны к сообщению по текучей среде с другими подобными устройствами либо последовательно (т.е., с перетеканием текучей среды из одного устройства в другое), либо параллельно, а также могут быть сконфигурированы так, чтобы физически соединяться друг с другом или быть способными физически размещаться внутри связанного устройства, такого как инкубатор, насос или система для получения дендритных клеток. Жидкостные устройства по существу практически лишены утечек текучей среды в условиях эксплуатации и способны работать в течение периода от суток до недели. Также рассматриваются другие конфигурации кассет для дифференцировки дендритных клеток, которые более подробно описаны в US 2018/0171296, содержание которого включено посредством ссылки в настоящий документ.

Система для получения дендритных клеток, использующая кассеты, показанные на фиг. 2A-2B, включает, по меньшей мере, камеру для культивирования клеток, насос, резервуар для среды для культивирования и сообщения по текучей среде между резервуаром для среды, насосом и камерой для культивирования клеток. Система включает процессор, функционально связанный с насосом, для выполнения инструкций по работе насоса в рабочем цикле, как описано в настоящем документе.

Система также может поставляться без камеры для культивирования клеток, которая может быть добавлена в систему пользователем, необязательно вместе с одной или несколькими трубками для подсоединения резервуара для среды для культивирования к насосу и кассете для дифференцировки дендритных клеток. Камера для культивирования клеток может быть представлена как часть одной или нескольких кассет для дифференцировки дендритных клеток, как описано выше, или как одна или более различных структур. Резервуар для среды для культивирования может быть представлен в виде одной или нескольких бутылей с крышками, каждая из которых содержит входной порт и выходной порт, или выходной порт и отверстие с сообщением по текучей среде с входным портом для текучей среды одной или нескольких кассет для дифференцировки дендритных клеток; резервуар для сбора текучей среды с сообщением по текучей среде с выходным портом для текучей среды одной или нескольких кассет для дифференцировки дендритных клеток; и насос, выполненный с возможностью перекачки текучей среды из резервуара для среды для культивирования, через камеру для культивирования клеток, состоящую из одной или нескольких кассет для дифференцировки дендритных клеток, и в резервуар для сбора текучей среды.

Вариант осуществления системы для получения дендритных клеток 300 показан на ФИГ. 3. Система включает в себя корпус 310 с местами для расположения резервуара со средой для культивирования, 340 и резервуара для отходов 350 (каждое размером и формой соответствует имеющимся в продаже стеклянным или пластиковым бутылям с пластиковыми крышками для сред для культивирования), монтажную площадку для установки кассеты для дифференцировки дендритных клеток 200, открытую головку перистальтического насоса, выполненную с возможностью приема трубки перистальтического насоса, идущей от бутыли со средой для культивирования к входному отверстию кассеты (другая трубка, идущая от выходного отверстия кассеты к бутыли для отходов, не должна проходить через головку насоса), дисплей 330, кнопки управления, ручки или переключатели. Насос управляется процессором 299, сконфигурированным для работы насоса в рабочем цикле.

Система 300 имеет размеры и конфигурацию для размещения и эксплуатации внутри общепринятого инкубатора. Также рассматриваются аналогичные системы, которые включают две или более кассет и насосных головок (например, по одной на каждую кассету, например, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или более кассет и насосных головок),. В таких многокассетных системах процессор, управляющая электроника, дисплей, кнопки, ручки или переключатели могут либо совместно использоваться различными кассетами, либо дублироваться одним набором для каждой кассеты.

В другом примере варианта осуществления, как показано на ФИГ. 4, предлагается биологический реактор 410, включающий камеру для культивирования клеток 420, которая имеет нижнюю поверхность 422 и, по меньшей мере, одну дополнительную поверхность 424. Нижняя поверхность 422 состоит из первого материала, к которым прикрепляются клетки, где, по меньшей мере, одна дополнительная поверхность 424. состоит из второго газопроницаемого материала. Камера для культивирования клеток также содержит одно или более входных отверстий 426, 436 и одно или более выходных отверстий 428, 438. В определенных вариантах осуществления биологический реактор также включает, по меньшей мере, один резервуар для перфузионной текучей среды 432, по меньшей мере, один резервуар для отработанной текучей среды 434, по меньшей мере, один насос 440 для перемещения перфузионной текучей среды через камеру 420, а также связанные впускные отверстия 436 и выпускные отверстия 438 для транспортировки текучей среды внутрь и наружу из резервуаров 432, 434 и через камеру 420. Биореакторы 410 также будут включать один или более насосов 440 функционально соединенных с камерой для культивирования клеток 420 для перфузии перфузионной среды в камеру для культивирования клеток. Биореакторы 410 также могут включать один или более резервуаров 432 для текучей среды. Резервуары 432 для текучей среды сообщаются с камерой для культивирования клеток 410 и могут быть функционально соединены с одним или несколькими насосами 440. Также предлагаются одна или более трубок для соединения резервуаров с текучая средаю с насосами и камерой для культивирования клеток. В определенных аспектах один или более насосов выполнены с возможностью перекачивания текучей среды из резервуара для текучей среды через камеру для культивирования клеток и в резервуар для сбора отходов. В примере варианта осуществления, показанном на ФИГ. 4, текучая среда движется из резервуара 432 для текучей среды по трубке 452 к насосу 440 и в камеру для культивирования клеток 420 через вход 436, обратно из камеры для культивирования клеток 420 через выход 438, по трубке 454 и в резервуар для сбора отходов 434. Один или более насосов подключены к процессору 499, который запускает насосы в рабочем цикле, как описано в настоящем документе.

Входы и выходы реактора 410 можно использовать для гидравлического соединения камеры через гидравлический соединитель с одним или несколькими дополнительными сосудами. В определенных вариантах осуществления дополнительные сосуды включают одну или более дополнительных камер для культивирования клеток, как будет описано более подробно ниже. Системы по настоящему изобретению могут включать, например, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 или любое количество камер для культивирования клеток в пределах сотен или больше, сконфигурированных для сообщения по текучей среде друг с другом в ряд для получения иммунотерапевтического продукта. Альтернативно или дополнительно, одна или более камер для культивирования клеток могут быть расположены параллельно друг другу, чтобы обеспечить производство иммунотерапевтического продукта для более чем одного индивидуума за один раз. В варианте осуществления камеры биореакторов для культивирования клеток соединяются через стерильное соединение.

Пример конфигурации мультибиореакторной системы можно найти на ФИГ. 5, панели B и C, с дополнительной информацией о процессах, осуществляемых с использованием этой конфигурации, представленной ниже. Как показано на ФИГ. 5, в случае задействования второго биореактора 510 вторая камера для культивирования клеток 520 перемещается в положение для соединения с первой камерой для культивирования клеток 420 через выход первой камеры и вход второй камеры. Соединение представляет собой предпочтительно стерильное соединение. Соединение позволяет нагнетать стерильный воздух в первую камеру для культивирования клеток 420 для переноса супернатанта, содержащего размноженные Т-клетки, во вторую камеру для культивирования клеток 520. Для переноса супернатанта из первой камеры для культивирования клеток 420 во вторую камеру для культивирования клеток 520 могут использоваться альтернативные способы, известные в данной области потока текучей среды.

Как также показано, каждый биореактор включает свои собственные резервуары для сбора текучей среды и отходов, насосы и соответствующие трубки. Однако следует понимать, что резервуары и насосы могут быть общими для биореакторов. Насосы могут быть подключены к одному и тому же процессору или к разным процессорам для управления их рабочими циклами.

В определенных вариантах осуществления соотношение входов клеточной культуры к выходам клеточной культуры составляет 1:1, например, один или более биологических реакторов расположены последовательно друг с другом, как показано на ФИГ. 5. В других вариантах осуществления соотношение выходов к входам, по меньшей мере, для части биологических реакторов составляет 1:2. Например, выходное отверстие одной камеры для культивирования клеток 420 может быть жидкостно соединено с входным отверстием двух камер для культивирования клеток (не показаны), так что текучая среда, вытекающая из первой камеры для культивирования клеток 420, разделяется на два потока, направляя один поток во вторую камеру для культивирования клеток и второй поток в третью камеру для культивирования клеток. В этой конфигурации как вторую, так и третью камеры для культивирования клеток можно использовать для дальнейшей стимуляции и размножения Т-клеток. Дополнительно или альтернативно одна из второй или третьей камер для культивирования клеток может быть сконфигурирована так, чтобы обеспечить возможность мониторинга параметров реакции и потока с использованием одного или нескольких датчиков (например, для измерения температуры), функционально связанных с камерой. Таким образом, одна из камер остается свободной от дополнительных датчиков, некоторым из которых может потребоваться проникнуть в стенки камеры для культивирования клеток, что может увеличить риск утечки и/или контаминации.

На ФИГ. 6 показан другой пример мультибиореакторной системы 900. Система 900 включает в себя первую камеру для культивирования клеток 820 и вторую камеру для культивирования клеток 920, которые имеют впускные отверстия 845 и 945, соединенные с трубкой 940 и имеют сообщение по текучей среде с резервуаром для текучей среды 980. Камеры для культивирования клеток имеют выходы 835 и 935, имеющие сообщение по текучей среде с резервуаром для отходов 984. Насосы 910а и 910b обеспечивают перекачку текучей среды из резервуара для текучей среды 980 в камеры для культивирования клеток 820 и 920. Насосы управляются процессором 999, который выполняет рабочий цикл, как описано в настоящем документе.

В определенных вариантах осуществления один или более биологических реакторов могут быть предусмотрены в системе, содержащей модули для осуществления различных других процессов, происходящих до, одновременно или после процесса, происходящего в камерах для культивирования клеток в биологических реакторах. Другие конфигурации мультибиореакторных систем также рассматриваются, и описаны более подробно в WO 2018/005521, содержание которого включено посредством ссылки в настоящий документ.

Как было описано в отношении различных вариантов осуществления, описываемых в настоящем документе, системы включают компьютерные компоненты, такие как память для хранения инструкций, связанных с рабочим циклом, и процессор для выполнения инструкций, чтобы тем самым управлять насосами. Аспекты настоящего изобретения, описываемые в настоящем документе, такие как контроль движения текучей среды через систему, как описано выше, и мониторинг и контроль различных параметров, можно проводить с использованием любого типа вычислительного устройства, например, компьютера или программируемого логического контроллера (ПЛК), который включает в себя процессор, например, центральный процессор или любую комбинацию вычислительных устройств, где каждое устройство выполняет, по меньшей мере, часть процесса или способа. В некоторых вариантах осуществления системы и способы, описываемые в настоящем документе, можно осуществлять с помощью портативного устройства, например смарт-планшета, смартфона или специального устройства, предназначенного для данной системы.

Способы по настоящему изобретению можно проводить с использованием программного обеспечения, аппаратного обеспечения, встроенного программного обеспечения, проводного подключения или комбинации любого из этих. Элементы, реализующие функции, также могут быть физически расположены в различных местах, в том числе могут быть распределены таким образом, что части функций реализуются в разных физических местах (например, устройство обработки изображений в одной комнате и главная рабочая станция в другой, или в отдельных зданиях, например, с беспроводными или проводными соединениями).

Процессоры, подходящие для выполнения компьютерной программы, включают, в качестве примера, микропроцессоры как общего, так и специального назначения, а также любой один или более процессоров любого типа цифровых компьютеров. В основном, процессор будет получать инструкции и данные из постоянной памяти или оперативной памяти или из обеих. Элементами компьютера являются процессор для выполнения инструкций и одно или более запоминающих устройств для хранения инструкций и данных.

В основном, компьютер также будет включать в себя одно или более энергонезависимых запоминающих устройств большой емкости для хранения данных, например, магнитные, магнитооптические диски или оптические диски, или будет функционально связан с ними для приема данных от них или передачи данных на них,. В некоторых вариантах осуществления датчики системы отправляют данные процесса через Bluetooth в центральный блок сбора данных, расположенный за пределами инкубатора. В некоторых вариантах осуществления данные отправляются непосредственно на удаленный сервер, а не на физические устройства хранения. Информационные носители, подходящие для включения компьютерной программы для инструкций и данных включают в себя все виды энергонезависимой памяти, включая в качестве примера полупроводниковые запоминающие устройства, (например, EPROM, EEPROM, твердотельные накопители (SSD) и устройства флэш-памяти); магнитные диски (например, внутренние жесткие диски или съемные диски); магнитооптические диски; и оптические диски (например, CD и DVD диски). Процессор и память могут быть дополнены логической схемой специального назначения или включены в нее.

Чтобы обеспечить взаимодействие с пользователем, объект изобретения, описываемый в настоящем документе, может быть реализован на компьютере, имеющем устройство ввода-вывода, например, ЭЛТ, ЖК-дисплей, светодиодное или проекционное устройство для отображения информации пользователю и устройство ввода или вывода, такое как клавиатура и указывающее устройство (например, мышь или трекбол), с помощью которого пользователь может вводить данные в компьютер. Другие виды устройств также могут быть использованы для обеспечения взаимодействия с пользователем. Например, обратная связь, предоставляемая пользователю, может быть любой формой сенсорной обратной связи (например, визуальной обратной связи, слуховой обратной связи или тактильной обратной связи), а ввод от пользователя может быть получен в любой форме, включая акустический, речевой или тактильный ввод.

Объект изобретения, описываемый в настоящем документе, может быть реализован в вычислительной системе, которая включает в себя внутренний компонент (например, сервер данных), компонент промежуточного программного обеспечения (например, сервер приложений) или компонент внешнего интерфейса (например, клиентский компьютер, имеющий графический пользовательский интерфейс или файловый браузер, через который пользователь может взаимодействовать с реализацией объекта изобретения, описываемого в настоящем документе), или любое сочетание таких серверных, промежуточных и внешних компонентов. Компоненты системы могут быть связаны между собой через сеть с помощью любой формы или носителя передачи цифровых данных, например, сети связи. Примеры коммуникационных сетей включают сотовую сеть (например, 3G или 4G), локальную сеть (LAN) и глобальную сеть (WAN), например, Интернет.

Объект изобретения, описываемый в настоящем документе, может быть реализован в виде одного или нескольких компьютерных программных продуктов, таких как одна или более компьютерных программ, материально воплощенных в информационном носителе (например, в энергонезависимом машиночитаемом носителе), для исполнения или для управления работой устройства обработки данных (например, программируемого процессора, компьютера или нескольких компьютеров). Компьютерная программа (также известная как программа, программное обеспечение, программное приложение, приложение, макрос или код) может быть написана на любом языке программирования, включая компилируемые или интерпретируемые языки (например, C, C++, Perl), и она может быть развернута в любой форме, в том числе как отдельная программа или как модуль, компонент, подпрограмма или другой модуль, пригодный для использования в вычислительной среде. Системы и способы по изобретению могут включать инструкции, написанные на любом известном в данной области языке программирования, включая, помимо прочего, C, C++, Perl, Java, ActiveX, HTML5, Visual Basic или JavaScript.

Компьютерная программа не обязательно соответствует файлу. Программа может храниться в файле или части файла, содержащей другие программы или данные, в отдельном файле, предназначенном для рассматриваемой программы, или в нескольких скоординированных файлах (например, в файлах, содержащих один или более модулей, подпрограмм или частей кода). Компьютерная программа может быть развернута для выполнения на одном компьютере или на нескольких компьютерах на одном сайте или распределена по нескольким сайтам и соединена между собой коммуникационной сетью.

Файл может быть цифровым файлом, например, хранящимся на жестком диске, SSD, компакт-диске или другом материальном, постоянном носителе. Файл может быть отправлен с одного устройства на другое по сети (например, в виде пакетов, отправляемых с сервера клиенту, например, через карту сетевого интерфейса, модем, беспроводную карту и т.п.).

Запись файла по вариантам осуществления изобретения включает преобразование материального машиночитаемого носителя для длительного хранения информации, например, путем добавления, удаления или перестановки частиц (например, с суммарным зарядом или дипольным моментом в паттерны намагниченности головками чтения/записи), паттерны, представляющие собой новые сочетания информации об объективных физических явлениях, востребованные пользователем и полезные для него. В некоторых вариантах осуществления запись включает физическое преобразование материала в материальные, машиночитаемые носители для долгосрочного хранения данных (например, с определенными оптическими свойствами, чтобы оптические устройства чтения/записи могли затем считывать новое и полезное сочетание информации, например, запись компакт-диска). В некоторых вариантах осуществления запись файла включает преобразование физического устройства флэш-памяти, например устройства флэш-памяти NAND, и сохранение информации путем преобразования физических элементов в массив ячеек памяти, выполненных из транзисторов с плавающим затвором. Способы записи файла хорошо известны в данной области и, например, могут быть выполнены вручную или автоматически программой или командой сохранения из программного обеспечения или командой записи из языка программирования.

Подходящие вычислительные устройства, как правило, включают память большого объема, по меньшей мере, один графический пользовательский интерфейс, по меньшей мере, один дисплей и, как правило, связь между устройствами. Память большого объема иллюстрирует тип машиночитаемых носителей, а именно компьютерные носители информации. Компьютерные носители информации могут включать в себя энергозависимые, энергонезависимые, съемные и несъемные носители, реализованные любым способом или технологией для хранения информации, такой как машиночитаемые инструкции, структуры данных, программные модули или другие данные. Примеры компьютерных носителей данных включают ОЗУ, ПЗУ, ЭСППЗУ, флэш-память или другую технологию памяти, CD-ROM, цифровые универсальные диски (DVD) или другие оптические носители, магнитные кассеты, магнитную ленту, хранилище на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства, радиочастотные идентификационные метки или чипы, или любой другой носитель, который можно использовать для хранения нужной информации и к которой может получить доступ вычислительное устройство.

Специалисту в данной области понятно, что по мере необходимости или для наилучшего осуществления способов по изобретению, компьютерная система или машины, используемые в вариантах осуществления изобретения, могут включать в себя один или более процессоров (например, блок центрального процессора (ЦП) и блок графического процессора (ГП) или оба), основную память и статическую память, которые взаимодействуют друг с другом через шину.

В примере варианте осуществления, показанном на ФИГ. 7, система 600 может включать в себя компьютер 649 (например, портативный компьютер, настольный компьютер или планшет). Компьютер 649 может быть сконфигурирован для связи по сети 609. Компьютер 649 включает в себя один или более процессоров 659 и память 663, а также механизм 654 ввода/вывода. Если способы по изобретению используют архитектуру клиент/сервер, работу способов по изобретению можно проводить с использованием сервера 613, который включает в себя один или более процессоров 621 и память 629, способных получать данные, инструкции и т.д., или предоставлять результаты через интерфейсный модуль 625 или предоставлять результаты в виде файла 617. Сервер 613 может быть задействован по сети 609 через компьютер 649 или терминал 667, или сервер 613 может быть напрямую подключен к терминалу 667, включая один или более процессоров 675 и память 679, а также механизм ввода/вывода 671.

Система 600 или машины в соответствии с примерами вариантов осуществления изобретения могут дополнительно включать в себя, для любого из вводов-выводов 649, 637 или 671, блок видеодисплея (например, жидкокристаллический дисплей (ЖКД) или электронно-лучевую трубку (ЭЛТ)). Компьютерные системы или машины согласно некоторым вариантам осуществления также могут включать в себя буквенно-цифровое устройство ввода (например, клавиатуру), устройство управления курсором (например, мышь), дисковод, устройство формирования сигнала (например, динамик), сенсорный экран, акселерометр, микрофон, сотовую радиочастотную антенну и устройство сетевого интерфейса, которым может быть, например, карта сетевого интерфейса (NIC), карта Wi-Fi или сотовый модем.

Память 663, 679 или 629 согласно примерам вариантов осуществления изобретения может включать машиночитаемый носитель, на котором хранятся один или более наборов инструкций (например, программное обеспечение), воплощающих любую одну или более методологий или функций, описываемых в настоящем документе. Программное обеспечение может также находиться полностью или, по меньшей мере, частично в основной памяти и/или в процессоре во время его выполнения компьютерной системой, причем основная память и процессор также представляют собой машиночитаемый носитель. Программное обеспечение может быть дополнительно передано или получено по сети через устройство сетевого интерфейса.

Включение путем ссылки

На всем протяжении этого описания были сделаны цитирования и ссылки на другие документы, такие как патенты, патентные заявки, патентные публикации, журналы, книги, статьи, содержимое файлов. Все такие документы настоящим включены в настоящий документ в качестве ссылок в полном объеме для всех целей.

Эквиваленты

Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано в сочетании с конкретными вариантами осуществления, любой специалист после прочтения вышеуказанного описания может вносить различные изменения, замены эквивалентов и другие изменения в композиции и способы, изложенные в настоящем документе.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Представлены: система для культивирования клеток и способ культивирования адгезивных и/или неадгезивных клеток. Автоматизированная система для культивирования клеток с одним или несколькими насосами, настроенными на работу в режиме рабочего цикла, предотвращает избыток выделения тепла, позволяя системе для культивирования клеток работать внутри общепринятого инкубатора без перегрева. Рабочий цикл включает в себя переключение насоса между режимами включения и выключения. За счет запуска насосов на короткий период времени, а затем их отключения, выделяется меньше тепла. Чтобы учесть сокращение времени работы насоса во время цикла, насос может работать с более высокой скоростью потока, пока он включен, так что средняя скорость потока в течение цикла не снижается. В системах по изобретению используются рабочие циклы, в которых цикл включения короче, чем цикл выключения, и, в частности, цикл включения составляет менее 20% от продолжительности всего рабочего цикла. Изобретения применяются для эффективного культивирования адгезивных и/или неадгезивных клеток. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Система для культивирования клеток, включающая:

камеру для культивирования клеток, содержащую;

верхнюю поверхность, содержащую выходное отверстие, расположенное в центре верхней поверхности;

одно или более входных отверстий; и

нижнюю поверхность, причем нижняя поверхность и верхняя поверхность вместе по меньшей мере частично образуют множество зон, причем каждая из множества зон обеспечивает симметричное прохождение текучей среды через камеру для культивирования клеток;

один или более резервуаров для текучей среды с сообщением по текучей среде с одним или более входным отверстием камеры для культивирования клеток;

резервуар для отходов;

один или более насосов с соединением по текучей среде с камерой для культивирования клеток, причем насос выполнен с возможностью подачи среды для культивирования клеток в камеру для культивирования клеток через одно или более входное отверстие и удаления продуктов жизнедеятельности из камеры для культивирования клеток через выходное отверстие; и

процессор, функционально соединенный с одним или более насосами, причем процессор содержит память в соединении с процессором, причем память содержит один или более рассчитанных параметров рабочего цикла, хранящихся в виде набора инструкций, осуществляемых процессором, для работы одного или более насосов в повторяющихся рабочих циклах, причем набор инструкций определяет для каждого повторения рабочего цикла продолжительность цикла включения, продолжительность цикла выключения и общую продолжительность повторяющегося рабочего цикла, причем каждый рабочий цикл включает цикл включения и цикл выключения, который длиннее, чем цикл включения, так что каждое повторение рабочего цикла имеет одинаковую требуемую среднюю скорость потока менее 1000 мкл текучей среды в минуту.

2. Система для культивирования клеток по п. 1, где система для культивирования клеток имеет размеры и конфигурацию, позволяющую разместить ее внутри инкубатора.

3. Система для культивирования клеток по п. 1, где во время рабочего цикла насос нагнетает поток текучей среды в камеру для культивирования клеток и из нее.

4. Система для культивирования клеток по п. 1, где текучая среда содержит среду для культивирования клеток.

5. Система для культивирования клеток по п. 1, где рабочий цикл имеет продолжительность примерно 60 секунд.

6. Система для культивирования клеток по п. 1, где цикл включения длится менее 20% от продолжительности рабочего цикла.

7. Способ культивирования адгезивных и/или неадгезивных клеток, где способ включает:

обеспечение камеры для культивирования клеток в сообщении по текучей среде с насосом, одним или более резервуарами для текучей среды и резервуаром для отходов, причем камера для культивирования клеток содержит:

верхнюю поверхность, содержащую выходное отверстие, расположенное в центре верхней поверхности;

одно или более входных отверстий в сообщении с одним или более резервуарами для текучей среды; и

нижнюю поверхность, причем нижняя поверхность и верхняя поверхность вместе по меньшей мере частично образуют множество зон, причем каждая из множества зон обеспечивает симметричное прохождение текучей среды через камеру для культивирования клеток, причем насос выполнен с возможностью подачи среды для культивирования клеток в камеру для культивирования клеток через одно или более входное отверстие и удаления продуктов жизнедеятельности из камеры для культивирования клеток через выходное отверстие; и

работу насоса при помощи процессора, сконфигурированного для выполнения повторяющихся рабочих циклов, причем процессор содержит память в соединении с процессором, причем память содержит один или более рассчитанных параметров рабочего цикла, хранящихся в виде набора инструкций, осуществляемых процессором для работы одного или более насосов в повторяющихся рабочих циклах, причем набор инструкций определяет продолжительность цикла включения, продолжительность цикла выключения и общую продолжительность повторяющегося рабочего цикла, причем каждое повторение рабочего цикла содержит одинаковую требуемую среднюю скорость потока менее 1000 мкл текучей среды в минуту и содержит цикл включения, в котором текучая среда течет в камеру для культивирования клеток и из нее, и цикл выключения, в котором поток текучей среды остановлен, при этом цикл выключения длиннее, чем цикл включения.

8. Способ по п. 7, где система для культивирования клеток имеет размеры и конфигурацию, позволяющую разместить ее внутри инкубатора.

9. Способ по п. 7, где во время включения насос нагнетает поток текучей среды в камеру для культивирования клеток и из нее.

10. Способ по п. 9, где текучая среда содержит среду для культивирования клеток.

11. Способ по п. 7, где рабочий цикл имеет продолжительность около 60 секунд.

12. Способ по п. 7, где цикл включения длится менее 20% от продолжительности рабочего цикла.

13. Система для культивирования клеток по п. 1, где один или более параметров рабочего цикла рассчитывают на основании одного или более из требуемой средней скорости потока, теплоотдачи системы и желаемой температуры клеточной культуры внутри инкубатора.

14. Система для культивирования клеток по п. 1, где один или более параметров рабочего цикла содержат одно или более из продолжительности рабочего цикла, процента времени цикла включения и скорости потока во время цикла включения.

15. Способ по п. 8, где один или более параметров рабочего цикла рассчитывают на основании одного или более из требуемой средней скорости потока, теплоотдачи системы и желаемой температуры клеточной культуры внутри инкубатора.

16. Способ по п. 8, где один или более параметров рабочего цикла содержат одно или более из продолжительности рабочего цикла, процента времени цикла включения и скорости потока во время цикла включения.