УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ЦЕЛЕВОЕ ВЕЩЕСТВО Российский патент 2025 года по МПК G01N30/34 B01D15/18 C07K1/36 C12M1/00 C12N15/10 G01N30/46 

Настоящее изобретение относится к модулям, узлам проточного канала и устройству для обработки жидкостей, содержащих целевое вещество, в частности, жидкостей, содержащих биомолекулу, например, рекомбинантный полипептид.

Многие биомолекулы, в частности, рекомбинантные полипептиды и нуклеиновые кислоты, такие как плазмиды (pDNA), привлекают значительное внимание, в частности, в контексте терапевтического использования. Такие биомолекулы, как правило, получают посредством культивирования рекомбинантных клеток-хозяев, сконструированных для экспрессии желаемой биомолекулы. Затем биомолекулу выделяют из среды для культивирования способами, как правило, включающими ряд типовых операций.

Устройство для обработки раствора, содержащего целевое вещество, известно в этой области. Однако устройство для использования в коммерческом производстве таких соединений является крайне громоздким, и для него необходимы обширные площади и инфраструктура. Кроме того, хотя можно достигать некоторой унифицированности устройства в отношении нескольких из типовых операций, дизайн устройства для некоторых типовых операций, таких как инактивация вирусов и/или ультрафильтрация, значительно отличается от того, который необходим, например, для хроматографической очистки. Это означает, что либо необходимо больше пространства для размещения двух или более наборов устройств, либо интероперабельность и контроль устройства по стадиям являются чрезмерно сложными. Кроме того, операторам необходимо обучение по каждому из разных типов используемых устройств. Таким образом, желательным было бы упрощенное устройство с широкой применимостью. Также было бы желательно определить устройство, позволяющее осуществлять множественные стадии обработки с использованием общего проточного канала.

В первом аспекте настоящее изобретение относится к устройству для преобразования жидкого сырья, содержащего целевое вещество и примеси, в поток продукта, содержащего очищенное целевое вещество, и, необязательно, один или более потоков отходов, содержащих по меньшей мере часть примесей, где устройство содержит по меньшей мере два модуля обработки, расположенные последовательно таким образом, что поток сырья второго и каждого последовательного модуля содержит поток продукта из нижележащего модуля, где каждый модуль обработки содержит следующие компоненты (i)-(vi):

(i) впускное отверстие (1) для жидкого сырья;

(ii) регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий, содержащий два или более впускных клапана (4а) с переменным расходом для получения по меньшей мере двух жидкостей в желаемом соотношении;

(iii) средство (8) смешивания;

(iv) устройство (12) для осуществления операции обработки, отделяющее по меньшей мере часть примесей от целевого вещества;

(v) средство (6) обеспечения тока жидкостей через модуль; и

(vi) переключаемый узел (31) обходного канала, выполненный с возможность обеспечения тока жидкости через модуль для тока в средство (8) смешивания (8) или тока в обход средства (8) смешивания.

Настоящее изобретение относится к устройству, которое можно воплощать в производственном масштабе, и которое обеспечивает множество преимуществ относительно устройства предшествующего уровня техники, в частности, в терминах простоты, затрат и легкости осуществления операции, более низкого риска ошибки оператора, более простого содержания и меньшего количества запасных частей.

В настоящем описании фразу "модуль обработки" часто сокращают до термина "модуль", и их используют взаимозаменяемо.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На сопутствующих чертежах:

Фиг. 1 представляет собой схему одного модуля обработки, который может находиться в устройстве по настоящему изобретению.

На фиг. 2 схематически показан узел проточного канала, который может находиться в модулях по настоящему изобретению.

Фиг. 1 более подробно описана в разделе "Примеры" ниже.

На фиг. 2 схематически показан узел проточного канала, который можно использовать в одном, или двух, или более (предпочтительно - по меньшей мере половине, более предпочтительно - всех) из модулей для обработки. Узел проточного канала содержит определенные компоненты, соединенные трубками, например, трубками, сделанными из материала, который можно стерилизовать с помощью гамма-излучения (например, пластикового материала) и, предпочтительно, выбрасывать после каждого использования или очищать и использовать повторно. Узел проточного канала содержит шесть впускных отверстий (2a)-(2f) для шести разных жидкостей (например, буферов, кислых растворов, щелочных растворов, органических растворителей и т.д.) и седьмое впускное отверстие (2g) для другой жидкости, например, воды. Шесть жидкостей пропускают через соответствующие клапаны (3a, 3b), (3c, 3d) и (3e, 3f) для получения трех жидкостных потоков, состоящих из шести жидкостей в желаемых пропорциях, поступающих в регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий. В этом варианте осуществления узел проточного канала дополнительно содержит четвертую трубку, оборудованную клапаном (3g) для введения дополнительной жидкости (из впускного отверстия (2g)) в регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий (например, воды). Впускное отверстие (1), оборудованное клапаном (3), имеет обратный клапан (3h), который можно использовать для введения жидкого сырья, содержащего целевое вещество (например, моноклональное антитело) и примеси, в узел проточного канала. Ниже регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий жидкостной поток проходит через средство (6) обеспечения тока жидкостей (например, лопасть рабочего колеса или насосную головку, которую можно соединять с мотором, расположенным вне проточного канала), блок для датчика (7) давления, а затем в переключаемый узел (31) обходного канала. Переключаемый узел (31) обходного канала имеет три соединения, одно из которых приводит к средству (8) смешивания, оборудованным ловушкой для улавливания газов, одно из которых приводит к средству (8) смешивания, и одно из которых приводит к впускному отверстию (12a) для подачи в устройство. После протекания через устройство (12) для осуществления операции обработки (устройство (12) не показано на фиг. 2), очищенное жидкое сырье проходит через выпускное отверстие (12b) и комбинированный датчик давления, pH и УФ (32). И наконец, очищенное жидкое сырье проходит через выпускную линию, содержащую последовательность клапанов (17), (19) и (20), позволяющую контролировать поток между выпускным отверстием (18) для выходного материала, выпускным отверстием (21) для потока отходов и выпускным отверстием (22) для потока продуктов.

Узел проточного канала, содержащий компоненты (i)-(iii), (v) и (vi), как определено выше в отношении модулей, образует дополнительный признак настоящего изобретения, как и модуль, содержащий компоненты (i)-(vi), и модули, содержащие узел проточного канала и компонент (iv).

Каждый модуль, как правило, осуществляет одну операцию обработки.

Количество модулей для обработки конкретно не ограничено и зависит, в значительной степени, от стадий очистки, необходимых для преобразования жидкого сырья в форму, подходящую для желаемой цели, например, для составления в лекарственное вещество. В некоторых вариантах осуществления устройство содержит два модуля (например, для осуществления двух операций обработки). В других вариантах осуществления устройство содержит более двух модулей, например (по меньшей мере) три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять или более модулей, предпочтительно, каждый модуль обладает признаками (i)-(vi), описанными выше.

Хотя устройство может дополнительно содержать два или более модуля, функционирующих параллельно, предпочтительно, располагать все модули последовательно (например, соединять последовательно, необязательно, с промежуточным мешком между каждым модулем, при желании). Во многих очень предпочтительных вариантах осуществления операция обработки, осуществляемая в каждом модуле, отличается от операции обработки, используемой во всех других модулях. Таким образом, хотя устройство может содержать, например, более одного модуля для осуществления хроматографии, каждый такой хроматографический модуль (или способ его использования), предпочтительно, отличается от других модулей для осуществления хроматографии.

В некоторых вариантах осуществления каждый модуль содержит узел проточного канала, являющийся, по существу, тем же, что и узел проточного канала по меньшей мере в половине, более предпочтительно - всех, других модулей.

Предпочтительно, каждый модуль позволяет получать свою смешанную биотехнологическую жидкость (in situ) во время функционирования устройства. Таким образом, избегают риска того, что оператор будет использовать неправильную, полученную вовне биотехнологическую жидкость, предназначенную для другой операции обработки.

В некоторых вариантах осуществления каждый модуль содержит, по существу, тот же узел проточного канала, что и другие модули.

В одном из вариантов осуществления поток продукта из каждого модуля поступает напрямую в следующий модуль (если следующий модуль присутствует). В других вариантах осуществления зачастую удобно, если поток продукта еще одного из модулей поступает в сосуд для хранения (например, "промежуточный мешок"), а затем его используют в качестве сырья для следующего модуля (если он присутствует). Таким образом, можно тестировать поток продукта до его поступления в следующий модуль, приостановить способ и т.д.

Сырье для первого модуля также может поступать из сосуда для хранения или, при желании, напрямую из устройства для культивирования клеток, например, биореактора. Примеры подходящих сосудов для хранения включают резервуары и мешки.

Впускное отверстие (1) для жидкого сырья, как правило, содержит трубку, предпочтительно, оборудованную клапаном (3) и, необязательно, обратный клапан (3h). Обратный клапан (3h) можно использовать во избежание контаминации жидкого сырья жидкостями, протекающими через регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий. Жидкое сырье для второго и любого последующего модуля обработки, как правило, содержит продукт из предыдущего модуля обработки.

Регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий, предпочтительно, содержит впускные клапаны (4а) с переменным расходом, более предпочтительно, впускные клапаны прерывистого действия, регулирующие поток по меньшей мере двух жидкостей (например, 2, 3, 4, 5, 6, 7 или 8 жидкостей) через регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий. Регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий содержит по меньшей мере 2 впускных клапана (4а) с переменным расходом и, во многих случаях, содержит до 8, например, 3, 4, 5, 6 или 7, впускных клапанов (4а) с переменным расходом. Каждый из впускных клапанов (4а) с переменным расходом может иметь одинаковые размеры, или один или более впускных клапанов (4а) с переменным расходом могут иметь разные размеры. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления объем, измеряемый от каждого впускного клапана (4а) с переменным расходом до выпускного отверстия регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий, является одним и тем же для каждого впускного клапана с переменным расходом, и очень предпочтительно, чтобы и объем, и длина пути, измеряемые от каждого впускного клапана (4а) с переменным расходом до выпускного отверстия регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий, являлись одинаковыми для каждого впускного клапана с переменным расходом.

Регулятор расхода с множеством впускных отверстий (4), используемый в настоящем изобретении, также содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие, и хотя могут присутствовать два или более выпускных отверстия, предпочтительно использовать одно выпускное отверстие.

Клапаны (4а) с переменным расходом могут регулировать поток между первой, относительно низкой скоростью потока, где жидкость остается способной течь, и по меньшей мере второй, более высокой скоростью потока. В предпочтительных вариантах осуществления впускной клапан (4a) с переменным расходом является впускным клапаном с переменным расходом прерывистого действия, предотвращающим ток в первом положении, но делающим возможным ток по меньшей мере во втором положении. Наиболее предпочтительно, все клапаны являются клапанами прерывистого действия. Клапаны могут содержать приводы, известные в этой области, такие как пневматические или, предпочтительно, соленоидные приводы.

Предпочтительно, впускные клапаны (4a) с переменным расходом регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий являются контролируемыми, наиболее предпочтительно - с помощью программируемого модуля управления, для регуляции открывания и закрывания этих клапанов для достижения необходимых относительных количеств поступающих жидкостей, текущих через регулятор расхода с множеством впускных отверстий. Предпочтительно, этого достигают посредством циклирования с использованием заранее определенного периода времени или скорости цикла через впускные клапаны (4a) с переменным расходом в регуляторе (4) расхода с множеством впускных отверстий и регуляции открывания или закрывания клапана в соответствии с долей продолжительности цикла, необходимой для получения желаемой композиции. Скорость цикла может являться постоянной или варьироваться. Наиболее предпочтительно использовать впускные клапаны прерывистого действия и контролировать их таким образом, что при операции в указанное время открывается только один клапан (4a). Во многих вариантах осуществления скорость цикла в регуляторе (4) расхода с множеством впускных отверстий поддерживают постоянной, и желаемые относительные количества поступающих жидкостей остаются постоянными.

Во многих вариантах осуществления используют множество циклов. Количество используемых циклов будет зависеть от множества факторов, таких как длительность способа, объем обрабатываемой жидкости, скорость потока и максимальное рабочее давление устройства. В некоторых вариантах осуществления можно использовать по меньшей мере 10 циклов, например, по меньшей мере 50, 100, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 5000, 7500, 10000 или более циклов.

Специалисту в этой области будет понятно, что можно использовать диапазон частот циклов. Во многих случаях частота составляет менее 100 Гц, как правило, менее 50 Гц, как правило, менее 10 Гц, и предпочтительно - менее 5 Гц. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления частота составляет 2 Гц или менее, наиболее предпочтительно - 1 Гц или менее, например, от 0,05 до 0,5 Гц.

Хотя смешивания по меньшей мере двух жидкостей (например, для получения биотехнологической жидкости для смешивания жидкости с жидким сырьем) можно достигать, просто комбинируя потоки жидкостей через выпускное отверстие регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий, необязательно, в комбинации с действием средства (6) обеспечения тока жидкостей через модуль, модуль содержит средство (8) смешивания, предпочтительно - смесительную камеру, предпочтительно, содержащую статический смеситель, наиболее предпочтительно - статический смеситель с временной задержкой и разделением потоков.

Одна из по меньшей мере двух жидкостей, необязательно, является жидким сырьем.

Во многих вариантах осуществления средство (8) смешивания расположены ниже средства (6) обеспечения тока жидкостей через модуль и выше по потоку от устройства (12) для осуществления операции обработки. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления средство (8) смешивания содержит ловушку для улавливания газов.

Средство (8) смешивания, предпочтительно, подходят для комбинирования жидкого сырья с одной или более жидкостями для получения подаваемого в устройство материала. Средство (8) смешивания, предпочтительно, также подходят для комбинирования по меньшей мере двух других жидкостей для подготовки биотехнологической жидкости.

Операции обработки, которые можно осуществлять с помощью каждого модуля, включают хроматографию, инактивацию вирусов, фильтрацию (например, удаление вирусов), рефолдинг, ультрафильтрацию, диафильтрацию, микрофильтрацию, концентрирование и/или осуществление замены буфера, кондиционирование "в линии" и рефолдинг.

В некоторых вариантах осуществления устройство содержит по меньшей мере два модуля для осуществления хроматографической очистки целевого вещества и даже, во многих случаях, по меньшей мере три модуля для осуществления хроматографической очистки целевого вещества. Первый модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества, предпочтительно, содержит аффинную хроматографическую колонку, например, аффинную колонку с протеином A. Второй модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества, предпочтительно, содержит анионообменную хроматографическую колонку. Третий модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества, если он есть, предпочтительно, содержит катионообменную хроматографическую колонку.

Таким образом, в одном из предпочтительных вариантов осуществления устройство содержит следующие модули, расположенные последовательно, предпочтительно, в указанном порядке, при этом каждый модуль содержит компоненты (i)-(vi), а подаваемый продукт каждого модуля, за исключением последнего модуля, используют в качестве сырья для следующего модуля:

a. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества, предпочтительно, посредством аффинной хроматографии; и

b. модуль для инактивации любых вирусов, которые могут присутствовать в жидком сырье.

В другом предпочтительном варианте осуществления устройство содержит следующие модули, расположенные последовательно, предпочтительно, в указанном порядке, при этом каждый модуль содержит компоненты (i)-(vi), а подаваемый продукт каждого модуля, за исключением последнего модуля, используют в качестве сырья для следующего модуля:

a. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества, предпочтительно, посредством аффинной хроматографии;

b. модуль для инактивации любых вирусов, которые могут присутствовать в жидком сырье; и

c. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества посредством катионообменной хроматографии.

В другом предпочтительном варианте осуществления устройство содержит следующие модули, расположенные последовательно, предпочтительно, в указанном порядке, при этом каждый модуль содержит компоненты (i)-(vi), а подаваемый продукт каждого модуля, за исключением последнего модуля, используют в качестве сырья для следующего модуля:

a. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества, предпочтительно, посредством аффинной хроматографии;

b. модуль для инактивации любых вирусов, которые могут присутствовать в жидком сырье;

c. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества посредством катионообменной хроматографии; и

d. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества посредством анионообменной хроматографии.

В другом предпочтительном варианте осуществления устройство содержит следующие модули, расположенные последовательно, предпочтительно, в указанном порядке, при этом каждый модуль содержит компоненты (i)-(vi), а подаваемый продукт каждого модуля, за исключением последнего модуля, используют в качестве сырья для следующего модуля:

a. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества, предпочтительно, посредством аффинной хроматографии;

b. модуль для инактивации любых вирусов, которые могут присутствовать в жидком сырье;

c. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества посредством катионообменной хроматографии;

d. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества посредством анионообменной хроматографии; и

e. модуль для удаления любых инактивированных вирусов.

В другом предпочтительном варианте осуществления устройство содержит следующие модули, расположенные последовательно, предпочтительно, в указанном порядке, при этом каждый модуль содержит компоненты (i)-(vi), а подаваемый продукт каждого модуля, за исключением последнего модуля, используют в качестве сырья для следующего модуля:

a. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества, предпочтительно, посредством аффинной хроматографии;

b. модуль для инактивации любых вирусов, которые могут присутствовать в жидком сырье;

c. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества посредством катионообменной хроматографии;

d. модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества посредством анионообменной хроматографии;

e. модуль для удаления любых инактивированных вирусов: и

f. модуль для концентрирования и/или осуществления замены буфера в потоке продукта из предыдущего модуля.

Предпочтительно, в настоящем описании модули расположены последовательно в указанном порядке, например в устройстве, содержащем модули a.-g. предпочтительно, модули расположены последовательно в порядке a., b., c., d., e., а затем f.

Предпочтительно, по меньшей мере один из модулей (предпочтительно - по меньшей мере половина модулей, более предпочтительно - все модули) дополнительно содержит датчик давления, расположенный выше по потоку от компонента (iv).

Предпочтительно, по меньшей мере один из модулей (предпочтительно - по меньшей мере половина модулей, более предпочтительно - все модули) дополнительно содержит датчик давления, расположенный ниже по потоку от компонента (iv).

Предпочтительно, по меньшей мере один из модулей (предпочтительно - по меньшей мере половина модулей, более предпочтительно - все модули) дополнительно содержит датчик УФ, расположенный ниже по потоку от компонента (iv).

Предпочтительно, по меньшей мере один из модулей (предпочтительно - по меньшей мере половина модулей, более предпочтительно - все модули) дополнительно содержит датчик pH, расположенный ниже по потоку от компонента (iv).

Предпочтительно, по меньшей мере один из модулей (предпочтительно - по меньшей мере половина модулей, более предпочтительно - все модули) дополнительно содержит кондуктометрический датчик, расположенный ниже по потоку от компонента (iv).

В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере 75% составных частей каждого модуля, иных, чем компонент (iv), являются идентичными составным частям, используемым в по меньшей мере 80% других модулей устройства. Предпочтительно, по меньшей мере 85% составных частей каждого модуля, иных, чем компонент (iv), являются идентичными составным частям, используемым в по меньшей мере 80% других модулей устройства. Особенно предпочтительно, по меньшей мере 95% составных частей каждого модуля, иных, чем компонент (iv), являются идентичными составным частям, используемым в по меньшей мере 80%, более предпочтительно - по меньшей мере 90%, других модулей устройства. В особенно предпочтительном варианте осуществления все составные части каждого модуля, за исключением компонента (iv), являются идентичными всем составным частям, используемым во всех других модулях устройства. Во избежание сомнений, жидкости, текущие через устройство, не являются составными частями устройства. Эти варианты осуществления являются предпочтительными, т.к. высокая степень унифицированности между составными частями в каждом модуле означает, что необходимо меньшее количество запасных частей. Кроме того, рутинное поддержание устройства упрощено, т.к. модули очень схожи, и устройством легче управлять (с меньшим риском разрушения очень дорогостоящих целевых веществ), т.к. каждый модуль очень схож с другими модулями устройства. В отличие от предшествующего уровня техники, где используют очень разные модули для обработки от разных производителей, инженеры избегают необходимости обучения тому, как обслуживать многочисленные, очень отличающиеся модули для обработки. Компонент (iv) в каждом модуле, как правило, отличается от компонента (iv) в других модулях (таким образом, что каждый модуль может осуществлять отдельную операцию обработки), поэтому используют выражение "иной, чем компонент (iv)".

В предпочтительном варианте осуществления все модули устройства являются, по существу, идентичными, за исключением устройства (12). В этом варианте осуществления устройство (12) может являться идентичным по двум или более из модулей, но, более типично, устройство (12) содержит отличающиеся модули, например, как показано на фиг. 1, таким образом, что каждый модуль может осуществлять отдельную операцию обработки.

Впускное отверстие для подачи в устройство также можно использовать для приема биотехнологических жидкостей, например, из регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий или из средства (8) смешивания. Биотехнологические жидкости можно использовать для удаления примесей из жидкого сырья, например, в качестве кондиционирующего средства или элюента при хроматографии, в качестве средства для инактивации вирусов, в качестве средства для промывки целевого вещества через фильтры и т.д.

Устройство, необязательно, дополнительно содержит модули для обработки для осуществления одной или более из следующих операций обработки: хроматографии, инактивации вирусов, фильтрации (например, ультрафильтрации, микрофильтрации, тупиковой фильтрации и/или диафильтрации), удаления вирусов, рефолдинга, концентрирования и/или осуществления замены буфера, флокуляции и кондиционирования "в линии".

Хроматографические биотехнологические операции, которые можно осуществлять с использованием устройства (12), включают аффинную хроматографию (например, аффинную хроматографию с протеином A), ионообменную (анионообменную и катионообменную) хроматографию, хроматографию гидрофобных взаимодействий (HIC), обращенно-фазовую хроматографию, хроматографию в расширяющемся слое, хроматографию смешанного режима, мембранную хроматографию и эксклюзионную хроматографию (SEC). Во многих вариантах осуществления по меньшей мере один из модулей осуществляет операцию обработки аффинную хроматографию с протеином A. Устройства для осуществления хроматографических операций содержат соответствующее хроматографическое устройство, такое как мембрана, волоконный монолит или смола. Количество и последовательность модулей, с помощью которых осуществляют хроматографию, будут выбирать в соответствии с природой целевого вещества.

Предпочтительно, устройство содержит по меньшей мере два, более предпочтительно - три модуля, содержащих компоненты (i)-(vi) для осуществления хроматографической очистки целевого вещества. В этом случае в хроматографических очистках, осуществляемых в каждом модуле, предпочтительно, используют разные условия и/или хроматографические колонки, упакованные иными материалами (например, иными смолами, мембранами или монолитами), чем хроматографические колонки, используемые во всех других модулях. В особенно предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один из модулей осуществляет аффинную хроматографию, по меньшей мере один из модулей осуществляет катионообменную хроматографию, и по меньшей мере один из модулей осуществляет анионообменную хроматографию.

Устройства (12) для осуществления операции обработки инактивации вирусов, как правило, содержат сосуд для хранения, в котором жидкость, содержащую целевое вещество, можно хранить в условиях, приводящих к инактивации любых присутствующих вирусов. В некоторых вариантах осуществления выпускное отверстие и впускное отверстие устройства для инактивации вирусов (12) можно подвергать жидкостному соединению для получения рециркуляционной петли. В одном таком варианте осуществления устройство оборудуют сосудом или мешком, находящимся в жидкостном соединении между впускным отверстием "устройства" и выпускным отверстием "устройства", и одно из выпускных отверстий устройства находится в жидкостном соединении с одним из впускных отверстий регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий. Сосуд или мешок между "впускным отверстием" и "выпускным отверстием" устройства (12), находящийся в жидкостном соединении с впускным отверстием для жидкого сырья (1), наполнен с помощью средства (6) обеспечения потока, как правило, насоса, или кондиционирован с использованием по меньшей мере одной другой жидкости через по меньшей мере одно из других впускных отверстий регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий. В некоторых вариантах осуществления сосуд или мешок является сосудом или мешком для смешивания. Биотехнологическая жидкость рециркулирует через впускное отверстие регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий в сосуд или мешок и обратно во впускное отверстие регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий, при этом раствор, содержащий целевое вещество, кондиционируют по меньшей мере одной дополнительной жидкостью, находящейся в жидкостном соединении с по меньшей мере одним другим впускным отверстием на регуляторе (4) расхода с множеством впускных отверстий.

Инактивацию вирусов можно осуществлять с помощью ряда способов с использованием условий, известных в этой области. Например, с использованием хроматографической колонки, хроматографической мембраны или резервуара-накопителя, в котором можно инкубировать жидкость, содержащую жидкое сырье, при pH менее приблизительно 4,0, например, pH приблизительно от 3,0 до приблизительно 4,0, предпочтительно - pH приблизительно от 3,2 до приблизительно 3,9, в особенности, pH приблизительно от 3,4 до приблизительно 3,8, и более конкретно - pH приблизительно от 3,45 до приблизительно 3,7. Предпочтительно, жидкое сырье удерживают при указанном выше pH в течение периода по меньшей мере 25 минут, например, в течение периода приблизительно от 30 минут до 1,5 часов, предпочтительно - периода приблизительно от 30 минут до 1,25 часов, более предпочтительно - периода приблизительно от 0,75 часов до 1,25 часов, и, в особенности, периода приблизительно 1 часа. В каждом случае выбранные условия являются такими, что целевое вещество не повреждается или не разрушается.

Инактивированные вирусы можно удалять посредством фильтрации, например, с использованием фильтра для фильтрации прямым потоком (NFF) или фильтрации тангенциальным потоком (TFF), такого как описанный в патенте США № 6365395. В любом из режимов TFF или NFF фильтрацию для удаления инактивированных вирусов осуществляют в условиях для удержания инактивированного вируса, как правило, с использованием мембран, имеющих средний диаметр пор от 20 до 100 нанометров (нм). Такие мембраны удерживают инактивированные вирусы на поверхности мембраны, в то же время позволяя целевому веществу проходить через мембрану.

Модуль для удаления инактивированных вирусов также может удалять любые вирусы, выживающие после стадии инактивации вирусов.

Типичные подходящие мембраны для ультрафильтрации, которые можно использовать для удаления инактивированных вирусов (вместе с любыми вирусами, остающимися активными), включают мембраны, полученные из регенерированной целлюлозы, полиэфирсульфона, полиарилсульфонов, полисульфона, полиимида, полиамида, поливинилидендифторида (PVDF) или т.п. и известные как мембраны VIRESOLVE.RTM. и мембраны RETROPORE^TM, доступные в EMD Millipore, Billerica, Mass. Их могут поставлять в форме картриджа (NFF), такого как вирусные фильтры VIRESOLVE^TM NFP, или кассет (в случае TFF), таких как кассеты PELLICON^TM, доступные в EMD Millipore, Billerica, Mass.

Фильтрационные операции, которые можно осуществлять с использованием устройства (12), включают фильтрацию вирусов, глубинную фильтрацию и абсолютную фильтрацию, ультрафильтрацию, диафильтрацию и микрофильтрацию. Во многих вариантах осуществления фильтрационное устройство (12) содержит фильтрационный модуль между впускным отверстием устройства и выпускным отверстием устройства. Фильтрационный модуль можно промывать и прочищать с использованием по меньшей мере двух линий подачи жидкости, подсоединенных к впускным отверстиям регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий, и жидкое сырье, содержащее целевое вещество, может находиться в жидкостном соединении с впускным отверстием (1) для сырья. Обработку жидкого сырья с помощью фильтрационного устройства (12) осуществляют с помощью средства (6) обеспечения потока, находящегося в жидкостном соединении и расположенных ниже по потоку от выпускного отверстия регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий и впускного отверстия (1) для сырья и выше по потоку от фильтрационного устройства (12). Фильтры зачастую находятся в модульной форме, и в них можно использовать конфигурации, известные в области очистки биомолекул.

Операции обработки фильтрация вирусов, глубинная фильтрация и абсолютная фильтрация известны в этой области, и их можно осуществлять с использованием коммерчески доступных фильтрационных устройств. Во многих вариантах осуществления фильтрационное устройство или устройства помещают между впускным отверстием и выпускным отверстием устройства (12) для осуществления фильтрации как операции обработки. В других вариантах осуществления дополнительное фильтрационное устройство располагают ниже по потоку от выпускного отверстия устройства, что в некоторых вариантах осуществления позволяет устройству осуществлять большинство стадий очистки, таких как хроматография, инактивация вирусов, фильтрация тангенциальным потоком, фильтрация вирусов или глубинная фильтрация, с последующей вторичной операцией фильтрации вне устройства.

Типовые операции фильтрация тангенциальным потоком ("TFF"), которые можно осуществлять с использованием устройства по настоящему изобретению, включают общепринятую рециркуляционную TFF и однопроходную TFF. В некоторых вариантах осуществления выпускное отверстие и впускное отверстие устройства могут находиться в жидкостном соединении с образованием рециркуляционной петли, например, для рециркуляционной фильтрации тангенциальным потоком. В одном из вариантов осуществления, как известно в этой области, устройство оборудуют модулем для TFF, содержащим плоские, половолоконные или рулонные мембраны между впускным отверстием устройства и выпускным отверстием устройства, и ретентат из модуля для TFF направлен от одного из выпускных отверстий устройства к находящемуся в жидкостном соединении впускному отверстию на сосуде или мешке, содержащем по меньшей мере одно впускное отверстие и одно выпускное отверстие. Выпускное отверстие сосуда или мешка находится в жидкостном соединении с впускным отверстием для жидкого сырья. Сосуд или мешок поддерживают на постоянном уровне с использованием вспомогательных средств для подачи сырья или жидкости в сосуд или мешок благодаря тому, что он находится в жидкостном соединении со вторым впускным отверстием на сосуде или мешке. В другом варианте осуществления устройство оборудуют модулем для TFF, содержащим плоские, половолоконные или рулонные мембраны между впускным отверстием устройства и выпускным отверстием устройства, и ретентат из модуля для TFF находится в жидкостном соединении от одного из выпускных отверстий устройства обратно во впускные отверстия клапана регулятора расхода с множеством впускных отверстий. В некоторых вариантах осуществления рециркуляционная петля от выпускного отверстия устройства к его впускному отверстию содержит промежуточный сосуд или мешок. Раствор, содержащий целевое вещество, или жидкость всасывается в рециркуляционную петлю через впускное отверстие для жидкого сырья с помощью средства обеспечения потока, как правило, насоса. Ретентат рециркулирует через модуль для TFF, предпочтительно - через одно из впускных отверстий регулятора расхода с множеством впускных отверстий. Регулятор расхода с множеством впускных отверстий можно использовать для смешивания ретентата с по меньшей мере оной другой жидкостью. Операция рециркуляционной TFF хорошо известна в этой области, и ее контролируют посредством задания скорости поперечного потока и трансмембранного давления.

В некоторых вариантах осуществления однопроходный TFF можно конфигурировать с использованием модуля для TFF, содержащего плоские, половолоконные или рулонные мембраны между впускным отверстием устройства и выпускным отверстием устройства, например, как в случае однопроходного TFF, как описано в WO2017/118835.

В некоторых вариантах осуществления можно использовать гибрид однопроходного и рециркуляционного TFF, где ретентат, получаемый с использованием клапана переменного расхода ниже по потоку от модуля для TFF, возвращается в питающий сосуд.

Устройство по настоящему изобретению, необязательно, дополнительно содержит одну или более из ловушек для улавливания газов, датчиков давления, датчиков температуры, датчиков pH, датчиков скорости потока, кондуктометрических датчиков, пневмодатчиков и датчиков УФ, таких как многоволновой датчик УФ/видимого света.

Средство (6) обеспечения тока жидкостей хорошо известно в этой области и включают приложение давления газа к жидкости, в частности, инертного газа, такого как азот или гелий. Предпочтительно, средство обеспечения потока жидкости через модуль содержит один или более насосов. Насосы, которые можно использовать, включают перистальтические, диафрагменные, лопастные и центробежные насосы. Можно использовать одноразовые и многоразовые конструкции насосов. Во многих предпочтительных вариантах осуществления используют один насос для каждого средства осуществления типовой операции, находящихся ниже по потоку от жидкостного соединения между сырьем и выпускным отверстием регулятора (4) потока. Наиболее предпочтительно, насос располагают выше по потоку от устройства (12). Тип и размер выбранного насоса, как правило, зависит от пропускной способности и профиля давления, соответствующих масштабу и параметрам дизайна устройства. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления насос является четвертичным диафрагменным насосом.

Средство (6), находящееся в узле проточного канала, как правило, содержит одно или более рабочих колес, например, диафрагменных рабочих колес. Их можно соединять и ими можно управлять с помощью средства для управления рабочими колесами, например, мотора, расположенного вне узла проточного канала.

Переключаемый узел (31) обходного канала можно использовать для обеспечения возможности предотвращения проникновения жидкого сырья в средство (8) смешивания, при желании. Это обеспечивает преимущество, состоящее в том, что устройство также можно использовать для очистки хрупких целевых веществ, где комбинирование жидкого сырья с биотехнологической жидкостью в средстве (8) смешивания может или будет приводить к повреждению или деградации целевого вещества.

Переключаемый узел (31) обходного канала также можно использовать для смешивания двух или более жидкостей для получения биотехнологической жидкости, которая затем может поступать в устройство (12) для операции обработки.

Переключаемый узел (31) обходного канала особенно подходит, если устройство (12) содержит хроматографическую колонку. Переключаемый узел (31) обходного канала можно использовать для введения жидкого сырья, содержащего целевое вещество и примеси, в хроматографическую колонку (12) без пропускания через средство (8) смешивания, а затем средство (8) смешивания можно использовать для получения биотехнологической жидкости (композицию которой можно изменять, при необходимости, с использованием регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий), действующей в качестве элюента для целевого вещества, введенного в колонку (12). Кроме того, иногда полезным может являться обход средства (8) смешивания, если с помощью устройства (12) осуществляют стадии способа ультрафильтрации и/или диафильтрации, где, в ином случае, остаточные объемы и стабильность продукта могут представлять собой проблему.

Переключаемый узел (31) обходного канала, предпочтительно, содержит трубки и два или три клапана, направляющих ток жидкого сырья и биотехнологических жидкостей в средство (8) смешивания или в устройство (12) без пропускания через средство (8) смешивания.

В одном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения каждый модуль содержит узел проточного канала, содержащую следующие компоненты (i)-(vi):

(i) впускное отверстие (1) для жидкого сырья;

(ii) регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий, содержащий два или более впускных клапана (4a) с переменным расходом для получения по меньшей мере двух жидкостей в желаемом соотношении;

(iii) средство смешивания (8);

(iv) выпускное отверстие для подачи жидкости в устройство (12) для осуществления операции обработки и впускное отверстие для приема жидкости из устройства (12);

(v) средство (6) обеспечения тока жидкостей через узел проточного канала; и

(vi) переключаемый узел (31) обходного канала, выполненный с возможностью обеспечения тока жидкости в средство (8) смешивания или в обход средства (8) смешивания.

Этот узел проточного канала образует признак настоящего изобретения.

В узле проточного канала: предпочтительно, компонент (v) находится выше по потоку от компонента (iii) и ниже по потоку от компонента (ii); предпочтительно, компонент (iii) находится ниже по потоку от компонента (ii); предпочтительно, узел проточного канала выполняют из пластикового материала; предпочтительно, узел проточного канала выполняют из материала, делающего возможной стерилизацию узла с помощью гамма-излучения, например, силикона, в частности, плетеного силикона, полиэтилена или полипропилена; и в другом варианте осуществления узел проточного канала выполняют из нержавеющей стали. Предпочтительно, узел проточного канала является стерильным.

Предпочтительно, узел проточного канала дополнительно содержит один или более блоков для размещения кондуктометра, датчика pH и/или датчика давления. Предпочтительно, по меньшей мере один из одного или более блоков находится ниже по потоку от средства (6) и выше по потоку от средства (8) смешивания. Кроме того, предпочтительно располагать по меньшей мере один из одного или более блоков ниже по потоку от устройства (12). В особенно предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один из одного или более блоков располагают ниже по потоку от устройства (12) и адаптируют для размещения кондуктометрического датчика, датчика pH и датчика давления.

Модули, содержащие указанный выше узел проточного канала и, предпочтительно, устройство (12) для осуществления операции обработки, отделяющее по меньшей мере часть примесей от целевого вещества, образуют дополнительный аспект настоящего изобретения.

Устройство по настоящему изобретению, предпочтительно, дополнительно содержит средство для приложения дополнительного давления (т.е. в дополнение к давлению, обеспечиваемому средством (6) обеспечения потока) к жидкостям, протекающим через устройство (12), при этом указанные средства располагают ниже по потоку от устройства (12). Средство для приложения дополнительного давления известно в этой области и включают пережимные клапаны, диафрагменные клапаны и поворотные диафрагменные клапаны являются особенно предпочтительными.

В предпочтительном варианте осуществления:

(A) каждый модуль содержит узел проточного канала; и

(B) узел проточного канала, используемый по меньшей мере в половине модулей (предпочтительно - всех модулях), имеет, по существу, ту же конфигурацию.

Заменяемые трубки, используемые для получения узла проточного канала, предпочтительно, выполняют из пластикового материала, например, силикона, в частности, плетеного силикона.

Предпочтительно, узел проточного канала в отношении каждого модуля является, по существу, идентичным узлу проточного канала в отношении всех других модулей.

В некоторых вариантах осуществления один или более из модулей (предпочтительно, все модули) содержат универсальный узел проточного канала, выполненный из материалов, например, нержавеющей стали, что позволяет использовать его повторно значительное количество раз перед необходимостью замены.

В некоторых вариантах осуществления один или более из модулей (предпочтительно - все модули) содержат одноразовый узел проточного канала, предпочтительно, выполненный из материалов, например, пластиковых материалов, создаваемых с ограниченным сроком эксплуатации и подлежащих использованию в качестве одноразовых расходных материалов, например, силикона, в частности, плетеного силикона, полиэтилена или полипропилена.

Во многих вариантах осуществления каждую операцию обработки осуществляют под контролем программируемого модуля управления, предпочтительно, компьютера. В некоторых вариантах осуществления один модуль управления контролирует две или более операции обработки. В других вариантах осуществления каждую операцию обработки контролирует отдельный модуль управления. В этих других вариантах осуществления, предпочтительно, в модулях управления используют распространенный язык программирования, делающий возможной упрощенную коммуникацию между модулями управления.

В предпочтительном варианте осуществления биотехнологическую жидкость получают посредством комбинирования по меньшей мере трех жидкостей, при этом по меньшей мере две (предпочтительно - все) из по меньшей мере трех жидкостей получают посредством комбинирования по меньшей мере двух дополнительных жидкостей (например, с использованием клапанов (3a) и (3b) или (3c) и (3d)). Это комбинирование, предпочтительно, осуществляют в средстве (8) смешивания. По меньшей мере три жидкости можно получать посредством комбинирования жидкостей (2a) и (2b), (2c) и (2d) и (2e) и (2f), соответственно.

Композиция биотехнологической жидкости, используемой в модуле, может оставаться одной и той же на всем протяжении осуществления способа, или композиция может изменяться во время осуществления способа. Например, композицию биотехнологической жидкости можно изменять постепенно или постадийно во время осуществления способа, в частности, если модуль содержит хроматографическую колонку, и биотехнологическая жидкость действует в качестве элюента.

Жидкости (например, по меньшей мере две жидкости), которые можно использовать для получения биотехнологической жидкости, включают известные в этой области жидкости для осуществления соответствующей операции обработки. Примеры таких жидкостей включают кислые, нейтральные и основные растворы, например, имеющие pH в диапазоне от 2,5 до 14, а также растворы различных солей в разных концентрациях. Примеры включают водные растворы, содержащие одно или более из следующего: гидроксид натрия, калия или аммония, фосфорную, серную, соляную или уксусную кислоту; соли, например, водные растворы, имеющие концентрацию соли до приблизительно 3 M, включая соли натрия, кальция, калия и аммония, например, фосфат, хлорид, ацетат, цитрат и сульфат; буферы, примеры которых хорошо известны в этой области; восстановители (например, DTT (DL-дитиотреитол) и TCEP ((трис(2-карбоксиэтил)фосфин)); аминокислоты (например, гистидин, аргинин и глицин); детергенты (например, Tween^TM 20 и Triton^TM-X100); смешиваемые с водой органические растворители, например, полиспирты, например, глицерин и полиэтиленгликоли; и смеси, содержащие два или более из указанных выше.

Целевые вещества, которые можно обрабатывать с использованием модулей, устройства и узла проточного канала по настоящему изобретению, включают биомолекулы, например pDNA; клеточные терапевтические средства, вакцины, например, вирусные вакцины, генотерапевтические продукты, сахара, тельца включения, в частности, тельца включения, содержащие полипептиды; и, в частности, рекомбинантные полипептиды.

pDNA может находиться в одной или более из множества форм, таких как сверхспиральная, линейная и развернутая кольцевая (т.е. никированная или релаксированная) изоформы. Сверхспиральная изоформа pDNA имеет ковалентно замкнутую кольцевую форму, и pDNA является отрицательно сверхспирализованной в клетке-хозяине в результате действия ферментативных систем хозяина. В развернутой кольцевой изоформе одна цепь дуплекса pDNA разорвана в одном или более местах.

Способы получения pDNA хорошо известны в этой области. pDNA может являться природной или искусственной, например, клонирующими векторами, несущими вставки чужеродной ДНК. Во многих вариантах осуществления pDNA имеет размер в диапазоне от 1 т.п.н. до 50 т.п.н. Например, pDNA, кодирующая экспрессируемую интерферирующую РНК, как правило, имеет размер в диапазоне от 3 т.п.н. до 4 т.п.н.

Полипептиды, в частности, рекомбинантные полипептиды, включают терапевтические белки и пептиды, включая цитокины, факторы роста, антитела, фрагменты антител, иммуноглобулиноподобные полипептиды, ферменты, вакцины, пептидные гормоны, хемокины, рецепторы, фрагменты рецепторов, киназы, фосфатазы, изомеразы, гидролазы, факторы транскрипции и слитые полипептиды.

Антитела включают моноклональные антитела, поликлональные антитела и фрагменты антител, имеющие биологическую активность, включая мультивалентные и/или мультиспецифические формы любых из указанных выше.

Природные антитела, как правило, содержат четыре полипептидные цепи, две идентичные тяжелые цепи (H) и две идентичные легкие цепи (L), соединенные друг с другом дисульфидными связями. Каждая тяжелая цепь содержит вариабельную область (V_H) и константную область (C_H), область C_H в своей нативной форме содержит три домена - C_H1, C_H2 и C_H3. Каждая легкая цепь содержит вариабельную область (V_L) и константную область, содержащую один домен, C_L.

Области V_H и V_L можно дополнительно подразделять на гипервариабельные области, обозначаемые как определяющие комплементарность области (CDR), перемежающиеся с областями, являющимися более консервативными, обозначаемыми как каркасные области (FR). Каждый V_H и V_L состоит из трех CDR и четырех FR, расположенных от амино-конца к карбокси-концу в следующем порядке: FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4.

Фрагменты антител, которые можно экспрессировать, содержат часть интактного антитела, имеющую желаемую биологическую активность. Фрагменты антител, как правило, включают по меньшей мере один антигенсвязывающий участок. Примеры фрагментов антител включают: (i) Fab-фрагменты, содержащие домены V_L, C_L, V_H и C_H1; (ii) производные Fab, такие как Fab'-фрагмент, содержащий один или более остатков цистеина на C-конце домена C_H1, который может образовывать бивалентные фрагменты с помощью дисульфидных мостиков между двумя производными Fab; (iii) Fd-фрагмент, содержащий домены V_H и C_H1; (iv) производные Fd, такие как производные Fd, содержащие один или более остатков цистеина на C-конце домена C_H1; (v) Fv-фрагменты, содержащие домены V_L и V_H одного плеча антитела; (vi) одноцепочечные молекулы антител, такие как одноцепочечные антитела Fv (scFv), в которых домены V_L и V_H ковалентно связаны; (vii) полипептид домена V_H или V_L без доменов константной области, соединенный с другим вариабельным доменом (полипептидом домена V_H или V_L), имеющим или неимеющим домены константной области (например, V_H-V_H, V_H-V_L или V_L-V_L), (viii) доменные фрагменты антител, такие как фрагменты, состоящие из домена V_H или домена V_L, и антигенсвязывающие фрагменты из доменов V_H или V_L, такие как выделенные области CDR; (ix) так называемые "диатела", содержащие два антигенсвязывающих участка, например, вариабельный домен тяжелой цепи (V_H), соединенный с вариабельным доменом легкой цепи (V_L) в одной полипептидной цепи; и (x) так называемые линейные антитела, содержащие пару тандемных сегментов Fd, которые вместе с комплементарными полипептидами легкой цепи образуют пару антигенсвязывающих областей.

Тельца включения включают нерастворимые агрегаты, образующиеся в цитоплазме бактериальных клеток, таких как E. coli, как правило, содержащие полипептид, и в частности рекомбинантный полипептид.

Способы обработки целевого вещества, например, рекомбинантного полипептида, и, в частности, очистки или выделения рекомбинантного полипептида, образуют дополнительные аспекты настоящего изобретения.

Один из вариантов осуществления устройства по настоящему изобретению описан со ссылкой на фиг. 1. Первое устройство для осуществления биотехнологической операции содержит впускное отверстие (1) для жидкого сырья, содержащего целевую биомолекулу и примеси, и впускные отверстия (2a)-(2f) для шести разных буферов и впускное отверстие (2g) для впрыскивания воды. Каждое впускное отверстие оборудовано клапаном, таким как проходной диафрагменный клапан, (3) и (3a)-(3g) для возможности включения и выключения потока. В приведенном варианте осуществления потоки буферов, проходящие через впускные отверстия (2a) и (2b), (2c) и (2d) и (2e) и (2f) комбинируют ниже по потоку от клапанов (3a)-(3f), соответственно, с образованием трех линий подачи буферов, находящихся в жидкостном соединении, вместе с подачей воды для впрыскивания, проходящей через впускное отверстие (2g) и текущей во впускное отверстие на регуляторе (4) расхода с множеством впускных отверстий. Регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий содержит четырехклапанный коллектор с одним выпускным отверстием, имеющий быстродействующий соленоидный привод. Эта конфигурация и соответствующее открывание и закрывание клапанов (3a) и (3b), (3c) и (3d), и (3e) и (3f) делают возможным выбор между буферами, проникающими через впускные отверстия (2a) и (2b), (2c) и (2d) или (2e) и (2f), что, таким образом, повышает гибкость функционирования устройства. Выпускное отверстие из регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий находится в жидкостном соединении с впускным отверстием (1) для жидкого сырья, содержащего целевую биомолекулу и примеси, в положении (5) выше по потоку от насоса (6), обеспечивающего ток комбинированных потоков через статический смеситель (8), оборудованный ловушкой для улавливания газов, и во впускное отверстие первой хроматографической колонки (12). Линию, через которую подают материал из насоса (6) в хроматографическую колонку (12), оборудуют датчиком давления, (7), пневмодатчиком, (9), датчиком расхода, (10), таким как ультразвуковой датчик расхода, и комбинированный температурный и кондуктометрический датчик (11). В некоторых вариантах осуществления насос (6) контролируется программируемым модулем управления в ответ на сигнал обратной связи (29) от датчика (10) расхода. В некоторых вариантах осуществления, необязательно, регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий контролируется программируемым модулем управления в ответ на сигнал обратной связи (28) от кондуктометрического и температурного датчика (11). Программируемый модуль управления также может контролировать переключаемый узел (31) обходного канала, обеспечивающий поступление жидкого сырья в средство (8) смешивания или в обход средства (8) смешивания, при желании. Кроме того, программируемый модуль управления также может контролировать переключаемый узел обходного канала (31) таким образом, что биотехнологические жидкости подготавливают в средстве (8) смешивания для дальнейшего поступления в устройство (12). Выпускная линия из хроматографической колонки (12) оборудована датчиком давления, (13), комбинированным температурным и кондуктометрическим датчиком (14), датчиком УФ, таким как многоволновый датчик УФ/видимого света (15), датчиком pH (16) и поворотным клапаном (30), который можно использовать для регуляции давления и приложения обратного давления, при желании. Предпочтительно, функционирование насоса (6) и поворотного клапана (30) и, таким образом, регуляция давления в устройстве, контролируются программируемым модулем управления в ответ на сигналы обратной связи (26) и (27) от датчиков давления (7) и (13). Выпускная линия проходит через последовательность клапанов (17), (19) и (20), что позволяет контролировать поток между выпускным отверстием для выходного материала (18), выпускным отверстием для потока отходов (21) или выпускным отверстием для потока продуктов, (22), например, что делает возможным сбор или забор образцов. Устройство дополнительно оборудовано клапанами (23a) и (23b), позволяющими отводить поток для тока в обход колонки (12), если это необходимо во время операции, и дополнительные клапаны (24) и (25), позволяющие останавливать поток через колонку. Затем выпускное отверстие для выходного материала (18) можно использовать в качестве линии подачи для поступления потока продукта, содержащего целевое вещество и любые остаточные примеси, из одного модуля во второе устройство для осуществления дополнительной операции обработки, сконфигурированное, как показано на фиг. 1, но где, предпочтительно, хроматографическую колонку (12) заменяют другим устройством (12) для осуществления дополнительной операции обработки, таким как другой тип хроматографической колонки или нехроматографическое устройство (12), и где во втором устройстве для осуществления дополнительной операции обработки линия подачи сырья через впускное отверстие (1) содержит поток продукта из предыдущего модуля из выпускного отверстия для потока продуктов (18).

В одном из способов операции клапан (3) открыт, в то время как клапаны (3a)-(3g) закрыты, и жидкость, содержащую целевое вещество, подают с помощью насоса (6) в колонку (12) для введения целевого вещества в колонку. Например, если целевое вещество является моноклональным антителом, колонка, содержащая аффинную смолу с протеином A, является предпочтительной, и моноклональное антитело селективно связывается со смолой с протеином A. Переключаемый узел (31) обходного канала позволяет вводить жидкое сырье, содержащее целевое вещество и примеси, в колонку (12) без прохождения через средство (8) смешивания. После завершения желаемого введения клапан (3) закрывается, а один или более из клапанов (3a)-(3g) открывается, позволяя одной или более из биотехнологических жидкостей жидкости поступать в модуль через впускные отверстия (2a)-(2g), чтобы прокачать ее через колонку (12). В некоторых вариантах осуществления исходно открыт только клапан (3a), и клапан (4) с множеством впускных отверстий используют так, чтобы открывать впускной клапан, к которому подают буфер из впускного отверстия (2a), который может являться промывочным буфером, таким образом, что нагруженную колонку промывают буфером из впускного отверстия (2a). После завершения желаемой стадии промывки один или более из клапанов (3b)-(3g) может открываться, при этом клапан (3a) остается открытым или закрывается. Впускные клапаны (4a) на клапане с множеством впускных отверстий (4) открываются для прокачивания жидкостей из впускных отверстий (2b)-(2g) или их смесей через колонку (12). Контролируя открывание и закрывание клапанов (4a) (клапаны (4a) не показаны на фиг. 1, см. фиг. 2) на клапане (4) с множеством впускных отверстий и/или клапанов (3a)-(3g), можно, при желании, изменять и контролировать композицию биотехнологической жидкости, поступающей в колонку. Например, если клапаны (3b), (3c) и (3e) открыты, изменение впускного клапана (4a), являющегося открытым в регуляторе (4) расхода с множеством впускных отверстий, и закрывание других позволяет изменять композицию биотехнологической жидкости поэтапно. В другом примере два или более из впускных клапанов (4a) регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий могут открываться и закрываться с указанной частотой и в течение выбранного периода времени, что позволяет указанной смеси биотехнологических жидкостей поступать в колонку (12). Кроме того, переключаемый узел (31) обходного канала позволяет жидкостям из впускных отверстий (2a)-(2g) смешиваться в любой комбинации или соотношении в средстве (8) смешивания, создавая градиент биотехнологической жидкости/элюента, который затем может поступать в колонку (12), в которую предварительно вводили целевое вещество и примеси. Корректировка времени и/или частоты, с которой открываются или закрываются впускные клапаны (4a) на клапане (4) с множеством впускных отверстий, позволяет изменять композицию жидкости, подаваемой в колонку. Если время и/или частоту изменяют поэтапно, композиция также изменяется поэтапно. Если время и/или частоту изменяют постепенно за период времени, композиция получаемой биотехнологической жидкости также изменяется постепенно, что позволяет использовать градиент в отношении колонки (12). В зависимости от желаемого способа, композицию биотехнологической жидкости, подаваемой в колонку (12), можно менять на композицию, приводящую к элюции целевого вещества из колонки с иной скоростью, чем примеси, и можно собирать часть потока продукта, содержащего целевое вещество, а поток отходов в обе стороны, содержащий примеси, можно выбрасывать. Перед элюцией жидкости, поступающие из колонки (12), собирают через выпускное отверстие для потока продуктов (22) или отправляют в отходы (21), и таким образом устанавливают клапаны (17), (19) и (20). В случае элюции целевого вещества из колонки (12) клапаны (19) и (20) закрыты, а клапан (17) открыт, что позволяет целевому веществу поступать во второй модуль обработки через выпускное отверстие (18).

Функционирование второго модуля обработки может являться, по существу, таким, как описано выше в отношении первого модуля. Специалисту в этой области будет понятно, что целевое вещество, покидающее второй модуль обработки через выпускное отверстие для потока продуктов (18), эквивалентное выпускному отверстию для потока продуктов (18) первого модуля, можно выделять и использовать таким, какое оно есть, или можно подвергать его одной или более дополнительным операциям обработки, например, в дополнительных модулях, содержащих компоненты (i)-(vi). В таких дополнительных операциях обработки можно использовать общепринятое устройство или дополнительное устройство в соответствии с конфигурацией, показанной на фиг. 1, или иной конфигурацией по настоящему изобретению.

Весь предмет формулы изобретения включен, таким образом, в настоящее описание посредством ссылки на него.

Настоящее изобретение проиллюстрировано следующим неограничивающим примером.

При хроматографической операции обработки белок связывают с хроматографической смолой, промывают буферами с разной концентрации соли, а затем удаляют (элюируют) с использованием буфера с высокой концентрации соли. Например, рекомбинантный лактоферрин можно связывать и элюировать из колонки с 2,3 л катионообменной смолы POROS-XS с использованием буферов фосфата натрия, pH 7,5, с концентрациями хлорида натрия от 0 до 1 M. Это можно осуществлять с помощью одного автономного модуля с полностью одноразовым узлом проточного канала, содержащей признаки, показанные на фиг. 1, за исключением того, что клапан (23b) заменяют простым жидкостным соединением. Стоковые растворы подсоединяют к впускным отверстиям в следующем порядке: 2 M хлорид натрия подсоединяют к впускному отверстию (2a); 0,1 M гидрофосфат натрия подсоединяют к впускному отверстию (2c); 0,01 M дигидрофосфат натрия подсоединяют к впускному отверстию (2e); воду подсоединяют к впускному отверстию (2g); и подачу белка подсоединяют к впускному отверстию (1). Буферы получают посредством пропорционального выбора каждого из стоковых растворов для получения желаемых буферных композиций под действием регулятора расхода с множеством впускных отверстий (4) и нижележащего насоса (6) и статического смесителя (8). При получении правильной буферной композиции средство смешивания (8) и колонку (12) обходят с использованием переключаемого узла (31) обходного канала и клапана (23a), при этом клапаны (24) и (25) закрыты, нежелательный буфер направляют в отходы (21). Когда буфер становится гомогенным, на что указывают установившиеся показания вышележащего кондуктометрического датчика (11), буфер поступает в хроматографическую колонку (12) в результате открывания клапанов (24) и (25) и закрывания обходной линии клапаном (23a). Условия обработки подвергают мониторингу с использованием кондуктометрического датчика, датчика УФ и датчика pH (14), (15) и (16) ниже по потоку от колонки (12). Во время кондиционирования колонки перед связыванием белка с колонкой и промывкой водой после использования жидкость направляют в отходы (21). После кондиционирования в хроматографическую смолу вводят белок, всасывая его через впускное отверстие для жидкого сырья (1) с помощью насоса (6), нагнетая через статический смеситель (8) в колонку (12). Элюат из колонки собирают через выходной поток (22), в то время как результат промывки первым буфером с низким содержанием соли собирают через выпускное отверстие для потока продуктов (18), и результат промывки вторым буфером со средней концентрацией соли собирают через выходной поток (21). В конечном итоге, целевой белок выделяют из колонки с использованием элюирующего буфера с высоким содержанием соли и собирают через выпускное отверстие для потока продуктов (18).

Изобретение относится к устройству для преобразования жидкого сырья, содержащего целевое вещество и примеси, в поток продукта, содержащий очищенное целевое вещество, и один или более потоков отходов, содержащих по меньшей мере часть примесей. Устройство содержит по меньшей мере два модуля обработки, расположенные последовательно таким образом, что поток сырья второго и любых последующих модулей содержит поток продукта из предыдущего модуля. Каждый модуль обработки содержит следующие компоненты (i)-(vi): (i) впускное отверстие (1) для жидкого сырья; (ii) регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий, содержащий два или более впускных клапана (4а) с переменным расходом для получения по меньшей мере двух жидкостей в желаемом соотношении, где одна из по крайней мере двух жидкостей является жидким сырьем; (iii) средство (8) смешивания; (iv) устройство (12) для осуществления операции обработки, отделяющее по меньшей мере часть примесей от целевого вещества; (v) средство (6) обеспечения тока жидкостей через модуль и (vi) переключаемый узел (31) обходного канала, выполненный с возможностью обеспечения прохода жидкости через модуль для обеспечения тока в средство смешивания (8) или обеспечения тока в обход средства (8) смешивания. Технический результат - упрощение и легкость операции преобразования жидкого сырья, более низкий риск ошибки оператора, более простая поддержка и меньшее количество запасных частей. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для преобразования жидкого сырья, содержащего целевое вещество и примеси, в поток продукта, содержащий очищенное целевое вещество, и один или более потоков отходов, содержащих по меньшей мере часть примесей, где устройство содержит по меньшей мере два модуля обработки, расположенные последовательно таким образом, что поток сырья второго и любых последующих модулей содержит поток продукта из предыдущего модуля, где каждый модуль обработки содержит следующие компоненты (i)-(vi):

(i) впускное отверстие (1) для жидкого сырья;

(ii) регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий, содержащий два или более впускных клапана (4а) с переменным расходом для получения по меньшей мере двух жидкостей в желаемом соотношении, где одна из по крайней мере двух жидкостей является жидким сырьем;

(iii) средство (8) смешивания;

(iv) устройство (12) для осуществления операции обработки, отделяющее по меньшей мере часть примесей от целевого вещества;

(v) средство (6) обеспечения тока жидкостей через модуль; и

(vi) переключаемый узел (31) обходного канала, выполненный с возможностью обеспечения прохода жидкости через модуль для обеспечения тока в средство смешивания (8) или обеспечения тока в обход средства (8) смешивания.

2. Устройство по п.1, где средство (6) обеспечения тока жидкостей через модуль расположено ниже по потоку от регулятора (4) расхода с множеством впускных отверстий и выше по потоку от средства (8) смешивания.

3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, где переключаемый узел (31) обходного канала содержит трубки и два или три клапана, направляющих ток жидкого сырья и/или по меньшей мере двух других жидкостей к средству (8) смешивания или устройству (12) без прохождения через средство (8) смешивания.

4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, где каждый модуль содержит узел проточного канала, обеспечивающий:

(a) ток жидкого сырья в модуль через впускное отверстие (1);

(b) ток по меньшей мере двух жидкостей через регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий;

(c) смешивание жидкого сырья и по меньшей мере двух жидкостей в средстве (8) смешивания или обход средства (8) смешивания, при этом в любом случае обеспечено поступление в устройство (12) для осуществления операции обработки, посредством которой по меньшей мере часть примесей отделяют от целевого вещества для получения потока продукта и, необязательно, потока отходов; и

(d) путь для выхода потока продукта и потока отходов, если он присутствует, из модуля.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, где каждый модуль содержит один насос (6) для обеспечения тока жидкостей через этот модуль.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, содержащее следующие модули, расположенные последовательно, предпочтительно, в указанном порядке, где каждый модуль содержит компоненты (i)-(vi), и подаваемый продукт каждого модуля, за исключением последнего модуля, используют в качестве сырья для следующего модуля:

a) модуль для осуществления хроматографической очистки целевого вещества, предпочтительно, посредством аффинной хроматографии; и

b) модуль для инактивации любых вирусов, которые могут присутствовать в жидком сырье.

7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, где

(A) каждый модуль содержит узел проточного канала; и

(B) узел проточного канала, используемый по меньшей мере в половине модулей, предпочтительно всех модулях, имеет, по существу, одинаковую конфигурацию.

8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, где узел проточного канала через каждый модуль является, по существу, идентичной сборной конструкции проточного канала через все другие модули.

9. Узел проточного канала, содержащий следующие компоненты (i)-(vi):

(i) впускное отверстие (1) для жидкого сырья;

(ii) регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий, содержащий два или более впускных клапана (4а) с переменным расходом, для получения по меньшей мере двух жидкостей в желаемом соотношении, где одна из по крайней мере двух жидкостей является жидким сырьем;

(iii) средство (8) смешивания;

(iv) выпускное отверстие для подачи жидкости в устройство (12) для осуществления операции обработки и впускное отверстие для приема жидкости из устройства (12);

(v) средство (6) обеспечения тока жидкостей через узел проточного канала; и

(vi) переключаемый узел (31) обходного канала, выполненный с возможностью обеспечения тока жидкости в средство (8) смешивания или обхода средства (8) смешивания.

10. Узел по п.9, где компонент (v) находится выше по потоку от компонента (iii) и ниже по потоку от компонента (ii).

11. Узел по п.9 или 10, где компонент (iii) находится ниже по потоку от компонента (ii).

12. Узел по любому из пп.9-11, дополнительно содержащий один или более блоков для размещения кондуктометрического датчика, датчика pH и/или датчика давления.

13. Узел по п.12, где по меньшей мере один из одного или более блоков расположен ниже по потоку от средства (6) и выше по потоку от средства (8) смешивания.

14. Узел по п.12 или 13, где по меньшей мере один из одного или более блоков расположен ниже по потоку от устройства (12).

15. Узел по любому из пп.12-14, где по меньшей мере один из одного или более блоков расположен ниже по потоку от устройства (12) и адаптирован для размещения кондуктометрического датчика, датчика pH и датчика давления.

16. Узел по любому из пп.9-15, выполненный из пластикового материала.

17. Узел по любому из пп.9-16, выполненный из материала, делающего возможной стерилизацию посредством гамма-излучения.

18. Устройство по любому из пп.1-8, содержащее узел проточного канала по любому из пп.9-17.

19. Модуль для преобразования жидкого сырья, содержащего целевое вещество и примеси, в поток продукта, содержащий очищенное целевое вещество, и один или более потоков отходов, содержащих по меньшей мере часть примесей, где модуль содержит следующие компоненты (i)-(vi):

(i) впускное отверстие (1) для жидкого сырья;

(ii) регулятор (4) расхода с множеством впускных отверстий, содержащий два или более впускных клапана (4а) с переменным расходом, для получения по меньшей мере двух жидкостей в желаемом соотношении, где одна из по крайней мере двух жидкостей является жидким сырьем;

(iii) средство (8) смешивания;

(iv) устройство (12) для осуществления операции обработки, отделяющее по меньшей мере часть примесей от целевого вещества;

(v) средство (6) обеспечения тока жидкостей через модуль; и

(vi) переключаемый узел (31) обходного канала, выполненный с возможностью прохода жидкости через модуль для тока в средство (8) смешивания (8) или тока в обход средства (8) смешивания.

20. Модуль по п.19, где компонент (v) находится выше по потоку компонента (iii) и ниже по потоку от компонента (ii).

21. Модуль по п.19 или 20, где компонент (iii) находится ниже по потоку компонента (ii).

22. Модуль по любому из пп.19-21, содержащий только одно средство (6) обеспечения тока жидкостей через модуль.