JP6566549B2 - Cultivation method using culture apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、培養装置を用いた培養方法に関する。 The present invention relates to a culture method using a culture apparatus.
微生物、昆虫細胞、植物細胞、動物細胞などの大量培養は、医薬品、食品、化粧品や、これらの原材料などとして有用な各種物質の生産に広く用いられている。
特許文献1には、撹拌翼を有した撹拌装置を気密に収納した培養袋が記載されている。この培養装置は、撹拌時に撹拌翼により、高いシェア(せん断応力)が系内において生じるものであった。また、撹拌翼の軸受け部分の摺動を原因としたパーティクルの発生があった。さらに、価格面の課題、撹拌翼と培養袋の接合方法の課題があった。
特許文献2には、平袋からなる培養袋をトレイ状の支持装置に固定した培養装置が記載されている。この培養装置の場合、平袋が横置きに配置されるため、大スケール化には占有面積の増大の課題があった。
Mass culture of microorganisms, insect cells, plant cells, animal cells and the like is widely used for the production of various substances useful as pharmaceuticals, foods, cosmetics, and raw materials thereof.
Patent Document 1 describes a culture bag in which a stirring device having a stirring blade is stored in an airtight manner. In this culture apparatus, a high shear (shear stress) was generated in the system by the stirring blade during stirring. In addition, particles were generated due to sliding of the bearing portion of the stirring blade. Furthermore, there were problems in terms of price and a method for joining the stirring blade and the culture bag.
Patent Document 2 describes a culture device in which a culture bag made of a flat bag is fixed to a tray-like support device. In the case of this culture apparatus, since the flat bag is placed horizontally, there has been a problem of increasing the occupied area in increasing the scale.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、容器を交換することなく、小スケールから大スケールまで、培養が可能な培養装置を用いた培養方法を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the culture method using the culture apparatus which can culture from a small scale to a large scale, without replacing | exchanging a container.
前記課題を解決するため、軟包装材からなる培養袋と、前記培養袋を収容する外殻容器とを含み、前記培養袋の内容物を収容する側面及び前記外殻容器の前記培養袋を収容する側壁部は、それぞれ上部の幅が広く、下部の幅が狭くなるように傾斜しており、前記培養袋に内容物が収容されると、前記内容物の重量により前記培養袋が変形して前記外殻容器の内面に密着することにより、前記培養袋が前記外殻容器に支持された状態で、前記培養袋内の前記内容物を撹拌混合する培養装置を用い、前記外殻容器を交換することなく、同一の培養袋に培地を追加して、段階的にスケールアップしながら、多段階の培養を行うことを特徴とする培養方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problem, a culture bag made of a soft packaging material and an outer shell container for storing the culture bag, and a side surface for storing the contents of the culture bag and the culture bag for the outer shell container are stored. The side walls are inclined so that the width of the upper part is wide and the width of the lower part is narrow, and when the contents are stored in the culture bag, the culture bag is deformed by the weight of the contents. The outer shell container is replaced by using a culture apparatus that stirs and mixes the contents in the culture bag while the culture bag is supported by the outer shell container by closely contacting the inner surface of the outer shell container. A culture method characterized by adding a culture medium to the same culture bag and performing multi-stage culture while scaling up in stages .
前記培養袋を収容した前記外殻容器を振とうさせることにより、前記内容物を撹拌混合することができることが好ましい。
前記外殻容器の側壁部が逆円錐形であり、この逆円錐の対向する母線の成す角度θが25〜90°であることが好ましい。
前記外殻容器の側壁部の下端部に平坦な底壁部を有し、前記側壁部の上端部における直径R1が、前記側壁部の下端部における直径R2の1.5〜5倍であることが好ましい。
前記培養袋がガゼット袋であり、注出口を備えていることが好ましい。
It is preferable that the contents can be stirred and mixed by shaking the outer shell container containing the culture bag.
It is preferable that the side wall portion of the outer shell container has an inverted conical shape, and the angle θ formed by the opposing buses of the inverted cone is 25 to 90 °.
It has a flat bottom wall at the lower end of the side wall of the outer shell container, and the diameter R1 at the upper end of the side wall is 1.5 to 5 times the diameter R2 at the lower end of the side wall. Is preferred.
It is preferable that the culture bag is a gusset bag and has a spout.
前記培養方法において、前記内容物が細胞及び培地を含む場合には、前記細胞を培養することができる。 In the culture method, when the content contains cells and a medium, the cells can be cultured.
本発明によれば、容器を交換することなく、少量から大容量までのスケールアップが容易である。また、容器を振とうさせる場合には、低いシェア(せん断応力)で1つの容器内で少量から大容量まで撹拌を行うことができ、効率のよい細胞培養ができる。また撹拌翼を有さないため、撹拌翼の軸受け部によるパーティクルの発生を抑制できる。培養により装置が汚染しても、培養袋を交換すればよく、撹拌翼や撹拌磁石を廃棄する必要がないため、従来よりも安価な培養装置を提供することができる。 According to the present invention, it is easy to scale up from a small volume to a large capacity without replacing the container. Moreover, when shaking a container, it can stir from a small quantity to a large volume within one container with a low shear (shear stress), and an efficient cell culture can be performed. Moreover, since there is no stirring blade, generation | occurrence | production of the particle by the bearing part of a stirring blade can be suppressed. Even if the apparatus is contaminated by culturing, it is only necessary to replace the culturing bag, and it is not necessary to discard the stirring blade and the stirring magnet. Therefore, it is possible to provide a culturing apparatus that is less expensive than the conventional one.
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。 Hereinafter, based on a preferred embodiment, the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、培養袋10の一例を示す。図1(b)は、図1(a)のS−S線に沿う断面図である。この培養袋10は、フィルム12などの軟包装材から構成されている。図1(b)に示す例は、一対のガゼットなしフィルム12aの間に、一対のガゼット付きフィルム12bを配置し、フィルム12a,12bの周縁部にシール部11を設けることにより、密封されたガゼット袋を示す。培養袋10の形状は、上部の幅が広く、下部の幅が狭くなるように、側面が傾斜している。培養袋10の側面とは、内容物を収容した状態で、内容物を囲む面であり、例えばシール部11の内端やフィルム12の内面などから構成される。図1の場合、培養袋10の側縁となるシール部11が傾斜することにより、内容物が収容された状態で、側面が傾斜可能となる。シール部11を幅広にしたり、シール部11の外側にフィルム12を残したりしてもよい。例えば、培養袋の周縁14が二点鎖線に示すような矩形状であってもよい。培養袋10が、二重袋や三重袋など多重の包装袋であると、液体が漏れにくいのでより好ましい。
FIG. 1 shows an example of the
培養袋10を構成するフィルム12の材質は特に限定されないが、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂や、これらの積層体が挙げられる。培養袋10に用いるフィルム12は、精製工程で用いるフィルムと同じ素材であることが好ましい。培養工程と精製工程で同じフィルムを用いることにより、作られる医薬品の製品品質の担保を容易にすることができる。フィルム12として用いられる各フィルム12a,12bの材質、厚さ等は、互いに同一でもよく、異なってもよい。
培養袋10の容量(大きさ)は特に限定されないが、例えば0.1L〜5000Lの大きさとすることができ、好ましくは1〜2000L、さらに好ましくは20〜2000Lである。培養袋10は、シングルユース(使い捨て)であってもよい。
Although the material of the
Although the capacity | capacitance (size) of the
培養袋10には、培地や雰囲気ガス等の内容物の追加、取り出し等の目的で、複数のチューブ(図示略)を連結することができる。また、培養袋10は、注出口13を備えることができる。注出口13には、コック、キャップ、先細り状の注ぎ口等を設けることもできる。注出口13にチューブを連結してもよい。本実施形態の場合、注出口13の基部がフィルム12の裏側にシールされることにより、注出口13が培養袋10に固定されている。シール方法としては、ヒートシール(熱シール)、超音波シール、高周波シール、冷却シール等が挙げられる。注出口13の基部が培養袋10の下部(底部)全体を覆い、注出口13の基部の側面が培養袋10の側面にシールされてもよい。
チューブの材質は特に限定されないが、シリコーン、熱可塑性エラストマー等、耐薬品性、耐候性等に優れる材質が好ましい。チューブには、フィルター、フローモニター、流量計、バルブ、ポンプ等を設けてもよい。培養袋10及びチューブは、培養前に滅菌されていることが好ましい。滅菌手段は培養目的等に応じて適宜選択でき、具体例として、γ線等の放射線、エチレンオキサイド等のガス、水蒸気等による加熱などが挙げられる。
A plurality of tubes (not shown) can be connected to the
The material of the tube is not particularly limited, but a material excellent in chemical resistance, weather resistance, etc., such as silicone and thermoplastic elastomer, is preferable. The tube may be provided with a filter, a flow monitor, a flow meter, a valve, a pump, and the like. The
図2に、外殻容器20の一例を示す。図2において、(a)は正面図、(b)は上面図である。また、図3は、図1の培養袋10を図2の外殻容器20に収容した状態の斜視図を示す。外殻容器20は、軟包装材からなる培養袋10を保護するため、図3に示すように、培養袋10全体を収容することができる。本実施形態の培養装置に用いられる培養容器40は、培養袋10及び外殻容器20から構成される。
外殻容器の構成は特に限定されないが、図2の外殻容器20は、側壁部21及び底壁部22を備える。底壁部22は、側壁部21の下端部に設けられている。外殻容器20の上部は、開放されていてもよく、蓋を設けて閉鎖可能に構成してもよい。蓋を設けた場合、内部の温度変動を抑制することができる。蓋は、外殻容器20から分離可能な取り外し式でもよく、ヒンジ等により外殻容器20に対して開閉可能に連結されてもよい。
FIG. 2 shows an example of the
The configuration of the outer shell container is not particularly limited, but the
外殻容器20の材質は特に限定されないが、培養袋10を保護可能な硬さ(剛性)を有することが好ましく、例えば、ステンレス等の金属、樹脂、木材、集成材、繊維強化プラスチック等の複合材料が挙げられる。
外殻容器20の内部空間は、図2(a)に示すように、上部の幅が広く、下部の幅が狭くなるように側壁部21が傾斜した形状である。幅とは、水平方向の横断面形状の寸法であり、例えば円形の場合は直径に相当する。外殻容器20の側壁部21の形状としては、下向きに縮小した錐形(逆錐形)、例えば逆円錐形(底面が上側にある円錐形)が挙げられる。外殻容器20が逆錐形であることにより、外殻容器20の底面積が小さくなり、培養袋10の容量が小さい場合にも、培養袋10を外殻容器20に収容して支持することができる。また、外殻容器20の上部の横断面が広くなるため、培養袋10の容量が大きい場合にも、培養袋10を外殻容器20に収容して支持することができる。したがって、外殻容器20を交換することなく、少量から大容量までのスケールアップが容易である。培養袋10の支持を安定にするため、外殻容器20の底壁部22は、平坦であることが好ましい。
The material of the
As shown in FIG. 2A, the inner space of the
小容量から大容量の培養袋10を収容する観点から、外殻容器20の逆円錐の対向する母線の成す角度θは、25〜90°であることが好ましい。角度θの具体例として、25°、30°、45°、60°、90°等が挙げられるが、特にこれらに限定されない。図2(a)では、θ=45°である。なお、円錐の母線とは、円錐の側面と円錐の軸を含む平面との交線であり、軸を中心にして両側に現れる。図2(a)では、角度θの両端に位置する直線が、これらの母線に相当する。角度θが小さすぎると、外殻容器20の上部の幅と下部の幅で差をつけにくく、収容可能な容量の範囲を広くしにくい。角度θが大きすぎると、側壁部21が水平に近づき、培養袋10の支持が不安定になるおそれがある。
なお、円錐以外の形状も考慮すると、θは、多角錐において対向する側面の成す角度、あるいは、鉛直軸(上下方向)を含む断面で側面を切断したときに鉛直軸の両側に現れる2辺の成す角度などとして定義することができる。円錐その他の錐形の軸(上下方向)が底面(水平方向)に垂直である場合、外殻容器の側面(側壁部)と底面(底壁部)とが外殻容器の内側に成す角度をφとすると、φ=90°+(θ/2)である。φは、102.5〜135°の範囲内が好ましい。容器が底面(底壁部)を有しない場合は、水平面を底面とみなすことができる。外殻容器の側面(側壁部)が鉛直軸と成す角度をχとすると、χ=θ/2である。χは、12.5〜45°の範囲内が好ましい。円錐の場合、角度θ、φ、χは一定値であるが、他の形状の場合、所定の角度範囲内で、角度θ、φ、χが側面の位置ごとに異なる値をとることがある。その場合、側面の全周にわたり、側面の各位置のθ、φ又はχが上記範囲内であることが好ましい。
外殻容器20の上部の幅と下部の幅との比については、例えば上部が下部の1.5〜5倍であることが好ましい。例えば、側壁部21の上端部における直径R1が、側壁部21の下端部における直径R2の1.5〜5倍であることが好ましい。
From the viewpoint of accommodating the
In consideration of shapes other than the cone, θ is an angle formed by opposing side surfaces in the polygonal pyramid, or two sides appearing on both sides of the vertical axis when the side surface is cut by a cross section including the vertical axis (vertical direction). It can be defined as an angle formed. When the axis of the cone or other cone shape (vertical direction) is perpendicular to the bottom surface (horizontal direction), the angle formed between the side surface (side wall portion) and the bottom surface (bottom wall portion) of the outer shell container is inside the outer shell container. If φ, φ = 90 ° + (θ / 2). φ is preferably within the range of 102.5 to 135 °. When the container does not have a bottom surface (bottom wall portion), the horizontal plane can be regarded as the bottom surface. When the angle formed by the side surface (side wall portion) of the outer shell container and the vertical axis is χ, χ = θ / 2. χ is preferably within a range of 12.5 to 45 °. In the case of a cone, the angles θ, φ, and χ are constant values, but in the case of other shapes, the angles θ, φ, and χ may take different values for each side position within a predetermined angle range. In that case, it is preferable that θ, φ, or χ at each position on the side surface is within the above-mentioned range over the entire circumference of the side surface.
Regarding the ratio of the width of the upper part of the
外殻容器20に収容される培養袋10の内容物は、液体(培地)と気体を含むことが好ましい。外殻容器20が逆錐形であることにより、図6に示すように、外殻容器20に密着した培養袋10も逆錐形となる。内容物を振とうさせると、気体に対する内容物15の接触面積が大きくなり、気液界面における物質の移動が促進される。気体と液体の容量比(気液容量比)は特に限定されず、液体が気体より多くても、気体が液体より多くてもよく、半々程度でもよい。気液容量比は、例えば1:9〜9:1の範囲が好ましい。培養袋10が少なくとも液体(培地)を収容する範囲の全体ないし大部分で、培養袋10が外殻容器20に密着し、外殻容器20が培養袋10の側面を支持することが好ましい。培養袋10に気体が収容される部分では、培養袋10の上部(一部)が外殻容器20の上(外)に露出されてもよい。
It is preferable that the contents of the
培養袋10に収容される培地は、振とうにより撹拌可能であれば特に限定されず、溶液、乳液、懸濁液、分散液、ゲル等でもよい。培地は均一な単相の組成物でもよく、固形物を含む液体など、二相以上から構成されてもよい。培地は、培養前に滅菌されていることが好ましい。さらに培地は、微生物、昆虫細胞、植物細胞、動物細胞、組織、細胞シート、細胞塊などの生体(培養対象物)を含むことができる。足場を要する培養では、粒状物、塊状物、発泡体、繊維質等の固形物を培養基材として培地に混合してもよい。
The medium accommodated in the
培養袋10に収容される気体は、空気(あるいはO2含有ガス)を含む好気的雰囲気でもよく、O2の濃度が低い嫌気的雰囲気でもよい。気体の組成は特に限定されないが、2種以上の混合ガスが一般的である。気体の成分としては、酸素(O2)等の酸化性ガス、窒素(N2)やアルゴン(Ar)等の不活性ガス、二酸化炭素(CO2)等の酸性ガス、アンモニア(NH3)等の塩基性ガス、硫化水素(H2S)等の還元性ガスなどが挙げられる。培養袋10に供給される気体は、フィルターを通したものが好ましい。空気、酸素、二酸化炭素などの気体は、下方(液体側)又は上方(気体側)のどちらか一方あるいは両方から導入することが好ましい。
The gas accommodated in the
外殻容器20の側壁部21には、外殻容器20に収容された培養袋10の内容物の量(液面)を目視で確認するための窓23を有する。窓23は、側壁部21の上下方向にスリット状の切れ目として設けられている。窓23は、開口してもよく、透明な材料で閉鎖されてもよい。また、図2(b)に示すように、底壁部22には、チューブを通すための穴24を有する。外殻容器20を振とう装置30(図5参照)と連結する構造として、連結部25が設けられている。
The
培養袋10に設けるチューブの配置及び本数は特に限定されず、適宜の位置に所望の本数を設けることができる。チューブの配置は、例えば培養袋の上部、下部、側部のいずれか1又は2以上とすることができる。これらのチューブを介して、内容物のサンプリング、流動物(気体、液体、粉体等)の導入及び排出、栄養分の供給、老廃物の除去等を行うことができる。チューブを介して培養袋と外部装置を含む循環経路を設け、培養液の一部を外部装置で処理してから培養袋に戻す構成も可能である。
The arrangement and number of tubes provided in the
図3に示すように、培養袋10を外殻容器20に収容すると、培養袋10が内容物の重量に従って変形し、外殻容器20の内面に密着する。培養袋10と外殻容器20の間が広い面積にわたって接触することにより、機械的な嵌合、係合や、化学的な接着、吸着が無くても密着し、振とうに耐える固着力が生じる。外殻容器20の内面は、平滑であり、例えばバフ等により研磨されていることが好ましい。内面に緩やかな凹凸があってもよいが、培養袋10を構成するフィルム12の厚さに対して、フィルム12の破損や劣化を招くような微小の凹凸及び形状変化(鋭角部等)を有しないことが好ましい。
As shown in FIG. 3, when the
外殻容器20は、培養袋10及びその内容物の温度調整を行うことができるように、温度調整機構(手段)を有することが好ましい。温度調整機構としては、循環水等の熱媒体を通すことができるジャケット構造、ラバーヒーター等の加熱装置等が挙げられるが、これらに限定されない。
The
図4に、外殻容器20を振とうさせる振とう装置30の一例を示す。振とう装置30は、外殻容器20を囲む台部31及び枠部32と、外殻容器20を振とうさせる動力源33を含む。振とう装置30は、図3に示すように培養袋10を収容したまま外殻容器20を振とうすることができる。本実施形態の培養装置(振とう培養装置)は、培養袋10を収容した外殻容器20(上述の培養容器40)と、振とう装置30を備え、培養袋10を収容した外殻容器20を振とうさせることにより、培養袋10内の内容物を撹拌混合しながら、培養することができる。
FIG. 4 shows an example of a shaking
図5(b)に、外殻容器の振とう動作の一例を示す。本実施形態では、外殻容器20の平面形状は円形、立体形状は中心軸を略上下に向けた逆円錐形である。図5(a)は、外殻容器20の中心20cと半径20rを示す。図5(b)の振とう動作では、外殻容器20の中心20cが半径Rの軌道C上で回転(公転)する。この場合、振とうの振幅は、半径Rの2倍である。さらに外殻容器20を中心20c周りに回転(自転)させてもよい。図示例の半径Rは半径20rより小さいが、図示の比率は、特に実際の比率を正確に表したものではない。
FIG. 5B shows an example of the shaking operation of the outer shell container. In the present embodiment, the planar shape of the
振とうの際、培養袋10を収容した外殻容器20は、水平方向に回転することが好ましい。回転方向が、水平成分と垂直成分の両方を含んでもよい。垂直成分の大きさが、水平成分の大きさより小さい(垂直成分が0である場合を含む)ことが好ましい。一方向への振とうではなく、回転を取り入れることで、効率の良い撹拌ができる。撹拌時のシェア(せん断応力)が培養袋にかかりにくく、効率のよい培養を達成できる。回転速度、回転の方向は、適宜制御することができる。回転速度や回転方向を変化させることで、水平方向の液の撹拌のみではなく、垂直方向の撹拌も実現することができる。
At the time of shaking, it is preferable that the
培養の系に応じて回転数、振幅等を設定し、プログラムによって制御することが好ましい。例えば大腸菌の培養であれば、溶液中の溶存酸素濃度(DO)を高くして培養することが好ましく、DOを高くするためには、激しく振とうさせ、気液の混合を激しくすることが好ましい。一方、動物細胞の培養であれば、培養液の泡立ちを抑え、温和に撹拌することが好ましい。本実施形態の振とう培養装置は、例えば下記の制御因子の1つ又は2以上を制御して培養を行うことができる。 It is preferable to set the number of rotations, amplitude, etc. according to the culture system, and to control by a program. For example, in the case of E. coli culture, it is preferable to increase the dissolved oxygen concentration (DO) in the solution, and in order to increase the DO, it is preferable to vigorously shake and mix the gas and liquid. . On the other hand, when culturing animal cells, it is preferable to suppress bubbling of the culture solution and gently agitate. The shaking culture apparatus of this embodiment can perform culture by controlling one or more of the following control factors, for example.
・装置の振とうの回転数及び振とう方向
・培地のpH
・培地の空気通気量
・培地の温度
・液面の高さ(波の高さ)
・ Rotation speed and shaking direction of the apparatus ・ pH of the medium
・ Air flow rate of medium ・ Temperature of medium ・ Level of liquid level (wave height)
振とう方向は、右回転と左回転、もしくは正回転と逆回転を任意のパターンで繰り返すことが好ましい。振とう装置の回転速度及び回転数は制御盤等により制御できるようにシステムを組むことが好ましい。振とう装置は、回転方向を任意に切り替え可能であることが好ましい。そのため、動力源や回転装置は、正逆双方向の回転が可能な機構を含むことが好ましい。また、例えばプログラムにより、回転パターンを制御することが好ましい。回転パターンは特に限定されないが、次に数例を挙げる。 As for the shaking direction, it is preferable to repeat right rotation and left rotation or forward rotation and reverse rotation in an arbitrary pattern. It is preferable to build a system so that the rotation speed and rotation speed of the shaking device can be controlled by a control panel or the like. It is preferable that the shaking device can arbitrarily switch the rotation direction. Therefore, it is preferable that the power source and the rotation device include a mechanism capable of rotating in both forward and reverse directions. Moreover, it is preferable to control a rotation pattern by a program, for example. The rotation pattern is not particularly limited, but several examples will be given below.
(1)正回転→停止→逆回転→停止→正回転→停止→逆回転→(繰り返し)
(2)正回転→停止→正回転→停止→逆回転→停止→逆回転→(繰り返し)
(3)正回転→停止→正回転→停止→正回転→停止→正回転→(繰り返し)
(1) Forward rotation → Stop → Reverse rotation → Stop → Forward rotation → Stop → Reverse rotation → (Repeat)
(2) Forward rotation->Stop-> Forward rotation->Stop-> Reverse rotation->Stop-> Reverse rotation-> (Repeat)
(3) Forward rotation → Stop → Forward rotation → Stop → Forward rotation → Stop → Forward rotation → (Repeat)
外殻容器の振とうの回転数、振幅は任意に設定することができるが、回転した時に、培養袋内で内容物の波の高さ(例えば液面の平均高さ、最大高さ、高低差など)の上昇幅をある一定の範囲内とするために、波の高さを検出し、波の高さから回転数をフィードバック制御等で調整することが好ましい。回転数は、0.1〜2000rpm(回毎分)が好ましく、0.1〜200rpm、0.1〜100rpmがより好ましく、10〜80rpmがさらに好ましい。振幅は0.1〜100mmが好ましく、2〜100mmがより好ましく、10〜30mmがさらに好ましい。なお、回転方向が変化する場合、回転数は、右回転数と左回転数との和、もしくは正回転数と逆回転数との和のように、回転方向によらず回転数(非負値)の合計とする。 The rotation speed and amplitude of shaking of the outer shell container can be set arbitrarily, but when rotated, the wave height of the contents in the culture bag (for example, the average height, the maximum height, the height of the liquid surface) It is preferable to detect the height of the wave and adjust the rotational speed from the height of the wave by feedback control or the like in order to keep the increase width of the difference) within a certain range. The rotation speed is preferably 0.1 to 2000 rpm (times / min), more preferably 0.1 to 200 rpm, and 0.1 to 100 rpm, and still more preferably 10 to 80 rpm. The amplitude is preferably 0.1 to 100 mm, more preferably 2 to 100 mm, and still more preferably 10 to 30 mm. When the rotational direction changes, the rotational speed is the rotational speed (non-negative value) regardless of the rotational direction, such as the sum of the right rotational speed and the left rotational speed, or the sum of the positive rotational speed and the reverse rotational speed. The sum of
培養袋は、内容物のpH又はDOを測定するセンサーと、センサーで得られたデータによるフィードバッグ制御機構を備えることが好ましい。
水素イオン指数(pH)については、pH電極を培養袋に挿入する、もしくはpHで色の変わるチップを系内に貼ることで系内のpHを知ることができる。系内を酸性にしたい場合は、CO2ガスを導入する、もしくは、酸溶液を滴下することで酸性側にpHを変えることができる。CO2ガスを導入する場合は、CO2ガスが溶液中に必要以上に溶解することを防ぐため、培養袋の上面からCO2ガスを導入するか、培養袋の底部から間歇で導入することが好ましい。系内を塩基性としたい場合は、アルカリ溶液を添加することにより、pHを塩基性とすることができる。pHを一定にするための酸又はアルカリの投入口は、培養袋10に接続されたチューブや注出口であってもよく、あるいは他に設けてもよい。
DO(溶存酸素濃度)については、空気通気量を測定し、フィードバック制御をかけ、酸素を導入することが好ましい。酸素(O2)の供給方法としては、溶液内に酸素がいきわたるように、溶液内(液面下)に出口を有するチューブから導入することが好ましい。
The culture bag preferably includes a sensor for measuring the pH or DO of the contents and a feedback control mechanism based on data obtained by the sensor.
As for the hydrogen ion index (pH), the pH in the system can be known by inserting a pH electrode into the culture bag or attaching a chip whose color changes with pH in the system. When it is desired to make the system acidic, the pH can be changed to the acidic side by introducing CO 2 gas or dropping an acid solution. When CO 2 gas is introduced, CO 2 gas may be introduced from the top surface of the culture bag or intermittently from the bottom of the culture bag in order to prevent the CO 2 gas from being unnecessarily dissolved in the solution. preferable. When it is desired to make the system basic, the pH can be made basic by adding an alkaline solution. The acid or alkali inlet for making the pH constant may be a tube connected to the
Regarding DO (dissolved oxygen concentration), it is preferable to measure the air flow rate, apply feedback control, and introduce oxygen. As a method for supplying oxygen (O 2 ), it is preferable to introduce oxygen from a tube having an outlet in the solution (under the liquid level) so that oxygen is distributed in the solution.
内容物(培地)の温度については、外殻容器20の温度調整機能(上述)を用いて温度調整を行うことができる。培養温度は、培養される生物の種類にもよるが、例えば微生物の場合、4〜40℃が好ましく、25〜37℃が特に好ましい。培養しないで培地等の撹拌装置として用いる場合は、冷却してもよい(例えば4〜20℃)。温度管理は、培養袋10に温度計を組み込み、その測定値を利用することで、フィードバック制御を行うことができる。温度計は、接触式温度計でもよいが、据え置き型非接触温度計が好ましい。
The temperature of the contents (medium) can be adjusted using the temperature adjustment function (described above) of the
本実施形態の培養装置は、流加培養(フェドバッチ方式)、灌流培養(パーフュージョン方式)のいずれにも応用することができる。培養する生物体、細胞等は、特に限定されず、大腸菌をはじめとする菌類、酵母、微生物、昆虫細胞、植物細胞、動物細胞、バイオ医薬製造用のCHO(Chinese Hamster Ovary)細胞、HeLa細胞、COS細胞、再生医療用途のiPS細胞、間葉系幹細胞を始めとした幹細胞、分化させた組織細胞などの動物細胞、などの培養に用いることができる。なかでもCHO細胞の培養に好適である。 The culture apparatus of the present embodiment can be applied to both fed-batch culture (fed batch system) and perfusion culture (perfusion system). Organisms and cells to be cultured are not particularly limited, but include fungi including E. coli, yeast, microorganisms, insect cells, plant cells, animal cells, CHO (Chinese Hamster Ovary) cells for production of biopharmaceuticals, HeLa cells, It can be used for culturing COS cells, iPS cells for regenerative medicine, stem cells such as mesenchymal stem cells, and animal cells such as differentiated tissue cells. Among these, it is suitable for CHO cell culture.
本実施形態の培養装置及びそれを用いた培養方法は、特に大スケールでの培養に適している。振とう装置は、特に大スケールの場合は、カウンターバランスを搭載することが好ましい。カウンターバランスを搭載すると、大容量の培地を含んだ培養袋を用いても、安定して装置を稼働させることができる。1つの振とう装置に2つ以上の培養袋を搭載することにより、相互にカウンターバランスとして機能させてもよい。 The culture apparatus and culture method using the same according to the present embodiment are particularly suitable for large-scale culture. The shaking device is preferably equipped with a counter balance, particularly in the case of a large scale. When the counter balance is installed, the apparatus can be operated stably even if a culture bag containing a large volume of medium is used. By mounting two or more culture bags on one shaking device, they may function as a counter balance with each other.
例えば細胞を培養する工程の一例を挙げる。まず、細胞及び培地を含む内容物を培養袋10に収容する。培養袋10を外殻容器20に収容して、振とう等により撹拌混合しながら、第1段階の培養を行う。次に、古い培地の一部又は全部を培養袋から取り除くか、あるいは、古い培地を培養袋に残したまま、細胞を培養袋に残して、新しい培地を培養袋に追加する。さらに、細胞及び培地を収容した培養袋10を振とう等により撹拌混合しながら、第2段階の培養を行う。このように、培養のスケールアップを行う場合に、培養袋10及び外殻容器20が逆錐形なので、同一の培養袋10を用いても外殻容器20に安定的に支持することができ、培養袋10に培地を追加して、段階的にスケールアップしながら、多段階の培養を行うことができる。培養袋が逆錐形なので、底部に細胞を沈降させて上澄みを培養袋から排出しやすい。細胞を培養袋から移し替える必要がないので、細胞へのダメージを抑制することができる。ここで、培養対象物は細胞に限らず、個体や組織等の場合も、同様にスケールアップが可能である。
For example, an example of the process of culturing cells is given. First, the contents including the cells and the medium are accommodated in the
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
培養袋を外殻容器に収容した状態で内容物を撹拌する装置は、振とう装置に限らず、撹拌翼、磁石、撹拌子などを用いてもよい。
上記の振とう装置は、培養のほか、組成物(培地等)の撹拌、調製、化学反応、発酵等にも利用することができる。
As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
The apparatus for stirring the contents in a state where the culture bag is accommodated in the outer shell container is not limited to the shaking apparatus, and a stirring blade, a magnet, a stirring bar, or the like may be used.
The above shaking apparatus can be used not only for culturing but also for stirring, preparation, chemical reaction, fermentation and the like of the composition (medium etc.).
10…培養袋、11…シール部、12,12a,12b…フィルム、13…注出口、14…培養袋の周縁、15…内容物、20…外殻容器、21…側壁部、22…底壁部、23…窓、24…穴、25…連結部、30…振とう装置、31…台部、32…枠部、33…動力源、40…培養容器。
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