JP2012517829A - 生体材料を処理するための無菌バイオリアクタ・システム - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態に係る、無菌環境において生体材料を産生し、処理するためのバイオリアクタ・システムが提供される。例えば、システムは、生体材料を含有する液体培地を保持するように構成された少なくとも１つの培養管と、その中の生体材料の成長を促進するための少なくとも１つの可撓性バッグとを含む。液体培地と生体材料は、培養管から可撓性バッグに区分されていない領域において無菌で移されるように構成される。システムはまた、可撓性バッグと流体連通するように構成された少なくとも１つの可撓性採取バッグを含み、可撓性採取バッグは、可撓性バッグの中で成長した生体材料を液体培地から区分されていない領域において無菌で分離するように構成される。

Description

本発明は、生体材料を処理するためのバイオリアクタ・システムに関し、特に、無菌環境においてバイオ医薬品を産生し、処理するためのバイオリアクタ・システムに関する。

フォトバイオリアクタは、光合成微生物が制御された方法で成長することを可能にするデバイスである。Ｆｏｒｔｈ（「Ｆｏｒｔｈ」）の米国特許第５，８４６，８１６号は、Ｆｏｒｔｈの図１に示されるように、逆三角形の断面を有する透明チャンバ１０を含むバイオマス産生装置を開示する。チャンバを通して延びているのは、チャンバの中にガスを導入できるようにするためにその長さに沿って複数の穿孔を有する、第１導管２２である。同じくチャンバを通して延びているのは、熱交換媒体の供給部に接続された一対の熱交換導管２６である。

導管を通した空気の通過は、Ｆｏｒｔｈの図３に示されるように、チャンバの中の液体を、チャンバの中央領域を通して上方に、カバー１６の下のチャンバの上側部分を横切って、チャンバの側壁２０に沿って下方に導管に戻るように循環させる、独特のフローパターンを確立する。カバーは、２つのベント２８を含み、循環するガスが該ベントを通してチャンバを出る。表面上は、空気の通過と液体の循環は、その中に懸濁された生体物質が露光されることを保証し、また、藻類のような生体物質がチャンバの壁に付着することを防止する。

Ｆｏｒｔｈによって開示されたバイオリアクタは、生体物質の成長を促進するが、滅菌成長環境を要求する用途に対しては、一般に有用ではない。ベントは、空中浮遊汚染物質を含む可能性がある外気へ開かれる。こうした汚染物質は、汚染を回避するための厳しい食品医薬品局指針を遵守しなければならない薬理学的用途に対しては、特に厄介なものである。

さらには、従来のバイオリアクタ・システムは、典型的に、生体物質の取り扱い、成長、及び採取のための閉じた、区分された領域を要求する。これらのシステムは、高価であり、一般に、区分された領域の間で移動することを要求し、これは時間のかかるものとなり、能率の悪さにつながることがある。例えば、培養物は、典型的に、層流フードなどを介する制御された環境において、植物バンク貯蔵管から下流のコンテナに移される。加えて、バイオ医薬品を採取するための典型的な保持容器は、フィルタバッグ組立体と関連付けられたチューブ組立体と適合する対応する無菌コネクタを備えた特注の閉じたライナを装備する。タンクは、嵩張り、高価であり、使い捨てではなく、無菌でライナを切り換えること（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｏｕｔ）は、時間がかかることがあり、微生物汚染を防止するために制御された環境条件の下でなされなければならない組み立ての間のプロセスの流れ及びつながりを妨げることがある。

したがって、制御された無菌産生室及び処理室を必要とせずに、バイオ医薬品を無菌で産生し、処理することができるバイオリアクタ及び産生システムを有することが有利であろう。高価でなく、生体材料を取り扱うこと及び生体材料の成長を促進することができ、バイオ医薬品を効率よく産生することができるシステムを提供することがさらに有利であろう。そのうえ、信頼性のある、メンテナンスをあまり必要としない、高い産生密度を提供するシステムを提供することが有利であろう。

本発明の実施形態は、数ある中でも、１つ以上の区分された無菌産生及び処理領域を必要とせずに、バイオ医薬品の閉じた、無菌での産生及び処理のためのバイオリアクタ・システムを提供することによって、従来技術を上回る改善を提供する可能性がある。一実施形態によれば、システムは、生体材料を含有する寒天ベースの培地又は液体培地を保持するように構成された少なくとも１つの培養管と、その中の生体材料の成長を促進するための少なくとも１つの可撓性バッグとを含む。培養管と可撓性バッグは、液体培地と生体材料を培養管から可撓性バッグに区分されていない領域において無菌で移送することを容易にするように構成される。生体材料は、バイオ医薬品を産生し、バイオ医薬品を液体培地の中に分泌してもよいし又は分泌しなくてもよい。システムはまた、可撓性バッグと一時的に又は絶えず流体連通するように構成された少なくとも１つの可撓性採取バッグを含み、可撓性採取バッグは、生体材料又は培地の下流での処理を後で容易にするために、可撓性バッグの中で成長した生体材料を液体培地から分離するように構成される。

システムの態様によれば、少なくとも１つの培養管と少なくとも１つの可撓性バッグは、互いに結合するように構成され、生体材料と液体培地の無菌での移送を容易にする、無菌コネクタを含む。少なくとも１つの可撓性バッグは、可撓性種子バッグ又は可撓性産生バッグであってもよい。システムは、少なくとも１つの可撓性種子バッグ及び少なくとも１つの可撓性産生バッグを含んでもよく、少なくとも１つの可撓性産生バッグは、少なくとも１つの可撓性種子バッグ及び少なくとも１つの可撓性採取バッグと一時的に又は連続的に流体連通するように構成される。少なくとも１つの可撓性バッグは、複数の接続ポートを含んでもよく、ポートのうちの１つは、過圧組立体と結合するように構成される。一態様によれば、少なくとも１つの可撓性バッグの各々の高さは、その長さ及び幅よりも実質的に小さい。システムは、複数の可撓性バッグを含んでもよい。複数の可撓性バッグは、単一の採取バッグと一時的に又は連続的に流体連通するように構成されてもよい。加えて、システムは、互いから垂直方向に離間された複数の可撓性バッグを支持するように構成された支持ラックを含んでもよい。システムは、光合成を介して生体材料の成長を促進するように、少なくとも１つの可撓性バッグを照らすように構成された、少なくとも１つの光源をさらに含んでもよい。

本発明の付加的な実施形態は、無菌環境においてバイオ医薬品を産生し、処理する方法に関する。方法は、生体材料を含有する液体培地を少なくとも１つの培養管から少なくとも１つの可撓性バッグに移すこと、及び、少なくとも１つの可撓性バッグ内の生体材料の成長を促進することを含み、生体材料の成長が、結果として産生をもたらし、幾つかの実施形態においては、液体培地中へのバイオ医薬品の分泌をもたらす。方法はまた、少なくとも１つの可撓性バッグの中で成長した生体材料を液体培地から分離することを含み、移すステップ、促進するステップ、及び採取するステップの各々は、区分されていない領域において無菌で行われる。

方法の態様は、光合成を介して生体材料の成長を促進するように、少なくとも１つの可撓性バッグを光源に露出することを含む。促進するステップは、生体材料が液体培地の中にバイオ医薬品を産生し、分泌するように、少なくとも１つの可撓性バッグ内の生体材料の成長を促進することを含んでもよい。方法は、生体材料と液体培地を少なくとも１つの可撓性バッグから少なくとも１つの採取バッグに無菌で移すことをさらに含んでもよく、分離することは、少なくとも１つの採取バッグの中の液体培地から生体材料をろ過することを含む。移すステップは、少なくとも１つの培養管と少なくとも１つの可撓性バッグをそれぞれの無菌コネクタで一時的に又は恒久的に結合することを含んでもよい。そのうえ、方法は、複数の可撓性バッグを互いから垂直方向に離間された支持ラックに位置付けること、及び／又は、少なくとも１つの可撓性バッグの中の生体材料の温度を自動的に測定し、制御することを含んでもよい。

本発明の別の実施形態は、生体材料及び／又は少なくとも１つのバイオ医薬品を区分されていない領域において無菌で採取するための可撓性採取バッグ組立体に関する。可撓性採取バッグ組立体は、使い捨てであってもよい。可撓性採取バッグ組立体は、その中に包囲体を画定する可撓性バッグ（例えば、互いに結合された可撓性材料の一対の外側層）を含む。可撓性採取バッグ組立体は、可撓性バッグの中に画定され、固体生体材料と液体培地を受け入れる及び生体材料と液体培地を包囲体の中に向けるように構成された、入口をさらに含む。可撓性採取バッグ組立体はまた、包囲体内に位置付けられたフィルタを含み、フィルタは、固体生体材料の少なくとも一部を液体培地から分離するように構成される。加えて、可撓性採取バッグ組立体は、可撓性バッグの中に画定され、固体生体材料が包囲体内に残る状態でろ過された液体培地を包囲体の外に移すように構成される、出口を含む。生体材料が、分泌されないバイオ医薬品を発現した又は産生した場合、生体材料は、さらなる処理のために収集されてもよい。代替的に、生体材料が液体培地の中に分泌される生体材料及び／又はバイオ医薬品を発現した又は産生した場合、液体培地は、生体材料及び／又はバイオ医薬品のさらなる分離又は単離のために収集されてもよい。

可撓性採取バッグ組立体の態様は、それらの間に包囲体を画定するために互いに結合された可撓性材料の一対の外側層を備える可撓性バッグを含む。外側層の対は、発泡性のポリマー材料であってもよい。入口と出口は、可撓性材料の外側層のうちの１つに画定されてもよく、１つの態様において、入口と出口は同じ外側層に画定される。入口と出口は、可撓性材料の同じ外側層の対向する端部に位置してもよい。採取バッグは、可撓性材料の他の外側層の入口とは反対側に画定された空気逃がし弁をさらに含んでもよい。加えて、フィルタは、包囲体内、且つ外側層の間に位置付けられてもよい。外側層のうちの１つは、その中に固体生体材料を保持するための第１ポケットを包囲体内に画定するためにフィルタに固定されてもよく、外側層は、その中に液体培地を保持するための第２ポケットを包囲体内に画定するために互いに固定されてもよい。一態様によれば、第２ポケットは、可撓性バッグ内に過圧をもたらすことなく採取条件に起因する入口と出口を通した流速の不一致を緩和するための保持リザーバを含む。そのうえ、外側層は、それらを通して支持ロッドを受け入れるための開口部を画定するために互いに固定されてもよく、支持ロッドは、生体材料と液体培地が外側層のうちの１つの上側部分の入口に入ることができ、液体培地が外側層のうちの１つの下側部分の出口を出ることができるように、可撓性バッグを垂直方向に支持するように構成される。可撓性バッグは、入口の近位に概して矩形の形状を有し、出口の近位に概して三角形の形状を有してもよい。

本発明の付加的な実施形態は、複数の可撓性バッグを支持し、液体培地の中の生体材料の成長を促進するための支持ラックに関する。支持ラックは、複数の直立支持部材と、直立支持部材を相互に接続する複数の横方向に延びる支持レールとを含む。支持ラックは、横方向に延びる支持レールと作動可能に係合し、互いから垂直方向に離間された複数の可撓性バッグを支持するように構成されている、複数のシェルフをさらに含む。支持ラックはまた、複数の可撓性バッグの中の生体材料の温度を自動的に測定し、制御するためのフィードバック制御システムを含む。

支持ラックの一態様によれば、シェルフは、横方向に延びる支持レールとスライド可能に係合し、直立支持部材に対して収容された位置と延長された位置との間で動かされるように構成される。支持ラックは、複数の可撓性バッグを照らすための少なくとも１つの光源、及び／又は少なくとも１つの光源の周りに給気を循環するための、支持ラックと作動可能に係合された空気循環デバイスを含んでもよい。支持ラックは、代替的に、複数のシェルフの間に配置された複数の光源を含んでもよい。シェルフの各々は、実質的に透明であってもよく、及び／又は波形のポリカーボネート材料を含んでもよい。

さらなる実施形態は、培養管組立体に関する。組立体は、生体材料を含有する寒天ベースの培地又は液体培地を保持するように構成された培養管と、培養管に結合され、培養管内に培地と生体材料を無菌で含有するように構成された無菌コネクタ組立体とを含む。無菌コネクタ組立体は、培養管と結合するためのチューブ、並びに生体材料を含有する液体培地を、生体材料の成長を促進するための少なくとも１つの可撓性バッグに、区分されていない領域において無菌で移すように構成された無菌コネクタを含む。

したがって、一般的な用語で本発明を説明したが、ここで、必ずしも縮尺で描かれていない付属の図面の参照を行う。

図１ａ〜１ｆは、本発明の一実施形態に係るバイオリアクタ・ベースの産生及び採取システムを例証する図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る培養管組立体と無菌コネクタ組立体の斜視図である。 図３は、図２に示された無菌コネクタ組立体の別の斜視図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る図１に示された培養管及び無菌コネクタ組立体のアレイの斜視図である。 図５ａ〜ｄは、図２に示された無菌コネクタ組立体を例証する図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る可撓性種子バッグの斜視図である。 図７は、図６に示された可撓性種子バッグの付加的な斜視図である。 図８は、図６に示された可撓性種子バッグの付加的な斜視図である。 図９は、本発明の一実施形態に係る可撓性産生バッグの斜視図である。 図１０は、図９に示された可撓性産生バッグの立面図である。 図１１は、本発明の付加的な実施形態に係る図６〜図８に示された可撓性種子バッグと図９及び図１０に示された可撓性産生バッグとを支持するように構成された支持ラックの斜視図であり、図１１ａは、フィードバック制御システムを例証する図１１に示された支持ラックの拡大図である。 図１２は、本発明の一実施形態に係る使用中の図１１に示された支持ラックの斜視図である。 図１３ａ〜ｅは、図１１に示された支持ラックを示す図である。 図１４ａ〜ｄは、本発明の一実施形態に係る図１１に示された支持ラックと共に用いるように構成されたカセットを描いた図である。 図１５は、本発明の付加的な実施形態に係る可撓性採取バッグの立面図である。 図１６は、本発明の実施形態に係る使用中の図１５に示された可撓性採取バッグの立面図である。 図１７ａ〜ｂは、図１５に示された可撓性採取バッグの立面図である。 図１８ａ〜ｇは、図１５に示された可撓性採取バッグの図である。 図１９ａ〜ｄ本発明の別の実施形態に係る可撓性採取バッグを例証する図である。 図２０ａ〜ｄ本発明の一実施形態に係る支持ラック及び採取バッグカートを描いた図である。 図２１は、本発明の実施形態に係るハーネス組立体の斜視図である。 図２２ａ〜ｇは、図２１に示されたハーネス組立体の図である。

ここで、本発明の種々の実施形態が、本発明のすべてではなく幾つかの実施形態が示される付属の図面を参照しながら、以下により十分に説明される。実際は、本発明の種々の実施形態は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載された実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、この開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。全体を通して同様の番号は同様の要素を指す。単数形の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈上他の意味に明白に規定される場合を除き複数の指示対象を含む。

本発明の一実施形態のバイオリアクタ・システムは、一般に図１ａ〜図１ｆに示される。バイオリアクタ・システム１０に含まれるのは、図１ａ及び図１ｂに示されるように各々が無菌コネクタ組立体１４を有する複数の培養管１２である。培養管１２は、図１ｂ及び図１ｃに示されるように液体培地内に含有された生体材料を下流の可撓性種子バッグ１６に無菌で移すように構成される。可撓性種子バッグ１６は、その中の生体材料の成長を促進するように構成される。そのうえ、システム１０は、図１ｄに示されるように可撓性種子バッグから生体材料と液体培地を無菌で受け入れることができる可撓性産生バッグ１８を含む。可撓性の種子バッグ１６及び産生バッグ１８は、図１ｅに示されるように垂直方向に積み重ねられた状態で支持ラック２０によって支持されてもよい。そのうえ、システム１０は、産生バッグから生体材料と液体培地を受け入れ、生体材料を液体培地から分離することができる、可撓性採取バッグ２２を含む。さらに詳しく以下で説明されるように、生体材料と液体培地を移すこと及び処理することに関係するステップの各々は、区分されていない領域において無菌で行われ、生体材料及び培地と接触するシステム・コンポーネントの各々は、使い捨てであってもよい。

本明細書で使用されるとき、「培地」という用語は、可撓性種子バッグ１６及び産生バッグ１８内に収容された生体物質の成長を促進する、試験する、一時変異させる、又は操作するのに用いられる、あらゆる液体、ゲル、部分的に液体−部分的に固体、又は他の方法で流動性を有する化合物、化学物質、又は栄養素の供給のことを指す。したがって、培地は、本明細書に記載のデバイスを用いて成分の或る種の流動及び操作を誘導することができる限り、水のみ、水と肥料、栄養素、ビタミン、成長因子、ホルモン、土、寒天ゲル、泥との組合せ、或いは水を伴う又は水を伴わない他の成分の組合せとすることができる。生体材料の成長後に、液体培地はまた、培地が、下流での処理のために望まれる最終生成物であってもよいように、その中の生体材料の成長の結果として生体材料又はバイオ医薬品を含んでもよい。

本明細書で使用されるとき、「生体材料」又は「生体物質」という用語は、繁殖又は製薬化合物の発現を支援するために培地の供給を必要とするあらゆる材料のことをいう。生体材料は、エアレーション及び／又は人工光又は自然光への露光を必要とする光合成材料又は非光合成材料であってもよい。好ましくは、生体材料は、アオウキクサ科レムナシアエ（ｄｕｃｋｗｅｅｄ ｆａｍｉｌｙ Ｌｅｍｎａｃｅａｅ）（「Ｌｅｍｎａ」）内の植物又は藻類のような液面を必要とする又は液面上で茂る、水産養殖に適合可能な種又は水性植物である。他の水性植物は、ジャイアントサルビニア（Ｇｉａｎｔ Ｓａｌｖｉｎｉａ）、カリバウィード（Ｋａｒｉｂａ ｗｅｅｄ）、アクアリウムウォーターモス（Ａｑｕａｒｉｕｍ ｗａｔｅｒｍｏｓｓ）、水生シダ（Ｗａｔｅｒ Ｆｅｒｎ）、カロライナモスキートフェーン（Ｃａｒｏｌｉｎａ ｍｏｓｑｕｉｔｏ ｆｅｒｎ）、ホテイアオイ（Ｗａｔｅｒ ｈｙａｃｉｎｔｈ）、ヒヤシンス（ｊａｃｉｎｔｈｅ ｄ’ｅａｕ）、バリアブル−リーフポンドウィード（Ｖａｒｉａｂｌｅ−ｌｅａｆ Ｐｏｎｄｗｅｅｄ）、ウォータースレッドポンドウィード（Ｗａｔｅｒｔｈｒｅａｄ Ｐｏｎｄｗｅｅｄ）、クロモ（Ｈｙｄｒｉｌｌａ）、アメリカンウォータープランテイン（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｗａｔｅｒ−Ｐｌａｎｔａｉｎ）、ウォーターマッシュルーム（Ｍａｒｓｈ Ｐｅｎｎｙｗｏｒｔ）、及びツタ状イグサ（Ｃｒｅｅｐｉｎｇ Ｒｕｓｈ）、並びに水産養殖に適合可能な様々な陸生植物を含む。これらの植物及び他の生体材料は、ヒト又は動物での使用のためのワクチン、治療的タンパク質、及びペプチド、栄養補助剤、工業プロセス添加剤、小分子製薬、研究用試薬及び産生用試薬（細胞培養のための成長因子及び培地添加剤）、又は製薬用の賦形剤の産生のための、野生植物又は遺伝子導入植物のいずれかであってもよい。生体材料はまた、イースト、哺乳類の細胞、及び微生物を含むがこれらに限定されない、タンパク質の産生に有用な他の細胞を含んでもよい。

そのうえ、培地はまた、前述のように生体材料を含んでもよい。例えば、培地は、固層と液層との両方を有する生体材料を含んでもよい。一実施形態において、「液層」は、フィルタを用いて（例えば可撓性採取バッグ２２を用いて）液体培地の懸濁された及び随伴する「固層」から分離されてもよい。固層は、植物、植物の一部、培養物からのデトリタス、及び培地の中に懸濁された、フィルタ材料の孔径よりも大きいあらゆる粒子を含んでもよく、一方、液層は、より少量の溶解しない汚染物質と、培養物が培地を使用した後で培地の中に残った溶解した成分、並びに、幾つかの場合において、生物学的化合物（単数又は複数）を含む植物培養物によって培地に加えられ溶解した成分を含んでもよい。

「バイオ医薬品」という用語は、生体材料によって産生された生物学的産物又は化学生成物を含むことを意図される。こうしたバイオ医薬品は、ホルモン、血液因子、血栓溶解薬、ワクチン、インターフェロン、モノクローナル抗体、治療的酵素、化学物質などを含む。

図２〜図５は、本発明の一実施形態に係る培養管１２と無菌コネクタ組立体１４を例証する。培養管１２又は傾斜管は、生体材料を含有する液体培地をその中に保持するように構成されるあらゆる適切な管又は容器であってもよい。例えば、生体材料は、液体培地内に含有された葉状体であってもよい。無菌コネクタ組立体１４は、ワイヤタイ２８又は他の適切な接続などを介してチューブ２６に結合された無菌コネクタ２４又はコネクタを含む。一実施形態によれば、無菌コネクタ２４は、ＢｉｏＱｕａｔｅ Ｉｎｃ．（米国フロリダ州クリアウォーター）によって製造されたＢｉｏＱｕａｔｅ（登録商標）無菌コネクタである。無菌コネクタ２４は、チューブ２８と係合するように構成される竹の子継手（ｂａｒｂ ｆｉｔｔｉｎｇ）などを有してもよく、これにより生体材料と液体培地を無菌で培養管１２内に密封する。無菌コネクタ２４の反対側のチューブ２６の端部３０は、図３に示されるように、チューブ内への培養管１２の挿入を容易にするために用いられてもよい斜め切りを含んでもよく、チューブと培養管は、プレス嵌めで結合される。

当該技術分野の当業者には公知のように、すべての接触面を含む無菌コネクタ組立体１４は、典型的に、無菌状態が維持されることを保証するために、現行の米国薬局方（ＵＳＰ）、製造管理及び品質管理規則（ｇｏｏｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）（ＧＭＰ）、及び食品医薬品局（ＦＤＡ）要件に準拠している。そのうえ、無菌コネクタ組立体２４及びチューブ２６の材料は、典型的に、滅菌のために必要な材料特性（例えばＵＶ安定性）を有し、典型的に、材料の無菌特性に影響する可能性がある毒素、抽出可能分（ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅｓ）／浸出可能分（ｌｅａｃｈａｂｌｅｓ）、又は他の薬剤を含まない。培養管１２は、移される特定の生体材料と、それに移す可撓性バッグ１６、１８のサイズに応じて、種々のサイズであってもよい。一実施形態によれば、チューブ２６は、１インチの約５／８以上の内径を有し、端部３０は、約４５度の角度で形成されてもよく、その最長点におけるチューブの長さは、約６０〜７０ｍｍであり、その最短点では約３５〜４５ｍｍである（図５ｄ参照）。

一実施形態によれば、その後の接種のために親植物バンクの中に複数の培養管１２が維持されてもよい。例えば、培養管１２は、寒天のような液体培地と、Ｌｅｍｎａのような生体材料とを含有してもよく、接種に用いられる前に、制御された条件の下で長期間にわたって、典型的に「静置」の状態で（例えば２年に至るまで）、親植物バンクとして保存されてもよい。そのうえ、培養管１２は、その後の接種のための付加的な培養管を準備するために、Ｌｅｍｎａを定期的に継代培養する又は増やすのに用いられてもよい。例えば、Ｌｅｍｎａは、培養管１２から無菌で除去され、ボトルの中に入れられ、インキュベータの中で成長させられてもよい。Ｌｅｍｎａは、次いで、ボトルから新たな培養管１２の中に無菌で移され、接種のために必要とされるまで親植物バンクの中に入れられてもよい。

可撓性種子バッグ１６は、張力逃がしクランプ３２又は同様のクランプ（図１ｂ、図６、及び図７参照）で培養管１２の無菌コネクタ２４と結合するように構成された対応する無菌コネクタ２４を含んでもよい。無菌コネクタ２４の接続は、培養管１２内の液体培地と生体材料が可撓性種子バッグ１６に区分されていない領域において無菌で移されることを可能にする。一実施形態によれば、培養管１２と可撓性種子バッグ１６との間の接続がもたらされ、生体材料と液体培地の移送が完了すると、ヒートシーラ又はピンチ・クランプが、培養管１２と移送管３４とを密封することができ、培養管と移送管は、可撓性種子バッグに取り付けられた移送管の末端及び密封端を残した状態で切り取ることができる。したがって、生体材料と液体培地は、可撓性種子バッグ２６に迅速に移されてもよく、培養管１２は、移送管３４がヒートシールされる又はクランプされると、処分されてもよい。培養管１２と可撓性種子バッグ１６との間の接続は一時的なものであってもよいが、接続は、必要に応じて恒久的なものであってもよい。

図６〜図８は、本発明の一実施形態に係る可撓性種子バッグ１６を例証する。可撓性種子バッグ１６は、前述のように培養管１２から生体材料と液体培地を受け入れるために採用されてもよい。加えて、図９及び図１０は、本発明の一実施形態に係る可撓性産生バッグ１８を描いている。可撓性産生バッグ１８は、可撓性種子バッグ１６から生体材料と液体又は寒天ベースの培地を区分されていない領域において無菌で受け入れることができる。一実施形態によれば、可撓性産生バッグ１８は、生体材料と液体培地をそれらの間で無菌で移すために、接種ポート３６を介して可撓性種子バッグ１６の無菌コネクタ２４に接続するように構成される、無菌コネクタ２４又はそれに類似のものを有してもよい。可撓性種子バッグ１６と可撓性産生バッグ１８との間の接続は、可撓性バッグ１６、１８が一時的に又は連続的に互いに流体連通してもよいように、一時的なもの又は恒久的なものであってもよいことが理解される。

可撓性種子バッグ１６が説明されているが、生体材料は、培養管１２から産生バッグ１８に直接移送されてもよいことが理解される。したがって、一実施形態において、種子バッグ１６は、培養管１２の中に含有された生体材料が無菌コネクタ２４を介して産生バッグ１８に接種されてもよいように、随意的なものであってもよい。

可撓性バッグ１６、１８は、その中に保存された生体材料の成長及びバイオ医薬品の産生を促進するのに十分なだけの光の通過を可能にする光透過性の材料で構築されてもよい。例えば、可撓性バッグ１６、１８は、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、シリコン、ナイロン、ポリエチレン、又はあらゆるＦＤＡ認可されたポリマー材料のようなポリマー材料で構築されてもよい。幾つかの実施形態において、これらの材料は、一般に図１ｃ及び図１ｄに示されるように可撓性であってもよい。可撓性バッグ１６、１８は、その上で生体材料が支持される培地表面をもたらすように、培地を部分的に充填することができてもよい。一実施形態によれば、可撓性バッグ１６、１８は、ガセットのない二次元バッグを形成するためにそれらの周辺部の付近で互いに接合された（例えば、ヒートシールで接合された）２部品の材料で形成される。したがって、可撓性バッグ１６、１８は、費用効果が高く、製造が簡単である可能性がある「ピローバッグ」として形成されてもよい。

そのうえ、液体培地は、培地が部分的に充填されるときに可撓性バッグ１６、１８が実質的に自立するように、可撓性バッグ１６、１８を少なくとも部分的に膨らませるように作用してもよい。そのうえ、幾つかの実施形態によれば、可撓性バッグ１６、１８は、ノズルの使用なしに（後述のように）ガスが導入され及び／又はそれを通して通気してもよいように、実質的にガス透過性のポリマー膜を備えてもよい。別の実施形態によれば、本明細書に記載の可撓性バッグ１６、１８は、引用によりその全体が本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第２００７／０１１３４７４号で開示されたもののような１つ以上の実質的に剛性のコンテナのための使い捨て「ライナ」として作用してもよいことを理解されたい。

無菌リザーバを画定するための可撓性バッグ１６、１８の使用は、幾つかの実施形態において、バルクの生体材料の成長（水性植物材料のような）を支援するための比較的安価の可撓性のシステム１０を提供してもよい。使い捨て可撓性バッグ１６、１８の使用はまた、システム１０が生体材料をＧＭＰ設定で産生し及び／又は支持するのに用いられる場合に要求される可能性がある、再使用可能なコンテナ（円筒形の「パイプ」又はタンクのような）の費用がかかり、時間がかかる再認定及び／又は確証の必要性を低減させ及び／又は無くしてもよい。

一般に図６〜図１０に示されるように、可撓性バッグ１６、１８の全体的な形状は、生体材料の成長を支援することができる表面積を最大にするように選択されてもよい。そのうえ、可撓性バッグ１６、１８は、それらの長さに沿って実質的に一定の断面を備えてもよい。例えば、可撓性バッグ１６、１８の断面は、一般に図６〜図１０に示されるように実質的に矩形であってもよい。図６〜図１０はまた、可撓性種子バッグ１６は可撓性産生バッグ１８よりも寸法が小さくてもよいことを実証する。例えば、可撓性種子バッグ１６は、可撓性産生バッグ１８のサイズの約半分であってもよい。１つの例示的な実施形態によれば、可撓性種子バッグ１６は、約２フィートの長さと約２フィートの幅とを有し、一方、可撓性産生バッグ１８は、約８フィートの長さと約４フィートの幅とを有する。

しかしながら、生体材料の成長のために比例して大きい培地表面を提供することができる限り、可撓性バッグ１６、１８のあらゆるサイズ及び構成が用いられてもよいことを認識されたい（例えば、可撓性種子バッグと可撓性産生バッグは、同じサイズとすることができる）。例えば、可撓性産生バッグ１８は、約１６フィートの長さと約８フィートの幅とを有することができる。可撓性バッグ１６、１８に対して、一定の断面をもつ形状及びもたない形状を含む、他の形状を用いることもできる。例えば、可撓性バッグ１６、１８は、照明の必要性又は利用可能なスペースに合うように構築された円形又は楕円形の形状、又は幾つかの任意の又は不規則な形状を有してもよい。好ましくは、しかしながら、形状は、重力の引力と直交する平面（すなわち水平面）内の可撓性バッグ１６、１８の断面の部分の表面積を最大にするように選択される。可撓性バッグ１６、１８は、あらゆる形状であってもよいが、実質的に矩形の形状にされた可撓性バッグが、比較的低いアスペクト比を提供するために特に有益であってもよく、これは次に、ガスが可撓性バッグに導入され及び／又は可撓性バッグから除去される際に、有益な、層流でない、乱流、又は無秩序な流れをもたらす可能性がある。したがって、こうした低いアスペクト比は、ガス欠乏領域から新たなガスを隔離する可能性がある（この結果、生体材料の成長が阻止され及び／又は抑制されることがある欠乏域がもたらされる可能性がある）可撓性バッグ１６、１８内の層流域の生成を防止し及び／又は最小にしてもよい。例えば、幾つかの実施形態において、可撓性バッグ１６、１８は、約２未満の長さ対幅の比を有してもよい。可撓性バッグの例示的なサイズ及び構成のさらなる説明については、引用によりその全体が本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第２００７／０１１３４７４号を参照されたい。

可撓性バッグ１６、１８は、可撓性バッグ１６、１８への制限された無菌のアクセス経路を可能にするためにその中に画定された、少なくとも１つの開口部３６又はポートをさらに備えてもよい。例えば、可撓性バッグ１６、１８によって画定された開口部３６は、サンプリング・バッグ３８、ガス入口組立体４０、ガス出口組立体４２、及び培地入口組立体４４を含んでもよいがこれらに限定されない種々のデバイスの挿入及び固定を可能にしてもよい。ユーザによって望まれる情報に応じて種々の他のデバイスにより可撓性バッグ１６、１８内で他の測定を行うこともできることに注目されたい。例えば、一般に図９及び図１０に示されるように、可撓性産生バッグ１８は、可撓性産生バッグ内の圧力が所定の圧力を超えないことを保証するための過圧組立体４６を含んでもよく、該過圧組立体４６は可撓性産生バッグが破裂するのを防止してもよい。過圧組立体４６は、所定の圧力（例えば約０．０７ＰＳＩ）に達する場合に可撓性産生バッグ１８の中の圧力を解放することができる逆止め弁４８、５２及びインジケータ５０を採用してもよい。例えば、過圧組立体４６は、可撓性産生バッグ１８に結合された第１の逆止め弁４８と、第２の逆止め弁５２に結合されるインジケータ５０（例えば空気袋（ｂｌａｄｄｅｒ））とを含んでもよい。第１の逆止め弁４８は、可撓性産生バッグ１８内の所定の圧力に達するときに開くように構成され、結果として空気袋５０にガスが充填される。空気袋５０内の圧力が所定の圧力に達するときに、第２の逆止め弁５２が開き、空気袋と可撓性産生バッグ１８が破裂しないように空気袋から空気を逃がす。

図１１〜図１３に示されるように、システム１０は、複数の可撓性バッグ１６、１８を支持し、液体培地の中の生体材料の成長を促進するための支持ラック２０を採用してもよい。例えば、一般に図１２に示されるように、支持ラック２０は、複数の可撓性産生バッグ１８を、互いから離間して垂直方向に積み重ねた状態で支持してもよい。支持ラック２０は、複数の直立支持部材５４、直立支持部材を相互に接続する複数の横方向に延びる支持レール５６、及び複数のシェルフ５８を含んでもよい。図１１〜図１３に示されるように、シェルフ５８は、横方向に延びる支持レール５６と作動可能に係合し、可撓性バッグ１６、１８を実質的に垂直方向に積み重ねた状態で支えるように構成されてもよい。シェルフ５８の各々は、可撓性バッグ１６、１８と１つ以上の光源６０（幾つかの実施形態において、シェルフ内に配置された複数の細長い蛍光管を含んでもよい）を包囲する及び／又は支えることができるように構成された実質的に透明な包囲体を含んでもよい。したがって、シェルフ５８は、可撓性バッグの上部側（可撓性バッグ１６、１８の上に垂直方向に配置されたシェルフによって支えられた光源６０を介して）と下部側（その上で可撓性バッグが支持されるシェルフによって支えられた光源を介して）との両方を照らして、その中に懸濁されてもよい水性植物の成長を促し及び／又は容易にするように構成されてもよい。

一実施形態によれば、支持ラック２０は、可撓性バッグ内の温度を制御し、可撓性バッグに伝達される前に過度の熱を除去するために、可撓性バッグ１６、１８の周りに給気を循環するための空気循環デバイス６２をさらに含んでもよい。空気循環デバイス６２は、ブロワー、ダクテッドファン、空気調節デバイス、ボックスファンなどを含んでもよいが、これらに限定されない。そのうえ、支持ラック２０が１つ以上のシェルフ５８を備える（各シェルフは、１つ以上の光源６０を包囲及び／又は支えることができるように構成された実質的に透明な包囲体を含む）幾つかの実施形態において、空気循環デバイス６２は、時間が経過しても（長時間にわたって光源が照らされる場合であっても）シェルフによって支えられた可撓性バッグ１６、１８内の温度が比較的一定のままとなるように、熱を放散させ及び／又は他の方法でシェルフを冷却するために、シェルフによって支えられた光源の周りに給気を循環することができるように、シェルフと作動可能に係合されてもよい。一実施形態によれば、シェルフ５８は、冷却された液体がシェルフに隣接するシェルフを冷却するためのコイルを通過してもよい「能動」冷却要素を装備してもよい。

シェルフ５８は、支持ラックによって形成されたスタックからシェルフが横方向に延長されてもよいように、シェルフが支持ラックに対して延長されるときにメンテナンス及び／又は交換のためにシェルフによって支えられた可撓性バッグ１６、１８にアクセス可能であってもよいように、支持ラック２０内にスライド可能に配置されてもよい。例えば、図１４は、シェルフ５８は、シェルフが直立支持部材５４に対して収容された位置と延長された位置との間で動かされてもよいように、（例えば、横方向に延びる支持レールと作動可能に係合してもよい１つ以上のベアリング・トラックを介して）支持ラック２０の横方向に延びる支持レール５６とスライド可能に係合するように構成される取り外し可能なカセットであってもよいことを例証する。したがって、幾つかのこうした実施形態によれば、シェルフ５８によって支えられた可撓性バッグ１６、１８は、シェルフが延長された位置に配置されるときに実質的にアクセス可能であってもよい。こうした実施形態はまた、シェルフ５８によって支えられてもよい光源６０にユーザがより容易にアクセスできるようにしてもよい。しかしながら、シェルフ５８は、取り外し可能（図１４参照）であってもよいし、又は支持フレーム２０に固定して取り付けられてもよいことが理解される。固定されたシェルフ５８を組み入れている支持ラック２０は、より費用効率がよく、より軽量のものとなる可能性があるが、取り外し可能なシェルフ又はカセットは、容易に修理される可能性がある。図１４に示された一実施形態によれば、シェルフ５８又はカセットは、フレーム６６によって支持された波形の透明なポリカーボネート障壁材料、並びに空気循環デバイス６２、光源６０、及びこれの接続部６４から形成される。波形のプラスチック障壁材料は、可撓性バッグ１６、１８のための支持と断熱を提供し、生体材料の成長を促進するための拡散光の通過を可能にしてもよい。

図１２に示されるように、可撓性バッグ１６、１８は、可撓性バッグと、可撓性バッグの中にもたらされ、その上で生体材料が支持されてもよい培地表面とを照らすための光源６０（１つ以上の光のような）に隣接して位置付けられてもよい。幾つかのこうした実施形態によれば、光源６０は、複数の可撓性バッグ１６、１８の各々と実質的に平行に位置付けられてもよく、実質的に可撓性バッグの間の間隔内に配置されてもよい。例えば、図１１及び図１４は、光源６０が各シェルフ５８又はカセットと一体化されてもよいことを実証する。

光源６０は、電気で動力を与えられる人工光であってもよい。例えば、照明は、発光ダイオード、ネオン、蛍光灯、白熱灯、ナトリウム灯、メタルハライド灯、又はこれらの種々の組合せ、並びに他のタイプの灯によって供給することができる。代替的に、人工光はまた、直射日光及び間接日光によって補助され又は置き換えられてもよい。しかしながら、可撓性バッグ１６、１８の中に含有されたすべてのアオウキクサ又は他の生体材料に成長を促進するのに十分なだけの光量が供給されるように、それらの制御及び位置付けのし易さから人工光が好ましい。種々のタイプの光源に電力を供給することは、当該技術分野では慣例的な配線又は他の方法を介して行うことができ、したがって本明細書ではさらに詳しく説明されない。

一実施形態によれば、各シェルフ５８は、４つの可撓性種子バッグ１６（例えば、８シェルフの支持ラック２０に対して合計で３２個の可撓性種子バッグ）を支持するように構成されるが、別の実施形態において、各シェルフは、単一の可撓性産生バッグ１８（例えば、８シェルフの支持ラックに対して合計で８個の可撓性種子バッグ）を支持するように構成される。一態様において、４×８×８フィートの８シェルフの支持ラック２０は、１００立方フィートの光産生体積を提供し、各シェルフ５８は、光源６０の１〜５インチ以内であり、ゆえにベールの法則により、光の移動距離がより短いために必要とされる全体の強さがより小さい（光の強さは距離の二乗に反比例して低下する）、培養物のより多くの照明が存在する可能性がある。ゆえに、より少ない電球及び熱の管理が必要とされる可能性があり、培養スペースの１立方フィート当たりの費用が低下される可能性がある。８×１６フィートの支持ラック２０は、１３２平方フィートのみの底面積で３８０立方フィートの培養体積を提供する可能性がある。

光源６０と可撓性バッグ１６、１８との相対的な位置及び数は、特定の用途に合うように修正されてもよいことにも注目されたい。例えば、生体材料の成長を加速するために、より多数の光源６０を用いることができ、又はより大量の生体材料を成長させるために、支持ラック２０上により密接した配置（例えば、シェルフ５８の間の深さ約３〜６インチ）で積み重ねられたより多数の可撓性バッグ１６、１８が用いられてもよい。したがって、光源と可撓性バッグ１６、１８との組合せは、上記に挙げられた構成に必ずしも限定されず、依然として本発明の範囲に入るであろう。例示的な支持ラックに関する付加的な説明については、引用によりその全体が本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第２００７／０１１３４７４号を参照されたい。

支持ラック２０はまた、複数の可撓性バッグ１６、１８の中の生体材料の温度を自動的に測定し、制御するためのフィードバック制御システム６３を採用してもよい（図１１及び図１１ａ参照）。フィードバック制御システム６３は、複数のポート６５（例えば、温度センサ、空気循環ユニットなどのための）又は別個のマルチポート・マルチプレクサに適応する単一のポートを有する電源コード、並びにそれらの出力のソフトウェア制御を採用してもよい。電源コードのフィードバック制御態様を介して生体材料を保護するために、可撓性バッグ１６、１８と接触する温度センサが用いられてもよい。一実施形態によれば、電源コードは、Ｅａｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国カリフォルニア州サンタアナ）によって製造されたＰｕｌｉｚｚｉ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ製品である。

一態様によれば、可撓性バッグ１６、１８内の培養物の温度は、代表的な可撓性バッグと接触する温度プローブによって監視され、電源コードによって読み出されてもよい。電源コードは、可撓性バッグ１６、１８の中の温度が所定の温度上限を上回る場合に光源６０（熱源）をオフにするであろう、ソフトウェアアルゴリズムと共に構成される。このようにして、培養物温度を上昇させる、成長室ＨＶＡＣ又は空気循環ユニット６２における故障が存在する場合、制御システムは、支持ラック２０上の光源をオフにし、これにより支持ラック上の主熱源を排除するであろう。対照的に、寒冷月間に、ＨＶＡＣ加熱システムが故障し、培養物の周りの周囲温度が低温になりすぎる場合、制御システムは、培養物温度の低下を感知し、支持ラック２０上のすべての空気循環ユニット６２をオフにしてもよい。したがって、光源６０からの熱が、可撓性バッグ１６、１８の中の温度を上げ、培養物を適正な温度に保つであろう。可撓性バッグ１６、１８の中の温度が上昇して正常に戻ると、適度にされた温度が感知され、空気循環ユニット６２が、温度が高く上昇し過ぎないように必要に応じてオンに戻されてもよい。

図１５〜図１８は、本発明の一実施形態に係る可撓性採取バッグ２２を例証する。可撓性採取バッグ２２は、少なくとも１つの可撓性産生バッグ１８の中で成長した固体生体材料７２を、製薬７４を含有する液体培地から区分されていない領域において無菌で分離するように構成される。可撓性採取バッグ２２は、使い捨てであってもよい。一般に、可撓性採取バッグ２２は、一対の外側層６８と、外側層の間に位置付けられたフィルタ７０との、３つの材料層を含む（図１８ｂ及び図１８ｄ参照）。外側層６８は、可撓性材料で作製され、それらの間に包囲体６９を画定するために互いに結合される（図１８ｂ参照）。例えば、外側層６８は、図１８ｆに示されるように、それらの間に包囲体６９を画定するためにそれらの外周部の付近で互いに結合されてもよい。外側層６８は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＴＥＧ）、ポリカーボネート、又はあらゆる適切に区分され格付けされたポリマー材料のような発泡性ポリマー材料を含んでもよく、熱溶接のようなあらゆる適切な技術を用いて結合されてもよい。可撓性採取バッグ２２は、固体材料が存在するフィルタ７０を詰まらせないように又は採取バッグがその容量に達するまでプロセスストリームの流れを遅らせないように、膨張して固体生体材料７２を保持するように構成されてもよい。フィルタは、生体材料が通過しないように、しかしバイオ医薬品の通過は許すように選択される。

入口７６は、外側層６８のうちの１つに画定されてもよく、可撓性産生バッグ１８から生体材料７２及び液体培地７４を受け入れ、生体材料及び液体培地を包囲体の中に向けるように構成される。可撓性採取バッグ２２は、生体材料７２及び液体培地７４を無菌で移すために可撓性産生バッグ１８と関連付けられた対応する無菌コネクタ２４と嵌合するように構成される無菌コネクタ２４を含んでもよい。可撓性種子バッグ１６と可撓性産生バッグ１８との間の接続と同様に、可撓性産生バッグと可撓性採取バッグ２２との間の接続は、可撓性バッグ１８、２２が一時的に又は連続的に互いに流体連通してもよいように一時的なもの又は恒久的なものであってもよい。可撓性採取バッグ２２はまた、外側層６８のうちの１つに画定され、生体材料７２が包囲体内に残る状態でろ過された液体培地７４を包囲体６９の外に移すように構成される、出口７８を含んでもよい。図１８ｄに示されるように、入口７６と出口７８は、外側層６８のうちの１つに画定されてもよい。そのうえ、空気逃がし弁７７は、図１８ｂに示されるように入口弁とは反対側の外側層６８に画定されてもよい。空気逃がし弁は、バッグ内の所望の圧力を維持することが必要とされるときに、採取バッグ２２から空気を逃がすように構成されてもよい。

図１８ｄはまた、フィルタ７０が包囲体６９内、且つ外側層６８の間に位置付けられることを実証し、フィルタは、生体材料７２を液体培地７４から分離するように構成される。生体材料が分泌されないバイオ医薬品を液体培地の中に産生する場合に示されるように、生体材料は、バイオ医薬品を単離するためにさらなる処理を受けてもよい。代替的に、バイオ医薬品が液体培地の中に分泌される場合、液体培地は、バイオ医薬品の単離のためのさらなる処理を受けてもよい。一態様によれば、その中に生体材料７２を保持するための第１ポケット８０を包囲体内に画定するために、外側層６８のうちの１つがフィルタ７０に固定され、外側層は、その中に液体培地７４を保持するための第２ポケット８２を包囲体６９内に画定するために互いに固定される（図１８ｂ及び図１８ｃ参照）。したがって、入口７６を通して包囲体６９の中に移された生体材料７２及び液体培地７４は、固体生体材料７２が第１ポケット８０の中に残り、一方、液体培地はフィルタを通過して出口７８の外に移送するために第２ポケット８２の中に入るように、フィルタ７０によって分離されるであろう。一態様によれば、生体材料は、バイオマス又は廃棄物（ｗａｓｔｅ）であってもよく、一方、液体培地は、さらなる下流処理のために用いられるべきバイオ医薬品を含有する。しかしながら、逆もまた真であってもよい（すなわち、固体生体材料７２が下流処理のために用いられ、液体培地７４はバイオマスである）。図１８ｂはまた、第３のポケット又は保持リザーバ７９が外側層６８の間に画定されることを示す。出口７８は、保持リザーバ７９を含む外側層６８に画定されてもよい。保持リザーバ７９は、採取条件に起因する採取バッグ２２の中の及び採取バッグ２２の外の流速の変動に、採取バッグ上の必要以上の歪みなしに適応してもよいように、流れ緩衝部として採用されてもよい。したがって、保持リザーバ７９は、採取バッグ２２内にオーバーフローが存在しないこと又は採取バッグ内に過剰の空気が存在しないことを保証するために用いられてもよい。

可撓性採取バッグ２２は、採取バッグが垂直に吊るされ、重力及び／又はポンピングを介して液体培地７４からの生体材料７２の分離が容易にされてもよいように、フレーム８４によって支持されてもよい。特に、外側層６８は、それを通して支持ロッド８６を受け入れるための開口部８８を画定するために互いに固定されてもよく、支持ロッドは、可撓性採取バッグを垂直方向に支持するように構成される（図１８ｃ参照）。液体培地７４がフィルタ７０によって分離され、一方、分離された液体培地が外側層のうちの１つの下側部分６８の出口７８を通して流れることができるように、生体材料７２と液体培地７４は、外側層６８のうちの１つの上側部分の入口７６に入り、包囲体６９を通して下方に流れることができる。

可撓性採取バッグ２２のサイズ及び構成は、特定の用途のために修正されてもよいことが理解される。例えば、図１５〜図１８は、採取バッグ２２が、入口端において概して矩形の形状、保持リザーバ７９の近傍の出口端において概して三角形の形状を有してもよいことを示す。三角形の形状は、出口７８を出て行く液体培地の包括的な通過を容易にするために、ベンチャー（ｖｅｎｔｕｒｅ）／漏斗のような幾何学的形状を提供してもよい。その上、フィルタ７０の下縁部のレベルよりも下に保持リザーバ７９を有することは、重力によって捕捉されたあらゆる生体材料の完全な排出を容易にする。図１９ａ〜図１９ｄは、採取バッグ９０の付加的な実施形態を示し、フィルタ７０は、同様に一対の外側層６８の間に位置付けられる。しかしながら、可撓性採取バッグ９０のフィルタ７０は、図１９ｃ及び図１９ｄに示されるように外側層６８を完全に分割し、分離する。すでに述べたように、入口７６に入る生体材料７２と液体培地７４は、第１ポケット８０の中に入り、液体培地は、固体生物学的フィルタから分離され、出口７８の外に移送するために第２ポケット８２に入る。

一実施形態において、フィルタ７０の孔径は、フィルタ孔又はゲージによって特定されるサイズの、培地の中の固体生体材料を除去することによって、前処理を提供する。フィルタ７０は、フィルタの孔径に応じて固体生体材料の一部を除去する。フィルタ７０の孔がより密接している又はより小さければ、より多くの固体生体材料が除去される。下流での培地の精製の前に、できるだけ多くの固体生体材料を培地から除去することが望ましく、これは培地フィルタ７０の孔径と、採取バッグの上流側の培地レベルが上昇する際に培地の流れを妨げない新しいフィルタ材料を与えることによってフィルタの上流での培地の堆積を依然として制御しながら小孔フィルタに適応することができる可撓性採取バッグ２２の設計とに依存する。したがって、採取バッグ２２は、その自己調整設計により、下流での精製の前の培地に洗浄作用（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）を提供することができる。

そのうえ、図２０ａ〜図２０ｄは、複数の採取バッグ２２が、本発明の一実施形態に係る支持ラック８４によって支持されてもよいことを例証する。支持ラック８４は、移動カート９６として構成されてもよく、生体材料７２と液体培地７４を可撓性採取バッグ２２に及び可撓性採取バッグ２２からポンピングするための１つ以上のポンプ９２、並びに分離された液体培地を保存するためのリザーバ９４を含む。

そのうえ、図２２ａ〜図２２ｇは、本発明の一実施形態に係るハーネス組立体１００を例証する。ハーネス組立体１００は、可撓性種子バッグ１６、可撓性産生バッグ１８、可撓性採取バッグ２２、又は生体材料及び液体培地の無菌移送が望まれるあらゆる他のコンテナ（例えばカーボイ）のうちのいずれか１つと関連付けられた無菌コネクタと結合するように構成される複数の無菌コネクタ２４を含む。一態様によれば、ハーネス組立体１００は、Ｙ字コネクタ１０４と結合されたチューブ１０２を含む。ハーネス組立体１００は、複数の可撓性産生バッグ１８を単一の可撓性採取バッグ２２と結合するのに用いることができる。例えば、ハーネス組立体１００で可撓性採取バッグ２２に結合された４つの可撓性産生バッグ１８が存在してもよい。

使用の間、培養管１２は、最初に生体材料（例えば葉状体）と液体培地を区分された無菌領域に充填され、無菌コネクタ組立体１４で密封される。生体材料は、光合成を介して繁殖するために光を必要とするアオウキクサ科からの植物又は前述の水性植物種のような表面で広がる生体材料であってもよい。培養管１２の無菌コネクタ２４は、生体材料と液体培地が可撓性種子バッグの中に無菌で移されてもよいように可撓性種子バッグ１６の無菌コネクタ２４に結合される。すなわち、前述のように、培養管１２は、可撓性種子バッグ１６が用いられないように可撓性産生バッグ１８に直接接続することができる。比較的大量の培地を供給するために、培地入口組立体４４を介して可撓性種子バッグ１６に液体培地が充填されてもよい。可撓性種子バッグ１６が充填される際に、可撓性種子バッグ１６は、最大表面積が画定されるレベルに培地がどの時点で達するかを判定するために、視覚的又は自動的のいずれかで監視されてもよい。可撓性種子バッグ１６は、より大量の生体材料を成長させ、これにより産生密度を増加させるために、前述のようにより密接した配置で支持ラック２０上に配置されてもよい。

生体材料及び培地が加えられた後で、ヒートシーラ又はピンチ・クランプは、培養管１２と可撓性種子バッグ１６の移送管３４を密封することができ、培養管と移送管は、可撓性種子バッグに取り付けられた移送管の末端及び密封端を残した状態で切り取ることができる。次いで、透明な可撓性種子バッグ１６を通して投光されるように光源６０に電力が供給されてもよい（又は光が既に当たっていてもよい）。時間の経過とともに、生体材料は、光からエネルギー、および培地と給気から栄養素を引き出し、繁殖し始める。薬理学的な目的で用いられる生体材料の場合、生体材料は、ペプチド及びタンパク質を含むバイオ医薬品を液体培地の中に分泌してもよい。一態様によれば、生体材料は、可撓性種子バッグ１６の中で約１２〜約３０日間にわたって、より典型的には約２１日間にわたって繁殖する。

同じくこの間に、可撓性種子バッグ１６の中のガス及び培地環境の種々の特性（例えば、温度、ｐＨ、ＣＯ_２組成物など）が監視されてもよい。次に、このデータが収集され、光源６０の強さ、可撓性種子バッグ１６の周りの周囲空気の温度及び対流特性、並びに可撓性種子バッグに供給されるガス及び培地の温度及び量を制御するために用いられてもよい。一実施形態において、監視されるデータは、生体材料の温度を自動的に測定し、制御するためにフィードバック制御システム６３で用いられてもよい。加えて、分泌の進行を判定するために小さいサンプルを取り出すのにサンプリング・バッグ３８を用いることができる。こうした進行はまた、可撓性種子バッグ１６内の種々の前述の条件を判定するために用いられてもよい。

所定の又はそうでなければ所望の時間にわたって可撓性種子バッグ１６内で生体材料が繁殖した後で、生体材料及び液体培地は、可撓性産生バッグ１８に移されてもよい。すでに述べたように、生体材料及び液体培地の移送は、無菌コネクタ２４を介して無菌で行われてもよい。可撓性種子バッグ１６と同様に、可撓性産生バッグ１８もまた、その中の生体材料の繁殖を促進する。加えて、可撓性産生バッグ１８の中のガス及び培地環境の種々の特性（例えば、温度、圧力、ｐＨ、ＣＯ_２組成物など）が同様に監視されてもよい。可撓性産生バッグ１８はさらに、生体材料の産生密度を増加させるための支持ラック２０に位置付けられてもよい。一態様によれば、生体材料は、可撓性産生バッグ１８の中で約１２〜約３０日間にわたって、より典型的には約２４日間にわたって繁殖させられる。

所望の時間にわたって可撓性産生バッグ１８内で生体材料が繁殖した後で、生体材料及び液体培地は、可撓性採取バッグ２２に移されてもよい。生体材料及び液体培地の移送は、前述のように無菌コネクタ２４を用いて区分されていない領域において無菌で行われてもよい。可撓性採取バッグ２２は、固体生体材料７２（すなわちバイオマス）を液体培地７４から分離する（すなわち、ろ過する）ように構成される。一実施形態において、液体培地７４は、下流処理のために用いられてもよい活性標的化合物を含有し、出口７８を介して可撓性採取バッグ２２の外にポンプで送り出すことができる。可撓性採取バッグ２２の中に残っている固体生体材料７２は、中和され廃棄されてもよい。標的化合物が組織に結合する別の実施形態において、採取バッグ２２の培地出口７８を産生バッグ１８に無菌で接続し、生体材料７２が無菌採取バッグの中に除去され捕捉されるまで、採取バッグからろ過された培地７４を産生バッグを通して再循環させることができる。採取バッグ２２の中に隔離されると、生体材料７２は、処理されるまで無菌に保つことができる。生体材料７２と液体培地７４の大規模採取が行われてもよいように、（例えばハーネス１００を介して）単一の可撓性採取バッグ２２に結合された幾つかの可撓性産生バッグ１８が存在してもよい。

本発明の実施形態は、多くの利点を提供してもよい。全体として、システム１０は、収容された無菌環境において遺伝子組み換え植物から臨床的及び商業的規模の量のバイオ医薬品を産生することを可能にする。したがって、生体材料を産生する又は処理するための区分された又は粒子制御された領域は必要とされず、システム１０は、最終精製まで生体材料の処理の全体を通してバイオバーデンのない状態（ｂｉｏｂｕｒｄｅｎ ｆｒｅｅ ｓｔａｔｕｓ）を維持することができる。特に、培養管１２に無菌コネクタ組立体１４が嵌められると、生体材料及び液体培地の残りの処理は、区分されていない領域において無菌で行われてもよい。したがって、生体材料をシステム１０内で無菌で移すために、区分された領域、管の溶接、又は特別な条件は必要とされない。そのうえ、培養管１２、可撓性種子バッグ１６、可撓性産生バッグ１８、及び可撓性採取バッグ１８のような、生体材料及び液体培地と接触するシステム１０の各コンポーネントは、使い捨てであってもよい。加えて、培地の部分的充填のための可撓性バッグ１６、１８の使用は、アオウキクサ植物のような表面で広がる生体材料によるバイオ医薬品の大規模産生のための比較的大きい表面を提供し、あらゆる植物の培養物のための光と給気への最適化された近接性を提供する。そのうえ、支持ラック２０と組み合わせて可撓性バッグ１６、１８が用いられるとき、可撓性バッグの垂直方向に最適化された配置及び構成により、生体材料の産生密度が増加してもよい。

この発明が上記の説明及び関連する図面に提示された教示の恩恵を有することに関係する、本明細書に記載された本発明の多くの修正及び他の種々の実施形態が当業者には想起されるであろう。したがって、本発明の種々の実施形態は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、修正及び他の実施形態が、付属の請求項の範囲内に含まれることを意図されることが理解される。本明細書で特定の用語が採用されるが、それらは、限定する目的のためではなく、一般的且つ説明的な意味でのみ用いられる。

Claims (30)

1. 無菌環境において生体材料を産生し、処理するためのバイオリアクタ・システムであって、
   生体材料を含有する液体培地を保持するように構成された少なくとも１つの培養管と、
   その中の生体材料の成長を促進するための少なくとも１つの可撓性バッグであって、前記少なくとも１つの培養管と少なくとも１つの可撓性バッグが、液体培地と生体材料を少なくとも１つの培養管から少なくとも１つの可撓性バッグに区分されていない領域において無菌で移すように構成された、少なくとも１つの可撓性バッグと、
   前記少なくとも１つの可撓性バッグと流体連通するように構成され、少なくとも１つの可撓性バッグの中で成長した生体材料を液体培地から区分されていない領域において無菌で分離するように構成された、少なくとも１つの可撓性採取バッグと、
   を備えるシステム。
2. 前記少なくとも１つの培養管と前記少なくとも１つの可撓性バッグが、互いに結合するように構成され、前記生体材料及び前記液体培地の無菌移送を容易にする、無菌コネクタを備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つの可撓性バッグが、可撓性種子バッグ又は可撓性産生バッグを含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つの可撓性バッグの高さが、その長さ及び幅よりも実質的に小さい、請求項１に記載のシステム。
5. 複数の可撓性バッグをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
6. 前記複数の可撓性バッグが、単一の採取バッグと流体連通するように構成される、請求項５に記載のシステム。
7. 互いから垂直方向に離間された複数の可撓性バッグを支持するように構成された支持ラックをさらに備える、請求項５に記載のシステム。
8. 前記支持ラックが、前記複数の可撓性バッグの中の生体材料の温度を自動的に測定し、制御するためのフィードバック制御システムをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
9. 前記支持ラックが、
   複数の直立支持部材と、
   前記直立支持部材を相互に接続する複数の横方向に延びる支持レールと、
   前記横方向に延びる支持レールと係合する複数のシェルフと、
   をさらに備え、前記シェルフが、互いから垂直方向に離間された複数の可撓性バッグを支持するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
10. 複数のシェルフの間に配置された複数の光源をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
11. 生体材料を含有する寒天ベースの培地又は液体培地を保持するように構成された培養管と、
    前記培養管に結合され、前記培養管内に培地と生体材料を無菌で含有するように構成され、前記培養管と結合するためのチューブを備え、生体材料を含有する培地を生体材料の成長を促進するための前記少なくとも１つの可撓性バッグに区分されていない領域において無菌で移すように構成された無菌コネクタをさらに備える、無菌コネクタ組立体と、を備える培養管組立体をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
12. 無菌環境において生体材料を産生し、処理するための方法であって、
    生体材料を含有する液体培地を少なくとも１つの培養管から少なくとも１つの可撓性バッグに移すステップと、
    前記少なくとも１つの可撓性バッグ内の生体材料の成長を促進することと、
    前記少なくとも１つの可撓性バッグの中で成長した生体材料を液体培地から分離することと、
    を含み、前記移す工程、前記促進する工程、及び前記分離する工程の各々が、区分されていない領域において無菌で行われる、方法。
13. 前記促進することが、光合成を介して前記生体材料の成長を促進するように前記少なくとも１つの可撓性バッグを光源に露出することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記生体材料と前記液体培地を前記少なくとも１つの可撓性バッグから少なくとも１つの採取バッグに無菌で移すことをさらに含み、前記分離することが、前記少なくとも１つの採取バッグの中の液体培地から生体材料をろ過することを含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記移すことが、前記少なくとも１つの培養管と前記少なくとも１つの可撓性バッグをそれぞれの無菌コネクタで結合することを含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記複数の可撓性バッグを互いから垂直方向に離間された状態で支持ラックに位置付けることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
17. 前記少なくとも１つの可撓性バッグの中の生体材料の温度を自動的に測定し、制御することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
18. 前記促進することが、前記生体材料がバイオ医薬品を液体培地の中に産生し、分泌するように生体材料の成長を促進することを含む、請求項１２に記載の方法。
19. 固体生体材料を区分されていない領域において無菌で採取するための可撓性採取バッグ組立体であって、
    その中に包囲体を画定する可撓性バッグと、
    前記可撓性バッグの中に画定され、固体生体材料と液体培地を受け入れ、生体材料と液体培地を包囲体の中に向けるように構成された入口と、
    前記包囲体内に位置付けられ、固体生体材料の少なくとも一部を液体培地から分離するように構成されたフィルタと、
    前記可撓性バッグの中に画定され、固体生体材料が包囲体内に残る状態でろ過された液体培地を包囲体の外に移すように構成される出口と、
    を備える可撓性採取バッグ組立体。
20. 前記可撓性バッグが、それらの間に包囲体を画定するために互いに結合された可撓性材料の一対の外側層を含む、請求項１９に記載の可撓性採取バッグ組立体。
21. 前記外側層の対が発泡性ポリマー材料を含む、請求項２０に記載の可撓性採取バッグ組立体。
22. 前記入口と前記出口が、可撓性材料の外側層のうちの１つに画定される、請求項２０に記載の可撓性採取バッグ組立体。
23. 前記入口と前記出口が、可撓性材料の同じ外側層の対向する端部に位置付けられる、請求項２２に記載の可撓性採取バッグ組立体。
24. 前記可撓性材料の他方の外側層の入口とは反対側に画定された空気逃がし弁をさらに備える、請求項２２に記載の可撓性採取バッグ組立体。
25. 前記フィルタが、前記包囲体内且つ前記可撓性材料の外側層の間に位置付けられる、請求項２０に記載の可撓性採取バッグ組立体。
26. 前記可撓性材料の外側層のうちの１つが、その中に前記固体生体材料を保持するための第１ポケットを前記包囲体内に画定するためにフィルタに固定され、前記可撓性材料の外側層が、その中に液体培地を保持するための第２ポケットを包囲体内に画定するために互いに固定される、請求項２５に記載の可撓性採取バッグ組立体。
27. 前記第２ポケットが、可撓性バッグ内に過圧をもたらすことなく採取条件に起因する入口と出口を通した流速の不一致を緩和するための保持リザーバを含む、請求項２６に記載の可撓性採取バッグ組立体。
28. 前記可撓性材料の外側層が、それらを通して支持ロッドを受け入れるための開口部を画定するために互いに固定され、前記支持ロッドが、固体生体材料と液体培地が外側層のうちの１つの上側部分の入口に入ることができ、前記液体培地が外側層のうちの１つの下側部分の出口を出ることができるように、可撓性バッグを垂直方向に支持するように構成される、請求項２０に記載の可撓性採取バッグ組立体。
29. 前記可撓性バッグが、前記入口の近位に概して矩形の形状を有し、前記出口の近位に概して三角形の形状を有する、請求項１９に記載の可撓性採取バッグ組立体。
30. 前記入口が、固体生体材料と生体材料及び／又はバイオ医薬品を含有する液体培地とを受け入れ、固体生体材料と生体材料及び／又はバイオ医薬品を含有する液体培地とを包囲体の中に向けるように構成され、前記フィルタが、生体材料及び／又はバイオ医薬品を含有する液体培地から固体生体材料の少なくとも一部を分離するように構成され、前記出口が、生体材料及び／又はバイオ医薬品を含有する、ろ過された液体培地を、固体生体材料が包囲体内に残る状態で包囲体の外に移すように構成される、請求項１５に記載の可撓性採取バッグ組立体。

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