用于生成和培养3D细胞聚集体的方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及用于培养细胞的设备、系统和方法。具体地，提供了用于生成和培养3D细胞聚集体的方法和装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成和培养3D细胞聚集体的方法和装置相关申请的交叉引用本申请要求2014年10月29日提交的美国临时专利申请62/072015；2014年10月29日提交的62/072103；2014年10月29日提交的62/072088；2014年12月19日提交的62/094471的优先权，其各自通过引用全文纳入本文。
本申请涉及用于培养细胞的设备、系统和方法。具体地，提供了用于生成和培养3D细胞聚集体的方法和装置。
技术介绍
三维(3D)细胞培养是在人工创造的环境中的细胞生长，允许细胞在全部三维中主要彼此生长和/或相互作用。至少出于3D条件更准确地模拟体内环境的原因，3D细胞培养代表了对以2D模式(例如皮氏培养皿上)生长细胞的方法的改进。三维模式，如球状体培养的细胞，可以比以单层培养在二维模式中培养的对应物表现出更多的体内相似的功能性。在二维细胞培养系统中，细胞可附着到其上培养它们的基材上。然而，当细胞以三维模式(例如球状体)生长时，细胞彼此相互作用而不是附着于基材。基于球状体的试验的一个问题是试验结果通常随着球状体的大小而变化。例如，不同系统之间的变量变化，如种子密度和生长时间的变化可能会影响系统之间，或在给定系统内的孔之间的试验重复性。因此，在单独的孔中生长的球状体之间保持一致的球状体尺寸可能存在挑战。随着在细胞培养装置中生长的细胞的密度增加，可能需要较大体积的细胞培养基或更频繁地更换细胞培养基来维持细胞。然而，培养基更换的频率增加可能是不方便的。此外，体积增加的细胞培养基可导致在培养的细胞上方的培养基高度不希望地增加。随着培养基高度的增加，细胞通过培养基的气体交换速率降低。细胞在编织袋、旋转瓶和摇瓶中已经以高密度生长成球形簇。然而，在这种装置中生长的球状体的尺寸是不一致的，并且这种装置固有的剪切倾向于将球状体打碎成更小的团簇。此外，这些装置可能不能达到足够高的细胞密度以满足当前的需求。专利技术概述本申请涉及用于培养细胞的设备、系统和方法。具体地，提供了用于生成和培养3D细胞聚集体的方法和装置。例如，提供了装置和方法来解决本领域已知或未知的对于细胞的3D培养不利的问题。三维模式，如球状体培养的细胞，可以比以单层培养在二维模式中培养的对应物表现出更多的体内相似的功能性。在二维细胞培养系统中，细胞可附着到其上培养它们的基材上。然而，当细胞以三维模式(例如球状体)生长时，细胞彼此相互作用而不是附着于基材。在细胞通信和细胞外基质的发展方面，以三维模式培养的细胞更接近体内组织。因此，球状体为细胞迁移、分化、存活和生长提供了优越的模型，因此为研究、诊断和药物疗效、药理学和毒性测试提供了更好的系统。在一些实施方案中，提供了含有或包含微孔或孔阵列的基材。基材可以形成细胞培养设备或装置的一部分。例如，基材可以形成多孔板、瓶、皿、管、多层细胞培养瓶、生物反应器或用于生长细胞或球状体的任何其他实验室容器的一部分。微孔或孔(术语“微孔”和“孔”在本公开中可互换使用)被构造和设置成提供有利于在培养物中形成球状体的环境。也就是说，在实施方案中，微孔具有引发球形的几何形状。此外，孔被构造和设置成提供液体进出孔的运动，而不会在基材和引入孔的液体或液滴之间滞留空气。也就是说，在实施方案中，微孔具有毛细结构。例如，其中细胞生长的孔可以不与细胞粘附，以使孔中的细胞相互结合并形成球状体。球状体扩大到孔的几何形状所施加的尺寸限制。在一些实施方案中，孔用超低结合性材料包被以使孔不粘附于细胞。在一些实施方案中，细胞培养装置具有包括装置的迹线的框架，其基材经设置使得在装置中培养的细胞形成球状体。例如，装置中的细胞培养基材不与细胞粘附，导致细胞彼此相互结合而不是与基材结合。细胞培养基材还包括多个微孔(或孔)，其几何形状使孔中生长的细胞能够形成类似大小的细胞聚集体或球状体。球状体扩大到微孔的几何形状所施加的尺寸限制。在一些实施方案中，孔经低结合性处理或用超低结合性材料包被以使孔不粘附于细胞。非粘附材料的实例包括全氟化聚合物、烯烃或类似聚合物或其混合物。其它实例包括琼脂糖、非离子水凝胶如聚丙烯酰胺、聚醚如聚环氧乙烷和多元醇如聚乙烯醇、或类似物质或其混合物。例如非粘附孔，孔几何形状(例如大小和形状)和/或重力的组合诱导在孔中培养的细胞自组装成球状体。一些球状体保持分化的细胞功能，指示相对于以单层生长的细胞而言更像体内的响应。其他细胞类型，如间充质基质细胞，当作为球状体培养时保留其多能性。在一些实施方案中，本文的系统、装置和方法包括一个或多个细胞。在一些实施方式中，所述细胞被冷冻保存。在一些实施方案中，细胞处于三维培养物中。在一些这类实施方案中，本文的系统、装置和方法包括一个或多个球状体。在一些实施方案中，一个或多个细胞正在主动分裂。在一些实施方案中，系统、装置和方法包括培养基(例如，包括营养物质(例如蛋白质，肽，氨基酸)，能源(例如碳水化合物)，必需金属和矿物质(例如钙，镁，铁，磷酸盐，硫酸盐)，缓冲剂(例如磷酸盐，乙酸盐)，pH变化的指示剂(例如酚红，溴-甲酚紫)，选择剂(例如化学品，抗微生物剂)等)。在一些实施方案中，系统、装置和方法中包括一种或多种测试化合物(例如药物)。可以培养各种各样的细胞类型。在一些实施方案中，球状体包含单一细胞类型。在一些实施方案中，球状体包含超过一种细胞类型。在一些实施方案中，其中生长超过一个球状体时，每个球状体具有相同类型，而在其他实施方案中，生长两种或更多种不同类型的球状体。在球状体中生长的细胞可以是天然细胞或改变的细胞(例如，包含一个或多个非天然遗传改变的细胞)。在一些实施方案中，细胞是体细胞。在一些实施方案中，细胞是任何所需分化状态的干细胞或祖细胞(例如，胚胎干细胞，诱导的多能干细胞)(例如多能，专能，命运确定，永生化等)。在一些实施方案中，细胞是疾病细胞或疾病模型细胞。例如，在一些实施方案中，球状体包含一种或多种类型的癌细胞或可诱导为高增殖状态的细胞(例如转化的细胞)。细胞可来自或衍生自任何所需组织或器官类型，包括但不限于肾上腺，膀胱，血管，骨，骨髓，脑，软骨，子宫颈，角膜，子宫内膜，食管，胃肠道，免疫系统(例如，T淋巴细胞，B淋巴细胞，白细胞，巨噬细胞和树突状细胞)，肝，肺，淋巴管，肌肉(例如，心肌)，神经，卵巢，胰腺(例如，胰岛细胞)，垂体，前列腺，肾，唾液，皮肤，肌腱，睾丸和甲状腺。在一些实施方案中，细胞是哺乳动物细胞(例如，人，小鼠，大鼠，兔，狗，猫，牛，猪，鸡，山羊，马等)。培养的细胞可用于各种研究、诊断、药物筛选和测试、治疗和工业应用。在一些实施方案中，细胞用于生产蛋白质或病毒。平行培养大量球状体的系统、装置和方法对蛋白质生产特别有效。三维培养允许增加细胞密度，并且每平方厘米细胞生长表面积的蛋白质产量更高。用于疫苗生产的任何所需的蛋白质或病毒可以在细胞中生长，并根据需要用途分离或纯化。在一些实施方案中，蛋白质是细胞的天然蛋白质。在一些实施方案中，蛋白质是非天然的。在一些实施方案中，蛋白质是重组表达的。优选地，蛋白质使用非天然启动子过表达。蛋白质可以表达为融合蛋白。在一些实施方案中，将纯化或检测标签表达为感兴趣的蛋白质的融合伴侣，以促进其纯化和/或检测。在一些实施方案中，融合物以带有可切割接头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细胞培养基材，其具有微孔的阵列，所述微孔包含至少一个毛细结构和诱导球状体的几何形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.29 US 62/072,103;2014.10.29 US 62/072,088;1.一种细胞培养基材，其具有微孔的阵列，所述微孔包含至少一个毛细结构和诱导球状体的几何形状。2.如权利要求1所述的细胞培养基材，其中所述至少一个毛细结构选自下组：脊、裂缝、柱、不连续壁、波纹壁、嘴、抛物线或正弦波孔形状，或其组合。3.如权利要求2所述的细胞培养基材，其中所述脊是圆形的、有角的、针形的或六边形的。4.如权利要求2所述的细胞培养基材，其中所述裂缝是圆形的、有角的、针形的或六边形的。5.如权利要求1-4中任一项所述的细胞培养基材，其中所述诱导球状体的几何形状包括柱、不连续壁、波纹壁、圆形孔底、浅凹孔底、凹陷、笔尖区域、不连续壁，或其组合。6.如权利要求1-5中任一项所述的细胞培养基材，其中所述基材包括2-10000个所述微孔/cm2所述细胞培养基材的表面。7.如权利要求1-6中任一项所述的细胞培养基材，其中至少所述微孔的底部包括非粘附表面。8.如权利要求1-7中任一项所述的细胞培养基材，其中至少所述微孔的底部包括气体可透过性材料。9.如权利要求1-8中任一项所述的细胞培养基材，其中所述基材包括2-10000个所述微孔/cm2所述细胞培养基材的表面。10.如权利要求1-9中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：方晔，A·M·菲里，V·N·戈拉尔，G·R·马汀，K·M·马蒂亚斯，M·K·谢弗，A·J·坦纳，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US