改进的用于测试的培养方法和装置制造方法及图纸

改进的细胞培养装置及相关方法，其通过产生可整合多个新特征的装置克服了现有装置和方法的限制。这些多个特征包括使用透气材料和超过常规装置的培养基体积，以及隔室，所述隔室可有利于对具有降低的培养环境破坏的高密度培养物的长期研究，研究目标项目(包括例如趋化因子的物质)之迁移、追踪细胞移动和监测细胞与细胞相互作用的能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的用于测试的培养方法和装置相关申请本申请要求于2015年5月8日提交的美国临时申请No.62/158,583的优先权，其通过引用在此整体并入。
本专利技术的
一般地涉及细胞培养装置。更具体地，本专利技术涉及通过提供独特的几何结构来改善体外研究细胞与细胞相互作用之能力的方法和装置，所述几何结构可用于降低供料干预次数、提高细胞密度、允许由细胞分泌的产物建立梯度、研究生物体的移动性和/或改善评估T细胞找到和/或杀伤癌细胞之能力的能力。
技术介绍
目前用于培养和/或评估以高密度存在的细胞的静态体外细胞培养装置不能够允许在没有频繁更换培养基以向细胞提供营养物的情况下的长期培养过程。这具有频繁地改变多种细胞分泌信号浓度的不利影响。现有装置的设计多么不利的一个实例可见于T细胞治疗领域，其中期望了解细胞毒性T细胞如何可迁移至肿瘤型环境，攻击癌细胞并持续攻击。目前，典型的体外方法是将癌细胞接种到常规多孔板中，在此它们下沉(gravitate)至一些形式的三维基质，所述基质旨在允许癌细胞以高密度生长。然后将可杀伤该癌细胞类型的T细胞放入多孔板中，在此可评估它们消灭癌细胞的能力。各孔中存在的大量细胞给各孔中非常少量的培养基带来了很大的代谢需求。为了满足该需求，必须频繁地更换培养基。当这发生时，参与杀伤过程的重要细胞信号通过新鲜培养基的添加被除去和/或稀释。因此，频繁地改变培养条件并可影响实验结果。此外，随着癌细胞的量迅速扩增，足够频繁地更换培养基以满足其代谢需求的能力完全丧失，将实验的持续时间限制为仅几天。避免该问题的常见方法是使用重症联合免疫缺陷(SevereCombinedImmunodeficient，SCID)小鼠。为了进行评估，在小鼠内引入或诱导癌细胞。随后，将T细胞引入小鼠中。细胞的营养需求由小鼠支持，与使用常规体外工具相比，可进行长得多的时间，并且避免了体外装置固有的细胞条件的频繁改变。然而，小鼠的使用是高度受控的，并且小鼠间的变异性难以预测。本文中公开的某些实施方案通过产生可整合多个新特征的装置提供了更高效的细胞培养装置和方法，其克服了现有装置和方法的限制。专利技术概述已经发现，对于长期培养和/或当期望培养物中细胞或物质的迁移时，具有独特几何结构的体外装置可提供对现有装置的优秀替代方案。新的静态装置及使用方法不需要培养基混合装置、培养基灌注装置或气体泵送装置来工作。本文中公开的某些实施方案提供了改善的细胞培养环境，其允许细胞(例如癌细胞)以高密度生长而无需与现有高密度静态细胞培养装置一样频繁地补充营养物。例如当期望研究T细胞攻击癌细胞并持续该工作的能力时，通过在不中断该过程以补充营养物的情况下允许该过程持续比现有技术状态下的装置所允许的长得多的时间，这可以是有益的。通过较不频繁地中断该过程以为培养物供料(包括完全不中断的可能性)，在评估结果时考虑更少的变量。本文中公开的某些实施方案描述了相对于现有静态细胞培养装置改进的几何结构，其允许装置内的物质和/或细胞在整个装置内迁移。可改变这种几何结构以控制培养基内的组分在隔室之间行进的路径和装置内的细胞在隔室之间行进的路径。通过改变几何结构和材料以提高营养物和氧供给，可实现任何包含细胞之过程的长期研究。这样的一些实施方案可用于评估细胞在长期基础上发出信号、应答于信号和/或迁移至信号源的能力。例如，以高密度培养的癌细胞可变成趋化因子信号的来源，信号可以移动通过隔室的迷宫(maze)并最终到达装置内的T细胞，引起T细胞通过移动通过该迷宫以找到来源来进行应答。一旦T细胞发现癌细胞是来源，它们可启动杀伤癌细胞并持续该工作。可适当地构造几何结构以允许这样的过程进行而不被供料或培养基内的物理力(其可通过移动装置造成)中断。也可构造装置以允许可视化地监测该过程。这样的一些实施方案可允许经遗传改造的T细胞找到癌症靶标、杀伤癌症靶标并持续杀伤癌症靶标的能力。装置几何结构可允许将具有不同的待比较的经遗传改造特征的T细胞群进行比较。其可允许评估遗传T细胞可与不同类型的癌细胞反应得如何。其还可允许评估天然T细胞与肿瘤相关抗原反应得如何。这样的一些实施方案可改变目标物质在隔室之间迁移的能力，可改变其迁移的路径并且可打开或关闭其迁移的路径。本文中公开的某些实施方案提供了可整合多个新特征的更高效的细胞培养装置。代表性特征可包括使用透气材料(gaspermeablematerial)和超过常规装置的培养基体积，以及隔室，其可有利于具有降低的培养环境破坏的高密度培养物的长期研究，研究目标项目(包括例如趋化因子的物质)之迁移、追踪细胞移动和监测细胞与细胞相互作用的能力。附图简述图1示出了被构造成允许长期培养的一个实施方案的截面图，其可以有益于多种细胞培养应用，包括研究T细胞杀伤癌细胞并持续该工作的能力。图2A、图2B和图2C示出了包含两个隔室的隔室化装置的多个视图。图3A、图3B和图3C示出了可如何使用先前在图2A、图2B和图2C中描述并示出的隔室化装置的实例。图4示出了具有三个隔室的隔室化装置的顶视图。图5A、图5B和图5C各自示出了本专利技术的六隔室装置的替代构造的透视图。图6示出了本专利技术的包含饼形(pieshaped)隔室的圆形构造。图7示出了本专利技术的包含饼形隔室的圆形构造。图8示出了被细分成不对称隔室的隔室化装置的一个实施方案。图9示出了可用于使隔室至隔室的培养基移动最小化的通道的一种构造。图10示出了如何可用于使隔室至隔室的培养基移动最小化的通道的另一种构造。图11示出了通道如何可以是任何形状并且可从隔室壁取出特定应用所期望的任何量的材料。图12示出了SCID小鼠中和原型中通过在28天时间中生物发光信号逐渐提高表示的癌细胞增殖的代表性实例。图12B比较了原型与SCID小鼠与AlgiMatrixTM3D培养系统板的癌细胞生长。图13示出了在常规AlgiMatrixTM3D培养系统板中培养的癌细胞快速耗尽其营养供给并在第7天死亡。图14示出了SCID小鼠中CART细胞的施用如何导致维持两周时间的肿瘤信号降低，并且示出了当将CART细胞直接添加至本专利技术的测试原型时如何看到相同的抗肿瘤作用。图15示出了现在本专利技术可允许在整个装置中建立趋化因子梯度。图16示出了数据表明本专利技术可用于区分第一代与第二代CART细胞。专利技术详述图1示出了本专利技术的一个实施方案的截面图，其描绘了不整合培养基混合装置、培养基灌注装置或气体泵送装置并且可用于以高密度培养癌细胞以及研究T细胞杀伤癌细胞并持续该工作的能力的装置。癌细胞1存在于静态细胞培养装置2的底部。顶部未示出，但可以像与多孔板常规关联的盖一样简单，或者可以是更复杂的，包括封闭和构造成用于自动进入。培养基3存在于癌细胞培养装置2内。装置的底部4由透气材料(优选硅酮)构成。可对隔室底部上细胞接触的表面进行修饰(例如通过纹理化)以允许癌细胞以高密度状态存在，以便模拟肿瘤。表面纹理可采取沟槽、口袋、粗糙化区域等形式。实质上，对于每平方厘米的占地面积(footprint)，相对于具有光滑表面的装置，当底部表面不光滑时可增大癌细胞可接触的表面积并有利于增多每平方厘米隔室底部的细胞。还可使用基质用于以高密度或更天然的物理构造培养细胞。基质通常用于以通常被称为的三维培养来本文档来自技高网...

【技术保护点】
细胞培养设备，其包含：至少两个隔室、连接至少两个隔室的至少一个通道，并且不包含培养基混合装置、培养基灌注装置或气体泵送装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.08 US 62/158,5831.细胞培养设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·R·威尔逊，丹尼尔·P·韦尔奇，
申请(专利权)人：威尔逊沃夫制造公司，
类型：发明
国别省市：美国,US