用于细胞培养物的适应性传代系统、方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于细胞培养物的适应性传代装置、系统及方法，以及用于解离细胞集落的装置和方法。所述系统可包括成像模块、移液器模块、处理模块和/或载物台模块。至少一个处理器基于在一个以上时间点采集的一张或多张图像所计算出的细胞培养物的一个或多个特征来实现前述模块的协调操作，可选地以自动化方式进行。用于细胞培养物的适应性传代的第一装置包括成像模块和至少一个处理器，该装置可包括在所述系统中，或在所述方法中使用。用于解离细胞集落的第二装置也可包括在所述系统中或在所述方法中使用，其包括与冲击支架碰撞的冲击缓冲器，以将解离力传递给细胞培养物。以将解离力传递给细胞培养物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于细胞培养物的适应性传代系统、方法及装置
[0001]相关申请
[0002]本专利技术于2019年6月19日提交的申请号为PCT/CA2019/050859的PCT申请的部分继续申请，该申请主张享有美国临时专利申请号62/686，962的优先权，这两份申请的全部内容均通过引用并入本文中。
[0003]交叉引用
[0004]本专利技术主张享有于2019年6月19日提交的PCT申请PCT/CA2019/050859的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。


[0005]本专利技术涉及细胞培养，更具体涉及细胞的传代培养。

技术介绍

[0006]除其它事项外，维持细胞培养物可能涉及培养基的频繁更换、细胞密度的监测、下游应用的传代或继代培养，例如维持或扩增，以及为下游应用而收获培养的细胞。
[0007]细胞培养在实际操作中的不一致，无论是单个研究者或技术人员本身的不一致，还是团队成员之间的不一致，都可能导致次优的细胞特征，例如但不限于存活率、生长速度、表型、代谢等方面。当将次优细胞用于下游应用时，这种次优细胞特性可能表现为生物复制间的高度变异。
[0008]细胞培养物的下游应用也可能决定了某些细胞培养的实际操作方法。例如，如果细胞培养物将用于临床应用，则可能需要一定程度的合规性，可能需要最大程度地减少人与细胞培养物的接触。或者，规定或指南可能需要对细胞培养物进行空间和时间上一致的培养/继代培养。事实上，优化细胞培养物的传代以提高其在下游应用中的一致性可以解决上述一些问题，同时还可能提供其它好处。
[0009]细胞，包括但不限于干细胞的培养方法的一个尚未解决的方面涉及从一次传代到另一次传代的客观一致的培养/继代培养。培养/继代培养细胞的一个不同或相关的挑战可能来自于细胞培养容器的不同孔或者不同细胞培养容器中细胞的不同生长动力学。当培养敏感的细胞类型时(例如原代细胞或干细胞时)，这些和其它挑战就会加剧。敏感干细胞的具体例子可包括间充质干细胞(MSC)、上皮干细胞或祖细胞、神经干细胞或祖细胞、胚胎干细胞(ESC)和诱导多能干细胞(iPSC)。ESC和IPSC，以及其它多能干细胞类型，可广泛称为多能干细胞(PSC)。
[0010]多能干细胞(PSC)倾向于生长为密集的粘附集落或数十、数百或数千个细胞的聚集体。基于某些主观可见的、形态的或表型的线索，研究人员或技术人员通常会继代培养多能干细胞(PSC)培养物的细胞。事实上，小鼠的多能干细胞(PSC)在完全解离为单个多能干细胞(PSC)或簇后，可进行继代培养，对于在后续培养物中形成新集落的影响很小或没有影响。相反，人类的多能干细胞(PSC)在完全解离成单个多能干细胞(PSC)时，由于例如核型不稳定等原因，在后续培养物中往往表现不佳。但是，当人类的多能干细胞(PSC)在继代培养
之前被解离成少量(约5个或更多)的簇时，则往往表现的更好。
[0011]众所周知，培养条件，例如传代时间会影响细胞培养物的性质，从而影响其在下游应用中的效用。上述情况强调了一致性的细胞培养实际操作的重要性，以便对于下游应用结果的重现性具有信心。因此，重要的是，基于客观标准，细胞培养物的一致性传代在合适的时间点进行，而不是在研究者或技术人员最方便的时间点进行。鉴于培养/继代培养细胞，包括但不限于干细胞，如PSC的复杂性，其中几个已经在前面描述过，因此需要一种可以适应性地培养并传代细胞的装置、系统以及方法，以便在后续传代中获得客观一致的后代培养物。

技术实现思路

[0012]本专利技术公开了用于一个或多个细胞培养物适应性传代的装置、系统及方法。在一具体实施方式中，所述一个或多个细胞培养物可以是多能干细胞，且可选的可以是人类多能干细胞。在一个更具体的实施方式中，所述细胞培养物，如人类多能干细胞可以作为贴壁细胞培养物进行培养。本专利技术还描述了用于传代或扩增细胞培养物，例如多能干细胞的系统和方法。在一些实施方式中，所述系统和方法是自动化的。
[0013]在一个广泛的方面，本专利技术描述了一种用于一个或多个细胞培养物适应性传代的装置，该装置包括成像模块，其用于在第一时间点和在一个或多个后续时间点采集所述一个或多个细胞培养物的一张或多张图像；以及与所述成像模块通信耦合的至少一个处理器，所述处理器被配置为在第一时间点和一个或多个后续时间点从成像模块接收一个或多个细胞培养物的一张或多张图像，基于从所述成像模块接收的一张或多张图像，计算一个或多个细胞培养物的一个或多个特征，并基于所计算的一个或多个细胞培养物的一个或多个特征输出适应性传代方案，该适应性传代方案为一个或多个细胞培养物中的每一个提供传代参数，以在随后的传代中按时达到一个或多个特性的阈值水平。在一实施方式中，所述传代参数是分裂比和/或传代时间。
[0014]在一实施方式中，所述成像模块包括能够分辨培养器的孔、孔内的细胞集落或孔中的单个细胞的照相机。
[0015]在一实施方式中，将一个或多个特征与对照培养物或标准的相应一个或多个特征进行比较。
[0016]在一实施方式中，所述一个或多个特征包括：(a)所述细胞培养物的融合度的度量；(b)所述细胞培养物的细胞或集落的形态的度量；(c)所述细胞培养物的细胞或集落的分化的度量；(d)所述细胞培养物的集落大小分布的度量；(e)a)、b)、c)或d)从所述第一时间点到所述一个或多个后续时间点的变化的度量；或(f)a)相对于b)、c)或d)的度量，b)相对于a)、c)或d)的度量，c)相对于a)、b)或d)的度量，或d)相对于a)、b)或c)的度量。
[0017]在一实施方式中，所述阈值水平是：对于上述(a)，细胞或集落融合度大约在30
‑
90％之间；对于上述(b)，大约在对照培养物的
±
30％之间；对于上述(c)，大约在维持方案中的对照培养物的0
‑
30％或分化方案中的对照培养物的50％
‑
100％；或对于上述(d)，大约在对照培养物的一个平均集落或其亚分组的平均集落大小分布的约15％以内。
[0018]在一实施方式中，所计算出的第一细胞培养物和第二细胞培养物在所述第一时间点或一个或多个后续时间点的关于所述一个或多个细胞培养物的一个或多个特征是不同
的，并且在后续传代中，所述一个或多个特征将变得更为一致。
[0019]在一实施方式中，所述阈值水平是已知的阈值水平或用户输入的阈值水平。在一实施方式中，阈值水平是机器已知的阈值水平。
[0020]在一实施方式中，适应性传代方案在GUI上输出。在一实施方式中，所述GUI连接到成像模块或远程连接到成像模块。在一实施方式中，所述适应性传代方案在移动应用程序上输出。
[0021]在另一广泛方面，本专利技术描述了一种用于一个或多个细胞培养物适应性传代的系统，该系统包括如上所述的装置，其中，所述至少一个处理器还通信耦合到以下中的一个或多个：移液器模块，其具有一个或多个移液器，以用于通过与所述一个或多个移液器的端部相配合的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于一个或多个细胞培养物的适应性传代装置，所述装置包括：成像模块，其用于在第一时间点以及一个或多个后续时间点采集所述一个或多个细胞培养物的一张或多张图像；至少一个处理器，其通信耦合到所述成像模块，所述处理器被配置为：从所述成像模块接收所述一个或多个细胞培养物在第一时间点以及一个或多个后续时间点的一张或多张图像；基于从所述成像模块接收的一张或多张图像，计算一个或多个细胞培养物的一个或多个特征；以及基于所计算的一个或多个细胞培养物的一个或多个特征输出适应性传代方案，所述适应性传代方案提供用于所述一个或多个细胞培养物的每一个的分裂比和/或传代时间，以在后续传代中按计划达到所述一个或多个特征的阈值水平。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：将所述一个或多个特征与对照培养物或标准的一个或多个特征相对比。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述一个或多个特征包括：a)所述细胞培养物的融合度的度量；b)所述细胞培养物的细胞或集落的形态的度量；c)所述细胞培养物的细胞或集落的分化的度量；d)所述细胞培养物的集落大小分布的度量；e)a)、b)、c)或d)从所述第一时间点到所述一个或多个后续时间点的变化的度量；或者f)a)相对于b)、c)或d)的度量，b)相对于a)、c)或d)的度量，c)相对于a)、b)或d)的度量，或d)相对于a)、b)或c)的度量。4.根据权利要求3的装置，其特征在于：所述阈值水平为：i.对于a)，细胞或集落融合度大约在30
‑
90％之间；ii.对于b)，大约在对照培养物的
±
30％之间；iii.对于c)，大约在维持方案中的对照培养物的0
‑
30％或分化方案中的对照培养物的50％
‑
100％；或者iv.对于d)，大约在对照培养物的一个平均集落或其亚分组的平均集落大小分布的约15％以内。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的装置，其特征在于：所计算出的第一细胞培养物和第二细胞培养物在所述第一时间点或一个或多个后续时间点的一个或多个细胞培养物的一个或多个特征是不同的，并且在后续传代中，所述一个或多个特征将变得更为一致。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的装置，其特征在于：所述成像模块包括能分辨培养器中的孔、孔内的细胞集落或孔内的单个细胞的相机。7.根据权利要求1
‑
6中任意一项所述的装置，其特征在于：所述阈值水平是已知的阈值水平或用户输入的阈值水平。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述阈值水平是机器已知的阈值水平。9.根据权利要求1
‑
8中任意一项所述的装置，其特征在于：所述适应性传代方案在GUI上输出。10.根据权利要求1
‑
9中任意一项所述的装置，其特征在于：所述适应性传代方案在移
动应用程序上输出。11.用于一个或多个细胞培养物适应性传代的系统，所述系统包括：如权利要求1
‑
10中任意一项所述的装置，其中，所述至少一个处理器还通信耦合到以下中的一个或多个：移液器模块，其具有一个或多个移液器，以用于通过与所述一个或多个移液器的端部相配合的移液器吸头从细胞培养容器中吸取液体；液体分配器模块，其与所述移液器模块间隔开，且所述液体分配器模块与一个以上储液器流体连通；以及处理模块，其具有一对相对的臂，以用于在所述自动化系统内夹持和运送所述细胞培养容器或其盖子或是子代细胞培养容器或其盖子；其中，所述至少一个处理器协调所述装置和移液器模块、液体分配器模块以及处理模块中的一个或多个的操作。12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：还包括用于支撑所述细胞培养容器的载物台模块。13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：述载物台模块可在第一平面内沿第一轴线或第二轴线或沿二者移动。14.根据权利要求12或13所述的系统，其特征在于：所述载物台模块或其子部件绕其边缘沿第三轴线枢转。15.根据权利要求11
‑
14中任意一项所述的系统，其特征在于：所述一个或多个移液器被附接到滑架上。16.根据权利要求11
‑
15中任意一项所述的系统，其特征在于：所述液体分配器模块包括一根以上的导管，且每根导管与一个以上储液器中的单独一个流体连通。17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于：所述液体分配器模块包括与第一溶液的储液器流体连通的第一导管和与第二溶液的储液器流体连通的第二导管，并且第一溶液和第二溶液同时被分配到子代细胞培养容器中。18.根据权利要求16或17所述的系统，其特征在于：每根导管是可重复使用和/或可更换的。19.根据权利要求11
‑
18中任意一项所述的系统，其特征在于：还包括至少容纳所述成像模块、移液器模块、液体分配器模块、载物台模块和处理模块的壳体。20.根据权利要求19所述的系统，特征在于：所述壳体是无菌的。21.根据权利要求19或20所述的系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊曼纽尔，
申请(专利权)人：加拿大干细胞科技公司，
类型：发明
国别省市：