Dispositivos y métodos para el cultivo de células.

Un dispositivo de cultivo de células, que comprende:

un cuerpo tridimensional que comprende múltiples superficies bidimensionales que se extienden hacia dentro desde una periferia del cuerpo tridimensional hacia un interior del cuerpo tridimensional,

en donde las múltiples superficies bidimensionales están configuradas para soportar el crecimiento de células eucariotas en una sola capa sobre al menos una mayoría de o la totalidad del área superficial de las múltiples superficies bidimensionales, y en donde el cuerpo tridimensional tiene

(a) una dimensión máxima que varía de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 50 mm; o

(b) una relación del área superficial frente al volumen entre aproximadamente 3 cm2/cm3 y aproximadamente 1.000 cm2/cm3.

Dispositivos y métodos para el cultivo de células La presente descripción se refiere, de forma general, a dispositivos y métodos para el cultivo de células.

Hay varios métodos actuales de cultivo de células eucariotas. Algunos de estos métodos se han desarrollado para el cultivo de un número de células relativamente pequeño, y otros se han desarrollado para la producción y cosecha de las proteínas secretadas por las células en los medios circundantes. Pocos sistemas, sin embargo, se han desarrollado para el aumento de escala comercial del cultivo de células para producir grandes cantidades de células.

El método más común para el cultivo de células eucariotas es por expansión en frascos o en placas bidimensionales como la NUNCLONï¢ Î" CELL FACTORY, que incluye apilamientos de frascos de cultivo de células. Este método tiene varios inconvenientes, incluida la incapacidad para monitorizar y controlar continuamente parámetros medioambientales como la DO, el pH, y alimentar ingredientes/eliminar productos de desecho; baja eficiencia en lo que respecta a las relaciones entre el área superficial y el volumen; la necesidad de incubadoras de gran volumen; la necesidad de una ardua manipulación de los frascos de cultivo; y largos periodos de tiempo para la siembra y el cultivo, que puede ser costoso y perjudicial para la viabilidad celular.

Además, las células pueden ser cultivadas en matrices tridimensionales. Tales matrices pueden incluir materiales porosos de fibra no tejida/tejida y similares a esponjas que pueden ser colocados en un lecho empaquetado dentro de un biorreactor. Estos soportes se utilizan principalmente para la producción y recogida de proteínas secretadas, mientras las células permanecen fijadas a la matriz, más que para el cultivo de células que se eliminan en última instancia, y se utilizan como agentes terapéuticos. Ejemplos de tales soportes son los discos FIBRA-CELLï¢ (Nueva Brunswick) y soportes cerámicos porosos. Véase Wang, G., W. Zhang, et al., "Modified CelliGen-packed bed bioreactors for hybridoma cell culturesâ??. Cytotechnology 9 (1-3) : 41-9 (1992) ; y Timmins, N.E., A. Scherberich, et al., "Three-dimensional cell culture and tissue engineering in a T-CUP (cultivo de tejido bajo perfusión) â??. Tissue Eng 13 (8) : 2021-8 (2007) .

El cultivo en matrices tridimensionales, sin embargo, puede tener algunos inconvenientes. Por ejemplo, puede ser relativamente difícil eliminar células de las matrices, y los procesos de eliminación pueden dañar las células. La producción utilizando tales dispositivos puede ser difícil debido a que las células dañadas pueden no volver a fijarse fácilmente a las superficies del sistema de cultivo. Las diferencias en el tipo y propiedades de los materiales utilizados en las matrices y frascos pueden causar también variación en las interacciones celulares.

Por último, las células pueden ser cultivadas en un biorreactor utilizando micro-soportes no porosos en suspensión o en un lecho fluidizado. Este método permite el crecimiento celular en una sola capa sobre la superficie de microsoportes. El uso de este método requiere, sin embargo, la separación de los soportes de los medios por sedimentación o filtración, que no son procesos sencillos y pueden no dar como resultado altas tasas de recuperación celular. Además, los micro-soportes tienen desviaciones en las superficies a una escala celular, lo que da como resultado un entorno de cultivo que es diferente de los sistemas de cultivo bidimensional.

La presente descripción proporciona dispositivos y métodos para el cultivo bidimensional de las células eucariotas según las reivindicaciones independientes 1 y 2.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un dispositivo para el cultivo de células. El dispositivo puede comprender un cuerpo tridimensional que comprende múltiples superficies bidimensionales que se extienden hacia dentro desde una periferia del cuerpo tridimensional hacia un interior del cuerpo tridimensional, en donde las múltiples superficies bidimensionales están configuradas para soportar el crecimiento en una sola capa de las células eucariotas sobre, al menos, una mayoría de o la totalidad del área superficial de las múltiples superficies bidimensionales, y en donde el cuerpo tridimensional tiene una dimensión máxima que varía de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 50 mm. En contraste con los métodos convencionales para el cultivo bidimensional de las células (donde las células se cultivan en un contenedor que proporciona la superficie bidimensional) , los dispositivos descritos en la presente memoria se introducen en un recipiente que contiene un medio de crecimiento celular. Por ejemplo, los dispositivos descritos en la presente memoria pueden formar parte de un sistema para el cultivo de células como se describe a continuación. Así, en algunas realizaciones, los dispositivos se sumergen dentro del medio de cultivo en el interior de un contenedor adecuado. Para lograr el crecimiento bidimensional de las células en capas individuales, los dispositivos descritos en la presente memoria permiten condiciones de crecimiento controladas que producen células que tienen las características asociadas con células cultivadas en un entorno bidimensional.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un sistema para el cultivo de células. El sistema puede comprender un contenedor y un grupo de cuerpos tridimensionales. Cada cuerpo tridimensional puede comprender múltiples superficies bidimensionales que se extienden hacia dentro desde una periferia del cuerpo tridimensional hacia un interior de cada cuerpo tridimensional, en donde las múltiples superficies bidimensionales están configuradas para soportar el crecimiento de células eucariotas en una sola capa sobre, al menos, una mayoría de o la totalidad del área superficial de las múltiples superficies bidimensionales, y en donde el cuerpo tridimensional tiene una dimensión máxima que varía de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 50 mm o una relación del

área superficial frente al volumen entre aproximadamente 3 cm2/cm3 y aproximadamente 1.000 cm2/cm3.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para el cultivo de las células. El método puede comprender la selección de un grupo de células eucariotas y la puesta en contacto de las células eucariotas con al menos un cuerpo tridimensional, teniendo al menos el cuerpo tridimensional múltiples superficies bidimensionales que se extienden hacia dentro desde una periferia del cuerpo tridimensional hacia un interior de al menos un cuerpo tridimensional, en donde las múltiples superficies bidimensionales están configuradas para soportar el crecimiento de células eucariotas en una sola capa sobre al menos una mayoría de o la totalidad del área superficial de las múltiples superficies bidimensionales, y en donde el cuerpo tridimensional tiene una dimensión máxima que varía de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 50 mm.

De acuerdo con ciertas realizaciones, se proporciona un dispositivo de cultivo de células. El dispositivo puede comprender un cuerpo tridimensional que comprende múltiples superficies bidimensionales que se extienden hacia dentro desde una periferia del cuerpo tridimensional hacia un interior del cuerpo tridimensional, en donde las múltiples superficies bidimensionales están configuradas para soportar el crecimiento de células eucariotas en una sola capa sobre al menos una mayoría de o la totalidad del área superficial de las múltiples superficies bidimensionales, y en donde el cuerpo tridimensional tiene una relación del área superficial frente al volumen entre aproximadamente 3 cm2/cm3 y aproximadamente 1.000 cm2/cm3.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un dispositivo de cultivo de células. El dispositivo puede comprender un cuerpo tridimensional que comprende una lámina de material conformado en una configuración sustancialmente en espiral. La lámina de material puede comprender al menos dos superficies bidimensionales, en donde las superficies bidimensionales pueden estar configuradas para soportar el crecimiento de células eucariotas en una sola capa sobre al menos una mayoría de o la totalidad del área superficial de las múltiples superficies bidimensionales, y en donde el cuerpo tridimensional tiene una relación del área superficial frente al volumen entre aproximadamente 3 cm2/cm3 y aproximadamente 1.000 cm2/cm3.

Descripción de los dibujos La Fig. 1A es una vista en perspectiva de un dispositivo para el cultivo bidimensional de células, de acuerdo con ciertas realizaciones.

La Fig. 1B es una vista en sección transversal del dispositivo de la Fig. 1 A.

La Fig. 2A es una vista en perspectiva... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de cultivo de células, que comprende:

un cuerpo tridimensional que comprende múltiples superficies bidimensionales que se extienden hacia dentro desde una periferia del cuerpo tridimensional hacia un interior del cuerpo tridimensional, en donde las múltiples superficies bidimensionales están configuradas para soportar el crecimiento de células eucariotas en una sola capa sobre al menos una mayoría de o la totalidad del área superficial de las múltiples superficies bidimensionales, y en donde el cuerpo tridimensional tiene (a) una dimensión máxima que varía de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 50 mm; o (b) una relación del área superficial frente al volumen entre aproximadamente 3 cm2/cm3 y 10 aproximadamente 1.000 cm2/cm3.

2. Un dispositivo de cultivo de células, que comprende:

un contenedor; y un grupo de cuerpos tridimensionales, comprendiendo cada cuerpo tridimensional:

múltiples superficies bidimensionales que se extienden hacia dentro desde una periferia del cuerpo tridimensional hacia un interior del cuerpo tridimensional, en donde las múltiples superficies bidimensionales están configuradas para soportar el crecimiento de células eucariotas en una sola capa sobre al menos una mayoría de o la totalidad del área superficial de las múltiples superficies bidimensionales, y en donde los cuerpos tridimensionales tienen:

(a) una dimensión máxima que varía de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 50 mm; o

(b) una relación entre el área superficial y el volumen entre aproximadamente 3 cm2/cm3

y aproximadamente 1.000 cm2/cm3. 25

3. El dispositivo de la reivindicación 1 o el sistema de la reivindicación 2, en donde las múltiples superficies bidimensionales:

(a) comprenden una pluralidad de nervaduras que se extienden desde un interior del cuerpo tridimensional hacia la periferia del cuerpo tridimensional;

(b) comprenden una pluralidad de nervaduras que se extienden sustancialmente paralelas entre sí desde un interior del cuerpo tridimensional hacia la periferia del cuerpo tridimensional;

(c)

(i) tienen una forma curvada y/o comprenden al menos una nervadura en forma de espiral que se extiende desde un interior del cuerpo tridimensional hacia la periferia del cuerpo tridimensional; o 35 (ii) son sustancialmente planas en al menos una parte de su área superficial; y/o (d) comprenden una pluralidad de nervaduras que se extienden desde un núcleo central hacia una periferia del cuerpo tridimensional.

4. El dispositivo de las reivindicaciones 1 ó 3 o el sistema de reivindicaciones 2 ó 3, en donde el cuerpo tridimensional comprende uno al menos de forma sustancialmente esférica, de forma sustancialmente elipsoidal y de forma poliédrica irregular.

5. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-4 o el sistema de cualquiera de las reivindicaciones 2-4, en donde el material que forma las múltiples superficies bidimensionales comprende un material seleccionado de al menos uno de metales, vidrio, borosilicato, fibras de carbono, materiales cerámicos, colágeno, gelatina, 45 hidrogeles y polímeros.

6. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-5 o el sistema de cualquiera de las reivindicaciones 2-5, en donde el material que forma las múltiples superficies bidimensionales comprende al menos un polímero, en donde opcionalmente el polímero es:

(a) seleccionado de una poliamida, un policarbonato, una polisulfona, un poliéster, un poliacetal y 50 poli (cloruro de vinilo) ;

(b) una poliamida, o

(c) un policarbonato.

7. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-6 o el sistema de las reivindicaciones 2-6, en donde 55 las múltiples superficies bidimensionales comprenden adicionalmente al menos un recubrimiento seleccionado para facilitar la fijación y el crecimiento de células eucariotas, en donde opcionalmente al menos un recubrimiento se selecciona de una proteína y polilisina.

8. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-7 o el sistema de cualquiera de las reivindicaciones 2-7, en donde las múltiples superficies bidimensionales se han sometido a un tratamiento superficial con plasma.

9. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-8 o el sistema de cualquiera de las reivindicaciones

2. 8, en donde las múltiples superficies bidimensionales comprenden un módulo y curvatura seleccionados para 5 facilitar el crecimiento de células eucariotas.

10. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-9 o el sistema de cualquiera de las reivindicaciones 2-9, en donde las células eucariotas comprenden al menos una de células madre, células dependientes de anclaje, células mesenquimales y células estromales.

11. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-10 o el sistema de cualquiera de las

reivindicaciones 2-10, en donde la relación entre el área superficial de las múltiples superficies bidimensionales y el volumen del cuerpo tridimensional está entre aproximadamente 3 cm2/cm3 y aproximadamente 1.000 cm2/cm3, en donde opcionalmente la relación entre el área superficial de las múltiples superficies bidimensionales y el volumen del cuerpo tridimensional está entre 10 cm2/cm3 y aproximadamente 15 cm2/cm3.

12. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 2-11, en donde el cuerpo tridimensional tiene una 15 dimensión máxima entre 1 mm y 20 mm.

13. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-11 o el sistema de cualquiera de las reivindicaciones 2-12, en donde el cuerpo tridimensional tiene una dimensión máxima entre aproximadamente 2 mm y 10 mm, en donde opcionalmente el dispositivo es sustancialmente esférico y la dimensión máxima es un diámetro.

14. Un método de cultivar células, que comprende:

seleccionar un grupo de células eucariotas; y poner en contacto las células eucariotas con, al menos, un cuerpo tridimensional definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-11 y 13.

15. El método de la reivindicación 14, en donde la puesta en contacto de células eucariotas con, al menos, un 25 cuerpo tridimensional comprende:

(a) colocar las células y al menos un cuerpo tridimensional en un contenedor;

(b) que comprende adicionalmente suministrar medio de cultivo a las células; y/o

(c) que comprende adicionalmente causar movimiento de, al menos, un cuerpo tridimensional, en donde,

opcionalmente, causar movimiento comprende: 30

(i) girar o agitar el contenedor en el que está contenido al menos un cuerpo tridimensional; o

(ii) proporcionar un flujo de medios en un contenedor en el que está contenido al menos un cuerpo tridimensional.

16. El método de la reivindicación 14, en donde al menos dicho cuerpo tridimensional está sumergido dentro de medio de cultivo dentro de un contenedor adecuado que está configurado para resistir la adhesión celular.