JPS63160579A - 懸濁培養における哺乳動物の細胞の培養方法、前記方法を実施する装置、および蛋白質の調製のための使用 - Google Patents
懸濁培養における哺乳動物の細胞の培養方法、前記方法を実施する装置、および蛋白質の調製のための使用Info
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- JPS63160579A JPS63160579A JP62306034A JP30603487A JPS63160579A JP S63160579 A JPS63160579 A JP S63160579A JP 62306034 A JP62306034 A JP 62306034A JP 30603487 A JP30603487 A JP 30603487A JP S63160579 A JPS63160579 A JP S63160579A
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- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/26—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pH
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、培地(mediam)の交換を限外ip過に
よって実施する、懸濁培養における哺乳動物の細胞の培
養方法に関する。培地(culture mediu
m)は、まず、反応器から微孔質膜を通して抜出して細
胞不含培地を得る。この培地を限外濾過膜に通過させ、
そして限外濾過する。低分子量の構成成分および代謝生
産物を含有する炉液を廃棄し、そして濃縮物を反応器に
戻す、 tP液の量に対応する新鮮な培地を培地の溜か
ら反応器に通す。
よって実施する、懸濁培養における哺乳動物の細胞の培
養方法に関する。培地(culture mediu
m)は、まず、反応器から微孔質膜を通して抜出して細
胞不含培地を得る。この培地を限外濾過膜に通過させ、
そして限外濾過する。低分子量の構成成分および代謝生
産物を含有する炉液を廃棄し、そして濃縮物を反応器に
戻す、 tP液の量に対応する新鮮な培地を培地の溜か
ら反応器に通す。
生物反応器における動物の培養の培養において、いくつ
かの問題が生ずる: 1) 培養物に気体(Ox、Co2)および栄養物!(
グルコース、アミノ酸、ビタミン、蛋白質などを含有す
る液状培地)を良好に供給しなくてはならない。
かの問題が生ずる: 1) 培養物に気体(Ox、Co2)および栄養物!(
グルコース、アミノ酸、ビタミン、蛋白質などを含有す
る液状培地)を良好に供給しなくてはならない。
2) 不用な物質(ラクトース、遊離されたアミノ酸、
アンモニア、生成した過剰のCo2など)を廃棄しなく
てはならない。
アンモニア、生成した過剰のCo2など)を廃棄しなく
てはならない。
高い細胞密度において、概して、これは液状培地および
酸素の高い入力を必要とさせる。これらの要件を満足す
るいくつかの方法は、現在、利用6(能である0通気(
gassing)のため、管による通気[シリコーンの
管: ドイツ国特許(DE)2940 446号、多孔
質ポリプロピレン中空繊維を使用する泡不含通気: ド
イツ国特許(DE)3 430 924 A1号1、
泡通気または表面通気が使用されている。
酸素の高い入力を必要とさせる。これらの要件を満足す
るいくつかの方法は、現在、利用6(能である0通気(
gassing)のため、管による通気[シリコーンの
管: ドイツ国特許(DE)2940 446号、多孔
質ポリプロピレン中空繊維を使用する泡不含通気: ド
イツ国特許(DE)3 430 924 A1号1、
泡通気または表面通気が使用されている。
細胞を保持する培地を交換するため、回転フィルター(
A、L、ボン・ウェーゼル(von Wezcl(1
984)、生物学基準の発展(I) eyc1op@e
nts biol、 S Landard、) 、
55.3−9ベージ1、Mg2またはフィルタ一単位を
有する外部の循環系[W、R,)ルバー ) (1’o
lbcrt) 、 Y、 7 x−グー(F’ede
r) (1983) 、発酵法にライて年次報告(An
nual Reports on Fers+e
uLation Process) 、Vol、 6
.35−74ページ1が使用されている。
A、L、ボン・ウェーゼル(von Wezcl(1
984)、生物学基準の発展(I) eyc1op@e
nts biol、 S Landard、) 、
55.3−9ベージ1、Mg2またはフィルタ一単位を
有する外部の循環系[W、R,)ルバー ) (1’o
lbcrt) 、 Y、 7 x−グー(F’ede
r) (1983) 、発酵法にライて年次報告(An
nual Reports on Fers+e
uLation Process) 、Vol、 6
.35−74ページ1が使用されている。
動物細胞の生産は低いため、得られる生産物濃度は非常
に低い、それゆえ、連続的操業のためには商い培地の処
理量を必要とする。生産物は引続く毘作で濃縮しなくて
はならない、既知の方法(限外濾過、イオン交換、クロ
マトグラフィー、(NH,)、So、沈殿など)はこの
ために使用されている。
に低い、それゆえ、連続的操業のためには商い培地の処
理量を必要とする。生産物は引続く毘作で濃縮しなくて
はならない、既知の方法(限外濾過、イオン交換、クロ
マトグラフィー、(NH,)、So、沈殿など)はこの
ために使用されている。
生産および生産物の濃縮の分離は、血清不含培養の場合
において、流入する培地中の保護的蛋白質を連続的に補
充しなくてはならないことを意味する。こうして、細胞
の培養、生産および生産物の濃縮を連続的に実施できる
方法および装置が目的とされた。
において、流入する培地中の保護的蛋白質を連続的に補
充しなくてはならないことを意味する。こうして、細胞
の培養、生産および生産物の濃縮を連続的に実施できる
方法および装置が目的とされた。
この目的は、限外濾過によって培地の交換を実施するこ
とによって達成される。培地を限外濾過すると、培地中
に高分子量の生産物が保持され、そして低分子量代謝生
産物がtP液を経て廃棄される。
とによって達成される。培地を限外濾過すると、培地中
に高分子量の生産物が保持され、そして低分子量代謝生
産物がtP液を経て廃棄される。
限外t濾過は、バッチ式方法および連続的方法の両者で
実施できる。培地の体積を一定■こ維持するために、炉
液として抜出された量と同じ量の新鮮な培地を貯蔵容器
から培養に供給しなくてはならない、限外濾過膜の詰ま
りを回避するために、培地を反応器から微孔質膜を経て
取り出し、ここで微孔質膜は親水性とされており、そし
て細胞を保持する。適当な例は多孔質ポリプロピレン膜
[ドイツ国特許(DE−A)3 10”? 874号
1であり、この膜は有機ようばい高湿潤化され、次いで
水の処置によって親水性とされている。限外濾過によっ
て得られた濃縮物は、反応器に戻すか、あるいは収り出
して生産物を収穫することができる。酸素または空気を
使用する培地の通気は、有利には、ドイツ国特許(DE
−A)1 34 30924号に記@される方法によっ
て実施される。疎水性でありかつ多孔質である膜の中空
フィラメント、例えば、ポリプロピレンの中空フィラメ
ントは、この通気法のためにとくに適することがわかっ
た。
実施できる。培地の体積を一定■こ維持するために、炉
液として抜出された量と同じ量の新鮮な培地を貯蔵容器
から培養に供給しなくてはならない、限外濾過膜の詰ま
りを回避するために、培地を反応器から微孔質膜を経て
取り出し、ここで微孔質膜は親水性とされており、そし
て細胞を保持する。適当な例は多孔質ポリプロピレン膜
[ドイツ国特許(DE−A)3 10”? 874号
1であり、この膜は有機ようばい高湿潤化され、次いで
水の処置によって親水性とされている。限外濾過によっ
て得られた濃縮物は、反応器に戻すか、あるいは収り出
して生産物を収穫することができる。酸素または空気を
使用する培地の通気は、有利には、ドイツ国特許(DE
−A)1 34 30924号に記@される方法によっ
て実施される。疎水性でありかつ多孔質である膜の中空
フィラメント、例えば、ポリプロピレンの中空フィラメ
ントは、この通気法のためにとくに適することがわかっ
た。
本発明の範囲内の[懸濁培ft (5uspen3io
n cu1ture) Jは、培地中で懸濁して自由
に増殖する細胞の培養、および微小坦体または他の粒子
に付着して増殖する#1胞の培養の両者として定義され
る。
n cu1ture) Jは、培地中で懸濁して自由
に増殖する細胞の培養、および微小坦体または他の粒子
に付着して増殖する#1胞の培養の両者として定義され
る。
本発明による方法は次の利点を有する:1) 艮い期間
にわたって連続的に非常に高い細胞密度>lXl0’細
胞/1に到達することが可能である。
にわたって連続的に非常に高い細胞密度>lXl0’細
胞/1に到達することが可能である。
2) 反応器系における所望の生産物の一1F積は、非
常に高い濃度を発生させ、これは培養の懸濁液の最終に
精製を促進する。
常に高い濃度を発生させ、これは培養の懸濁液の最終に
精製を促進する。
3) 生物反応器内に高い生産物濃度は、蛋白質不含栄
養培地の使用を可能とする。
養培地の使用を可能とする。
4) 生産反応器からのバッチ式または連続的な生産物
の抜出しは、高い細胞密度においてさえ、細胞の培養を
増殖のためにすぐれた条件の維持を可能とし、こうして
高い特定の生産物の生産速度が達成される。
の抜出しは、高い細胞密度においてさえ、細胞の培養を
増殖のためにすぐれた条件の維持を可能とし、こうして
高い特定の生産物の生産速度が達成される。
5) 制御された培養条件(酸素、pH)下の均質な#
胞培養、すべてのIB胞への培地の均一な供給および代
謝生産物の廃菜という利点は、この系において、高い生
存細胞総数および死亡#ll胞のわずかに低い生産を保
証する。
胞培養、すべてのIB胞への培地の均一な供給および代
謝生産物の廃菜という利点は、この系において、高い生
存細胞総数および死亡#ll胞のわずかに低い生産を保
証する。
6) 限外濾過単位の排除限界の選択によって、戻る分
画の量を固定することが可能である、排除限界は<1,
000°ダルトンから〉i50,000ダルトンまでの
範囲で変化することができる。膜は基質および阻害的生
産物を透過するが、生産物に対して不透過性であるよう
に、選択しなくてはならない、排除限界<100.00
0、例えば、s、ooo、io、ooo、20,000
または50,000をもつ膜を使用することが好ましい
。
画の量を固定することが可能である、排除限界は<1,
000°ダルトンから〉i50,000ダルトンまでの
範囲で変化することができる。膜は基質および阻害的生
産物を透過するが、生産物に対して不透過性であるよう
に、選択しなくてはならない、排除限界<100.00
0、例えば、s、ooo、io、ooo、20,000
または50,000をもつ膜を使用することが好ましい
。
7) 必要な反応体積は連続的方法にために減少する。
8) 懸濁した細胞ばがりでなく、付着性の細胞、例え
ば、微小坦体培養の形態で、使用することが可能である
。なぜなら、#l胞不含培地の抜出しは、透析膜の限外
濾過の機能を傷害する付着性細胞による透析膜上の集落
化を防止rるからである。
ば、微小坦体培養の形態で、使用することが可能である
。なぜなら、#l胞不含培地の抜出しは、透析膜の限外
濾過の機能を傷害する付着性細胞による透析膜上の集落
化を防止rるからである。
実施例
微小濾過(m1crofilLration) (反応
器内)および限外濾過(外部)の前述の組み今わせを1
゜2すy)ルの規模で試験した。使用した細胞系は、血
清不含培地中の、ヒ) EBV形貿転換Bリンパ球(E
、)から構成されていた。この化合物はモノクローナル
抗体を生産する。
器内)および限外濾過(外部)の前述の組み今わせを1
゜2すy)ルの規模で試験した。使用した細胞系は、血
清不含培地中の、ヒ) EBV形貿転換Bリンパ球(E
、)から構成されていた。この化合物はモノクローナル
抗体を生産する。
培地は、蛋白¥I B S A (1g/ l ) 、
) 7’ ンX 7 g’/ ン(10mg/l) H
よV インス+) ン(10+g/ l)および多少の
低分子量補充物質を添加した、基本培地DMEMおよび
F゛12の1:1混合物から成っていた。
) 7’ ンX 7 g’/ ン(10mg/l) H
よV インス+) ン(10+g/ l)および多少の
低分子量補充物質を添加した、基本培地DMEMおよび
F゛12の1:1混合物から成っていた。
培地の交換のために親水性とされたポリプロピレンの中
空フィラメントの膜の2m、およV通気のための疎水性
膜[ドイツ国特許(DE)3 430 924 A1
号1を、1.2リツトルの反応器内に順次に設置し、そ
して操作のため準備した反応器内で滅菌した。通気はp
ot刊御単位Sfc置装よび4−チャンネルの質fi1
70−メーターを介して、40%空気飽和のターデッ)
po2に維持した。通気系においてCO2の調節により
pHを制御することが可能であった。
空フィラメントの膜の2m、およV通気のための疎水性
膜[ドイツ国特許(DE)3 430 924 A1
号1を、1.2リツトルの反応器内に順次に設置し、そ
して操作のため準備した反応器内で滅菌した。通気はp
ot刊御単位Sfc置装よび4−チャンネルの質fi1
70−メーターを介して、40%空気飽和のターデッ)
po2に維持した。通気系においてCO2の調節により
pHを制御することが可能であった。
栄養培地(BSA不含およびトランス7エリン不含ンを
、親水性とされた膜を通して、パッチ式に、ポンプ(1
,4,1)を経て反応器中に供給しく第1図参照)、そ
して使用した培地は第2ボン7”(1,4,2)を経て
取り出した6ポンプ1゜4.1が作動している間、ポン
プ1,4.2は静止しており、こうして中空フィラメン
ト膜からの出口は閉じていた。ポンプ1.4.2による
培地の取り出しの間、ポンプ1.4.3は静止したおり
、そして膜への入口は閉じていた。この操作は重量制御
装置により制御され、そして新訂な培地による膜のM絞
的バック−7ラツシングのため、干渉のない作動を保証
した。
、親水性とされた膜を通して、パッチ式に、ポンプ(1
,4,1)を経て反応器中に供給しく第1図参照)、そ
して使用した培地は第2ボン7”(1,4,2)を経て
取り出した6ポンプ1゜4.1が作動している間、ポン
プ1,4.2は静止しており、こうして中空フィラメン
ト膜からの出口は閉じていた。ポンプ1.4.2による
培地の取り出しの間、ポンプ1.4.3は静止したおり
、そして膜への入口は閉じていた。この操作は重量制御
装置により制御され、そして新訂な培地による膜のM絞
的バック−7ラツシングのため、干渉のない作動を保証
した。
中空フィラメントからの出口は、ポンプ1.4゜2を経
て透析モノニールの透析側(炉液制)に接続されていた
。濃縮物は透析側からポンプ1.4゜3を経て取り出さ
れ、そして反応器へ戻される。
て透析モノニールの透析側(炉液制)に接続されていた
。濃縮物は透析側からポンプ1.4゜3を経て取り出さ
れ、そして反応器へ戻される。
ポンプ1.4.2およびポンプ1.4.3のボンピング
速度から生じる体積の差は、限外濾過膜を強制通過させ
られ、そしてvP枦液器中に集められた。それは合計の
流れの約95%の量であった。
速度から生じる体積の差は、限外濾過膜を強制通過させ
られ、そしてvP枦液器中に集められた。それは合計の
流れの約95%の量であった。
発酵の結果を第2図および第3図に示す。
第2図は、細胞密度および蛋白質濃度(BSABよびΔ
b)のグラフを示す8発酵器に7.5×105細胞/め
1の合計細胞密度で接種し、死亡細胞の比率は48%で
あった。連続的操作は接?!Il後短時間で開始した。
b)のグラフを示す8発酵器に7.5×105細胞/め
1の合計細胞密度で接種し、死亡細胞の比率は48%で
あった。連続的操作は接?!Il後短時間で開始した。
最初の80時間の間、培養は1×10°細胞/履1の生
存細胞密度に増殖し、−力死亡細胞は30%に減少し、
そして抗体濃度は50〜100mg/Iで比較的一定に
とどまる。次の60時間の間、培養は最短の2倍になる
時間(doubling timc)を示す。死亡細
胞の比率は20〜25%に減少し、そしてそこからこれ
らの限界内にとどまる。ここで、抗体濃度は、直線的に
増加する(限外濾過膜のM積作用)、3.5X10Ii
細胞/ m Iの生存細胞密度において、新しい、より
艮い2倍になるvfIIIへ曲がるが、その後、生存細
胞密度が260時間の発酵時間に1.2×107細胞/
mlになるまで、比較的一定にとどまる。この闇、抗体
濃度は520mH/lに減少する。
存細胞密度に増殖し、−力死亡細胞は30%に減少し、
そして抗体濃度は50〜100mg/Iで比較的一定に
とどまる。次の60時間の間、培養は最短の2倍になる
時間(doubling timc)を示す。死亡細
胞の比率は20〜25%に減少し、そしてそこからこれ
らの限界内にとどまる。ここで、抗体濃度は、直線的に
増加する(限外濾過膜のM積作用)、3.5X10Ii
細胞/ m Iの生存細胞密度において、新しい、より
艮い2倍になるvfIIIへ曲がるが、その後、生存細
胞密度が260時間の発酵時間に1.2×107細胞/
mlになるまで、比較的一定にとどまる。この闇、抗体
濃度は520mH/lに減少する。
引続いて、反応器体積の21%を細胞および生産物につ
いて収穫しく抗体の収穫:125mg)そして蛋白質不
含培地を補充した。30時間後、生存細胞密度は1.4
X10′細胞/ mlに増加し、そして抗体濃度は59
0 mg/ lに増加していtこ。
いて収穫しく抗体の収穫:125mg)そして蛋白質不
含培地を補充した。30時間後、生存細胞密度は1.4
X10′細胞/ mlに増加し、そして抗体濃度は59
0 mg/ lに増加していtこ。
この時29%の細胞および生産物の池の収穫を実施し、
再び、蛋白質不含培地を補充した。約200鎗gの抗体
がこの時収穫された。さらに2:3時開後、生存細胞密
度は、再び、1,2X10’m胞/mlに増加し、そし
て抗体濃度は610 lIIg/ Iに増加していた。
再び、蛋白質不含培地を補充した。約200鎗gの抗体
がこの時収穫された。さらに2:3時開後、生存細胞密
度は、再び、1,2X10’m胞/mlに増加し、そし
て抗体濃度は610 lIIg/ Iに増加していた。
R後の150時間の開、培地の処理量を約0.9〜1.
3倍の反応器体積/日に54節した。
3倍の反応器体積/日に54節した。
第3図は、他の発酵パラメーター(培地の処理lt−I
I8.1102、グルツース、乳酸塩)をlバす。
I8.1102、グルツース、乳酸塩)をlバす。
10.000ダルトンの排除限界をもつ限外濾過膜を使
用したため、BSA(67,000ダルトン)およびト
ランスフェリン(87,000ダルトン)を反応器に1
回添加するだけでよかった。
用したため、BSA(67,000ダルトン)およびト
ランスフェリン(87,000ダルトン)を反応器に1
回添加するだけでよかった。
インスリンの栄養培地への添加はlX10’jl胞/鴫
1までのみの生存細胞密度に維持され、次いで完全に中
止した。低分子量の補充物質の添加は発酵を通じて維持
したが、高い生存細胞密度においてさえ増加しなかった
。
1までのみの生存細胞密度に維持され、次いで完全に中
止した。低分子量の補充物質の添加は発酵を通じて維持
したが、高い生存細胞密度においてさえ増加しなかった
。
表1は、反応器内の蛋白質濃度および抗体の合Jl蛋白
質への寄与百分率を示す。
質への寄与百分率を示す。
表1
”「 BSA IビM IgM床1
■ 匡りりlLw乙月−−簾一116 1.0
00 150 13283 1.000
505 343:(656061052
■ 匡りりlLw乙月−−簾一116 1.0
00 150 13283 1.000
505 343:(656061052
第1図は、本発明による装置の設SFを線図的に示す。
1.1 新鮮な培地の貯蔵容器
1.2 炉液の容器
1.3 限外濾過モノニール
1.4.1〜1.4.3 ポンプ
1.6 気体ラインをもつ疎水性通気膜1.7 親水性
培地交換中空フィラメント膜1.8 pH電極 1.9pH1902、pCO2などの制御単位装置 1.10 通気および培地の交換膜のための取付 tjS2図は、抗体濃度、BSAz農度および細胞密度
対培養時開を示すグラフである。 fpJJはIは、栄養物質および代謝生産物灯培養時間
を示ケグラフである。 特許出願人 バイエル・アクチェンデゼルシャ7ト FIG、 1 ゜狼l事鷹度 img/IIc:+
0 () 0 0
0徊舵客度 1c/m1l −−び
培地交換中空フィラメント膜1.8 pH電極 1.9pH1902、pCO2などの制御単位装置 1.10 通気および培地の交換膜のための取付 tjS2図は、抗体濃度、BSAz農度および細胞密度
対培養時開を示すグラフである。 fpJJはIは、栄養物質および代謝生産物灯培養時間
を示ケグラフである。 特許出願人 バイエル・アクチェンデゼルシャ7ト FIG、 1 ゜狼l事鷹度 img/IIc:+
0 () 0 0
0徊舵客度 1c/m1l −−び
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、培地の交換を限外濾過によって実施することを特徴
とする懸濁培養における哺乳動物の細胞の培養方法。 2、限外濾過に通過させる培地は反応器からの細胞不含
濾液である特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、酸素の濃度およびpHを制御しかつ調節する特許請
求の範囲第1または2項記載の方法。 4、限外濾過膜が100,000ダルトンより大きい分
子量を有する分子に対して不透過性である特許請求の範
囲第1〜3項のいずれかに記載の方法。 5、限外濾過膜が50,000ダルトンより大きい分子
量を有する分子に対して不透過性である特許請求の範囲
第1〜4項のいずれかに記載の方法。 6、限外濾過膜が10,000ダルトンより大きい分子
量を有する分子に対して不透過性である特許請求の範囲
第1〜5項のいずれかに記載の方法。 7、限外濾過による培地の交換はバッチ式であるいは連
続的に実施する特許請求の範囲第1〜6項のいずれかに
記載の方法。 8、懸濁培養する細胞のための反応器、培養の制御に必
要な制御系、および反応器から細胞不含培地を抜出すた
めのフィルターから成り、細胞不含培地を反応器に戻す
、特許請求の範囲第1〜6項のいずれかに記載の方法を
実施するための装置であって、培地の交換のための限外
濾過膜が細胞不含培地の循環系中に組込まれていること
を特徴とする前記装置。 9、限外濾過により抜出された培地と置換するための新
鮮な培地のための培地の溜をさらに含有する特許請求の
範囲第8項記載の装置。 10、組み換え蛋白質、天然蛋白質、酵素および抗体の
調製のための特許請求の範囲第8または9項記載の処置
の使用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3641826.9 | 1986-12-06 | ||
| DE19863641826 DE3641826A1 (de) | 1986-12-06 | 1986-12-06 | Verfahren zur kultivierung von saeugerzellen in einer suspensionskultur, vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens und verwendung bei der herstellung von proteinen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63160579A true JPS63160579A (ja) | 1988-07-04 |
Family
ID=6315669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62306034A Pending JPS63160579A (ja) | 1986-12-06 | 1987-12-04 | 懸濁培養における哺乳動物の細胞の培養方法、前記方法を実施する装置、および蛋白質の調製のための使用 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JPS63160579A (ja) |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| EP0336966B1 (en) * | 1987-09-07 | 1994-07-13 | Hitachi, Ltd. | Cell culture method and apparatus |
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1987-12-04 JP JP62306034A patent/JPS63160579A/ja active Pending
Also Published As
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| EP0270908A3 (de) | 1989-11-15 |
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