Многокамерный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций

Авторы патента:

Оганесян Рубен Вагеевич (RU)

C12N5/07 - Недифференцированные клетки человека, животных или растений, например клеточные линии; ткани; культивирование или сохранение их; питательные среды для них (размножение растений из тканевых культур A01H 4/00)

C12M3/00 - Устройства для работы с клетками тканей, человека, животных или растений и(или) культурами вирусов

Владельцы патента RU 2723955:

Оганесян Рубен Вагеевич (RU)

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен многокамерный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций. Биореактор содержит станину с электродвигателем и камерой. Камера состоит из сосуда с прозрачными стенками и герметичными крышками с обеих сторон, первая из которых содержит сквозные отверстия для прохождения трубок притока и оттока жидкостей. На валу электродвигателя закреплен барабан, в котором расположено несколько камер биореактора, причем герметичные крышки камер жестко соединены между собой посредством эксцентричной трубки внутреннего оттока и имеющей торцевое отверстие трубки наружного притока. В зоне центрального отверстия первой крышки с наружной стороны закреплена герметизирующая подвижное соединение трубки внутреннего притока и первой крышки фиксирующая деталь. Вторая крышка имеет сообщающиеся и глухие отверстия для крепления трубок, в том числе центральной трубки оттока. При этом на трубке внутреннего притока крепится один конец образца, а на центральной трубке оттока крепится второй конец образца. Изобретение обеспечивает расширение технологических возможностей и повышение удобства обслуживания биореактора. 1 з.п. ф-лы., 16 ил.

Изобретение относится к устройству для культивирования клеток и может быть использовано в клеточной биологии, молекулярной биологии, биоинженерии, экспериментальной биологии и хирургии для создания тканеинженерного органа.

Трансплантация органов является эффективным методом лечения пациентов, страдающих заболеваниями в терминальной стадии. К сожалению, она связана с постоянным недостатком донорских органов и необходимостью пожизненной иммуносупрессивной терапии, имеет высокий процент смертности, а пересадка органов по этическим соображениям не производится во многих странах. Это вызывает потребность в новых методах лечения для восстановления или замещения поврежденных органов и тканей. В этом плане перспективным является развитие тканевой инженерии. В настоящее время существует ряд примеров применения биоинженерных тканей и органов в клинической практике (см. Dohmenetal., 2011, Atala et al., 2006, Roya-Riveraetal., 2011, Macchiarini et al., 2008, Biancosino et al., 2006, Zehr et al., 2005, Cebotari et al., 2006, Brever et al., 2011). Тканевая инженерия может стать альтернативным способом лечения органов с нарушенными функциями, где одним из определяющих компонентов является биореактор - это устройство, которое можно использовать для рецеллюляризации, т.е. заселения клетками реципиента, как естественных, так и синтетических каркасов. Важным свойством такого устройства является точное воспроизведение физиологических параметров определенной ткани или органа, которое служит важнейшим стимулом для размножения клеток в биореакторе.

Известен патент US 2015/0329816 A1 от 19.11.2015, в котором раскрыто устройство биореактора с возможностью протока среды внутри и снаружи фиксированного образца, а также регулировки длины. Биореактор состоит из основы с пазами и зажимами для стекол, которые в собранном виде формируют рабочую камеру и резервуар для питательной среды, а также трубок для фиксации образца, тока жидкости внутри его и снаружи. Биореактор может быть использован следующим образом: образец фиксируется в камере биореактора на двух трубках, в соответствующие пазы основы биореактора вставляются стекла, которые далее фиксируются зажимами, обеспечивая герметичность камеры, после чего производится проток питательной среды.

Недостатком данного устройства является невозможность вращения камеры с фиксированным образцом, что приводит к необходимости использования дополнительных устройств для вращательного заселения образца клетками перед его размещением в самом биореакторе. Это усложняет процесс выращивания тканеинженерной конструкции, а также повышает риск контаминации.

Также известен патент US 8,507,263 В2 от 31.08.2013, в котором раскрыто устройство биореактора для тканевой инженерии трубчатых органов с возможностью вращения образца, тока питательной жидкости через его просвет и по наружной поверхности. Биореактор состоит из камеры для размещения трубчатого органа, множества деталей центрального вала, электродвигателя, обеспечивающего его вращение, и насосов, соединенных с емкостями камеры. Биореактор может быть использован следующим образом: в камеру помещают трубчатый орган, производят внесение на его поверхности клеточных суспензий, далее по системе коммуникационных трубок при помощи насосов подаются питательные жидкости при одновременном вращении образца.

Недостатками данного биореактора являются недостижимость естественного ламинарного тока жидкости в просвете фиксированного образца, необходимость использования множества переходников-удлинителей для фиксации образцов различной длины, невозможность работы с несколькими образцами.

В качестве прототипа изобретения взята патентная заявка с регистрационным номером 201714921 и входящим номером 025891 от 27.04.2017 «Универсальный биореактор для выращивания тканей нженерных конструкций», в которой раскрыто устройство биореактора, способного обеспечивать перфузию питательной среды внутри и снаружи фиксированного трубчатого образца, а также производить его растяжение и скручивание. Биореактор состоит из станины и камеры, соединенной с электродвигателем, насосов и трубок. Камера биореактора состоит из прозрачного сосуда с крышками с обеих сторон, содержащего внутри подвижный поршень и внутреннюю камеру. Образец фиксируется в камере на переходниках, один из которых фиксирован к подвижному узлу, а второй к поршню. Биореактор может быть использован следующим образом: в камеру помещают орган или ткань, вносят на его поверхности клеточные суспензии, производят проток питательных жидкостей, при одновременном скручивании и растяжении образца.

К недостаткам данного устройства можно отнести невозможность расположения нескольких камер на станине и следовательно работы с несколькими изолированными образцами, а также сложность фиксации образцов в камере биореактора, в ходе которой возможно их повреждение.

Задачами изобретения являются: расширение технологических возможностей и повышение удобства обслуживания биореактора.

Поставленные задачи решаются тем, что предлагаемый многокамерный биореактор содержит станину с электродвигателем и камерой, состоящей из сосуда с прозрачными стенками и герметичными крышками с обеих сторон, выполненными в виде литых цилиндров, первая из которых содержит сквозные отверстия для прохождения трубок притока и оттока жидкостей, перекачиваемых при помощи насосов, для фиксации образцов различной конфигурации и диаметра биореактор снабжен соответствующими переходниками. Новым является то что на валу электродвигателя закреплен барабан, в котором расположено несколько камер биореактора, герметичные крышки камер жестко соединены между собой посредством эксцентричной трубки внутреннего оттока и трубки наружного притока, имеющей торцевое отверстие, в зоне центрального отверстия первой крышки с наружной стороны закреплена фиксирующая деталь, герметизирующая подвижное соединение трубки внутреннего притока, на которой фиксируется один конец образца, и первой крышки, вторая крышка имеет сообщающиеся и глухие отверстия, в которых крепятся трубки, в том числе центральная трубка оттока, на которой фиксируется второй конец образца.

Фиксация образцов, диаметр которых отличается от диаметра трубки внутреннего притока и центральной трубки оттока осуществляется при помощи переходников.

Предлагаемая конструкция расширяет технологические возможности за счет увеличения числа камер, расположенных на станине, а за счет соответствующего расположения трубок в камере биореактора и жесткой фиксации крышек между собой упрощается процесс смены и фиксации образцов, уменьшается риск их повреждения.

На фиг. 1 прилагаемых изображений показан общий вид многокамерного биореактора, вид в плане;

на фиг. 2 - станина биореактора без камер;

на фиг. 3 - барабан;

на фиг. 4 - камера биореактора;

на фиг. 5 - первая крышка;

на фиг. 6 - фиксирующая деталь;

на фиг. 7 - вторая крышка;

на фиг. 8 - сосуд;

на фиг. 9 - трубка внутреннего притока

на фиг. 10 - центральная трубка оттока

на фиг. 11 - эксцентричная трубка внутреннего оттока

на фиг. 12 - трубка наружного притока

на фиг. 13 - трубка наружного оттока

на фиг. 14 - переходники;

на фиг. 15 - фиксированный в камере образец

на фиг. 16 - фиксированный в камере образец с диаметром отличным от диаметра трубки внутреннего притока и центральной трубки оттока;

Многокамерный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций содержит станину 1 с установленным на ней электродвигателем 2, на валу которого закреплен барабан 3, в котором располагаются камеры 4 биореактора. Камера 4 биореактора состоит из сосуда 5 с прозрачными стенками и двух крышек, выполненных в виде литых цилиндров, жестко соединенных между собой посредством эксцентричной трубки внутреннего оттока 6 и трубки наружного притока 7, имеющей торцевое отверстие 8. Первая крышка 9 содержит сквозные отверстия 10 для прохождения трубок притока и оттока жидкостей, в том числе трубки наружного оттока 11, в зоне центрального отверстия первой крышки 9 с наружной стороны закреплена фиксирующая деталь 12, герметизирующая подвижное соединение трубки внутреннего притока 13, на которой фиксируется один конец образца 14, и первой крышки 9, вторая крышка 15 имеет сообщающиеся 16 и глухие отверстия 17, в которых крепятся трубки, в том числе центральная трубка оттока 18, на которой фиксируется второй конец образца 14. Для фиксации образцов 19, диаметр которых отличается от диаметра трубки внутреннего притока 13 и центральной трубки оттока 18 используются соответствующие переходники 20.

Биореактор работает следующим образом.

1. Работа с образцом, диаметр которого совпадает с диаметром трубки внутреннего притока и центральной трубки оттока.

Трубка внутреннего притока 13 располагается так, чтобы расстояние между ней и центральной трубкой оттока 18 соответствовало длине выбранного образца 14. Фиксирующая деталь 12 крепится к первой крышке 9, фиксируя трубку внутреннего притока 13 в определенном положении. Образец 14 фиксируется на трубке внутреннего притока 13 и на центральной трубке оттока 18. На поверхности образца вносятся клеточные суспензии. Сосуд 5 фиксируется к камере 4. К трубкам камеры биореактора подсоединяются трубки, соединяющие ее с резервуарами с питательной средой и насосами. Камера 4 биореактора размещается в барабане 3 станины 1. Производится вращение барабана 3 с фиксированной в нем камерой 4.

2. Работа с образцом с диаметром отличным от диаметров трубки внутреннего притока и центральной трубки оттока.

Переходники 20, диаметр которых соответствует диаметру выбранного образца 19, фиксируются на трубке внутреннего притока 13 и на центральной трубке оттока 18. Трубка внутреннего притока 13 располагается так, чтобы расстояние между переходниками 20 соответствовало длине выбранного образца 19. Фиксирующая деталь 12 крепится к первой крышке 9, фиксируя трубку внутреннего притока 13 в выбранном положении. Образец 19 фиксируется на переходниках. На поверхности образца вносятся клеточные суспензии. Сосуд 5 фиксируется к камере 4. К трубкам камеры 4 биореактора подсоединяются трубки, соединяющие ее с резервуарами с питательной средой и насосами. Камера 4 биореактора размещается в барабане 3 станины 1. Производится вращение барабана 3 с фиксированной в нем камерой 4.

1. Многокамерный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций, содержащий станину с электродвигателем и камерой, состоящей из сосуда с прозрачными стенками и герметичными крышками с обеих сторон, выполненными в виде литых цилиндров, первая из которых содержит сквозные отверстия для прохождения трубок притока и оттока жидкостей, перекачиваемых при помощи насосов, для фиксации образцов различной конфигурации и диаметра биореактор снабжен соответствующими переходниками, отличающийся тем, что на валу электродвигателя закреплен барабан, в котором расположено несколько камер биореактора, герметичные крышки камер жестко соединены между собой посредством эксцентричной трубки внутреннего оттока и трубки наружного притока, имеющей торцевое отверстие, в зоне центрального отверстия первой крышки с наружной стороны закреплена фиксирующая деталь, герметизирующая подвижное соединение трубки внутреннего притока, на которой крепится один конец образца, и первой крышки, вторая крышка имеет сообщающиеся и глухие отверстия, в которых крепятся трубки, в том числе центральная трубка оттока, на которой крепится второй конец образца.

2. Многокамерный биореактор для выращивания тканеинженерных конструкций по п. 1, отличающийся тем, что содержит переходники для фиксации образцов, диаметр которых отличается от диаметра трубки внутреннего притока и центральной трубки оттока.

Изобретение относится к биохимии и медицине и представляет собой способ формирования кластера клеток, включающий: (i) объединение популяции гетерогенных клеток почки и популяции биоактивных клеток, где популяция гетерогенных клеток почек содержит клетки, полученные из биоптата почки или из целой почки млекопитающего или происходящие из культуры клеток in vitro, полученных из биоптата почки или целой почки млекопитающего, и где популяция биологически активных клеток (а) содержит популяцию эндотелиальных клеток, полученных не из почек, или популяцию эндотелиальных клеток-предшественников, полученных не из почек, и (b) выделена из источника, происходящего из взрослой особи, или из клеточной линии, происходящей из взрослой особи, и (ii) культивирование популяции гетерогенных почечных клеток и популяции биоактивных клеток в трехмерной культуральной системе, содержащей вращающиеся колбы до образования кластера клеток, где популяцию гетерогенных клеток почки и популяцию биоактивных клеток культивируют независимо в течение первого периода времени, а затем объединяют и культивируют в трехмерной культуральной системе в течение второго периода времени, где второй период времени составляет не менее 24 часов.

Не являющиеся человеком животные с дефицитом дпнрнк // 2721855

Изобретение относится к области биохимии, в частности к грызуну для оценки потери функции длинной межгенной некодирующей РНК (дпнРНК), содержащему в своем геноме модифицированный эндогенный локус дпнРНК, способу его получения, а также к его клетке, ткани и эмбриону и способу их получения.

Вакцинная композиция против злокачественной опухоли // 2721574

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к противоопухолевым пептидным вакцинам, и может быть использовано в медицине для лечения или профилактики рака.

Клеточная культура и биотрансплантат для регенерации костной ткани на ее основе // 2721532

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к клеточному сфероиду для создания костных тканей и тканеинженерных конструкций, используемых для восполнения костных дефектов, и биотрансплантату для регенерации костной ткани при хирургическом лечении деструктивных, дегенеративно-дистрофических, травматических или врожденных поражений костной ткани.

Способ получения высококачественных индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ипск) // 2721266

Изобретение относится к области биохимии, в частности к применению вещества, содержащего ген Н1foo, матричную РНК Н1foo или протеин Н1foo, для улучшения качества индуцированной плюрипотентной стволовой клетки.

Последовательности 3'-utr для стабилизации рнк // 2720934

Изобретение относится к биотехнологии. Описана молекула нуклеиновой кислоты, содержащая, в направлении транскрипции 5' → 3': (a) промотор, (b) транскрибируемую последовательность нуклеиновой кислоты или последовательность нуклеиновой кислоты для введения транскрибируемой последовательности нуклеиновой кислоты и (c) последовательность нуклеиновой кислоты, которая, будучи транскрибированной под контролем промотора (a), кодирует 3'-нетранслируемую область транскрипта, которая в естественных условиях не связана с нуклеиновой кислотой (b), причем указанная 3'-нетранслируемая область содержит последовательность нуклеиновой кислоты, которая выбрана из группы, состоящей из: (c-1) последовательности нуклеиновой кислоты 3'-нетранслируемой области FCGRT, ее фрагмента или варианта указанных последовательности нуклеиновой кислоты или фрагмента, (c-2) последовательности нуклеиновой кислоты 3'-нетранслируемой области LSP1, ее фрагмента или варианта указанных последовательности нуклеиновой кислоты или фрагмента, (c-3) последовательности нуклеиновой кислоты 3'-нетранслируемой области CCL22, ее фрагмента или варианта указанных последовательности нуклеиновой кислоты или фрагмента, (c-4) последовательности нуклеиновой кислоты 3'-нетранслируемой области AES, ее фрагмента или варианта указанных последовательности нуклеиновой кислоты или фрагмента, (c-5) последовательности нуклеиновой кислоты 3'-нетранслируемой области PLD3, ее фрагмента или варианта указанных последовательности нуклеиновой кислоты или фрагмента, (c-6) последовательности нуклеиновой кислоты некодирующей РНК MTRNR1, ее фрагмента или варианта указанных последовательности нуклеиновой кислоты или фрагмента, (c-7) последовательности нуклеиновой кислоты 3'-нетранслируемой области HLA-DRB4, ее фрагмента или варианта указанных последовательности нуклеиновой кислоты или фрагмента и (c-8) любой комбинации двух или более последовательностей нуклеиновой кислоты, фрагментов и/или вариантов, обозначенных под номерами (c-1), (c-2), (c-3), (c-4), (c-5), (c-6) и (c-7), где последовательности нуклеиновой кислоты (b) и (c) под контролем промотора (a) могут быть транскрибированы с образованием общего транскрипта, в котором последовательность нуклеиновой кислоты, транскрибированная с последовательности нуклеиновой кислоты (c), является активной в отношении повышения эффективности трансляции и/или стабильности последовательности нуклеиновой кислоты, транскрибированной с транскрибируемой последовательности нуклеиновой кислоты (b).

Способ получения модельной иммортализованной линии клеток, содержащей реконструированный в-клеточный рецептор неходжкинских лимфом человека // 2720912

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способу получения модельной иммортализованной линии клеток, содержащей поверхностно-экспонированную трансмембранно-заякоренную форму В-клеточного рецептора (BCR) патологических лимфоцитов неходжкинских лимфом (НХЛ) человека в формате одноцепочечного антитела (scFv), слитного с константным доменом иммуноглобулина человека класса IgG1 (Fc) и трансмемранным якорем, для разработки персонифицированных подходов к терапии лимфопролиферативных заболеваний человека.

Новые эукариотические клетки и способы их получения для рекомбинантной экспрессии представляющего интерес продукта // 2720525

Изобретение относится к биотехнологии и касается эукариотических клеток, подходящих для рекомбинантного продуцирования представляющего интерес продукта, где функция продукта экспрессии эндогенного гена C12orf35 в указанной клетке ингибируется, что приводит к повышению ее продуктивности, то есть к повышению уровня рекомбинантной экспрессии представляющего интерес полипептида.

Способ получения трансплантата для лечения лимбальной недостаточности // 2720470

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к получению трансплантата для лечения лимбальной недостаточности. Способ включает механическую очистку аллогенной склеры, ее замачивание в 6% растворе перекиси водорода и выдерживание 4 часа (достигается разрушение тканевых пигментов, липидных структур и обеззараживание), затем промывают стерильной дистиллированной водой и замораживают при температуре -20°C 2 часа (что позволяет разрушить клеточные мембраны).

Линия клеток c-halb, секретирующих рекомбинантный альбумин человека // 2719152

Изобретение относится к области биологии, а именно к линии клеток С-НAlb, продуцирующих рекомбинантный белок альбумин человека. Линия клеток С-НAlb, трансформированных плазмидой phAlb, кодирующей альбумин человека, депонирована во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) под регистрационным номером ВКПМ Н-179.

Способ и система для выделения компонентов в жидком образце с помощью магнитных частиц // 2721121

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложен способ выделения содержащихся в биологическом образце в жидкой форме компонентов, держатель пипетки и система для выделения компонентов.