用于生产和纯化目标生物制剂和用于生产胞外体的系统

摘要

公开了用于生产和纯化目标生物制剂的系统和用于生产胞外体的系统。该用于生产和纯化目标生物制剂的系统包括细胞培养单元，用于在一定体积流体中生成目标生物制剂；纯化单元，包括链接到细胞培养单元的多个分离器，分离器中的每个分离器适于直接从细胞培养单元接收一定体积的流体的至少部分，并在一定体积的流体的相应部分中纯化目标生物制剂；和收集单元，用于从纯化单元收集经纯化的目标生物制剂。

说明书

本申请要求于2021年4月29日提交的美国临时专利申请第63/181,921 号和于2022年1月26日提交美国临时专利申请第63/303,133号的权益，它们的公开内容通过引用并入本文。本申请通过引用进一步合并以下国际专利申请：WO2019/072584和WO2020/020569。

技术领域

本文献总体涉及用于生产和纯化目标生物制剂和用于生产胞外体的系统，尤其涉及用于连续生产和纯化生物制剂的系统，比如通过联结生产、过滤、浓缩和纯化过程。

背景技术

人们对进一步用于治疗疾病或研究的生物制剂的生产有着浓厚的兴趣。例如，当前的具体兴趣涉及被称为胞外体的生物制剂，它是小尺寸的细胞外囊泡(例如，在40到160纳米之间)。胞外体由病理性和非病理性细胞产生，细胞可以利用胞外体交换大量信息。这些囊泡包括外部磷脂双层，该外部磷脂双层包围由多种蛋白质和mRNA占据的管腔。此外，蛋白质也被插入类脂膜中，从而实现亲和纯化。

可以使用动物细胞培养技术生产胞外体和其他生物制剂，然后通过过滤(诸如切向流过滤(TFF)、涂层磁珠(亲和)、填充床或扩张床色谱，或特定的亲和纯化柱或超速离心步骤)进行浓缩/纯化。其中某些过程不容易扩展，例如超速离心。另一些则不足以保证高浓缩系数。经典工艺通过中间存储一个接一个地(批处理模式)操作这些连续步骤，但这些工艺漫长、复杂且成本高昂。

可以利用与生物反应器相连的直排(in-line)链接的切向流过滤(TFF) 来调节包括生物生产在内的工艺，如国际专利申请号WO2020/020569和WO2019/072584中所公开的，其公开内容通过引用并入本文。然而，这些布置可能不足以达到许多工艺所需的足够的目标浓度和纯度水平因子。因此，最终用户需要依赖额外的浓缩/纯化步骤。

因此，需要一种改进系统和方法，以高效、可靠和成本效益高的方式生产生物制剂(例如，使用连续操作，并且可选地在回收前不需要澄清，并且还可选地使用磁性或超大的亲和珠子来捕获目标生物制品)。该系统还可以定制和扩展，以便用于生产目标生物制剂。

发明内容

根据本公开的一方面，提供一种用于生产和纯化目标生物制剂的系统。该系统包括用于在一定体积的流体中生成目标生物制剂的细胞培养单元。纯化单元包括分离器，比如扩张床，更具体而言，链接到细胞培养单元的适于扩张床吸附的多个色谱柱。分离器中的每个进一步适于直接从细胞培养单元接收一定体积的流体的至少部分，并在一定体积的流体的相应部分中纯化目标生物制剂，例如以串行方式(即，一个分离器可以与细胞培养单元互连以处理/纯化目标生物制品，而一个或多个其他分离器保持不互连，然后一个或多个分离器可以与生物反应器互连以用于处理/纯化而一个或多个其他分离器则不互连)。收集单元，比如收获容器，被提供用于从纯化单元收集经纯化的目标生物制剂。

在一实施例中，分离器中的一个或多个分离器包括对目标生物制剂具有亲和力的珠子。珠子可包括磁珠，在这种情况下，该系统在至少一个分离器中(并且可能地，对于每个分离器)还包括用于吸引磁珠的磁体。珠子可包括超大珠子或“大”珠子，比如平均直径在约1μm至约2000μm之间，比如在约1μm至约1000μm之间，更具体地，约20μm至约500μm之间，或者在这些范围内的任何合适的数值。超大珠子的平均直径可在约0.5μm 至约1000μm之间，或者更具体地，约10μm至约250μm之间。

细胞培养单元可包括生物反应器。生物反应器可适于以灌注模式或批处理模式操作。生物反应器可包含固定床生物反应器或搅拌釜生物反应器。

在这些或任何其他实施例中，分离器中的至少一个适于在回收目标生物制剂之后将一定体积的流体的部分返回到细胞培养单元。在又一示例中，分离器中的每个适于在回收目标生物制剂之后将一定体积的流体的部分返回到细胞培养单元。

根据本公开的又一方面，提供一种用于生产和纯化目标生物制剂的系统。该系统包括用于在一定体积的流体中生成目标生物制剂的细胞培养单元。纯化单元被提供用于从细胞培养单元接收一定体积的流体中的至少部分，并使用适于与目标生物制剂结合的磁珠纯化一定体积的流体部分中的目标生物制剂。收集单元用于从纯化单元收集经纯化的目标生物制剂。

在一实施例中，纯化单元适于将一定体积的流体部分返回到细胞培养单元。纯化单元可包括一个或多个色谱柱，每个色谱柱与细胞培养单元流体连通。纯化单元可适于直接从细胞培养单元接收一定体积的流体的部分，并且可包括用于吸引磁珠的磁体。

本公开的再一方面为一种用于生产和纯化目标生物制剂的系统。该系统包括用于在一定体积的流体中生成目标生物制剂的装置，用于连续纯化直接从细胞培养单元接收的一定体积的流体的至少部分中的目标生物制剂的装置；和用于从纯化装置收集经纯化的目标生物制剂的装置。

在一实施例中，生成装置包括生物反应器。连续纯化装置可包括分离器，比如多个容器，例如与用于生成目标生物制剂的装置并行连接的色谱柱。收集装置可包括收集单元，比如容器。

根据本公开的另一方面，提供一种用于生产和纯化目标生物制剂的系统。该系统包括：第一容器，第一容器适于浓缩包括目标生物制剂的一定体积的流体；和第二容器，第二容器适于进一步浓缩一定体积的流体。第一容器和第二容器中的一者或两者包括适于与目标生物制剂结合的磁珠。

在一个实施例中，第一容器包括适于切向流过滤的过滤单元。在该实施例或另一实施例中，第二容器包括纯化单元，纯化单元包括磁珠。第一容器可适于接收来自第一容器的磁珠。磁体可与第一容器和第二容器中的一者和两者相关联以用于吸引磁珠。

第一容器或第二容器中的任一者可包括搅拌器。可提供在第二容器下游的过滤器，用于过滤出目标生物制剂。预过滤器可提供在第一容器和第二容器之间。可提供生物反应器，用于在第一容器上游生产目标生物制剂。

本公开的又一方面涉及一种用于生产和纯化目标生物制剂的系统。该系统包括：用于浓缩包括目标生物制剂的一定体积的流体的装置；和用于进一步浓缩该体积的装置。用于浓缩该体积的装置可包括TFF柱或可包括磁珠，以及/或者用于进一步浓缩该体积的装置包括纯化单元，纯化单元包括磁珠。该系统还包括将磁珠从纯化单元回收到用于浓缩的装置的装置，以进行重复使用。

本公开的再一方面涉及一种生产和纯化目标生物制剂的方法。该方法包括比如利用切向流过滤或磁珠来浓缩包括目标生物制剂的一定体积的流体。该方法还包括使用适于与目标生物制剂结合的磁珠进一步浓缩一定体积的流体。

在一个实施例中，浓缩体积的步骤为达到至少约10倍的浓缩系数。在该实施例或其他实施例中，进一步浓缩体积的步骤为达到高至5000倍的浓缩系数。该方法可还包括在进一步浓缩步骤之后重新悬浮磁珠的步骤，以及使目标生物制剂与磁珠分离的步骤。

该方法还可包括在进一步浓缩体积之前或期间向磁珠施加磁场，以及在进一步浓缩步骤之后从体积中过滤目标生物制剂。该方法还可包括在浓缩步骤和进一步浓缩步骤之间过滤体积以去除不需要的物质的步骤，以及在不同容器中使用来自进一步浓缩步骤的磁珠用于执行浓缩步骤。

本公开的另一方面涉及一种从细胞培养单元中的一定体积的流体中回收目标生物制剂的方法。该方法包括：依序纯化通过多个色谱柱直接从细胞培养单元接收的一定体积的流体的部分中的目标生物制剂。该方法还包括从一定体积的流体的部分收集经纯化的目标生物制剂。

纯化步骤和收集步骤可被并行执行多次。该方法还可包括将一定体积的流体中不具有经纯化的目标生物制剂的部分返回到细胞培养单元的步骤。多个色谱柱中的至少一个包括磁珠。

本公开的另一方面涉及一种从细胞培养单元中一定体积的流体中回收目标生物制剂的方法。该方法包括：使用适于与目标生物制剂结合的磁珠在一定体积的流体的部分中纯化目标生物制剂；和从一定体积的流体的部分中收集经纯化的目标生物制剂。

在一个实施例中，纯化步骤和收集步骤被并行执行多次。该方法还可包括将一定体积的流体中不具有经纯化的目标生物制剂的部分返回到细胞培养单元的步骤。纯化步骤可包括在第一容器中浓缩一定体积的流体的部分，其可使用切向流过滤或磁珠；和在包括磁珠的第二容器中进一步浓缩一定体积的流体。浓缩步骤可包括使用磁珠，并且可执行将磁珠从第二容器回收至第一容器的步骤。

本公开的另一方面涉及一种用于回收目标生物制剂的方法。该方法包括在生物反应器中培养代表或表达目标生物制剂的细胞，以及通过在包括直接从生物反应器接收的目标生物制剂的流体的不同部分上依序执行扩张床吸附来纯化目标生物制剂，而无需进行澄清。纯化步骤包括将流体的不同部分独立地依序输送到多个分离器或容器中的每一个，比如色谱柱，这些分离器或容器适于作为扩张床来用于执行，并与生物反应器并行联通布置以允许基本上连续的操作。

在一个示例中，纯化步骤还包括将流体的不同部分输送至包括磁珠的色谱柱中的每个色谱柱，抑制磁珠，以及回收生物制剂。

本公开的另一方面是一种系统，其包括以链式配置：细胞培养单元，用于在一定体积的流体中生成细胞外囊泡；浓缩单元，用于浓缩来自细胞培养单元的一定体积的流体；以及纯化单元，用于纯化来自浓缩单元的一定体积的流体。

在一个实施例中，纯化单元包括色谱柱。纯化单元包括收集器，该收集器包括对至少一些细胞外囊泡具有亲和力的磁珠。

在另一个方面，本公开内容涉及一种用于生产胞外体的系统。该系统包括用于浓缩包括胞外体的一定体积的流体的第一容器和用于进一步浓缩该体积的第二容器。第二容器包括适于与胞外体结合的磁珠。

在一个实施例或示例中，第一容器包括TFF柱。第二容器包括收集器，该收集器包括磁珠。第二容器可以包括位于收集器外部用于吸引磁珠的磁体。外部磁体可以与收集器的底部部分相邻，该底部部分可以是大体锥形的。

收集器可以包括搅拌器。可提供在第二容器下游的过滤器，用于过滤出胞外体。可以在第一容器和第二容器之间提供预过滤器。可以提供生物反应器，用于在第一容器上游生产胞外体，并且第一容器可以包括搅拌器。

本公开的又一方面涉及一种系统，包括用于浓缩包括胞外体的一定体积的流体的装置，以及用于进一步浓缩该体积的装置。在一个示例中，用于浓缩该体积的装置包括TFF柱，以及用于进一步浓缩该体积的装置包括收集器，收集器包括磁珠。

本公开的又一方面是用于生产胞外体的方法，包括浓缩包括胞外体的一定体积的流体，并且使用适于与胞外体结合的磁珠进一步浓缩该体积。浓缩该体积的步骤可以为达到10倍的浓缩系数，进一步浓缩该体积的步骤可以为达到10倍至100倍的浓缩系数。该方法还可以包括在进一步浓缩步骤之后重新悬浮磁珠的步骤，和/或使胞外体与磁珠分离的步骤。可以在进一步浓缩该体积的步骤之前或期间向磁珠施加磁场。也可以完成在进一步浓缩步骤之后从该体积中过滤胞外体，以及在浓缩和进一步浓缩步骤之间过滤该体积以去除不需要的物质。

附图说明

图1示出子系统的示意图，该子系统具有细胞培养单元和浓缩单元，以用于生产目标生物制剂，如胞外体。

图2示出包括图1的子系统的用于生产、纯化和收获目标生物制剂的系统的一个实施例的示意图。

图3示出用于生产、纯化和收获目标生物制剂的系统的另一实施例的示意图。

图4示出用于生产、纯化和收获目标生物制剂的系统的又一实施例的示意图。

图5为示出用于生产、纯化和收获目标生物制剂的方法的一种可能实施方式的流程图。

图6为用于生产、纯化和收获目标生物制剂的系统的另一可能的实施例的示意图。

图7、图8和图9是图6所示系统的示例性连续操作的示意图。

具体实施方式

在一方面，本公开涉及一种用于生产高浓度目标生物制剂的系统和方法。具体而言，所描述的系统和方法被设计为允许通过上游工艺批量生产的目标生物制剂的纯化和浓缩。由于TFF或磁珠单独作为一个步骤不能以高效或有效的方式充分处理产生的大体积并将其浓缩成小体积，因此根据本公开一方面的提议在于提供一种可能以连续的方式连续执行多个步骤的浓缩的系统和方法。因此，如前所述，与现有方法相比，可以高效地实现高浓度的连续目标生物制剂生产。

图1示出用于生产目标生物制剂(例如，本特定示例中的胞外体)的通用子系统10的一个示例的示意图。该子系统10包括细胞培养单元，例如生物反应器1，其包括细胞培养物。生物反应器1可以是如图所示的搅拌釜反应器、固定床生物反应器(诸如，具有包含非编织或编织材料的结构化固定床的生物反应器，或整体式固定床，例如使用三维打印技术制成的生物反应器)或任何其他类型的生物反应器(例如，气泡柱)。

细胞培养物可包括流体，例如包括用于生产感兴趣的生物制剂或目标生物制剂的细胞的一定体积的流体培养基。目标生物制剂可包括但不限于细胞外囊泡，如上文所述的胞外体。目标生物制剂也可包括其他生物分子，例如核酸(DNA/RNA)、病毒(腺病毒、慢病毒、噬菌体、合成)、病毒载体、病毒样颗粒、蛋白质、肽、真核细胞(人、昆虫、哺乳动物、鱼、酵母)、原核细胞(革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、原核细菌)，或可能受益于所公开概念的未提及或尚未发现的其他形式的生物制剂或生物分子。

在子系统中，浓缩器2配备有用于收集浓缩器输出的滞留物管线输出 300，并允许以连续方式将输出重新循环到生物反应器1的输入。生物反应器1和浓缩器2通过导管301连接，便于流体从生物反应器1输送到浓缩器2。为了避免浓缩器2堵塞，流体可以选择性地通过预过滤器7，预过滤器7可以从流体中去除一定尺寸的固体颗粒，但对感兴趣的生物保持渗透性。

子系统10的导管配有泵5，以提供定向流体流，用于控制或诱导系统不同部分之间的压差，并通过浓缩器2提供流体的横流。此外，系统的导管配有阀门6，以控制流量分配，例如输送至下游收集单元(容器)。阀门 6还允许特定系统段(例如，容器或其组合)或导管的接合或分离。

输出导管302管线将浓缩器2与废物容器8连接，以丢弃渗透液。该容器8可包括至少一个废物容器(例如，罐)，系统中产生的不需要的物质或工艺副产品可临时储存在该废物容器。废物容器8还可以用作去污容器，并且可以包括例如加热器，如国际专利申请WO2020079274中所述，其公开内容通过引用并入本文。

转向图2，该子系统10可构成更大系统100的一部分，用于以有效且可能连续的方式收获所产生的目标生物制剂。例如，系统100包括作为浓缩器2的收获容器102。该容器102可用于接收由包括目标生物制剂的一定体积的流体组成的大批产品或容积，并实现因子(例如，10倍)的体积减少，例如使用TFF(例如，直排TFF或生物收获浓缩容器)。

此后，可将涂有特定抗体或任何专用配体化学(例如，针对表面抗原) 的磁珠添加到容积中，以形成溶液或浆液，使磁珠悬浮。这些所谓的“亲和力”珠子被设计为结合感兴趣的生物制剂。为了确保达到所需的结合效果，还可以搅拌或混合浆液。这可以通过例如将搅拌器与收获容器102相关联来实现。

然后，将包括磁珠的一定体积的流体转移至下游至纯化单元104，纯化单元104可包括容器。可选的预过滤器106可用于在转移至纯化单元104 之前去除细胞碎屑。

珠子可以是磁性的(即，易受外部磁场的吸引)，因此，在纯化单元 104中，可使用磁场吸引磁珠，并允许通过进一步减小体积来去除多余体积(例如，10-100倍的浓度系数，但可能更大，例如从通常约10倍到1000 倍-5000倍范围内的任何数字)。该磁场可由磁体M提供，该磁体M可位于纯化单元104的壁上或壁内。在所提供的图示中，磁铁M布置在纯化单元104底部部分附近和外部，纯化单元104的底部部分为大体圆锥形，如图所示。还可以通过将搅拌器与纯化单元104相关联来提供可选搅拌。

然后，磁珠可以被重新悬浮。例如，可以使用分离溶液(例如，低pH 缓冲液)或促使供应至纯化单元104的亲和力变化(例如，导电性)以顺利地将目标生物制剂与珠子分离的其他方式来实现。然后使用磁体M将磁珠与目标生物制剂分离。然后可通过例如添加酸性缓冲液将pH值恢复到更高(生理)水平(例如7.0-7.4)。通过过滤器108的最终过滤(例如，0.22μm孔径，但其他孔径可能有用)确保没有磁珠意外地残留在包含收获的目标生物制剂的最终体积中，其可被输送到收集单元(容器)110。

综上所述，所提出的系统100和如上描述的方法结合了浓缩和纯化工具，以高效方式实现目标生物制剂的生产和纯化。具体地说，第一容器，例如，包括TFF柱的收获容器102，用于将流体的体积减少第一因子(例如，约10倍)。随后直接在纯化单元104中使用亲和磁珠进行纯化，这将允许更高的体积减少的第二因子(例如，大于约10倍)。这些步骤之后可进行进一步处理(例如，分离和过滤)以获得目标生物制剂。所有这些工艺都是在一系列事件中发生的，并且可以连续进行，以增加目标生物制剂产量。

转向图3，显示了另一实施例的系统200，该系统200可使用纯化单元，例如涉及使用涂有特定抗体或配体(例如，针对表面抗原的配体)的磁珠的纯化单元。在生物反应器1中生产后，可将这些磁珠添加到目标生物制剂中，例如在收获容器102的流体(参见图4)中，以形成磁珠浮液在其中的溶液或浆液。替代地，可将磁珠引入下游纯化单元204，例如色谱柱，如以下描述中进一步概述。例如，这些所谓的亲和磁珠可包括由配体包围或覆盖的铁原子，该铁原子被设计成与感兴趣的生物制剂结合，因此可允许增强的选择性。

一旦磁珠和目标生物制剂存在于纯化单元204中，则在靠近纯化单元 204的位置启动磁场，以吸引磁珠并将其保留在收集器中，同时进一步减少多余体积(例如，10-100倍的浓度系数)。该磁场可由布置在纯化单元 204底部部分附近和外部的磁体M提供，其可如图所示为大体圆锥形(其可有助于收集磁珠)。例如，磁体M可以是朝向和远离纯化单元204移动的永磁体，以产生用于抑制磁珠的所需磁场，或者可选地是非永磁体(例如，可以选择性地激活以抑制磁珠并且在不需要时停用的电磁铁)。磁体 M也可以集成到纯化单元204中。如下所述，还可以通过将搅拌器(例如搅拌棒、叶轮或振动筛机构)与纯化单元204相关联来提供可选搅拌。

废物(例如，不含目标生物制剂的上清液)随后可例如通过使用泵从纯化单元204移除。磁珠于是可重新悬浮在纯化单元204中。例如，这可以通过释放所施加的磁场并使用分离溶液(例如，低pH缓冲液)或促使供应至纯化单元204的亲和力变化(例如，导电性)以将目标生物制剂与珠子分离而不影响目标生物制剂稳定性的其他方式来实现。

然后，可使用施加的磁场保留磁珠，并在随后的流体冲洗或排放中释放目标生物制剂。然后可以通过向纯化单元204添加适当的缓冲液等方式将pH恢复到更高(生理)水平(例如，7.0-7.4)。然后可将含有目标生物制剂的流体排放至最终过滤步骤，例如通过使用合适的阀门使流体从净化单元204通过过滤器208(例如，0.22μm孔径，但其他孔径可能有用)。该过滤器208确保没有磁珠意外地留在包含收获的目标生物制剂的最终体积中，该目标生物制剂可再次被输送到收集单元210。

与净化单元204相关联的磁珠可用于多次净化循环或再生，如图3中的动作箭头A所示。替代地或者附加地，可以通过将珠子返回上游收获容器102来回收珠子，如图4所示。这由动作箭头B表示。这种回收可通过使用珠子返回导管或回路作为链式系统200或相关流程的一部分，以自动化方式实现。然而，也可以从纯化单元204回收磁珠，并手动将其重新引入收获容器102。

为了确保实现期望的结合，还可以在收获容器102中搅拌或混合浆液，例如使用相关的搅拌器(其可以包括例如非接触驱动装置，诸如磁驱动搅拌棒、叶轮或振动筛机构，其可以提供温和的搅拌，以避免产生不希望的剪切应力)。然后，包括磁珠的混合流体被转移到下游的净化单元204。附加地或可替代地，也可对净化单元204施加搅拌。

图5为图示用于收获和纯化目标生物制剂的一个示例性过程的流程图。在步骤501，该过程可包括在生物反应器中生产目标生物制剂(例如，当它们被分泌和灌流培养基时，它们可能被连续发送到收获容器)。在步骤502，实施目标生物制剂的可选浓度，例如通过收获瓶中的TFF。在步骤503，当达到最终体积时添加磁珠，可能与温和混合并行。

在步骤504，将包括目标生物制剂和磁珠的溶液转移到带有磁铁的纯化单元(例如，靠近底部)。在步骤505中，去除上清液，从而在收集器中仅存在磁珠。步骤506包括向珠子添加分离溶液(例如，低pH(例如， 5.0)缓冲液)或促使亲和力变化(例如，导电性)的其他方式以将感兴趣的生物制剂与其抗体(共价链接到珠子)分离。

在步骤507，去除磁场以释放收集器内部的磁珠。步骤508包括使微珠在添加的缓冲液(例如，低pH值)内重新悬浮。在步骤509，重新引入磁场，步骤510包括收集含有游离目标生物制剂的上清液。步骤511包括溶液的再平衡(例如，在低pH缓冲液的情况下达到生理值)，然后是步骤 512，使用过滤器(例如，0.22μm孔)进行最终过滤以进行纯化，并在步骤513，最终收获浓缩容积的目标生物制剂。

现在转到图6，系统600的另一个实施例可采用净化单元602来执行扩张床吸附，以连续方式从包括目标生物制剂且没有经历净化的流体中回收目标生物制剂。系统600可包括一个或多个分离器，例如色谱柱形式的容器(广义地解释为涵盖传统的柱状结构，以及本质上不一定是柱状的其他形状的容器(例如立方体))。在一个示例中，提供了三个这样的柱602a、 602b、602c，但数量可以少于或多于三个(一个、四个或者更多——数量和大小取决于特定的工艺条件，目的是使纯化单元的总体积与细胞培养单元的总体积相对应)，每个柱与细胞培养单元直接联通。具体而言，柱602a、 602b、602c被布置成与上游生物反应器604独立并行联通，上游生物反应器604可包括其中具有固定床604a的生物反应器，或者替代地也可为搅拌釜型(参见图1)。柱602a、602b、602c可构成站或滑轨606的一部分，其还可包括用于控制系统600的操作的控制器。如前所述，柱602a、602b、 602c中的每一个可与磁体M相关联，以与位于其中的磁珠结合使用。

还可以提供合适的泵608和用于输送流体的导管以及温度调节缓冲液的源610，该缓冲液可以经由泵608与每个柱602a、602b、602c的顶部联通。柱602a、602b、602c的底部可经由附加泵608与生物反应器604双向联通，用于接收含有细胞和产品(例如，目标生物制剂)的培养基，并且一旦从柱中回收产品后任选地返回细胞，如以下描述所述(但细胞也可以被送往废物容器或容器)。泵608和阀门的操作控制可以由控制器提供，控制器可以是站或滑轨606的一部分，也可以是提供指示的单独设备。适当的传感器也可用于检测体积并相应地控制流量。

图7、图8和图9图示了系统的示例性操作。如图7所示，将来自生物反应器604的培养基供给F1输送至第一柱602a，该生物反应器604含有反应其中一定体积的流体的部分的产品和细胞。如上所述，生物反应器 604的操作可以是间歇模式或灌注模式，具有可选的缓冲罐，以及净化单元602上游或下游的过滤器。可将该培养基供给混合到柱602a中，例如通过从柱底部输送(但其可以是另一个位置，例如顶部)。如果在底部，其会推动磁珠B向上以产生混合，从而使产品(目标生物制剂)能够接触珠中的配体。顶部的柱602a的出口可保持关闭。虽然示出并描述了特定示例，但可以理解，可以使用任何扩张床吸附(EBA)技术用于实现分离。

如图8所示，随后可经由相关联的磁体M1向第一柱602a施加磁场。所施加的磁场用于抑制附着有产品的珠子B，例如通过使其粘附在柱602a 的相邻壁上。然后可从第一柱602a回收产品，并将相应的供给F2输送至收集单元612。一旦完成，含有细胞的培养基供给F3流回生物反应器。来自源610的缓冲液用于清洗和洗脱第一柱602a中的产品，例如在从上到下的方向以利用重力(但同样可以来自底部或其他位置)以将珠子B引导至柱的底部(替代地，可以使用径向流来洗脱和清洗珠子，或者可以使用磁场来沉淀柱的底部的珠子)。

利用合适的阀门，来自生物反应器604的培养基供给F4现在被重定向到第二柱602b，而第一列602a被再生。经由相关联的磁体M2向第二柱602b施加磁场，通过使珠子B粘附在该柱的壁上等方式，限制产品附着在其中的珠子B。然后，可以以类似的方式回收产品并将其发送到收集单元612，并且包含细胞的培养基供给F3可以返回到生物反应器604。

含有来自生物反应器604的细胞和产品的培养基供给F4可重定向至第三柱602c，同时再生第二柱602b。上述使用磁珠B分离目标生物制剂的过程可使用第三柱602c重复，包括通过使用相关磁体M3来将磁珠B 吸引于其中。回收的产品可被输送至收集单元612，细胞和培养基返回至生物反应器604。

以这种方式，可以实现产品回收和细胞返回生物反应器604的连续过程。鉴于同时使用多个色谱柱分离目标生物制剂可实现并行处理，可避免将浓缩作为过程中的中间步骤。使用磁珠也可以避免任何净化需要。

虽然上面提到了使用扩张床吸附的亲和色谱法，但可以采取不同的方法。例如，离子交换色谱法、尺寸排除色谱法、疏水相互作用色谱法、羟基磷灰石/氟磷灰石色谱法或其他用于从包括细胞的一定体积的流体中分离感兴趣的生物制剂的已知的合适形式。

同样，也提到了磁珠，但所谓的超大或“大”磁珠可与净化单元结合使用。这是指平均直径在约1μm到约2000μm之间，更具体地，约20μm到约1000μm之间的珠子。在一个实施例中，至少约80％的珠子的直径在约 200μm到约500μm之间，或至少约85％，或至少约90％的珠子直径约为 200μm至约500μm。此类珠子的平均半径可在约0.5μm至约1000μm之间，或约100μm至约250μm之间。美国专利申请公开号第2019/0176127号和美国专利号第5，466，377号中描述了此类替代珠子的示例，其公开内容通过引用并入本文。

当这种超大尺寸的珠子被装入柱中时，就会形成间隙通道。这些通道足够宽，以允许细胞和细胞碎片在不堵塞的情况下通过床，并且当通道中没有较小的珠子时，由于其尺寸，可能会限制或阻止细胞和细胞碎片的通过，用户可以在色谱纯化步骤之前利用填充的珠子来避免有害的过滤或离心、沉淀或其他昂贵、耗时且可能会损失产品的操作的步骤。

对于超大珠子，每体积的表面积较低，因此捕获目标生物分子的效率可能较低。然而，这是为了获得更大的间隙间距、避免堵塞的优势以及对昂贵的净化步骤需要。磁性溶液可以通过提供具有更大表面积的较小磁珠来避免这种折衷，同时还可以避免由于磁吸引力/间距而造成的堵塞和净化步骤。

总结本公开内容，即使未明确说明，也可能包括以任何有序组合的以下任何一项：

1.一种用于生产和纯化目标生物制剂的系统，包括：

细胞培养单元，用于在一定体积的流体中生成目标生物制剂；

纯化单元，包括分离器，例如多个纯化或分离容器，例如扩张床或色谱柱，每个都适于扩张床吸附，并链接到细胞培养单元，分离器中的每个分离器都适于直接从细胞培养单元接收一定体积的流体的至少一部分，例如以连续方式，并在一定体积的流体的相应部分中纯化目标生物制剂；和

收集单元，用于从纯化单元收集经纯化的目标生物制剂。

2.根据项目1所述的系统，其中分离器，比如扩张床或色谱柱，包括对目标生物制剂具有亲和力的珠子。

3.根据项目2所述的系统，其中珠子包括磁珠，并且还包括用于吸引磁珠的磁体。

4.根据项目2或项目3所述的系统，其中珠子包括超大珠子。

5.根据项目4所述的系统，其中超大珠子包括具有在约1μm至约 1000μm之间的平均直径。

6.根据项目1-5中任一项所述的系统，其中细胞培养单元包括适于以灌注模式或批处理模式操作的生物反应器。

7.根据项目6所述的系统，其中生物反应器包括固定床生物反应器或搅拌釜生物反应器。

8.根据项目1-7中任一项所述的系统，其中色谱柱中的至少一个适于在回收目标生物制剂之后将一定体积的流体的部分返回到细胞培养单元。

9.根据项目1-7中任一项所述的系统，其中色谱柱中的每个适于在回收目标生物制剂之后将一定体积的流体的部分返回到细胞培养单元。

10.一种用于生产和纯化目标生物制剂的系统，包括：

细胞培养单元，用于在一定体积的流体中生成目标生物制剂；

纯化单元，用于从细胞培养单元接收一定体积的流体中的至少部分，并使用适于与目标生物制剂结合的磁珠纯化一定体积的流体的部分中的目标生物制剂；和

收集单元，用于从纯化单元收集经纯化的目标生物制剂。

11.根据项目10所述的系统，其中纯化单元适于将一定体积的流体的部分返回到细胞培养单元。

12.根据项目10或项目11所述的系统，其中纯化单元包括一个或多个色谱柱，每个色谱柱与细胞培养单元流体连通。

13.根据项目12所述的系统，其中纯化单元适于直接从细胞培养单元接收一定体积的流体的部分。

14.根据项目12所述的系统，其中纯化单元包括用于吸引磁珠的磁体。

15.一种用于生产和纯化目标生物制剂的系统，包括：

用于在一定体积的流体中生成目标生物制剂的装置；

用于连续纯化直接从细胞培养单元接收的一定体积的流体的至少部分中的目标生物制剂的装置；和

用于从纯化装置收集经纯化的目标生物制剂的装置。

16.根据项目15所述的系统，其中生成装置包括生物反应器。

17.根据项目15或项目16所述的系统，其中用于连续纯化的装置包括与用于生成目标生物制剂的装置并行连接的多个色谱柱。

18.根据项目15-17中任一项所述的系统，其中用于收集的装置包括收集单元。

19.一种用于生产和纯化目标生物制剂的系统，包括：

第一容器，适于浓缩包括目标生物制剂的一定体积的流体；和

第二容器，适于进一步浓缩一定体积的流体，第一容器或第二容器包括适于与目标生物制剂结合的磁珠。

20.根据项目19所述的系统，其中第一容器包括过滤单元，过滤单元包括切向流过滤器。

21.根据项目19或项目20所述的系统，其中第二容器包括纯化单元，纯化单元包括磁珠。

22.根据项目19所述的系统，其中第一容器适于接收来自第一容器的磁珠。

23.根据项目19-22中任一项所述的系统，还包括用于吸引磁珠的磁体。

24.根据项目19至23中任一项所述的系统，其中第一容器或第二容器包括搅拌器。

25.根据项目19-24中任一项所述的系统，还包括在第二容器下游的过滤器，用于过滤出目标生物制剂。

26.根据项目19-25中任一项所述的系统，还包括第一容器和第二容器之间的预过滤器。

27.根据项目19-25中任一项所述的系统，还包括在第一容器上游的用于生产目标生物制剂的生物反应器。

28.一种用于生产和纯化目标生物制剂的系统，包括：

用于浓缩包括目标生物制剂的一定体积的流体的装置；和

用于进一步浓缩该体积的装置。

29.根据项目28所述的系统，其中：

用于浓缩该体积的装置包括TFF柱；以及

用于进一步浓缩该体积的装置包括纯化单元，纯化单元包括磁珠。

30.根据项目28或项目29所述的系统，还包括将磁珠从纯化单元回收到用于浓缩的装置的装置。

31.一种生产和纯化目标生物制剂的方法，包括：

浓缩包括目标生物制剂的一定体积的流体；和

使用适于与目标生物制剂结合的磁珠进一步浓缩该一定体积的流体。

32.根据项目31所述的方法，其中，浓缩该体积的步骤为达到至少约10倍的浓缩系数。

33.根据项目31或项目32所述的方法，其中进一步浓缩该体积的步骤为达到高至5000倍的浓缩系数。

34.根据项目31-33中任一项所述的方法，还包括在进一步浓缩步骤之后重新悬浮磁珠的步骤。

35.根据项目31-34中任一项所述的方法，还包括使目标生物制剂与磁珠分离的步骤。

36.根据项目31-35中任一项所述的方法，还包括在进一步浓缩该体积之前或期间向磁珠施加磁场的步骤。

37.根据项目31-36中任一项所述的方法，还包括在进一步浓缩步骤之后从体积中过滤目标生物制剂的步骤。

38.根据项目31-37中任一项所述的方法，还包括在浓缩步骤和进一步浓缩步骤之间过滤该体积以去除不需要的物质的步骤。

39.根据项目31-38中任一项所述的方法，还包括在不同容器中使用来自进一步浓缩步骤的磁珠以执行浓缩步骤的步骤。

40.一种从细胞培养单元中的一定体积的流体中回收目标生物制剂的方法，包括：

纯化通过多个色谱柱直接从细胞培养单元接收的一定体积的流体的部分中的目标生物制剂；以及

从一定体积的流体的部分中收集经纯化的目标生物制剂。

41.根据项目40所述的方法，其中纯化步骤和收集步骤被并行执行多次。

42.根据项目40-41中任一项所述的方法，还包括将一定体积的流体中不具有经纯化的目标生物制剂的部分返回到细胞培养单元的步骤。

43.根据项目40-42中任一项所述的方法，其中多个色谱柱中的至少一个包括磁珠。

44.一种从细胞培养单元中的一定体积的流体中回收目标生物制剂的方法，包括：

使用适于与目标生物制剂结合的磁珠在一定体积的流体的部分中纯化目标生物制剂；以及

从一定体积的流体的部分中收集经纯化的目标生物制剂。

45.根据项目44所述的方法，其中纯化步骤和收集步骤被并行执行多次。

46.根据项目44-45中任一项所述的方法，还包括将一定体积的流体中不具有经纯化的目标生物制剂的部分返回到细胞培养单元的步骤。

47.根据项目44-46中任一项所述的方法，其中纯化步骤包括：

在第一容器中浓缩一定体积的流体的部分；和

在包括磁珠的第二容器中进一步浓缩一定体积的流体。

48.根据项目47所述的方法，其中浓缩步骤包括使用磁珠。

49.根据项目47或项目48所述的方法，还包括将磁珠从第二容器回收至第一容器的步骤。

50.一种用于回收目标生物制剂的方法，包括：

在生物反应器中培养代表或表达目标生物制剂的细胞；以及

通过在包括直接从生物反应器接收的目标生物制剂的流体的不同部分上依序执行扩张床吸附来纯化目标生物制剂，而无需进行澄清。

51.根据项目50所述的方法，其中纯化步骤包括将流体的不同部分独立地依序输送到与生物反应器并行联通布置的多个色谱柱中的每个色谱柱，以允许基本上连续的操作。

52.根据项目所述的方法，其中纯化步骤进一步包括：

将流体的不同部分输送至包括磁珠的色谱柱中的每个色谱柱；

抑制磁珠；以及

回收所述生物制剂。

53.一种系统，包括以链式配置的：

细胞培养单元，用于在一定体积的流体中生成细胞外囊泡；

浓缩单元，用于浓缩来自细胞培养单元的一定体积的流体；和

纯化单元，用于纯化来自浓缩单元的一定体积的流体。

54.根据项目53所述的系统，其中纯化单元包括色谱柱。

55.根据项目53所述的系统，其中纯化单元包括收集器，收集器包括对至少一些细胞外囊泡具有亲和力的磁珠。

56.一种用于生产胞外体的系统，包括：

第一容器，用于浓缩包括胞外体的一定体积的流体；和

第二容器，用于进一步浓缩该体积，第二容器包括适于与胞外体结合的磁珠。

57.根据项目56所述的系统，其中第一容器包括TFF柱。

58.根据项目56或项目57所述的系统，其中第二容器包括收集器，收集器包括磁珠。

59.根据项目58所述的系统，其中第二容器包括位于收集器外部的用于吸引磁珠的磁体。

60.根据项目59所述的系统，其中，该外部磁体与收集器的底部部分相邻。

61.根据项目58至60中任一项所述的系统，其中，收集器的底部部分是大体锥形的。

62.根据项目58至61中任一项所述的系统，其中，收集器包括搅拌器。

63.根据项目56至62中任一项所述的系统，还包括在第二容器下游的过滤器，用于过滤出胞外体。

64.根据项目56至63中任一项所述的系统，还包括在第一容器和第二容器之间的预过滤器。

65.根据项目56至64中任一项所述的系统，还包括在第一容器上游的用于生产胞外体的生物反应器。

66.根据项目56至65中任一项所述的系统，其中，第一容器包括搅拌器。

67.一种系统，包括：

用于浓缩包括胞外体的一定体积的流体的装置；和

用于进一步浓缩该体积的装置。

68.根据项目67所述的系统，其中：

用于浓缩该体积的装置包括TFF柱；以及

用于进一步浓缩该体积的装置包括收集器，收集器包括磁珠。

69.一种用于生产胞外体的方法，包括：

浓缩包括胞外体的一定体积的流体；以及

使用适于与胞外体结合的磁珠进一步浓缩该体积。

70.根据项目69所述的方法，其中浓缩该体积的步骤为达到10倍的浓缩系数。

71.根据项目69或项目70所述的方法，其中进一步浓缩该体积的步骤为达到10倍至100倍的浓缩系数。

72.根据项目69至71中任一项所述的方法，还包括在进一步浓缩的步骤之后重新悬浮磁珠的步骤。

73.根据项目69至72中任一项所述的方法，还包括使胞外体与磁珠分离的步骤。

74.根据项目69至73中任一项所述的方法，还包括在进一步浓缩体积的步骤之前或期间向磁珠施加磁场的步骤。

75.根据项目69至74中任一项所述的方法，还包括在进一步浓缩步骤之后从体积中过滤胞外体的步骤。

76.根据项目69至75中任一项所述的方法，还包括在浓缩步骤和进一步浓缩步骤之间过滤体积以去除不需要的物质的步骤。

如本文所用，以下术语具有以下含义：

除非上下文另有明确规定，否则本文中使用的“一”、“一个”和“所述”同时指单数和复数指代。例如，“一隔间”指一个或多于一个隔间。

如本文所使用的“大约”、“基本上”、“一般”或“大致”指可测量值，例如参数、数量、时间持续时间等，意指包含+/-20％或更小、优选+/-10％或更小、更优选+/-5％或更小、甚至更优选+/-1％或更小的变化，更优选地，在规定值的+/-0.1％或更小范围内，到目前为止，此类变化适合在本发明中执行。然而，应当理解，修饰语“大约”所指的值本身也被具体公开。

如本文中使用的“包含”、“包括”、“具有”和“由......组成”与“含有”、“含括”或“涵盖”同义，并且是规定随后内容存在的包含性或开放性术语，例如，“组件包括”不排除或排除本领域已知或本文公开的另外的、未列举组件、特征、元件、构件、步骤的存在。

虽然本文已经示出并描述了优选实施例，但对于本领域技术人员来说，显而易见的是，这些实施例仅作为示例提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现在可以发生许多变化、改变和替换。应当理解，在实施本发明时可以使用本文所述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求旨在定义适用法律下的保护范围，并涵盖这些权利要求及其等效物范围内的方法和结构。