EP1623019B2

Restricted glucose feed for animal cell culture

Abstract

Methods of improving protein production in animal cell cultures are provided. Cell culture methods are presented wherein glucose is fed in a restricted manner to cell culture; this restricted feeding of glucose to the cell culture results in lactate production being controlled to a low level. The restricted feeding of glucose in a fed-batch process is not accomplished through a constant-rate feeding of glucose, and the restricted feeding need not depend on sampling. Instead, restricted feeding of glucose to the culture is accomplished through feeding of glucose to the culture at a rate that is a function of an expected or a premodeled rate of glucose consumption by the animal cells when exposed to medium containing a high level of glucose. Because lactate production is controlled to low levels, recombinant protein production is increased.

EP1623019B2, drawing sheet 1
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Expired 17 May 2024, 2.4 years ago.

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23 claims: 23 independent, 0 dependent

  1. 1
    A cell culture method for controlling lactic acid production to low levels in a fed-batch cell culture comprising:mixing animal cells and a medium to form a cell culture;andfeeding glucose in a restricted manner to the cell culture, wherein feeding glucose in a restricted manner comprises providing glucose to the cell culture at a rate that is a function of an expected or a premodeled rate of glucose consumption by the animal cells cultured in medium containing a high level of glucose, wherein the function is multiplication of the expected rate or premodeled rate by a percentage less than 100%, and, wherein the percentage is no more than 45%, and wherein a pH sensor is used to monitor pH of the cell culture, and, in response to a rise above a predetermined pH value, additional glucose is fed in a restricted manner to the cell culture. Procédé de culture cellulaire pour limiter la production d'acide lactique à des taux bas dans une culture cellulaire à alimentation discontinue, comprenant : le mélange de cellules animales et d'un milieu pour former une culture cellulaire ;etla fourniture de glucose de manière restreinte à la culture cellulaire, dans lequel la fourniture en glucose de manière restreinte comprend la fourniture du glucose à la culture cellulaire à une vitesse qui est fonction d'une vitesse prévue ou prémodélisée de consommation de glucose par les cellules animales cultivées dans un milieu contenant un taux élevé de glucose, dans lequel la fonction est la multiplication de la vitesse prévue ou de la vitesse prémodélisée par un pourcentage inférieur à 100 %, dans lequel le pourcentage est non supérieur à 45 %, et dans lequel un capteur de pH est utilisé pour contrôler le pH de la culture cellulaire et, en réponse à une élévation au-delà d'une valeur de pH prédéterminée, une quantité supplémentaire de glucose est fournie de manière restreinte à la culture cellulaire. Zellkulturverfahren zur Regulierung der Milchsäureproduktion auf niedrige Level in einer Fed-Batch-Zellkultur, umfassend: Mischen von Tierzellen und einem Medium unter Bildung einer Zellkultur undZuführen von Glucose in beschränkter Art zu der Zellkultur, wobei das Zuführen von Glucose in beschränkter Art Bereitstellen von Glucose für die Zellkultur mit einer Rate, die eine Funktion einer erwarteten oder einer vormodellierten Rate des Glucoseverbrauchs durch die Tierzellen, die in einem Medium, das einen hohen Level an Glucose enthält, kultiviert werden, ist, wobei die Funktion Multiplikation der erwarteten Rate oder der vormodellierten Rate mit einem Prozentwert kleiner als 100% ist und wobei der Prozentwert nicht mehr als 45% ist und wobei ein pH-Sensor verwendet wird, um den pH der Zellkultur zu überwachen, und in Reaktion auf einen Anstieg über einen vorbestimmten pH-Wert zusätzliche Glucose in beschränkter Art der Zellkultur zugeführt wird.
  2. 2
    Procédé suivant la revendication 1, dans lequel le pourcentage est égal à au moins 33 %. The method of claim 1, wherein the percentage is at least 33%. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Prozentwert wenigstens 33% ist.
  3. 3
    Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la fourniture de glucose de manière restreinte comprend l'addition d'un ou plusieurs bols de charge de glucose. The method of claim 1, wherein feeding glucose in a restricted manner comprises the addition of one or more boluses of glucose feed. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein Zuführen von Glucose in beschränkter Art den Zusatz eines Bolus oder mehrerer Boli an Glucosezufuhr umfasst.
  4. 4
    Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la fourniture de glucose de manière restreinte est effectuée sans contrôle par rétroaction par prélèvement d'échantillons au cours de la culture. The method of claim 1, wherein the feeding glucose in a restricted manner is accomplished without feedback control sampling during culture. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Zuführen von Glucose in beschränkter Art ohne Feedback-Kontrollprobenahme während einer Kultur erreicht wird.
  5. 5
    Procédé suivant la revendication 1, dans lequel un capteur est utilisé pour contrôler la concentration en cellules dans la culture cellulaire, et une mesure obtenue au moyen d'un capteur de concentration cellulaire est en outre utilisé dans le calcul de la vitesse de fourniture de glucose de manière restreinte de la culture cellulaire. The method of claim 1, wherein a sensor is used to monitor cell concentration in the cell culture, and a cell-concentration-sensor-derived measurement is additionally used in calculating the rate of feeding glucose in a restricted manner to the cell culture. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein Sensor verwendet wird, um die Zellkonzentration in der Zellkultur zu überwachen, und eine vom Sensor stammende Zellkonzentrationsmessung zusätzlich bei der Berechnung der Rate der Zuführung von Glucose in beschränkter Art zu der Zellkultur verwendet wird.
  6. 6
    Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la charge de glucose supplémentaire fournie de manière restreinte comprend un ou plusieurs bols de charge de glucose. The method of claim 1, wherein the additional glucose fed in a restricted manner comprises one or more boluses of glucose feed. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die zusätzliche Glucose, die in beschränkter Art zugeführt wird, einen Bolus oder mehrere Boli an Glucosezufuhr umfasst.
  7. 7
    Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la valeur de pH prédéterminée set approximativement égalé à 7. The method of claim 1, wherein the predetermined pH value is approximately 7. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der vorbestimmte pH-Wert etwa 7 ist.
  8. 8
    Procédé suivant la revendication 1, dans lequel un capteur de pH est utilisé pour contrôler le pH de la culture cellulaire et, en réponse à une élévation au-delà d'une valeur de pH prédéterminée, la fourniture de glucose de manière restreinte continue ensuite à une nouvelle vitesse qui est supérieure à une vitesse immédiatement antérieure. The method of claim 1, wherein a pH sensor is used to monitor pH of the cell culture, and, in response to a rise above a predetermined pH value, feeding glucose in a restricted manner subsequently continues at a new rate that is greater than an immediately prior rate. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein pH-Sensor verwendet wird, um den pH der Zellkultur zu überwachen, und in Reaktion auf einen Anstieg über einen vorbestimmten pH-Wert die Zufuhr von Glucose in beschränkter Art anschließend mit einer neuen Rate fortgesetzt wird, die größer ist als eine unmittelbar vorherige Rate.
  9. 9
    Procédé suivant la revendication 8, dans lequel la vitesse nouvelle est supérieure d'au moins 15 % à la vitesse immédiatement antérieure. The method of claim 8, wherein the new rate is greater by at least 15% over the immediately prior rate. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die neue Rate gegenüber der unmittelbar vorherigen Rate um wenigstens 15% größer ist.
  10. 10
    Procédé suivant la revendication 8, dans lequel la vitesse nouvelle est supérieure d'une valeur non supérieure à 50 % à la vitesse immédiatement antérieure. The method of claim 8, wherein the new rate is greater by no more than 50% over the immediately prior rate. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die neue Rate gegenüber der unmittelbar vorherigen Rate um nicht mehr als 50% größer ist.
  11. 11
    Procédé suivant la revendication 8, dans lequel la réponse à une élévation au-delà d'une valeur de pH prédéterminée comprend en outre l'addition d'un ou plusieurs bols de charge de glucose à la culture cellulaire. The method of claim 8, wherein the response to a rise above a predetermined pH value further comprises addition of one or more boluses of glucose feed to the cell culture. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Reaktion auf eine Erhöhung über einen vorbestimmten pH-Wert außerdem einen Zusatz von einem Bolus oder mehreren Boli an Glucosezufuhr zu der Zellkultur umfasst.
  12. 12
    Procédé suivant la revendication 8, dans lequel la valeur de pH prédéterminée est approximativement égale à 7. The method of claim 8, wherein the predetermined pH value is approximately 7. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der vorbestimmte pH-Wert etwa 7 ist.
  13. 13
    Procédé suivant la revendication 1, dans lequel :(i) un capteur de concentration cellulaire est utilisé pour contrôler la concentration cellulaire dans la culture cellulaire sans prélèvement d'échantillons, et une mesure obtenue au moyen d'un capteur de concentration cellulaire est en outre utilisé dans le calcul de la vitesse de fourniture de glucose de manière restreinte de la culture cellulaire ;(ii) un capteur de pH est utilisé pour contrôler le pH de la culture cellulaire sans prélèvement d'échantillons et, en réponse à une élévation au-delà d'une valeur de pH prédéterminée, la fourniture de glucose de manière restreinte continue ensuite à une vitesse nouvelle qui est supérieure à une vitesse immédiatement antérieure ;(iii) le capteur de concentration cellulaire et le capteur de pH sont tous deux utilisés de la manière décrite dans (i) et (ii), respectivement. The method according to claim 1, wherein (i) a cell-concentration sensor is used to monitor cell concentration in the cell culture without sampling, and a cell-concentration-sensor-derived measurement is additionally used in calculating the rate of feeding glucose in a restricted manner to the cell culture;(ii) a pH sensor is used to monitor pH of the cell culture without sampling, and, in response to a rise above a predetermined pH value, feeding glucose in a restricted manner subsequently continues at a new rate that is greater than an immediately prior rate;or(iii) both the cell-concentration sensor and the pH sensor are used as described in (i) and (ii), respectively. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei (i) ein Zellkonzentrationssensor verwendet wird, um die Zellkonzentration in der Zellkultur ohne Probennahme zu überwachen, und außerdem eine vom Sensor stammende Zellkonzentrationsmessung bei der Berechnung der Rate der Zuführung von Glucose in beschränkter Art zu der Zellkultur verwendet wird;(ii) ein pH-Sensor verwendet wird, um den pH der Zellkultur ohne Probennahme zu überwachen, und in Reaktion auf einen Anstieg über einen vorbestimmten pH-Wert die Zuführung von Glucose in beschränkter Art anschließend mit einer neuen Rate fortgesetzt wird, welche größer ist als eine unmittelbar vorherige Rate, oder(iii) beide, der Zellkonzentrationssensor und der pH-Sensor, verwendet werden, wie es in (i) bzw. (ii) beschrieben ist.
  14. 14
    Procédé suivant la revendication 13, dans lequel la réponse à une élévation au-delà d'une valeur de pH prédéterminée en (ii) et/ou (iii) comprend en outre l'addition d'un ou plusieurs bols de charge de glucose à la culture cellulaire. The method of claim 13, wherein the response to a rise above a predetermined pH value in (ii) and/or (iii) further comprises addition of one or more boluses of glucose feed to the cell culture. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Reaktion auf einen Anstieg über einen vorbestimmten pH-Wert in (ii) und/oder (iii) außerdem einen Zusatz von einem Bolus oder mehreren Boli an Glucosezufuhr zu der Zellkultur umfasst.
  15. 15
    Procédé suivant la revendication 13, dans lequel la valeur de pH prédéterminée est approximativement égale à 7. The method of claim 13, wherein the predetermined pH value is approximately 7. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei der vorbestimmte pH-Wert etwa 7 ist.
  16. 16
    Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la vitesse prémodélisée est déterminée en mélangeant des cellules animales et un milieu contenant un taux élevé de glucose pour former une première culture cellulaire ;et en déterminant une vitesse de consommation de glucose pour les cellules animales cultivées dans la première culture cellulaire. The method according to claim 1, wherein the premodeled rate is determined by mixing animal cells and a medium containing a high level of glucose to form a first cell culture;and determining a glucose consumption rate for the animal cells cultured in the first cell culture. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die vormodellierte Rate bestimmt wird, indem Tierzellen und ein Medium, das einen hohen Level an Glucose enthält, unter Bildung einer ersten Zellkultur gemischt werden und die Glucoseverbrauchsrate für die Tierzellen, die in der ersten Zellkultur kultiviert werden, bestimmt wird.
  17. 17
    Procédé suivant la revendication 16, dans lequel un capteur de pH est utilisé pour contrôler le pH de la seconde culture cellulaire et, en réponse à une élévation au-delà d'une valeur de pH prédéterminée, la fourniture de glucose de manière restreinte comprend en outre l'addition d'un ou plusieurs bols de charge de glucose à la seconde culture cellulaire. The method of claim 16, wherein a pH sensor is used to monitor pH of the second cell culture, and, in response to a rise above a predetermined pH value, feeding glucose in a restricted manner further comprises addition of one or more boluses of glucose feed to the second cell culture. Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei ein pH-Sensor verwendet wird, um den pH der zweiten Zellkultur zu überwachen und in Reaktion auf einen Anstieg über einen vorbestimmten pH-Wert an Zuführen von Glucose in beschränkter Art außerdem Zusatz eines Bolus oder mehrerer Boli an Glucosezufuhr zu der zweiten Zellkultur umfasst.
  18. 18
    Procédé suivant la revendication 17, dans lequel la fourniture de glucose de manière restreinte de la seconde culture comprend en outre ensuite le maintien de la fourniture à une vitesse nouvelle qui est supérieure à une vitesse immédiatement antérieure. The method of claim 17, wherein feeding glucose in a restricted manner to the second culture further comprises subsequently continuing the feeding at a new rate that is greater than an immediately prior rate. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei Zuführen von Glucose in beschränkter Art zu der zweiten Kultur außerdem anschließendes Fortsetzen der Zuführung bei einer neuen Rate umfasst, welche Größer als eine unmittelbar vorherige Rate ist.
  19. 19
    Procédé suivant la revendication 17, dans lequel la valeur de pH prédéterminée est approximativement égale à 7. The method of claim 17, wherein the predetermined pH value is approximately 7. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei der vorbestimmte pH-Wert etwa 7 ist.
  20. 20
    Procédé suivant la revendication 18, dans lequel la vitesse nouvelle est supérieure d'au moins 15 % à la vitesse immédiatement antérieure. The method of claim 18, wherein the new rate is greater by at least 15% over the immediately prior rate. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die neue Rate gegenüber der unmittelbar vorherigen Rate um wenigstens 15% größer ist.
  21. 21
    Procédé suivant la revendication 18, dans lequel la vitesse nouvelle est supérieure de pas plus de 50 % à la vitesse immédiatement antérieure. The method of claim 18, wherein the new rate is greater by no more than 50% over the immediately prior rate. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die neue Rate gegenüber der unmittelbar vorherigen Rate um nicht mehr als 50% größer ist.
  22. 22
    Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la vitesse prémodélisée est déterminée en mélangeant des cellules animales et un milieu contenant un taux élevé de glucose pour former une première culture cellulaire ;en déterminant une vitesse de consommation de glucose pour les cellules animales cultivées dans le premier milieu de culture cellulaire ;en mélangeant des cellules animales et un milieu pour former une seconde culture cellulaire ;et en fournissant du glucose de manière restreinte la seconde culture cellulaire à une vitesse qui est fonction de la vitesse de consommation de glucose déterminée ;dans lequel (i) un capteur de concentration cellulaire est utilisé pour contrôler la concentration cellulaire dans la seconde culture cellulaire sans prélèvement d'échantillons, et une mesure obtenue au moyen d'un capteur de concentration cellulaire est en outre utilisé dans le calcul de la vitesse de fourniture de glucose de manière restreinte de la culture cellulaire ;(ii) un capteur de pH est utilisé pour contrôler le pH de la seconde culture cellulaire sans prélèvement d'échantillons et, en réponse à une élévation au-delà d'une valeur de pH prédéterminée, la fourniture de glucose de manière restreinte continue ensuite à une vitesse nouvelle qui est supérieure à une vitesse immédiatement antérieure ;ou(iii) le capteur de concentration cellulaire et le capteur de pH sont tous deux utilisés de la manière décrite en (i) et (ii), respectivement. The method according to claim 1, wherein the premodeled rate is determined by mixing animal cells and a medium containing a high level of glucose to form a first cell culture;determining a glucose consumption rate for the animal cells cultured in the first cell culture;mixing animal cells and a medium to form a second cell culture;and feeding glucose in a restricted manner to the second cell culture at a rate that is a function of the determined glucose consumption rate;wherein (i) a cell-concentration sensor is used to monitor cell concentration in the second cell culture without sampling, and a cell-concentration-sensor-derived measurement is additionally used in calculating the rate of feeding glucose in a restricted manner to the second cell culture;(ii) a pH sensor is used to monitor pH of the second cell culture without sampling, and, in response to a rise above a predetermined pH value, feeding glucose in a restricted manner subsequently continues at a new rate that its greater that an immediately prior rate;or(iii) both the cell-concentrations sensor and the pH sensor are used as described in (i) and (ii), respectively. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die vormodellierte Rate bestimmt wird, indem Tierzellen und ein Medium, das einen hohen Level an Glucose enthält, unter Bildung einer ersten Zellkultur gemischt werden;Bestimmen einer Glucoseverbrauchsrate für die Tierzellen, die in der ersten Zellkultur kultiviert werden;Mischen von Tierzellen und einem Medium unter Bilden einer zweiten Zellkultur und Zuführen von Glucose in einer beschränkten Art zu der Zellkultur mit einer Rate, die eine Funktion der vorbestimmten Glucoseverbrauchsrate ist;wobei (i) ein Zellkonzentrationssensor verwendet wird, um die Zellkonzentration in der zweiten Zellkultur ohne Probennahme zu überwachen, und eine von dem Sensor stammende Zellkonzentrationsmessung außerdem bei der Berechnung der Zuführungsrate für Glucose in beschränkter Art für die zweite Zellkultur verwendet wird;(ii) ein pH-Sensor verwendet wird, um den pH der zweiten Zellkultur ohne Probennahme zu überwachen und in Antwort auf einen Anstieg über einen vorbestimmten pH-Wert Zuführen von Glucose in beschränkter Art anschließend mit einer neuen Rate fortgesetzt wird, welche größer ist als eine unmittelbar vorherige Rate, oder(iii) beide, der Zellkonzentrationssensor und der pH-Sensor, verwendet werden, wie in (i) bzw. (ii) beschrieben.
  23. 23
    Procédé suivant la revendication 22, dans lequel la réponse à une élévation au-delà d'une valeur de pH prédéterminée en (ii) et/ou (iii) comprend en outre l'addition d'un ou plusieurs bols de charge de glucose à la seconde culture cellulaire. The method of claim 22, wherein the response to a rise above a predetermined pH value in (ii) and/or (iii) further comprises addition of one or more boluses of glucose feed to the second cell culture. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die Reaktion auf einen Anstieg über einen vorbestimmten pH-Wert in (ii) und/oder (iii) außerdem einen Zusatz eines Bolus oder mehrerer Boli an Glucosezufuhr zu der zweiten Zellkultur umfasst.
Independent claims23