DE10128810A1 - Einrichtung zur Kultivierung von Zellen, insbesondere menschlicher oder tierischer Zellen - Google Patents

Abstract

Bei einer Einrichtung (30) zur Kultivierung von Zellen verschiedenster Art, insbesondere menschlicher oder tierischer Zellen, wobei von Zellen wenigstens einer bestimmten Art jeweils eine Kultur in einer definierten Umgebung angesetzt wird und wobei die Zellen der betreffenden Kultur mit zugeordneten, flüssigen Nährmedien, Wachstumsfaktoren, Gasen und dergleichen versorgt werden, sind Zellkultivierungs- und Inkubationsmittel vorgesehen, die in der Weise ausgebildet sind, daß es den in wenigstens einer Zellkulturkammer (20) der Einrichtung (30) ausgesäten Zellen ermöglicht ist, sich ihre im individuellen Falle erforderlichen Lebens- und Wachstumsbedingungen in gleichsam optimaler Weise selbst einzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kultivierung von Zellen verschiedenster Art, insbesondere menschlicher oder tie­ rischer Zellen, wobei von Zellen wenigstens einer bestimmten Art jeweils eine Kultur in einer definierten Umgebung angesetzt wird und wobei die Zellen der betreffenden Kultur mit zugeord­ neten, flüssigen Nährmedien, Wachstumsfaktoren, Gasen oder der­ gleichen versorgt werden.

Kulturen der vorgenannten Art werden im allgemeinen von einzel­ nen Zellen angesetzt, die entweder von Gewebeteilen, von primä­ ren Kulturen, von Zell-Linien oder Zell-Stämmen durch enzymati­ sche, mechanische oder chemische Zerteilung herrühren.

Bei bisher bekannten Einrichtungen zur Zellkultivierung werden zum Ansetzen der Kulturen in der Regel aus Kunststoff bestehen­ de Kulturgefäße verwendet, die in CO₂-Brutschränken inkubiert werden. Diese garantieren eine konstante Temperatur (z. B. 37°C) und eine Pufferung des Mediums durch eine 5%-10%ige CO₂- Begasung. Die Sauerstoffversorgung erfolgt durch einfache Dif­ fusion. Bei den bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Kul­ tivierung von Zellen sind Co-Kultivierung und frei veränderli­ che Inkubationsbedingungen in der Regel nicht möglich.

Zur mikroskopischen Beobachtung oder zu speziellen Untersuchun­ gen müssen die Kulturgefäße aus dem jeweiligen Brutschrank ent­ nommen werden, wobei die Inkubation unterbrochen wird, die Zel­ len sich abkühlen und somit die Versuchsbedingungen nicht kon­ stant sind.

Die bisher bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Kultivie­ rung von Zellen werden jedoch den Anforderungen der modernen Zellkulturtechnologie nicht mehr gerecht.

Insbesondere im Hinblick auf aktuelle Forschungsschwerpunkte in der Pharmaindustrie, die in den Bereichen Entzündung (Rheuma), Krebsbekämpfung, Herz/Kreislauf-Erkrankungen, Aids, Apoptose (programmierter Zelltod) und Blutgerinnung liegen, ist die Ent­ wicklung und Erprobung entsprechender neuer Wirkstoffe und Me­ dikamente mit Hilfe einer wesentlich verbesserten Einrichtung zur Kultivierung von Zellen unabdingbar, wobei eine solche Ein­ richtung dazu befähigt sein muß, die Substanz- und Wirkungs­ testung unter nahezu in-vivo-Bedingungen, d. h. mit nahezu per­ fekter Abbildung komplexer biologischer Systeme, vor Übertritt in die klinischen Phasen (Testung an Probanten) durchzuführen.

Mit Rücksicht auf die wie oben geschilderte Situation besteht die Forderung nach einer Möglichkeit der Simulation von Reakti­ onsabläufen innerhalb eines oder mehrerer Organsystertre (z. B. durch Serienschaltung von Zellkulturkammern mit Hepatozyten und anderen Zellarten, Untersuchung auf Abbauprodukte und Metaboli­ te), damit zum einen die Zeiträume zwischen Substanzwirkungser­ kennung und Arzneimittelzulassung erheblich minimiert werden und zum anderen vor dem Einritt in die klinische Testphase die notwendigen Erkenntnisse über den Wirkungsmechanismus der Sub­ stanz innerhalb eines komplexen biologischen Systems erlangt werden können.

Eine ähnliche Situation liegt beispielsweise auch im Bereich der Kosmetikindustrie vor.

Im Stand der Technik sind beispielsweise multivalente Zellkul­ tursysteme (vgl. z. B. DE 199 15 178 A1), problemadaptierte Zellkultursysteme für spezifische Aufgabenstellungen (vgl. z. B. WO 98/17822) oder Verfahren zur Replikation von Zellkulturen bekannt (vgl. z. B. WO 97/37001).

Ferner ist beispielsweise aus der WO 99/23206 ein Verfahren zum Mischen einer varizella-infizierten Zellkultur in Rollflaschen bekannt.

Schließlich sind aus der EP 0 999 266 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Zellkultur bekannt, wodurch mög­ lichst homogene Bedingungen für die molekularbiologische oder gentechnische Untersuchung von Zellen geschaffen werden sollen.

Mit Rücksicht auf die im Vorangehenden geschilderte Situation auf dem Gebiet der modernen Zellkulturtechnologie liegt der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine neue, verbesserte Einrichtung zur Kultivierung von Zellen verschie­ denster Art, insbesondere menschlicher oder tierischer Zellen zu schaffen, wobei diese Einrichtung die Nachteile bisher be­ kannter Systeme und Einrichtungen zur Zellkultivierung besei­ tigt und insbesondere die Möglichkeit bietet, hochkomplexe, biologische Vorgänge in Echtzeit und unter nahezu in-vivo- Bedingungen (d. h. wie im lebenden Organismus) bei gleichsam op­ timal angepaßten Lebens- und Wachstumsbedingungen der Zellen zu simulieren.

Ausgehend von einer Einrichtung zur Kultivierung von Zellen verschiedenster Art, insbesondere menschlicher oder tierischer Zellen, wobei von Zellen wenigstens einer bestimmten Art je­ weils eine Kultur in einer definierten Umgebung angesetzt wird und die Zellen der betreffenden Kultur mit zugeordneten, flüs­ sigen Nährmedien, Wachstumsfaktoren, Gasen und dergleichen ver­ sorgt werden, wird die wie vorstehend definierte Aufgabe erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung Zellkultivie­ rungs- und Inkubationsmittel aufweist, die in der Weise ausge­ bildet sind, daß es den in wenigstens einer Zellkulturkammer der Einrichtung ausgesäten Zellen ermöglicht ist, sich ihre im individuellen Falle erforderlichen Lebens- und Wachstumsbedin­ gungen selbst einzustellen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist hierbei vorzugsweise die Kombination folgender Merkmale auf:

• a) Mittel zum Ingangsetzen eines Flusses frei wählbarer, de­ finierter, flüssiger Medien in die wenigstens eine Zell­ kulturkammer zur kontinuierlichen Versorgung der dort aus­ gesäten Zellen;
• b) Mittel zum Ingangsetzen eines Stromes unterschiedlicher Gase mit frei wählbaren Konzentrationen in die wenigstens eine Zellkulturkammer zur konstanten, kontinuierlichen Be­ gasung der dort ausgesäten Zellen;
• c) Mittel zum geregelten bzw. gesteuerten Beheizen der wenig­ stens einen Zellkulturkammer in der Art und Weise, daß hierin eine konstante Temperatur während der Dauer eines Versuches gewährleistet ist;
• d) Mittel zum permanenten mikroskopischen Beobachten der in­ nerhalb der wenigstens einen Zellkulturkammer ausgesäten Zellen, ohne während der Dauer eines Versuches Proben der Zellkultur zu entnehmen;
• e) Mittel zum permanenten Messen sämtlicher relevanten Zell­ kulturparameter mittels entsprechender, in die wenigstens eine Zellkulturkammer integrierter Sensoren; und
• f) der wenigstens einen Zellkulturkammer zugeordnete Feed­ back-Regelungsmittel zur Optimierung von Inkubationsbedin­ gungen in der wenigstens einen Zellkulturkammer.

Bei den relevanten Zellkulturparametern handelt es sich insbe­ sondere um pH-Wert, Glucose, Lactat, Sauerstoff, Elektropoten­ tial und dergleichen mehr.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in bevorzugter Weise eine vorgegebene Anzahl von Zellkulturkammern vorgesehen, die entweder in Reihe oder parallel geschaltet sein können, wobei innerhalb dieser vorgegebenen Anzahl von Zellkulturkammern vor­ zugsweise eine entsprechende Anzahl von Zellkulturen gleichzei­ tig angesiedelt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kultivierung von Zel­ len ist vor allem gewährleistet, daß die Zellen sämtlicher Kul­ turen mit flüssigen Nährmedien, Wachstumsfaktoren, Gasen oder dergleichen kontinuierlich versorgt werden, ohne daß die Zellen einer Kultur ihrer gewohnten, definierten Umgebung entnommen werden müssen, während gleichzeitig sämtliche Zellkulturen ohne Unterbrechung der Begasung permanent mikroskopisch beobachtet werden können.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind Mittel vorgesehen, um während der Dauer eines Versuchs die Art der flüssigen Medien und/oder deren Strömungsrichtungen und/oder deren Verteilung und/oder deren Durchflußmengen zu va­ riieren. Darüber hinaus können aber auch Mittel vorgesehen sein, um während der Dauer eines Versuchs die Art der Gase und/oder deren Strömungsrichtungen und/oder deren Verteilung und/oder die Begasungskonzentrationen zu variieren.

Die vorgenannten Variationsmöglichkeiten gewährleisten eine au­ ßerordentlich flexible Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Im Falle von in Reihe geschalteten Zellkulturkammern der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung können beispielsweise die flüssigen Medien und/oder die Gase von Zellkulturkammer zu Zellkulturkam­ mer kontinuierlich weitergeleitet werden.

Um bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Zellkultivierung während der Dauer eines Versuchs in den einzelnen Zellkultur­ kammern konstante Temperaturen zu gewährleisten, weist die Ein­ richtung in bevorzugter Weise Mittel auf, um die in den einzel­ nen Zellkulturen herrschenden Temperaturen permanent zu messen und als Temperatur-Istwerte einem entsprechenden Temperaturre­ gel- bzw. Temperatursteuerkreis einzugeben, so daß die Behei­ zung der jeweiligen Zellkulturkammer entsprechend geregelt bzw. gesteuert wird.

Wie weiter unten im einzelnen noch näher erläutert wird, weist zu diesem Zweck jede einzelne Zellkulturkammer eine eigene Hei­ zung auf, während oberhalb der betreffenden Zellkulturkammer jeweils ein Infrarot-Temperaturmesser angeordnet ist, der die in der betreffenden Zellkultur herrschende Temperatur mißt und diesen Temperaturmeßwert an ein Überwachungs- und Steuerungssy­ stem meldet. Ändert sich die anfangs vorgegebene Temperatur in der wenigstens einen Zellkulturkammer, dann wird durch den Tem­ peraturregel- bzw. Steuerkreis bewirkt, daß die Heizleistung der jeweiligen Zellkulturkammerbeheizung vermindert bzw. erhöht wird.

Die Temperaturmessung kann aber auch mit Hilfe anderer Tempera­ tursensoren erfolgen.

Wie ebenfalls weiter unten noch näher erläutert wird, sind aus Flexibilitätsgründen die Temperaturen in den einzelnen Zellkul­ turkammern durch das Überwachungs- und Steuerungssystem während der gesamten Versuchsdauer frei einstellbar und veränderbar.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß sie wenigstens eine Zellkulturkammer aufweist, in der eine gasdurchlässige Membran in der Weise angeordnet ist, daß zu beiden Seiten dieser Mem­ bran je eine Zellkultur unterschiedlicher Art zum Zwecke einer direkten Co-Kultivierung beider Zellkulturen ansetzbar ist, wo­ bei Mittel zum Ingangsetzen eines ersten Medienflusses zu der einen Seite der Membran, d. h. der apikalen Seite mit der ersten Zellkultur, und eines gegenüber dem ersten Medienfluß unter­ schiedlichen, zweiten Medienflusses zu der anderen Seite der Membran, d. h. der basolateralen Seite mit der zweiten Zellkul­ tur, vorgesehen sind.

Somit funktionieren die auf der apikalen Seite wachsenden Zel­ len als Deckschicht, während die Zellen auf der basolateralen Seite als Innenzellen funktionieren. Die Zellen der ersten Zellkultur und die Zellen der zweiten Zellkultur weisen hierbei durch die Membran einen recht engen Kontakt zueinander auf, so daß die Möglichkeit besteht, Austauschvorgänge innerhalb der Schichten auf der apikalen Seite und der basolateralen Seite zu untersuchen.

Darüber hinaus besteht noch die Möglichkeit, daß dann, wenn bei der erfindungsgemäßen Einrichtung gasdurchlässige Membranen mit unterschiedlichen, wählbaren Porengrößen eingesetzt werden, ein möglicher Austausch von wirksamen bioaktiven Molekülen (z. B. Wachstumsfaktoren, Hormonen, usw.) im Zuge einer derartigen Co- Kultivierung untersucht werden kann. Solche Untersuchungsmög­ lichkeiten sind insbesondere bei Gewebeteilen wichtig, die aus verschiedenen Zellarten aufgebaut sind, beispielsweise Übergang Endothelzellen-Fibroblasten (Adern) oder Schleimhautzellen- Fibroblasten (Darm, Magen).

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann im übrigen mit besonderem Vorteil zur indirekten Co-Kultivierung Anwendung finden, wobei verschiedene biologische Systeme (Gewebe-/Zellarten) in ent­ sprechenden Zellkulturkammern hintereinander geschaltet werden.

Auf diese Weise lassen sich ganze Organsysteme gleichsam nach­ bauen und die entsprechenden Stoffwechselvorgänge untersuchen. Diese Maßnahmen lassen sich durch ein Beispiel näher erläutern: ein an sich ungiftiger Stoff wird über den Verdauungstrakt auf­ genommen und gelangt über den Blutstrom in die Leber. Die Le­ berzellen bauen den Stoff in Abbauprodukte um, die unter Um­ ständen toxisch wirken können. Um dies zu überprüfen, wird die "verdächtige" Substanz in eine Inkubationskammer eingegeben, die mit Hepatozyten (Leberzellen) besiedelt ist. Über eine de­ finierte Nährmedienversorgung (Medienfluß = "Ader") gelangen eventuell toxische Abbauprodukte in eine sich anschließende Zellkulturkammer, so daß dort z. B. aus absterbenden Nervenzel­ len auf eine neurotoxische Substanz geschlossen werden kann.

Gemäß einer weiteren, außerordentlich vorteilhaften Ausgestal­ tung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist ein videounterstütz­ tes mikroskopisches Beobachtungssystem zum Beobachten der we­ nigstens einen Zellkultur in der wenigstens einen Zellkultur­ kammer vorgesehen, wie dies weiter unten noch im einzelnen er­ läutert wird.

Schließlich besteht noch eine weitere vorteilhafte Ausgestal­ tung der erfindungsgemäßen Einrichtung darin, daß sie computer­ gesteuertes Überwachungs- und Steuerungssystem aufweist, zu dem sämtliche Daten, die gewonnen werden durch

• - permanentes mikroskopisches Beobachten der wenigstens ei­ nen Zellkultur innerhalb der wenigstens einen Zellkultur­ kammer und/oder
• - permanentes Messen der relevanten Zellkulturparameter und/oder
• - permanentes Messen der in der wenigstens einen Zellkultur innerhalb der wenigstens einen Zellkulturkammer herrschen­ den Temperatur,

zur dortigen Weiterverarbeitung und entsprechenden Beaufschla­ gung der Feedback-Regelungsmittel übertragbar sind.

Bei den Feedback-Regelungsmitteln handelt es sich insbesondere um Regelungsalgorithmen, die in einer Datenverarbeitungsanlage des computergesteuerten Überwachungs- und Steuerungssystems enthalten sind.

In diesem Zusammenhang ist zum permanenten Messen der relevan­ ten Zellkulturparameter ein software-unterstütztes Meßsystem vorgesehen.

Eine kontinuierliche Messung von Zellkulturparametern läßt sich vorzugsweise durch spezielle Sonden bzw. Sensoren, beispiels­ weise für pH-Wert, Lactat, Elektropotential und dergleichen mehr, durchführen, wobei diese Messungen durch eine entspre­ chende Software ausgewertet und dargestellt werden können. Die­ se Art der Messung liefert gegenüber herkömmlichen Methoden ex­ aktere Ergebnisse, wodurch bestimmte Fragestellungen analysiert werden können, die mit bisher verwendeten Meßverfahren nicht durchführbar sind.

Mit Hilfe eines bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Ein­ satz gelangenden, software-unterstützten Meßsystems lassen sich beispielsweise bestimmte Tierversuche in der präklinischen Pha­ se größtenteils ersetzen.

Zusammenfassend bietet die erfindungsgemäße Einrichtung zur Kultivierung von Zellen insbesondere die folgenden Vorteile:

• 1. Möglichkeit einer Parallelschaltung einer vorgegebenen An­ zahl von Zellkulturkammern innerhalb der Einrichtung für Vergleichsmessungen.
• 2. Möglichkeit einer seriellen Schaltung einer vorgegebenen Anzahl von Zellkulturkammern innerhalb der Einrichtung für Organsimulation.
• 3. Möglichkeit einer variablen Temperaturregelung bzw. -steuerung.
• 4. Möglichkeit einer variablen Begasung der einzelnen Zell­ kulturkammern.
• 5. Möglichkeit einer individuellen Versorgung der Zellkultu­ ren mit Nährsubstanzen bzw. Wirkstoffen.
• 6. Möglichkeit einer permanenten mikroskopischen Beobachtung des Inneren der einzelnen Zellkulturkammern und einer ent­ sprechenden Videoaufzeichnung ohne Unterbrechung des Zell­ kultivierungsprozesses.
• 7. Möglichkeit einer permanenten Messung verschiedener Zell­ kulturparameter mittels integrierter Sensorik.
• 8. Bereitstellung eines hochwertigen Mehrwegsystems, d. h. Verarbeitung von Edelstahl und Quarzglas von voll autokla­ vierbarer Struktur zur Reduzierung von Abfall.

Die Erfindung wird nunmehr nachfolgend anhand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert, wobei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zur Kulti­ vierung von Zellen verschiedenster Art, insbesondere menschli­ cher oder tierischer Zellen; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer auf einer Basis der Einrichtung nach Fig. 1 angeordneten Zellkulturkammergruppie­ rung, zu der eine vorgegebene Anzahl von einzelnen Zellkultur­ kammern zusammengefaßt ist.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Einrichtung 30 zur Kultivierung von Zellen verschiedenster Art, wobei von Zellen wenigstens ei­ ner bestimmten Art jeweils eine Kultur in einer definierten Um­ gebung innerhalb einer zugeordneten Zellkulturkammer angesetzt wird und wobei die Zellen der betreffenden Kultur mit vorge­ wählten, flüssigen Nährmedien, Wachstumsfaktoren, Gasen und dergleichen versorgt werden.

Diese Einrichtung 30 ist insgesamt betrachtet so konzipiert, daß sie Zellkultivierungs- und Inkubationsmittel aufweist, die in der Weise ausgebildet sind, daß es den in den Zellkulturkam­ mern der Einrichtung 30 ausgesäten Zellen ermöglicht ist, sich ihre im individuellen Falle erforderlichen Lebens- und Wachs­ tumsbedingungen selbst einzustellen, d. h. insbesondere mit dem Ziel, daß diese Lebens- und Wachstumsbedingungen gleichsam op­ timiert werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung 30 sind beispiels­ weise sechs Zellkulturkammern 20 in Form einer Zellkulturkammer gruppierung A auf einer entsprechend zugeordneten Basis 21 pla­ ziert. Insbesondere bildet die Basis 21 ein Heizsystem E für die Inkubierung, das während der Betriebszeit die Einrichtung 30 konstante Temperaturen innerhalb jeder der Zellkulturkammern 20 gewährleistet.

Vorzugsweise erfolgt mit Hilfe dieses Heizsystems E eine elek­ trische Beheizung der jeweiligen Zellkulturkammer 20, wodurch eine sehr genaue Temperaturregelung ermöglicht ist. Dieses Heizsystem E ist insbesondere in der Weise ausgelegt, daß jede einzelne Zellkulturkammer 20 der Zellkulturkammergruppierung A über ihre eigene Heizung verfügt, die in der Basis 21 inte­ griert ist.

Mit besonderem Vorteil ist das Heizsystem E mittels einer zuge­ ordneten Software steuerbar. Zu diesem Zweck ist oberhalb der Zellkulturkammergruppierung A ein System aus Infrarot-Tempera­ turmessern 25 installiert, in der Art, daß jeder einzelnen Zellkulturkammer 20 ein entsprechender Infrarot-Temperaturmes­ ser 25 zugeordnet ist. Der jeweilige Infrarot-Temperaturmesser 25 fühlt in dar jeweiligen Zellkulturkammer 20 die in der Zell­ kultur vorherrschende Temperatur ab und meldet das entsprechen­ de Meßergebnis permanent an ein computergesteuertes Überwa­ chungs- und Steuerungssystem G, das im wesentlichen aus einer Datenverarbeitungsanlage 37 und einem zugehörigen Monitor 36 besteht. Die einzelnen Infrarot-Temperaturmesser 25 sind über eine gemeinsame Verbindungsleitung 45 an das Überwachungs- und Steuerungssystem G angeschlossen. Wenn sich die Anfangs vorge­ gebenen Temperaturen in den Zellkulturkammern 20 der Zellkul­ turkammergruppierung A ändern, erfolgt automatisch über das Überwachungs- und Steuerungssystem G eine Steuerung bzw. Rege­ lung des Heizsystems E, d. h., die in der einzelnen Zellkultur­ kammer 20 herrschende Temperatur wird permanent auf einer kon­ stante Temperatur eingeregelt.

Anstatt mittels Infrarot-Temperaturmessern könnte die Tempera­ turmessung in der einzelnen Zellkulturkammer 20 aber auch mit Hilfe anderer Temperatursensoren durchgeführt werden.

Darüber hinaus kann mit Hilfe der in dem Überwachungs- und Steuerungssystem G enthaltenen Software ermöglicht werden, daß die Temperaturen in den einzelnen Zellkulturkammern 20 der Zellkulturkammergruppierung A während der gesamten Versuchsdau­ er frei einstellbar und wählbar sind, falls dies aus bestimmten Gründen erforderlich sein sollte.

Zum Zwecke einer permanenten, videogestützten mikroskopischen Beobachtung des Inneren der jeweiligen Zellkulturkammer 20 ist ein Videosystem B mit einem entsprechend zugeordneten Mikro­ skopsystem vorgesehen. Dieses Videosystem B wird im folgenden näher erläutert.

Unterhalb jeder einzelnen Zellkulturkammer 20 der Zellkultur­ kammergruppierung A, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Zellkulturkammern aufweist, ist eine Videokame­ ra 22 mit Mikroskopaufsatz 22' auf einem mechanisch einstellba­ ren Fahrtisch 23 angeordnet, somit insgesamt sechs Videokameras 22 mit zugehörigem Mikroskopaufsatz 22'. Infolgedessen beobach­ tet je eine Videokamera 22 mit Mikroskopaufsatz 22' je eine Zellkulturkammer 20. Nach Versuchsstart und nachdem sich aussa­ gekräftige Bereiche in der jeweiligen in der Zellkulturkammer 20 enthaltenen Zellkultur abzeichnen, wird ein Beobachtungssek­ tor in der Zellkulturkammer 20 festgelegt. Dieser Beobachtungs­ sektor wird sodann durch den mechanisch einstellbaren Fahrtisch 23 mittels (nicht dargestellter) Einstellschrauben angefahren, sodann wird der Fahrtisch arretiert und das Videosystem B bleibt infolgedessen während der gesamten Versuchsdauer in der gleichen Position. Ferner wird bei Versuchsstart die Schärfe der Einstellung am jeweiligen Mikroskopaufsatz 22' einjustiert. Dieser Justiervorgang am jeweiligen Mikroskopaufsatz 22' er­ folgt für sämtliche sechs Zellkulturkammern 20 und bleibt so­ dann unverändert bis zum Versuchsende.

Vorzugsweise wird auch das Videosystem B über die im Überwa­ chungs- und Steuerungssystem G enthaltene Software gesteuert. Hierbei wird jede einzelne Videokamera 22 mit Mikroskopaufsatz 22' gesteuert. Dies erfolgt insbesondere in der Art, daß in frei wählbaren Zeitintervallen (beispielsweise im Minutentakt) Bilder von der jeweiligen Zellkultur in der Zellkulturkammer 20 aufgenommen werden, wobei zu dem jeweiligen Zeitpunkt einer solchen Aufnahme eine oberhalb der jeweiligen Zellkulturkammer 20 angeordnete Lichtquelle 24 die entsprechende Zellkultur be­ leuchtet, so daß eine ausreichende Ausleuchtung im Inneren der Zellkulturkammer 20 für die Videoaufnahmen gewährleistet ist. Wenn die Videoaufnahme beendet ist, schaltet die Steuerung die jeweilige Lichtquelle 24 aus, bis die nächste Videoaufnahme ge­ macht wird. Der von einer jeden Lichtquelle 24 ausgehende Lichtstrahl bzw. Lichtkegel, der in das Innere einer jeweiligen Zellkulturkammer 20 durch eine entsprechende (nicht dargestell­ te) Glasscheibe eintritt, ist in Fig. 1 mit 24' bezeichnet.

Sämtliche Lichtquellen 24 sind über eine gemeinsame Verbin­ dungsleitung 46 an das Überwachungs- und Steuerungssystem G an­ geschlossen.

Durch jeden einzelnen Lichtstrahl bzw. Lichtkegel 24 wird die jeweilige, in der Zellkulturkammer 20 enthaltene Zellkultur flächendeckend ausgeleuchtet. Es handelt sich hierbei um eine Durchleuchtungsmethode.

Anstelle einer solchen Durchleuchtungsmethode könnte aber vor­ gesehen sein, daß die Lichtquellen zur Ausleuchtung der in der jeweiligen Zellkulturkammer 20 enthaltenen Zellkultur unmittel­ bar an der jeweils zugeordneten Videokamera 22 bzw. dem jeweils zugeordneten Mikroskopaufsatz 22' angebracht sind, so daß in einem solchen Falle die Durchleuchtungsmethode durch eine Draufsichtmethode ersetzt ist.

Das Videosystem B ist ebenfalls über eine Leitung 47 an das Überwachungs- und Steuerungssystem G angeschlossen, wobei von diesem aus die Leitung 47 zu einem Knotenpunkt 48 führt, mit dem die einzelnen Videokameras 22 über entsprechend zugeordnete Leitungen verbunden sind.

Das wie oben erläuterte Videosystem B mit Mikroskopsystem stellt nur eine Ausführungsmöglichkeit dar. Eine mögliche ande­ re Ausführungsform eines solchen Systems zur permanenten Beob­ achtung des Inneren der Zellkulturkammern besteht darin, daß ein einziges Beobachtungssystem, bestehend aus Videokamera und Mikroskopaufsatz, auf einem Fahrtisch installiert wird und daß dieser Fahrtisch die sechs Zellkulturkammern 20 der Zellkultur­ kammergruppierung A in frei wählbaren Intervallen abfährt. Die Justierung des Beobachtungssystems erfolgt für die einzelne Zellkultur bei Versuchsstart, d. h. vorzugsweise dann, nachdem sich aussagekräftige Bereiche in der jeweiligen Zellkultur ab­ zeichnen, durch die entsprechende, im Überwachungs- und Steue­ rungssystem G enthaltene Software, d. h., durch das entsprechen­ de Computerprogramm sind die sechs Anfahrpositionen des Fahrti­ sches, auf dem das Beobachtungssystem montiert ist, program­ miert. Wegen der mechanischen Toleranzen des Fahrtisches muß jedoch ein größerer als der zu beobachtende Bereich innerhalb der einzelnen Zellkulturkammer 20 aufgenommen werden. Innerhalb dieses größeren Bereichs wird nun mittels der Software der zu beobachtende Bereich definiert. Die Software ist in der Lage, Konturen zu speichern und wiederzuerkennen, d. h., beim erneuten Anfahren einer Zellkulturkammer werden die Kultur und die An­ ordnung der Zellen erkannt und ein anfänglich definierter Beob­ achtungsbereich gespeichert.

Dieses zuletzt erläuterte Beobachtungssystem ist in den Zeich­ nungen im einzelnen nicht dargestellt, jedoch erfolgt die Aus­ leuchtung der einzelnen Zellkulturkammer 20 ebenfalls mit Hilfe der Lichtquellen 24, wie bereits weiter oben im einzelnen er­ läutert.

Auch in diesem Falle besteht die Möglichkeit, die Durchleuch­ tungsmethode durch die Draufsichtmethode zu ersetzen, d. h., die Lichtquellen zur Ausleuchtung der in der einzelnen Zellkultur­ kammer 20 enthaltenen Zellen können unmittelbar an der jeweils zugeordneten Videokamera 22 bzw. an derm jeweils zugeordneten Mikroskopaufsatz 22' angebracht sein.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung 30 weist ferner noch ein Dosiersystem C für Flüssigkeiten (z. B. flüssige Nährmedien und dergleichen) auf, welche z. B. vier Flüssigkeitsvorratsbe­ hälter 31 mit einer jeweils zugeordneten Flüssigkeitsentnahme­ leitung 31' aufweist, wobei sodann aus diesen Flüssigkeitsent­ nahmeleitungen 31' ein Leitungsbündel 32 gebildet ist. Dieses Leitungsbündel 32 ist andererseits mit einem Pumpensystem 29 verbunden, durch welches die verschiedenen Zellkulturkammern 20 der Zellkulturkammergruppierung A mit frei wählbaren Flüssig­ keiten, die in den Flüssigkeitsvorratsbehältern 31 enthalten sind, versorgt werden.

Das Pumpensystem 29 ist seinerseits über eine Leitung 33 an ein Multiventilmodul 30' angeschlossen. Die Zuführung der Flüssig­ keiten zu der Zellkulturkammergruppierung A erfolgt von dem Multiventilmodul 30' aus über sterile Schlauchleitungssysteme 27 und 28, wobei diese Flüssigkeiten von den einzelnen Zellkul­ turkammern 20 flexibel weitergeleitet werden, d. h. von einer Zellkulturkammer zur nächsten, wie dies noch weiter unten an­ hand der Fig. 2 näher erläutert wird.

Sowohl die Flüssigkeitszuführung als auch die Flüssigkeitswei­ terleitung erfolgen über sterile Schlauchsysteme, die mit Stan­ dard-Schlauchverbinderelementen und Verteilern bei Versuchs­ start installiert werden, d. h., mit entsprechenden Versorgungs­ kanälen einer jeweiligen Zellkulturkammer 20 verbunden werden. Hierbei wird die Verbindung der Standard-Schlauchelemente (in den Zeichnungen im einzelnen nicht dargestellt) mit den zuge­ ordneten Versorgungskanälen der jeweiligen Zellkulturkammer 20 so aufeinander abgestimmt, daß die Sterilität gewährleistet ist.

Aus Gründen der Flexibilität können die Art der Flüssigkeiten und/oder die Strömungsrichtungen und/oder die Verteilung der Flüssigkeiten und/oder deren Durchflußmengen während des Ver­ suchs geändert bzw. gesteuert werden, wobei eine derartige Steuerung vorzugsweise durch das computergesteuerte Überwa­ chungs- und Steuerungssystem G erfolgt. Zu diesem Zweck sind das Pumpensystem 29 mittels einer Verbindungsleitung 38 und das Multiventilmodul 30' über eine Verbindungsleitung 40 an das Überwachungs- und Steuerungssystem G angeschlossen.

Das Dosiersystem C der Einrichtung 30 erlaubt es somit, der Zellkulturkammergruppierung A unterschiedlichste Flüssigkeiten zuzuführen.

Die Einrichtung 30 weist darüber hinaus ein Begasungssystem D für unterschiedlichste Gase auf. Dieses Begasungssystem D dient dazu, die verschiedenen Zellkulturkammern 20 der Zellkulturkam­ mergruppierung A mit unterschiedlichen Gasen, z. B. Luft, O₂, N₂, CO₂, zu begasen. Von dem Begasungssystem D aus erfolgt die Gaszuführung zu der Zellkulturkammergruppierung A mittels einer sterilen Schlauchleitung 26. Auch hierbei können die Gase von den verschiedenen Zellkulturkammern 20 unter Verwendung ent­ sprechend zugeordneter Versorgungskanäle flexibel weitergelei­ tet werden, d. h., von einer Zellkulturkammer zur nächsten (vgl. Fig. 2).

Gaszuführung und Gasweiterleitung erfolgen insgesamt über ste­ rile Schläuche, die mittels Standard-Schlauchverbinderelementen und Verteilern bei Versuchsstart installiert werden. Die Ver­ bindungen der Schlauchverbinderelemente mit den entsprechend zugeordneten Versorgungskanälen einer jeweiligen Zellkulturkam­ mer 20 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Sterilität ge­ währleistet ist. Auch bei dem Begasungssystem D können aus Fle­ xibilitätsgründen die Art der Gase und/oder die Strömungsrich­ tungen und/oder die Gasverteilung und/oder die Begasungskonzen­ tration während des Versuchs geändert bzw. gesteuert werden. Zu diesem Zweck ist wiederum das Begasungssystem D über eine Ver­ bindungsleitung 39 an das computergesteuerte Überwachungs- und Steuerungssystem G angeschlossen, das die entsprechende Soft­ ware für die Steuerung des Begasungssystems D enthält.

Schließlich weist die Einrichtung 30 zur Kultivierung von Zel­ len noch ein Monitoring-System F mit vorgegebenen Sensormodulen 34 auf. Mit Hilfe des Monitoring-Systems F können während der gesamten Versuchsdauer die relevanten Parameter in der jeweili­ gen Zellkulturkammer 20 der Zellkulturkammergruppierung A mit­ tels entsprechend zugeordneter Sensoren gemessen, insbesondere permanent gemessen werden, wobei es sich bei diesen Parametern z. B. um pH-Wert, Glucose, Lactat, Sauerstoff, Elektropotential usw. handelt. Zu diesem Zweck steht das Monitoring-System F über eine Leitung 41, über einen Knotenpunkt 42 und von dort aus über weitere Leitungen 43 und 44 und entsprechend zugeord­ nete Abzweigleitungen mit den Sensoren an den einzelnen Zell­ kulturkammern 20 der Zellkulturkammergruppierung A der Einrich­ tung 30 in Verbindung.

Die von den (nicht gezeigten) Sensoren gemessenen Parameter werden von dem Monitoring-System F über eine Leitung 35 an das computergesteuerte Überwachungs- und Steuerungssystem G zur entsprechenden Weiterverarbeitung und nachfolgenden Beaufschla­ gung der Feedback-Regelungsmittel weitergeleitet.

Jede Zellkulturkammer 20 weist entsprechende Sensorikanschluß­ kanäle auf, wie dies weiter unten noch im einzelnen erläutert wird, wobei die Sensoren und die jeweils zugeordneten Kanäle so aufeinander abgestimmt sind, daß die Sterilität gewährleistet ist.

Mit besonderem Vorzug ist das Monitoring-System F in Verbindung mit dem computergesteuerten Überwachungs- und Steuerungssystem G in der Weise ausgelegt, daß das permanente Messen der rele­ vanten Zellkulturparameter mit Hilfe eines software-unterstütz­ ten Meßverfahrens erfolgen kann (wie bereits weiter oben erläu­ tert).

Aus Fig. 2 ist die Zellkulturkammergruppierung A der Einrich­ tung 30 gemäß Fig. 1 in schematischer Draufsicht zu ersehen. Bei der auf der Basis 21 angeordneten Zellkulturkammergruppie­ rung A sind insgesamt sechs Zellkulturkammern 20 gleichsam in Reihe geschaltet, derart, daß sowohl die flüssigen Medien als auch die Gase von einer Zellkulturkammer 20 zur anderen, d. h. zur jeweils nachfolgend angeordneten Zellkulturkammer 20 konti­ nuierlich weitergeleitet werden können.

In jeder der sechs Zellkulturkammern 20 wird mindestens eine zu untersuchende Zellkultur angesiedelt, wobei jedoch im vorlie­ genden Ausführungsbeispiel der Einfachheit halber von sechs Zellkulturen gesprochen wird, deren jeweiligen Zellen mit defi­ nierten flüssigen Nährmedien, Wachstumsfaktoren, Gasen und der­ gleichen mehr zu versorgen sind.

Zu diesem Zweck wird einerseits ein Fluß frei wählbarer, defi­ nierter, flüssiger Medien und andererseits ein Strom unter­ schiedlicher Gase mit frei wählbaren Konzentrationen in die sechs Zellkulturkammern 20 der Zellkulturkammergruppierung A in Gang gesetzt, wobei, wie bereits weiter oben erläutert, die Zu­ führung der Flüssigkeiten zu der Zellkulturkammergruppierung A primär von dem Multiventilmodul 30' gemäß Fig. 1 aus über die sterilen Schlauchleitungssysteme 27 und 28 erfolgt, während gleichzeitig die Gaszuführung zu der Zellkulturkammergruppie­ rung A von dem Begasungssystem D gemäß Fig. 1 aus mittels der sterilen Schlauchleitung 26 erfolgt.

Zur Erleichterung der Übersicht sind die sechs aufeinanderfol­ gend in Reihe geschalteten Zellkulturkammern 20 mit I, II, III, IV, V und VI gekennzeichnet.

Die Schlauchleitungssysteme 27 und 28 für Flüssigkeiten und die Schlauchleitung 26 für Gase sind unmittelbar mit der ersten Zellkulturkammer I verbunden, derart, daß die Schlauchleitung 26 unmittelbar in einen Gaskanal 50 im Inneren dieser ersten Zellkulturkammer I mündet, wohingegen das Schlauchleitungssy­ stem 27 in einen entsprechenden Flüssigkeitskanal 51 und das Schlauchleitungssystem 28 in einen Flüssigkeitskanal 52 jeweils im Inneren dieser ersten Zellkulturkammer I einmünden. Somit wird zunächst die in der ersten Zellkulturkammer I enthaltene Zellkultur mit flüssigen Medien und Gasen versorgt, woraufhin sukzessive die nachfolgenden Zellkulturkammern II bis VI in entsprechender Weise mit flüssigen Medien und Gasen versorgt werden. Im einzelnen ist die Zellkulturkammer I über Flüssig­ keits-Schlauchleitungen 27A und 28A und über eine Gas-Schlauch­ leitung 26A mit der zweiten Zellkulturkammer II verbunden, die­ se wiederum über Flüssigkeits-Schlauchleitungen 27B und 28B und eine Gas-Schlauchleitung 26B mit der dritten Zellkulturkammer III verbunden, die ihrerseits wiederum über Flüssigkeits- Schlauchleitungen 27C und 28C und eine Gas-Schlauchleitung 26C mit der vierten Zellkulturkammer IV verbunden ist, während die­ se wiederum über Flüssigkeits-Schlauchleitungen 27D und 28D so­ wie über eine Gas-Schlauchleitung 26D mit der fünften Zellkul­ turkammer V verbunden ist, und schließlich ist die letztere über Flüssigkeits-Schlauchleitungen 27E und 28E und über eine Gas-Schlauchleitung 26E mit der sechsten Zellkulturkammer VI verbunden.

Aufgrund dieser Hintereinanderschaltung der sechs Zellkultur­ kammern 20, d. h. der Kammern I bis VI, mündet jede Flüssig­ keits-Schlauchleitung 28A bzw. 28B bzw. 28C bzw. 28D bzw. 28E jeweils in einen Flüssigkeitskanal 52 im Inneren jeder Zellkul­ turkammer, jede Flüssigkeits-Schlauchleitung 27A bzw. 27B bzw. 27C bzw. 27D bzw. 27E mündet in einen entsprechenden Flüssig­ keitskanal 51 im Inneren jeder Zellkulturkammer, wohingegen je­ de Gas-Schlauchleitung 26A bzw. 26B bzw. 26C bzw. 26D bzw. 26E in einen entsprechenden Gas-Kanal 50 jeder Zellkulturkammer einmündet.

Von der sechsten Zellkulturkammer VI aus gehen Flüssigkeits- Ausgangsleitungen 27F und 28F und eine Gas-Ausgangsleitung 26F ab.

Infolgedessen wird ermöglicht, daß sämtliche Zellkulturen in den sechs Zellkulturkammern I bis VI sowohl mit frei wählbaren, definierten, flüssigen Medien kontinuierlich versorgt werden als auch einer konstanten, kontinuierlichen Begasung durch das Begasungssystem D gemäß Fig. 1 unterworfen werden, wie im ein­ zelnen bereits weiter oben erläutert.

Es wird darauf hingewiesen, daß in Fig. 2 lediglich eine von vielen Flußrichtungsmöglichkeiten für Flüssigkeiten und Gase dargestellt ist. Durch die oben erläuterten, flexiblen Schlauchleitungssysteme für Flüssigkeiten und Gase können auch andere Zellkulturkammer-Kombinationen als die in Fig. 2 ge­ zeigte angesteuert werden.

Von ganz besonderer Bedeutung ist noch, daß die Zellkulturkam­ mergruppierung A insgesamt permanent an das Monitoring-System F gemäß Fig. 1 angeschlossen ist, damit während der gesamten Versuchsdauer alle relevanten Parameter in der jeweiligen Zell­ kulturkammer 20 mittels entsprechend zugeordneter Sensoren ge­ messen werden können. Jede der sechs Zellkulturkammern 20 ist daher in ihrem Innern mit einem entsprechenden Kanal 53 für den Sensorikanschluß ausgerüstet. Im einzelnen ist hierbei die er­ ste Zellkulturkammer I über eine Leitung 44A, die zweite Zell­ kulturkammer II über eine Leitung 44B und die dritte Zellkul­ turkammer III über eine Leitung 44C mit einer Leitung 44 ver­ bunden, während die vierte Zellkulturkammer IV über eine Lei­ tung 43A, die fünfte Zellkulturkammer V über eine Leitung 43B und die sechste Zellkulturkammer VI über eine Leitung 43C mit einer Leitung 43 verbunden ist. Die Leitungen 43 und 44 führen zu einem Knotenpunkt 42, der über eine Leitung 41 mit dem Moni­ toring-System F gemäß Fig. 1 verbunden ist.

Mit Hilfe der im Inneren einer jeden Zellkulturkammer 20 (im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kammern I bis VI) angeord­ neten Sensoren, die hier im einzelnen nicht dargestellt sind, ist es möglich, die relevanten Parameter permanent zu messen, wobei sodann die jeweiligen Meßwerte über das Monitoring-System F an das computergesteuerte Überwachungs- und Steuerungssystem G gemäß Fig. 1 zur entsprechenden Weiterverarbeitung und an­ schließenden Beaufschlagung der ebenfalls in dem Überwachungs- und Steuerungssystem G enthaltenen Feedback-Regelungsmittel weitergeleitet werden.

Aus Fig. 2 ist noch ersichtlich, daß jede Zellkulturkammer 20 der Zellkulturkammergruppierung A an ihrer Oberseite ein rundes Fenster 20A mit Glasscheibe aufweist, durch das eine flächen­ deckende Ausleuchtung der in der jeweiligen Zellkulturkammer 20 enthaltenen Zellkultur ermöglicht ist, wie bereits weiter oben anhand der Fig. 1 im einzelnen erläutert.

Die Zellkulturkammer als solche bildet im übrigen den Gegen­ stand einer deutschen Patentanmeldung der gleichen Anmelderin mit der Bezeichnung "Zellkulturkammer für ein Zellkultursystem" (amtliches Aktenzeichen . . .).

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kultivierung von Zellen können hochkomplexe biologische Vorgänge in Echtzeit und nahezu unter in-vivo-Bedingungen simuliert werden.

Mit ganz besonderem Vorteil kann die erfindungsgemäße Einrich­ tung vor allem zur Erforschung von Zellfunktionen, zur Wirksam­ keitsuntersuchung von Medikamenten, zur Arzneimittelentwick­ lung, zur CO-Kultivierung verschiedener Zelltypen und Gewebe­ teile, zu organtypischen Studien, zur Beobachtung von Tumorzel­ len in typischer Umgebung oder toxikologischen Studien angewen­ det werden.

Der Vollständigkeit halber wird noch darauf hingewiesen, daß sich die erfindungsgemäße Einrichtung in der Weise abwandeln läßt, daß der oben erläuterte Feedback-Regelungsmechanismus (Regelungsmittel, Regelungsalgorithmen) nicht in Funktion ge­ setzt wird, was also praktisch bedeutet, daß man den Zellkulti­ vierungsvorgang sich selbst überläßt, ohne die Inkubationsbe­ dingungen durch den Feedback-Regelungsmechanismus zu beeinflus­ sen.

Bei dieser Betriebsvariante der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kultivierung von Zellen werden die Zellkulturparameter a priori eingestellt, aber während des Zellkultivierungsvorgangs nicht verändert, obwohl sie auch bei der zuletzt erläuterten Betriebsvariante permanent gemessen werden.

Claims (13)

1. Einrichtung zur Kultivierung von Zellen verschiedenster Art, insbesondere menschlicher oder tierischer Zellen, wo­ bei von Zellen wenigstens einer bestimmten Art jeweils ei­ ne Kultur in einer definierten Umgebung angesetzt wird und wobei die Zellen der betreffenden Kultur mit zugeordneten, flüssigen Nährmedien, Wachstumsfaktoren, Gasen und der­ gleichen versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (30) Zellkultivierungs- und Inkubationsmittel aufweist, die in der Weise ausgebildet sind, daß es den in wenigstens einer Zellkulturkammer (20) der Einrichtung (30) ausgesäten Zellen ermöglicht ist, sich ihre im indi­ viduellen Fall erforderlichen Lebens- und Wachstumsbedin­ gungen selbst einzustellen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kom­ bination folgender Merkmale:

• a) Mittel (C) zum Ingangsetzen eines Flusses frei wähl­ barer, definierter, flüssiger Medien in die wenig­ stens eine Zellkulturkammer (20) zur kontinuierlichen Versorgung der dort ausgesäten Zellen;
• b) Mittel (D) zum Ingangsetzen eines Stromes unter­ schiedlicher Gase mit frei wählbaren Konzentrationen in die wenigstens eine Zellkulturkammer (20) zur kon­ stanten, kontinuierlichen Begasung der dort ausgesä­ ten Zellen;
• c) Mittel (E) zum geregelten bzw. gesteuerten Beheizen der wenigstens einen Zellkulturkammer (20) in der Art und Weise, daß hierin eine konstante Temperatur wäh­ rend der Dauer eines Versuches gewährleistet ist;
• d) Mittel (B) zum permanenten mikroskopischen Beobachten der innerhalb der wenigstens einen Zellkulturkammer (20) ausgesäten Zellen, ohne während der Dauer eines Versuches Proben dieser Zellkultur zu entnehmen;
• e) Mittel (F) zum permanenten Messen sämtlicher relevan­ ten Zellkulturparameter mittels entsprechender, in die wenigstens eine Zellkulturkammer (20) integrier­ ter Sensoren; und
• f) der wenigstens einen Zellkulturkammer (20) zugeordne­ te Feedback-Regelungsmittel zur Optimierung von Inku­ bationsbedingungen in der Zellkulturkammer (20).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung (30) eine vorgegebene Anzahl von Zellkulturkammern (20) aufweist, die in Reihe geschaltet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung (30) eine vorgegebene Anzahl von Zellkulturkammern (20) aufweist, die parallel geschaltet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeich­ net durch Mittel, um während der Dauer eines Versuchs die Art der flüssigen Medien und/oder deren Strömungsrichtun­ gen und/oder deren Verteilung und/oder deren Durchflußmen­ gen zu variieren.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeich­ net durch Mittel, um während der Dauer eines Versuches die Art der Gase und/oder deren Strömungsrichtungen und/oder Verteilung und/oder die Begasungskonzentrationen zu vari­ ieren.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeich­ net durch Mittel (25), um die in der wenigstens einen Zellkultur innerhalb der wenigstens einen Zellkulturkammer (20) herrschende Temperatur permanent zu messen und als Temperatur-Istwert einem entsprechenden Temperaturregel- bzw. Steuerkreis einzugeben, so daß die Beheizung der Zellkulturkammer (20) entsprechend geregelt bzw. gesteuert wird.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch wenigstens eine Zellkulturkammer (20), in der eine gasdurchlässige Membran in der Weise angeord­ net ist, daß zu beiden Seiten dieser Membran je eine Zell­ kultur unterschiedlicher Art zum Zwecke einer direkten Co- Kultivierung beider Zellkulturen ansetzbar ist, wobei Mit­ tel zum Ingangsetzen eines ersten Medienflusses zu der ei­ nen Seite der Membran, d. h. der apikalen Seite mit der er­ sten Zellkultur, und eines gegenüber dem ersten Medienfluß unterschiedlichen, zweiten Medienflusses zu der anderen Seite der Membran, d. h. der basolateralen Seite mit der zweiten Zellkultur, vorgesehen sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeich­ net durch ein videounterstütztes mikroskopisches Beobach­ tungssystem (B) zum Beobachten der wenigstens einen Zell­ kultur in der wenigstens einen Zellkulturkammer (20).

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeich­ net durch ein computergesteuertes Überwachtungs- und Steuerungssystem (G), zu dem sämtliche Daten, die gewonnen werden durch
permanentes mikroskopisches Beobachten der wenigstens einen Zellkultur innerhalb der wenigstens einen Zell­ kulturkammer (20)und/oder
permanentes Messen der relevanten Zellkulturparameter und/oder
permanentes Messen der in der wenigstens einen Zell­ kultur innerhalb der wenigstens einen Zellkulturkam­ mer (20) herrschenden Temperatur,
zur dortigen Weiterverarbeitung und nachfolgenden entspre­ chenden Beaufschlagung der Feedback-Regelungsmittel über­ tragbar sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, gekenn­ zeichnet durch ein software-unterstütztes Meßsystem zum permanenten Messen der relevanten Zellkulturparameter.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zellkulturkammern (20) zu einer geschlossenen Zellkammergruppierung (A) zusammenge­ faßt sind, die auf einer Basis (21) angeordnet ist, die ein Heizsystem (E) für die Inkubierung bildet.

13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch die Anwendung der Einrichtung zur indi­ rekten Co-Kultivierung, wobei verschiedene biologische Sy­ steme (d. h. Gewebe-/Zellarten) in entsprechenden Zellkul­ turkammern (20) hintereinandergeschaltet werden.