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DE3209127C2 - - Google Patents

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DE3209127C2
DE3209127C2 DE3209127A DE3209127A DE3209127C2 DE 3209127 C2 DE3209127 C2 DE 3209127C2 DE 3209127 A DE3209127 A DE 3209127A DE 3209127 A DE3209127 A DE 3209127A DE 3209127 C2 DE3209127 C2 DE 3209127C2
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cell
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DE3209127A
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Franklin Richmond Va. Us Lim
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Abbott Biotech Inc
Original Assignee
Damon Biotech Inc
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Publication date
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Diese Verfahrensweise ist aus der DE 30 12 233 A1 bekannt.The invention relates to the method according to the preamble of claim 1. This The procedure is known from DE 30 12 233 A1.

Aufgrund der Fortschritte in der Zellbiologie wurde festgestellt, daß die Zellen zahlreicher höherer Organismen kleine Mengen von Substanzen produzieren, die sich potentiell oder nachweislich signifikant zur Diagnose oder Behandlung von Erkrankungen eignen. In der Literatur sind zahlreiche Beispiele für derartige Substanzen angegeben; hierzu gehören zahlreiche Modifikatoren des biologischen Ansprechverhaltens, wie etwa Hormone, Interferone und Lymphokine, sowie auch andere Substanzen, wie Antikörper, die beispielsweise in diagnostischen Tests eingesetzt werden. Zellkulturen mikrobiologischen Ursprungs werden ferner seit langem zur Erzeugung von Antibiotika in technischem Maßstab verwendet. Because of advances in cell biology the cells were found to be more numerous higher organisms small amounts of substances produce that is potentially or demonstrably significant for the diagnosis or treatment of Diseases. There are numerous in the literature Examples of such substances are given; this includes numerous modifiers biological response, such as hormones, Interferons and lymphokines, as well as others Substances, such as antibodies, for example in diagnostic tests are used. Cell cultures Microbiological origins have also long been for the production of antibiotics on a technical scale used.  

Insbesondere bei von höheren Tieren abgeleiteten Zellkulturen besteht jedoch die stets gegenwärtige Gefahr einer bakteriellen oder anderweitigen Kontamination. In zahlreichen Fällen sind ferner die Mengen der durch Zellkulturen erzeugten angestrebten Substanz nur sehr klein, die sich im Kulturmedium ansammeln, das ein komplexes Gemisch von Serumproteinen und anderen Substanzen enthält, was die Isolierung und Reinigung der interessierenden Substanzen erschwert.Especially in cell cultures derived from higher animals however, there is always a danger bacterial or other contamination. In numerous cases are also the amounts of by Cell cultures only produced the desired substance very much small, which accumulate in the culture medium, the one complex mixture of serum proteins and others Contains substances that isolate and clean the substances of interest difficult.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von durch lebende Zellen erzeugten Interferonen und Antikörpern, insbesondere monoklonalen Antikörpern, anzugeben, bei dem die angestrebten Substanzen gegenüber herkömmlichen Verfahren leichter isoliert und zugleich in höherer Reinheit gewonnen werden können. Das Verfahren soll ferner die Erzeugung dieser Substanzen aus Zellkulturen in einem serumfreien Medium erlauben. The invention has for its object a method for the production of interferons generated by living cells and antibodies, especially monoclonal antibodies, specify the target substances more easily isolated from conventional methods and can be obtained in higher purity at the same time. The The process is also intended to produce these substances Allow cell cultures in a serum-free medium.  

Die Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs gelöst. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen.The task is performed according to the characterizing part of the patent claim solved. The subclaims relate to preferred embodiments.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren befinden sich die produzierenden Zellen innerhalb einer schützenden, geeignete Lebensbedingungen garantierenden Mikroumgebung, die durch eine semipermeable Membran abgegrenzt ist, die zur Trennung der Stoffwechselprodukte von hochmolekularen Materialien dient, die zur Lebensfähigkeit und Erhaltung der Zellen erforderlich sind.
In the process according to the invention, the producing cells are located in a protective microenvironment which guarantees suitable living conditions and is delimited by a semipermeable membrane which serves to separate the metabolic products from high-molecular materials which are necessary for the viability and maintenance of the cells.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt folgende Schritte:The method according to the invention comprises the following steps:

  • (A) Einkapseln der Zellen in Membranen mit einer ausgewählten Obergrenze der Permeabilität,(A) Encapsulate the cells in membranes with a selected one Upper limit of permeability,
  • (B) Suspendieren der eingekapselten Zellen in einem wäßrigen Kulturmedium,(B) Suspend the encapsulated cells in one aqueous culture medium,
  • (C) Ablaufenlassen des Stoffwechsels der Zellen in vitro unter Ausscheidung der angestrebten Substanz und(C) draining the metabolism of the cells in in vitro with excretion of the desired substance and
  • (D) Gewinnung der angestrebten Substanz aus dem wäßrigen Medium oder aus dem Membraninneren;(D) Obtaining the desired substance from the aqueous Medium or from inside the membrane;

es ist dadurch gekennzeichnet, daß man in Schritt (A) Zellen einsetzt, die Interferone oder Antikörper erzeugen.it is characterized in that in step (A) Uses cells that produce interferons or antibodies.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden in Schritt (A) Hybridzellen eingesetzt, die monoklonale Antikörper mit einer Molekülmasse oberhalb der Permeabilitätsgrenze der Membranen erzeugen, die in Schritt (C) aus dem Membraninneren heraus gewonnen werden.According to a preferred embodiment, in step (A) Hybrid cells used monoclonal antibodies with a molecular mass above the permeability limit of the membranes generated in step (C) can be obtained from the inside of the membrane.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden in Schritt (A) vorteilhaft zur Herstellung von Interferon menschliche Fibroblasten, Leukocyten oder Lymphoblastoidzellen eingesetzt, die durch Behandlung mit bestimmten Viren oder hochmolekularen Nucleinsäuren zur Interferonsekretion veranlaßt werden. In the method according to the invention in step (A) beneficial for the production of interferon human fibroblasts, Leukocytes or lymphoblastoid cells used by treatment with certain viruses or high molecular weight Nucleic acids to induce interferon secretion.  

Das Erfindungskonzept bringt den doppelten Vorteil mit sich, daß zum einen eine Schutzumgebung für die Zellen der Kultur vorgesehen wird und zum anderen Mittel vorliegen, um die interessierenden Substanzen in einem Medium mit weniger beigemischten Fremdkomponenten zu gewinnen. Gemäß der Erfindung können die angestrebten Substanzen von höhermolekularen Serumproteinen u. dgl. abgetrennt werden, die normalerweise zur Unterstützung und Aufrechterhaltung der Lebensfähigkeit und des Stoffwechsels der produzierenden Zellen erforderlich sind. Alternativ dazu kann das Verfahren der Erfindung auch zur Gewinnung von angestrebten Substanzen in Medien herangezogen werden, die relativ kleine Mengen niedermolekularer Nährstoffe oder Zellstoffwechselprodukte enthalten.The concept of the invention has two advantages with the fact that on the one hand a protective environment for the Cells of culture are provided and other means present to the substances of interest in a medium with less added foreign components to win. According to the invention, the targeted substances of higher molecular weight serum proteins u. Like. Are separated, which is normally to support and maintain viability and the metabolism of the producing cells required are. Alternatively, the procedure of the invention also for obtaining targeted Substances in media are used that are relative small amounts of low molecular weight nutrients or Contain cell metabolism products.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Zellen in Membranen eingekapselt, die für Nährstoffe, Ionen und andere relativ niedermolekulare Materialien durchlässig sind, die zum normalen Stoffwechsel und zur Aufrechterhaltung der Lebensfähigkeit der Zellen erforderlich sind. Die Membranen können wahlweise für die von den Zellen ausgeschiedene angestrebte Substanz durchlässig oder undurchlässig sein, wobei sie in jedem Fall eine Obergrenze der Permeabilität aufweisen, die hoch genug ist, um den Durchtritt von Molekülen mit einer bestimmten ausgewählten Molekülmasse zuzulassen, die allgemein unter etwa 2 · 10⁵ liegt. Die Kapseln werden dann in einem üblichen wäßrigen Kulturmedium suspendiert, wobei der normale In-vitro-Stoffwechsel in den eingekapselten Zellen stattfinden kann. Substanzen mit einer Molekülmasse unterhalb der Obergrenze der Permeabilität der Membranen, die von den Zellen ausgeschieden werden, können die Membranen durchdringen und sammeln sich im Kulturmedium an. Substanzen mit hoher Molekülmasse, wie etwa Serumproteine, die für die Gesundheit und Lebensfähigkeit zahlreicher Arten von Zellen höherer Tiere in Zellkulturen erforderlich sind, jedoch typischerweise selbst nicht verbraucht werden, können in vorteilhafter Weise in den Mikrokapseln eingeschlossen werden, in denen sie abgeschlossen und vor der Eindiffusion in das Kulturmedium geschützt sind. Substanzen, welche die Zellen während ihres Stoffwechsels verbrauchen und die eine Molekülmasse besitzen, die niedrig genug ist, um durch die Kapselmembranen hindurchdiffundieren zu können, treten vom Kulturmedium durch die Membranen hindurch in die Kapseln ein.In the method according to the invention, the cells in Encapsulated for nutrients, ions and other relatively low molecular weight materials permeable are essential for normal metabolism and maintenance cell viability are required. The membranes can optionally be used by the cells excreted target substance permeable or be impermeable, with an upper limit in each case of permeability that is high enough to the passage of molecules with a certain Allow selected molecular weight, generally under is about 2 · 10⁵. The capsules are then made in a usual way suspended aqueous culture medium, the normal in vitro metabolism in the encapsulated Cells can take place. Substances with a molecular mass below the upper limit of permeability the membranes that are secreted by the cells  can penetrate the membranes and collect in Culture medium. Substances with high molecular weight, such as serum proteins that are good for health and Viability of numerous types of cells higher Animals in cell cultures are required, however typically cannot be consumed themselves advantageously enclosed in the microcapsules in which they are completed and before are protected from diffusion into the culture medium. Substances that the cells use during their metabolism consume and have a molecular mass, which is low enough to pass through the capsule membranes to be able to diffuse through, emerge from the culture medium through the membranes into the capsules.

Zellstoffwechselprodukte, deren molekulare Abmessungen ausreichend klein sind, um einen Durchtritt durch die Membran zu erlauben, diffundieren in das Medium außerhalb der Kapseln.Cellular metabolites, their molecular dimensions are small enough to pass through Allow membrane to diffuse into the medium outside of the capsules.

Wenn die angestrebten Substanzen eine unterhalb der Obergrenze der Permeabilität liegende Molekülmasse besitzen, diffundieren sie in das extrakapsuläre Medium, wo sie aufgrund des Fehlens kontaminierender höhermolekularer Materialien, wie sie bei herkömmlichen, nicht eingekapselten Zellkulturen vorliegen, relativ leicht gewonnen werden können.If the targeted substances are below the Molecular mass limit of permeability possess, they diffuse into the extracapsular Medium where they are contaminating due to the lack higher molecular weight materials, as used in conventional, there are not encapsulated cell cultures, can be obtained relatively easily.

Wenn die angestrebte Substanz eine oberhalb der Obergrenze der Permeabilität der Membranen liegende Molekülmasse aufweist, sammelt sie sich in den Kapseln an, die anschließend aus dem Medium abgetrennt und zur Gewinnung der Substanz aufgebrochen werden können. If the target substance is one above the upper limit the permeability of the membranes Has molecular mass, it collects in the Capsules, which are then separated from the medium and be broken up to obtain the substance can.  

Das Erfindungskonzept unterliegt hinsichtlich der Arten der Zellen, die innerhalb der Kapselmembranen eingeschlossen werden können, im wesentlichen keinerlei Beschränkung. Das Erfindungskonzept eignet sich dabei speziell für Zellkulturen von Geweben sämtlicher höherer Tiere und von Menschen sowie von Mikroorganismen, Verschmolzene Zellen, beispielsweise Hybridom-Zellen, oder genetisch modifizierte Zellen, die beispielsweise nach dem sog. Emerging-DNA-Rekombinant-Verfahren hergestellt sind, können ebenfalls ohne Schwierigkeit eingekapselt werden. Pauschal ausgedrückt können erfindungsgemäß alle Zellarten eingesetzt werden, die Interferone oder Antikörper erzeugen und für deren Erhaltung in vitro ein geeignetes Kulturmedium existiert.The concept of the invention is subject to the species of the cells enclosed within the capsule membranes essentially no limitation. The concept of the invention is suitable here especially for cell cultures of tissues of all higher Animals and humans as well as microorganisms, fused Cells, for example hybridoma cells, or genetically modified cells, for example produced by the so-called emerging DNA recombinant process can also be encapsulated without difficulty will. Expressed generally, according to the invention all cell types are used, the interferons or generate antibodies and for their maintenance a suitable culture medium exists in vitro.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:The invention is described below with reference to the drawings explained in more detail; show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Erfindungskonzepts und Fig. 1 is a schematic representation for explaining the inventive concept and

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der in Beispiel 5 erhaltenen experimentellen Ergebnisse. Fig. 2 is a diagram for explaining the experimental results obtained in Example 5.

Das der Erfindung zugrundeliegende allgemeine und sehr breite Konzept besteht darin, um die individuellen Zellen oder Gruppen von Zellen herum eine semipermeable Membran vorzusehen und so eine Mikroumgebung für die Zellen zusammen mit dem Zellkulturmedium zu erzeugen, die durch die Membran von einem externen wäßrigen Medium getrennt ist. The general underlying the invention and very broad concept is to meet the individual Cells or groups of cells around a to provide a semi-permeable membrane and thus a microenvironment for the cells together with the cell culture medium to generate that through the membrane of a external aqueous medium is separated.  

Zellen von Säugetieren und Menschen erfordern typischerweise zur Gesunderhaltung und Erhaltung der Lebensfähigkeit die Gegenwart von Serumproteinen, von denen ein Teil Molekülmassen über etwa 65 000 bis 150 000 aufweist. Bei herkömmlichen Verfahren der Kultivierung nicht eingekapselter Zellen verteilen sich die von den Zellen ausgeschiedenen interessierenden Substanzen im Kulturmedium und vermischen sich mit den hochmolekularen sowie den niedermolekularen Komponenten. Da die Mengen der von den Zellen produzierten Produkte typischerweise ziemlich klein sind, ist die Isolierung der interessierenden Substanzen mit aufwendigen Reinigungsverfahren verbunden. Darüber hinaus sind Zellen von Säugetieren und Menschen bekanntermaßen gegenüber bakterieller und anderweitiger Kontamination empfindlich, was eine sterile Kultivierung unter Anwendung verschiedener Techniken zur Aufrechterhaltung der Sterilität erfordert und oft den Zwang der Verwendung von Antibiotika im Kulturmedium mit sich bringt.Require mammalian and human cells typically to maintain health viability the presence of serum proteins, some of which have molecular weights about 65,000 to 150,000. In conventional processes the cultivation of unencapsulated cells distribute the secreted by the cells substances of interest in the culture medium and mix with the high molecular weight as well as the low molecular weight components. Because the amounts of products typically produced by the cells are quite small, the isolation is the one of interest Substances with complex cleaning processes connected. They are also mammalian cells and people are known to be more bacterial and other contamination sensitive, which is a sterile Cultivation using various Techniques for maintaining sterility are required and often the compulsion to use antibiotics in the culture medium.

Aufgrund des Erfindungskonzepts werden die oben erläuterten Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß die Zellen der Kultur in semipermeablen Membranen eingekapselt werden, deren Obergrenze der Permeabilität allgemein nicht über etwa 200 000, bezogen auf die Molekülmasse, liegt, was bedeutet, daß die Membranen Poren enthalten, durch die Substanzen hindurchtreten können, deren maximale Molekülmasse bei oder unterhalb der Obergrenze der Permeabilität liegt, während Substanzen mit einer Molekülmasse oberhalb der Obergrenze der Permeabilität die Membranen nicht durchdringen können. Auf diese Weise ist es möglich, Zellen zusammen mit einem Kulturmedium einzukapseln, das sämtliche zur Erhaltung der Lebensfähigkeit, des Stoffwechsels und sogar der Mitose erforderlichen Komponenten enthält, und die so eingekapselten Zellen dann in einem Kulturmedium zu suspendieren, das die von den Zellen verbrauchten niedermolekularen Substanzen enthält, jedoch die erforderlichen Substanzen mit höherer Molekülmasse nicht zu enthalten braucht.Due to the inventive concept, the above explained difficulties avoided that the cells of the culture in semipermeable membranes are encapsulated, their upper limit of permeability generally not more than about 200,000 based on the molecular weight, which means that the Membranes contain pores through which substances can pass through, their maximum molecular mass at or below the upper limit of Permeability lies while using substances a molecular weight above the upper limit permeability does not penetrate the membranes can. This way it is possible to put cells together  encapsulate with a culture medium that all to maintain viability, of Metabolism and even the mitosis required Contains components, and the cells so encapsulated then suspend in a culture medium that the low molecular weight consumed by the cells Contains substances, but the necessary ones Substances with a higher molecular weight are not needs to contain.

Zellen von höheren Organismen nehmen typischerweise Serumproteine und andere Substanzen mit hoher Molekülmasse nicht auf, erfordern jedoch deren Vorliegen in unmittelbarer Nachbarschaft zur Erhaltung ihrer normalen biologischen Funktionen. Salze, Aminosäuren und andere niedermolekulare Substanzen, die von den Zellen aufgenommen oder metabolisiert werden, können frei durch die Membranen hindurchtreten und nach Bedarf durch einfachen Austausch des außerhalb der Kapseln befindlichen Kulturmediums ergänzt werden.Cells from higher organisms typically take Serum proteins and other substances with high Molecular mass does not, however, require it Are in the immediate vicinity of conservation their normal biological functions. Salts, Amino acids and other low molecular substances, which are taken up or metabolized by the cells can freely pass through the membranes and as needed by simply exchanging the culture medium located outside the capsules be supplemented.

Die ausgeschiedenen Produkte des Zellstoffwechsels mit einer Molekülmasse unterhalb der Obergrenze der Permeabilität der Membranen sammlen sich im extrakapsulären Medium an, wodurch die Gewinnung und Isolierung der interessierenden Stoffwechselprodukte erheblich vereinfacht ist, da im Medium keine Materialien mit hoher Molekülmasse vorliegen. Die Gewinnung von interessierenden Substanzen mit einer Molekülmasse oberhalb der Obergrenze der Permeabilität ist erfindungsgemäß ebenfalls leichter, da sich diese Produkte in den Kapseln ansammeln und sich nicht im extrakapsulären Medium verteilen. The excreted products of cell metabolism with a molecular weight below the upper limit the permeability of the membranes accumulate in the extracapsular medium, whereby the extraction and Isolation of the metabolic products of interest is considerably simplified since none in the medium High molecular weight materials are present. The extraction of substances of interest with a molecular weight above the upper limit permeability is also according to the invention easier because these products are in the capsules accumulate and not in the extracapsular Distribute medium.  

Die Anwendung des Erfindungskonzepts auf Zellprodukte mit niederer Molekülmasse ist in Fig. 1 schematisch veranschaulicht. In Fig. 1 ist dargestellt, daß sich eine Zelle 10 innerhalb einer Kapselmembran 12 befindet, die Poren 16 aufweist. Substanzen 18 mit hoher Molekülmasse werden innerhalb der Kapselmembran 12 eingeschlossen und können innerhalb der Membrangrenzen im Medium 14 frei zirkulieren. Komponenten 20, die von der Zelle benötigt werden, sowie Stoffwechselprodukte 22 einschließlich der interessierenden Substanz 22′ zirkulieren frei sowohl im intrakapsulären als auch im extrakapsulären Medium und durchdringen die Membran durch die Poren 16. Das extrakapsuläre Medium kann je nach den Forderungen periodisch oder kontinuierlich zusammen mit seinen sämtlichen Komponenten durch Absaugen o. dgl. von den Kapseln selbst abgetrennt und durch frisches Medium ersetzt werden. Das gesammelte Medium ist dabei im wesentlichen frei von Substanzen 18 mit hoher Molekülmasse, wodurch die Gewinnung und Isolierung der angestrebten Substanzen erheblich vereinfacht wird. Die Zelle 10 verbleibt ferner zu allen Zeitpunkten innerhalb der intrakapsulären Mikroumgebung geschützt.The application of the inventive concept to cell products with low molecular weight is illustrated schematically in FIG. 1. In Fig. 1 it is shown that a cell 10 is within a capsule membrane 12 having pores 16. Substances 18 with a high molecular weight are enclosed within the capsule membrane 12 and can circulate freely in the medium 14 within the membrane boundaries. Components 20 , which are required by the cell, as well as metabolic products 22 including the substance of interest 22 'circulate freely both in the intracapsular and in the extracapsular medium and penetrate the membrane through the pores 16 . Depending on the requirements, the extracapsular medium can be removed periodically or continuously together with all of its components by suction or the like from the capsules themselves and replaced by fresh medium. The collected medium is essentially free of substances 18 with a high molecular weight, which considerably simplifies the extraction and isolation of the desired substances. The cell 10 also remains protected at all times within the intracapsular microenvironment.

In manchen Fällen, beispielsweise zur Stimulation der Produktion einer bestimmten interessierenden Substanz durch die eingekapselten Zellen, ist es erforderlich, die Zellen mit Komponenten mit hoher Molekülmasse zusammenzubringen, deren molekulare Abmessungen zu groß sind, um noch durch die Membran hindurchtreten zu können. Ein Beispiel hierfür ist die Herstellung von Interferon aus menschlichen Fibroblasten, Leukocyten oder Lymphoblastoidzellen, die durch Behandlung mit bestimmten Viren oder hochmolekularen Nucleinsäuren zur Interferonsekretion veranlaßt werden. In derartigen Fällen müssen die Zellen, wenn die Obergrenze der Permeabilität der Membranen kleiner ist als die Molekülmasse des induzierenden Faktors, vor der Einkapselung zur Interferonproduktion angeregt werden, oder die Kapselmembranen müssen nach der Zellkultivierung selektiv aufgebrochen werden, um eine Aufnahme dieser hochmolekularen Materialien durch die Zellen zu ermöglichen. In der DE 32 09 045 A1 ist ein Verfahren zum selektiven Aufbrechen bestimmter Arten von Kapselmembranen ohne Zellschädigung angegeben.In some cases, for example for stimulation the production of a particular interested Substance through the encapsulated cells, it is necessary to use cells with components to bring together with high molecular weight, whose molecular dimensions are too large to to still be able to pass through the membrane. An example of this is the production of interferon  from human fibroblasts, leukocytes or lymphoblastoid cells caused by treatment with certain viruses or high molecular weight nucleic acids to induce interferon secretion. In such cases, the cells, if the Upper limit of the permeability of the membranes smaller is as the molecular mass of the inducing Factor, before encapsulation for interferon production be excited, or the capsule membranes must be selectively broken up after cell cultivation be taking a picture of these high molecular weight Allow materials through the cells. DE 32 09 045 A1 describes a method for selective Breaking open certain types of capsule membranes stated without cell damage.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst, um die Zellen ohne gleichzeitige negative Beeinflussung ihrer Lebensfähigkeit semipermeable Membranen erzeugt. Ein geeignetes Einkapselungsverfahren ist im folgenden näher beschrieben.In the method according to the invention, around the cells without simultaneous negative interference their viability semipermeable membranes generated. A suitable encapsulation process is described in more detail below.

Einkapselung der ZellenEncapsulation of the cells

Das einzukapselnde Gewebe oder die einzukapselnden Zellen werden in einem wäßrigen Medium suspendiert, das sich zur Erhaltung oder Unterstützung der ablaufenden Stoffwechselprozesse des speziellen Gewebes oder der speziellen Zellart eignet. Hierfür geeignete Medien sind im Handel erhältlich. Der mittlere Durchmesser des einzukapselnden Materials kann in weitem Bereich zwischen einigen µm bis zu einigen mm variieren. Die besten Ergebnisse werden allerdings mit Kapseln erzielt, deren Größe im Bereich von 300 bis 1000 µm liegt. Einzelne Zellen, wie Fibroblasten, Leukocyten und Lymphoblastoidzellen sowie verschiedene Teile oder Gewebeeinheiten können nach Wunsch eingekapselt werden. Ferner ist die Einkapselung von Mikroorganismen einschließlich solcher Mikroorganismen möglich, die nach DNA-Rekombinat-Verfahren oder anderen Techniken genetisch modifiziert wurden.The tissue or tissues to be encapsulated Cells are suspended in an aqueous medium, which is to maintain or support the ongoing metabolic processes of the special tissue or the special cell type. Therefor suitable media are commercially available. The average diameter of the material to be encapsulated can range up to a few µm vary a few mm. The best results will be however achieved with capsules, the size of which is in the range  is from 300 to 1000 µm. Individual cells, like Fibroblasts, leukocytes and lymphoblastoid cells as well as various parts or fabric units can be encapsulated if desired. Furthermore is encapsulation of microorganisms including such microorganisms possible by DNA recombinant methods or other techniques genetically were modified.

Die Erhaltung der Lebensfähigkeit solcher lebender Materialien hängt u. a. von der Verfügbarkeit der erforderlichen Nährstoffe, dem Sauerstofftransport, der Abwesenheit toxischer Substanzen im Medium sowie dem pH-Wert des Mediums ab. Solche lebenden Materialien müssen bei der Einkapselung in einer physiologisch verträglichen Umgebung gehalten werden. Das Problem besteht darin, bei der Membranerzeugung Bedingungen einzuhalten, unter denen Zellen bzw. Gewebe gesund überleben können.Preserving the viability of such living Materials hangs. a. of availability the necessary nutrients, oxygen transport, the absence of toxic substances in the medium and the pH of the medium. Such living materials need to be encapsulated in a physiologically acceptable environment being held. The problem is with the Adhere to membrane production conditions under which Cells and tissues can survive healthy.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden bestimmte wasserlösliche Substanzen, die mit lebenden Zellen bzw. Geweben physiologisch verträglich sind, unter Bildung einer formbeständigen, zusammenhängenden Masse wasserunlöslich gemacht und zur Erzeugung temporärer Kapseln bzw. von Schutzschichten um einzelne Zellen oder Gruppen von Zellen herum herangezogen; auf diese temporären Kapseln kann durch entsprechende Behandlung eine dauerhaftere semipermeable Membran ohne Schädigung der Zellen aufgebracht werden. Derartige Substanzen werden dem Kulturmedium typischerweise in einer Konzentration von größenordnungsmäßig einigen Masse-% zugesetzt, das ferner die Zellen der Kultur, erforderlichenfalls Serumkomponenten und wahlweise auch Zellsubstrate, wie Collagen oder andere hochmolekulare, in Wasser dispergierbare Materialien, enthält, die als Verankerungssubstrate dienen. Bei Verwendung von Collagen sollte die Konzentration im Bereich von etwa 10 µg/ml bis etwa 1 mg/ml und vorzugsweise im Bereich von größenordnungsmäßig 100 bis 500 µg/ml liegen.In the method according to the invention, certain are determined water-soluble substances that are mixed with living cells or Tissues are physiologically acceptable, with formation a dimensionally stable, coherent mass insoluble in water made and for the production of temporary capsules or protective layers around individual cells or groups pulled around by cells; on this temporary Capsules can be treated appropriately more durable semipermeable membrane without damage of the cells are applied. Such substances are typically in a culture medium Concentration on the order of a few % By mass added, which further the cells of the culture, if necessary, serum components and optional  also cell substrates, such as collagen or other high molecular weight, materials dispersible in water, contains which serve as anchoring substrates. At Use of collagen should increase concentration in the range of about 10 µg / ml to about 1 mg / ml and preferably in the order of magnitude 100 up to 500 µg / ml.

Die Lösung wird dann in Tröpfchen umgewandelt, welche die Zellen zusammen mit dem Medium enthalten und dann unmittelbar wasserunlöslich gemacht und in Gelform übergeführt werden, zumindest in einer Oberflächenschicht. Anschließend werden die formbeständigen temporären Kapseln mit einer dauerhafteren Membran versehen, die anschließend erforderlichenfalls unter Freisetzung des Kapselinhalts ohne Schädigung selektiv aufgebrochen werden kann. Nach der Erzeugung der permanenten Membran kann der Kapselinhalt, wenn das zur Erzeugung der temporären Kapseln verwendete Material dies zuläßt, wieder verflüssigt werden. Dies geschieht, durch Wiederherstellung der Bedingungen im Medium, unter denen das Material löslich ist.The solution is then converted into droplets, which containing the cells along with the medium and then immediately made water insoluble and in Gelform be converted, at least in one Surface layer. Then the shape-retaining temporary capsules with a more permanent one Membrane provided, which then if necessary with the release of the capsule contents be selectively broken up without damage can. After creating the permanent membrane, you can the capsule contents, if that's to create the temporary Capsules used material allow this again be liquefied. This is done through restoration the conditions in the medium under which the Material is soluble.

Das zur Erzeugung der temporären Kapseln verwendete Material kann ein beliebiges nichttoxisches, wasserlösliches Material sein, das durch Änderung der ionischen Umgebung bzw. der Ionenkonzentration in eine formbeständige Masse umgewandelt werden kann. Das Material sollte ferner zahlreiche leicht ionisierbare anionische Gruppen, beispielsweise Carboxylgruppen, aufweisen, die durch Ausbildung von Salzbindungen mit Polymeren reagieren können, die eine Vielzahl von kationischen Gruppen aufweisen. Wie im folgenden näher erläutert ist, erlauben derartige Materialien ohne Schwierigkeiten die Abscheidung einer permanenten Membran wählbarer Permeabilität auf der Oberfläche der temporären Kapseln.The one used to create the temporary capsules Material can be any non-toxic, be water soluble material by change the ionic environment or the ion concentration be converted into a dimensionally stable mass can. The material should also be numerous light ionizable anionic groups, for example Carboxyl groups, by training  of salt bonds can react with polymers, which have a large number of cationic groups. As explained in more detail below, such Materials without difficulty the deposition a permanent membrane of selectable permeability on the surface of the temporary capsules.

Zu den bevorzugten Materialien zur Erzeugung der temporären Kapseln gehören saure, wasserlösliche natürliche oder synthetische Polysaccharidgummi. Derartige Materialien sind handelsüblich. Sie werden typischerweise aus Pflanzenmaterialien extrahiert und in vielen Fällen als Lebensmittelzusätze verwendet. Als bevorzugter wasserlöslicher Gummi wird Natriumalginat verwendet. Alginate im Molekülmassenbereich von 150 000 sind verwendbar; aufgrund ihrer molekularen Abmessungen können sie jedoch üblicherweise die abschließend erzeugten Kapselmembranen nicht durchdringen. Daher sind Alginate mit niedrigerer Molekülmasse, beispielsweise mit Molekülmassen von 40 000 bis 80 000, leichter durch Diffusion durch eine Membran geeigneter Porosität aus dem intrakapsulären Volumen zu entfernen und daher bevorzugt. Andere verwendbare Gummen sind etwa saure Fraktionen von Guargummi, Carageenan, Pectin, Tragantgummi und Xanthangummi.Among the preferred materials for creating the Temporary capsules include acidic, water-soluble natural ones or synthetic polysaccharide gum. Such Materials are commercially available. you will be typically extracted from plant materials and used in many cases as food additives. As a preferred water-soluble rubber Sodium alginate used. Alginates in the molecular mass range of 150,000 can be used; due to however, their molecular dimensions can usually be the final capsule membranes do not penetrate. Therefore, alginates are lower Molecular mass, for example with molecular masses from 40,000 to 80,000, easier through diffusion through a membrane of suitable porosity from the remove intracapsular volume and therefore preferred. Other gums that can be used are acidic Fractions of guar gum, carageenan, pectin, Tragacanth and xanthan gum.

Diese Materialien enthalten glycosidisch vernetzte Saccharidketten. Ihre freien Säuregruppen liegen oft in Form von Alkalimetallsalzen, beispielsweise in der Natriumform, vor. Wenn ein mehrwertiges Ion, wie Calcium oder Aluminium, gegen die Alkalimetallionen ausgetauscht wird, werden die wasserlöslichen Polysaccharidmoleküle unter Bildung eines wasserunlöslichen, formbeständigen Gels vernetzt, das durch Abtrennung der Ionen durch Ionenaustausch oder mit einem Trennmittel bzw. einem Maskierungsmittel wieder löslich gemacht werden kann. Obgleich im wesentlichen beliebige mehrwertige Ionen, die zur Salzbildung mit dem sauren Gummi in der Lage sind, verwendet werden können, werden vorzugsweise physiologisch verträgliche Ionen, beispielsweise Calcium, angewandt, wodurch sich Gewebe in lebendem Zustand halten lassen. Auch andere mehrwertige Kationen sind jedoch verwendbar. Magnesiumionen sind andererseits zur Gelbildung mit Natriumalginat unwirksam.These materials contain glycosidically cross-linked Saccharide chains. Your free acid groups are often in the form of alkali metal salts, for example in the sodium form. When a polyvalent ion, such as calcium or aluminum, against the alkali metal ions are exchanged the water-soluble polysaccharide molecules below  Formation of a water-insoluble, dimensionally stable Gels cross-linked by separating the ions by ion exchange or with a release agent or be made soluble again with a masking agent can. Although essentially any multi-valued ones Ions that form salt with the acid Rubber are able to be used are preferably physiologically acceptable Ions, for example calcium, applied, whereby tissue can be kept alive. However, other polyvalent cations can also be used. Magnesium ions are on the other hand Gel formation with sodium alginate ineffective.

Eine typische Lösung ist so zusammengesetzt, daß sie gleiche Volumina einer Zellkultur im entsprechenden Medium sowie einer 1- bis 2%igen Lösung des Gummis in physiologischer Salzlösung enthält. Bei Verwendung von Natriumalginat hat sich eine 1,2- bis 1,6%ige Lösung als günstig erwiesen.A typical solution is composed that they have equal volumes of a cell culture in the corresponding Medium and a 1 to 2% solution of the gum in physiological saline. When using sodium alginate, one has 1.2 to 1.6% solution proved to be cheap.

Wenn die einzukapselnden Zellen die Bindung an einem Verankerungssubstrat erfordern, damit Zellteilung stattfindet, und die Zellen innerhalb der Kapseln kultiviert werden sollen, können Collagen oder ein anderes natürliches oder synthetisches, in Wasser dispergierbares Protein oder Polypeptid in der Zellkultur vorliegen und innerhalb des intrakapsulären Volumens der schließlich erzeugten Kapseln eingeschlossen sein. Wenn ein Polymer mit zahlreichen kationischen Gruppen, beispielsweise Polylysin, hierfür verwendet wird, reagieren die kationischen Gruppen mit den anionischen Stellen am wasserlöslichen Gummi unter Bildung einer im wesentlichen wasserunlöslichen Matrix, die mit dem Gummi verknüpft ist. Die bevorzugten Konzentrationen für solche Materialien liegen im Bereich von größenordnungsmäßig 100 bis 500 µg/ml der Suspension einschließlich der Gummilösung.When the cells to be encapsulated bind on an anchoring substrate Cell division takes place, and the cells within of the capsules to be cultivated can collagen or another natural or synthetic, water-dispersible protein or polypeptide present in the cell culture and within the intracapsular Volume of the capsules finally produced be included. If a polymer with numerous cationic groups, for example polylysine, for this  is used, the cationic groups react with the anionic sites on the water-soluble rubber to form an essentially water-insoluble Matrix linked to the rubber. The preferred Concentrations are for such materials in the range of the order of 100 to 500 µg / ml the suspension including the rubber solution.

Im nächsten Verfahrensschritt der Einkapselung wird die Gummilösung, welche die Zellkultur enthält, in Tröpfchen einer erwünschten Größe umgewandelt. Danach werden die Tröpfchen unmittelbar unter Erzeugung formbeständiger Massen geliert, die vorzugsweise, jedoch nicht notwendig in kugelförmiger bzw. sphäroidaler Form vorliegen. Die Tropfenbildung kann in herkömmlicher Weise erfolgen.In the next step of the encapsulation process the rubber solution containing the cell culture is in Droplets of a desired size are converted. After that the droplets are immediately generating dimensionally stable masses that preferably but not necessarily in spherical or spheroidal form. The drop formation can be done in a conventional manner.

Ein Rohr, das eine wäßrige Salzlösung mit mehrwertigen Kationen, beispielsweise eine 1,5%ige CaCl₂-Lösung, enthält, wird mit einem Stopfen versehen, der eine Tropfenerzeugungseinrichtung trägt. Die Tropfenerzeugungseinrichtung weist ein Gehäuse mit einer oberen Lufteinlaßdüse und einem länglichen Hohlkörper auf, der in Gleitpassung im Stopfen vorgesehen ist. Oben am Gehäuse wird eine 10-ml-Spritze mit einer Schrittpumpe montiert, die beispielsweise eine mit PTFE beschichtete Nadel von 0,25 mm Innendurchmesser aufweist, die längs durch das Gehäuse hindurchgeht. Das Innere des Gehäuses ist so konstruiert, daß am Ende der Nadel ein konstanter laminarer Luftstrom einwirkt. A tube containing an aqueous saline solution with polyvalent Cations, for example a 1.5% CaCl₂ solution, contains, is provided with a stopper that a Drop generating device carries. The drop generator has a housing with a upper air inlet nozzle and an elongated hollow body on which is provided in the plug in sliding fit is. A 10 ml syringe is attached to the top of the housing a step pump mounted, for example one with PTFE coated needle of 0.25 mm Has inner diameter that runs longitudinally through the housing goes through. The inside of the case is constructed so that a constant at the end of the needle laminar air flow acts.  

Im Betrieb wird die Spritze mit der das einzukapselnde Material enthaltenden Lösung gefüllt und die Schrittpumpe betätigt, die absatzweise Lösungströpfchen aus der Nadelspitze herausdrückt. Die Tröpfchen werden durch den Luftstrom abgerissen und fallen etwa 2,5 cm tief in die CaCl₂-Lösung, wo sie durch Absorption von Calciumionen sofort geliert werden. Der Abstand zwischen der Nadelspitze und der Oberfläche der CaCl₂-Lösung ist hierbei groß genug, damit die Natriumalginat-Zellsuspension die physikalisch günstigste Form, nämlich die Kugelform, annehmen kann, bei der maximales Volumen bei zugleich minimaler Oberfläche vorliegt. Die Luft innerhalb des Rohrs strömt durch eine Öffnung im Stopfen aus. Durch diese Verfahrensweise wird das Gel vernetzt, und es bilden sich hochviskose, formbeständige temporäre Schutzkapseln, welche die suspendierten Zellen und ihr Medium enthalten. Die Kapseln sammeln sich in der Lösung als separate Phase an und werden durch Absaugen abgetrennt.In operation, the syringe is the one to be encapsulated Material containing solution filled and the step pump actuated, the batch solution droplets the needle tip. The droplets will torn off by the air flow and fall about 2.5 cm deep into the CaCl₂ solution, where it is absorbed by Calcium ions can be gelled immediately. The distance between the needle tip and the surface of the CaCl₂ solution is large enough so that the Sodium alginate cell suspension which is physically take the cheapest shape, namely the spherical shape can, at the maximum volume at the same time minimal Surface is present. The air inside the Rohrs flows out through an opening in the stopper. This procedure crosslinks the gel, and highly viscous, dimensionally stable form temporary protective capsules that hold the suspended Contain cells and their medium. Collect the capsules itself in the solution as a separate phase separated by suction.

In der nächsten Verfahrensstufe wird eine semipermeable Membran auf der Oberfläche der temporären Kapseln durch Vernetzung der Oberflächenschichten aufgebracht. Dies kann dadurch geschehen, daß die gelierten temporären Kapseln in eine wäßrige Lösung eines kationische Gruppen enthaltenden Polymers eingebracht werden, die mit den anionischen funktionellen Gruppen in den Gelmolekülen reagieren können. Polymere, die gegenüber sauren Gruppen reaktive Gruppen, wie etwa freie Imino- oder Aminogruppen, enthalten, sind bevorzugt. In diesem Stadium wird der Polysaccharidgummi durch Wechselwirkung zwischen den Carboxylgruppen und den Amino- oder Iminogruppen über Salzbindungen vernetzt. Die Permeabilität kann vorteilhaft innerhalb bestimmter Grenzen durch Auswahl der Molekülmasse des eingesetzten vernetzenden Polymers und durch Einstellung der Konzentration der Polymerlösung sowie der Einwirkungsdauer eingestellt werden. Lösungen eines Polymers mit niederer Molekülmasse dringen während einer gegebenen Zeitdauer weiter in die temporären Kapseln ein als Lösungen von Polymeren mit höherer Molekülmasse. Der Penetrationsgrad des Vernetzungsmittels läßt sich mit der resultierenden Permeabilität korrelieren. Allgemein gilt, daß die Porengröße um so höher ist, je höher die Molekülmasse und je geringer die Penetration sind. Allgemein können Polymere mit einer Molekülmasse im Bereich von 3000 bis 100 000 oder darüber je nach der Reaktionsdauer, der Konzentration der Polymerlösung und der angestrebten Permeabilität eingesetzt werden.In the next stage of the process, a semipermeable Membrane on the surface of the temporary Capsules by cross-linking the surface layers upset. This can be done in that the gelled temporary capsules in an aqueous solution of a polymer containing cationic groups be that with the anionic functional Groups in the gel molecules can react. Polymers, the groups reactive towards acid groups, such as such as free imino or amino groups, are preferred. At this stage the polysaccharide rubber through interaction between the  Carboxyl groups and the amino or imino groups over Networked salt bonds. The permeability can be advantageous within certain limits by selection the molecular weight of the crosslinking polymer used and by adjusting the concentration of the polymer solution and the duration of exposure. Low molecular weight polymer solutions penetrate further for a given period of time the temporary capsules as solutions of polymers with higher molecular mass. The degree of penetration of the Crosslinking agent can be with the resulting Correlate permeability. In general, the The higher the molecular weight, the larger the pore size and the lower the penetration is. General can polymers with a molecular weight in the range of 3000 to 100,000 or more depending on the reaction time, the concentration of the polymer solution and the desired permeability can be used.

Günstige Reaktionsbedingungen liegen z. B. vor, wenn Polylysin mit einer mittleren Molekülmasse von etwa 35 000 verwendet, die Reaktion unter Rühren 2 min lang durchgeführt und eine physiologische Salzlösung eingesetzt wird, die 0,0167% Polylysin enthält. Hierdurch können Membranen mit einer Obergrenze der Permeabilität von etwa 100 000 erzielt werden. Optimale Reaktionsbedingungen, die sich zur Einstellung der Permeabilität in einem gegebenen System eignen, können aufgrund der oben angegebenen Richtlinien leicht empirisch ermittelt werden. Mit diesem Verfahren ist es möglich, die Obergrenze der Permeabilität der Membranen auf einen gewählten Wert unter etwa 200 000 einzustellen.Favorable reaction conditions are e.g. B. before if polylysine with an average molecular weight of used about 35,000, the reaction below Stirring is carried out for 2 min and a physiological Saline solution is used, the 0.0167% Contains polylysine. This allows membranes with an upper limit of permeability of about 100,000 be achieved. Optimal reaction conditions that yourself to adjust the permeability in a given  System may be due to the above given guidelines easily determined empirically will. With this procedure it is possible to Upper limit of the permeability of the membranes set a selected value below about 200,000.

Beispiele für geeignete vernetzende Polymere sind etwa Proteine und Polypeptide natürlichen oder synthetischen Ursprungs mit freien Amino- oder Iminogruppen, Polyethylenamine, Polyethylenimine und Polyvinylamine. Polylysin eignet sich sowohl in der D- als auch in der L-Form. Andere Polyaminosäuren, wie Polyarginin, Polycitrullin und Polyornithin, sind ebenfalls verwendbar. Polymere mit höherer positiver Ladungsdichte, beispielsweise Polyvinylamine, haften stark an den anionischen Gruppen der Gelmoleküle und bilden stabile Membranen, die jedoch relativ schwierig aufzubrechen sind.Examples of suitable crosslinking polymers proteins and polypeptides are natural or synthetic origin with free amino or imino groups, polyethylene amines, polyethylene imines and polyvinylamines. Polylysine is suitable both in the D and L form. Other polyamino acids, such as polyarginine, polycitrulline and polyornithine can also be used. Polymers with higher positive charge density, for example, polyvinylamines adhere strongly the anionic groups of the gel molecules and form stable membranes, which, however, are relatively difficult are to be broken open.

Durch Behandlung mit einer verdünnten Gummilösung werden die freien Aminogruppen auf den Oberflächen der Kapseln gebunden, die sonst zu einer Verklumpungstendenz der Kapseln führen würden.By treatment with a dilute rubber solution the free amino groups on the surfaces of the capsules, which otherwise tend to clump together of capsules.

In diesem Stadium der Einkapselung können Kapseln gewonnen werden, die eine semipermeable Membran aufweisen, die eine gelierte Gummilösung, ein mit dem entsprechenden Zelltyp kompatibles Kulturmedium und die Zellen sowie ggf. eine interne Matrix aus Collagen oder einem anderen Verankerungssubstrat einschließt. Da der Stofftransport innerhalb der Kapseln und durch die Membranen hindurch gefördert werden sollte, ist es bevorzugt, das Gel wieder zu seiner wasserlöslichen Form zu verflüssigen. Dies kann durch Wiederherstellung der Bedingungen erfolgen, unter denen der Gummi flüssig ist, beispielsweise durch Abtrennung des Calciums oder anderer mehrwertiger Kationen aus dem inneren Gel. Das Medium in der Kapsel kann in einfacher Weise durch Eintauchen der Kapseln in phosphatgepufferte Salzlösung, die Alkalimetallionen und Wasserstoffionen enthält, resolubilisiert werden. Beim Einbringen der Kapseln in die Lösung unter Rühren werden einwertige Ionen gegen Calcium oder andere mehrwertige Ionen innerhalb des Gummis ausgetauscht. Zum gleichen Zweck können auch Natriumcitratlösungen verwendet werden, um die zweiwertigen Ionen abzutrennen bzw. zu komplexieren.At this stage you can encapsulate Capsules are obtained that are semipermeable Membrane that contain a gelled rubber solution, a compatible with the corresponding cell type Culture medium and the cells and, if necessary, an internal  Matrix made from collagen or other anchoring substrate includes. Since the mass transport within the Capsules and promoted through the membranes it should be preferred to close the gel again to liquefy its water-soluble form. This can be done by restoring the conditions under which the rubber is liquid, for example by removing the calcium or other multivalent cations from the inner gel. The medium in the capsule can be easily by immersing the capsules in phosphate buffered Saline solution, the alkali metal ions and hydrogen ions contains to be resolubilized. When inserting the capsules in the solution with stirring are monovalent Ions against calcium or other multivalent Ions exchanged within the rubber. At the same Sodium citrate solutions can also be used for this purpose to separate the divalent ions or to complex.

Die wie oben eingekapselten Zellkulturen werden in Kulturmedien suspendiert, die alle mit den jeweiligen Zellen verbundenen Forderungen spezifisch erfüllen und in denen die Zellen ihren normalen In-vitro-Stoffwechsel fortsetzen. Wenn die Kultur eine Umgebung von hochmolekularen Komponenten, wie etwa Serumbestandteilen, erfordert, können diese aus dem extrakapsulären Medium weggelassen werden. Die normalerweise von Zellen aufgenommenen Komponenten besitzen typischerweise eine relativ niedere Molekülmasse und diffundieren leicht durch die Kapselmembranen in die Mikroumgebung der Zellen, wo sie die Zellmembran durchdringen. Die Stoffwechselprodukte der Zellen, die in das intrakapsuläre Medium hinein abgeschieden werden, diffundieren, wenn sie eine Molekülmasse unterhalb der Obergrenze der Permeabilität der Kapselmembranen besitzen, ebenfalls hindurch und sammeln sich im extrakapsulären Medium an.The cell cultures encapsulated as above suspended in culture media, all with the demands associated with the respective cells specifically meet and in which the cells their continue normal in vitro metabolism. If the Culture an environment of high molecular components, such as serum components, these can can be omitted from the extracapsular medium. The components normally taken up by cells typically have a relatively lower one Molecular mass and diffuse easily through the Capsule membranes in the microenvironment of the cells,  where they penetrate the cell membrane. The metabolic products of cells in the intracapsular medium are deposited in, diffuse when they a molecular weight below the upper limit of Also have permeability of the capsule membranes through and collect in the extracapsular medium at.

Die eingekapselten Zellen können unter Bedingungen beispielsweise der Temperatur, des pH-Werts oder der ionischen Umgebung kultiviert werden, die gleich sind wie bei herkömmlichen Kulturen. Auch die von den Zellen produzierten Produkte können aus dem extrakapsulären Medium oder aus den Kapseln nach bekannten Verfahren gewonnen werden.The encapsulated cells can under conditions for example the temperature, the pH or the Ionic environment are cultivated, the same are like traditional cultures. Even that of The cells produced products can be made from the extracapsular medium or from the capsules known methods can be obtained.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet folgende Vorteile:The method according to the invention offers the following Advantages:

  • 1. Die Zellen der Kultur sind vor Scherkräften und mechanischer Beschädigung sowie vor Kontamination durch Substanzen geschützt, deren Dimensionen oberhalb der Obergrenze der Permeabilität der Membranen liegen. Dies bedeutet, daß die Anforderungen an Handhabung und Sterilität gegenüber bisherigen Kulturverfahren nicht so streng sind, da Mikroorganismen die eingekapselten Zellen nicht erreichen können und virusinfizierte Zellen nicht notwendigerweise auch zu einer Infektion der übrigen Zellen führen.1. The cells of the culture are before shear forces and mechanical damage as well as contamination protected by substances whose dimensions above the upper limit of the permeability of the membranes lie. This means that the requirements in handling and sterility compared to previous ones Culture procedures are not as strict as microorganisms do not reach the encapsulated cells can and virus-infected cells not necessarily also lead to infection of the remaining cells.
  • 2. Die Kapseln immobilisieren ihrerseits die Zellen innerhalb einer Umgebung, in der Materialien mit hoher Molekülmasse eingeschlossen sind, wobei zugleich Nährstoffe mit niederer Molekülmasse leicht eingeführt sowie die Produkte leicht entfernt werden können. Hierdurch kann die Nährlösung absatzweise oder kontinuierlich gesammelt und erforderlichenfalls ergänzt werden, ohne daß hierdurch Störungen bei den Zellen auftreten.2. The capsules in turn immobilize the Cells within an environment in which  High molecular weight materials included are, at the same time nutrients with lower Molecular mass easily introduced as well as the products can be easily removed. This can the nutrient solution is collected batchwise or continuously and supplemented if necessary, without disturbing the cells.
  • 3. Die von den Zellen produzierten angestrebten Substanzen lassen sich leicht gewinnen. Die abgeschiedenen Zellprodukte mit molekularen Abmessungen, die klein genug sind, um die Kapselmembranen durchdringen zu können, sammeln sich zusammen mit den Nährstoffen im extrakapsulären Medium an. Komponenten mit hoher Molekülmasse werden allerdings nicht in das extrakapsuläre Medium abgegeben, wodurch die Gewinnung der interessierenden Zellprodukte erheblich vereinfacht wird. Abgeschiedene Zellprodukte, deren molekulare Dimensionen oberhalb der Obergrenze der Permeabilität der Membranen liegen, sammeln sich innerhalb der Kapseln an. Zellprodukte, die nicht durch die Zellmembran hindurch abgegeben werden, können selbstverständlich ebenfalls von Interesse sein. Derartige Produkte können in relativ konzentrierter Form durch Isolierung der Kapseln und anschließendes selektives Aufbrechen der Kapselmembranen, beispielsweise durch das nachstehend beschriebene Verfahren, sowie ggf. durch Aufbrechen der Zellmembranen gewonnen werden. 3. The targeted ones produced by the cells Substances can be easily obtained. The secluded Cell products with molecular dimensions, that are small enough to encapsulate the capsule membranes to be able to penetrate collect together with the nutrients in the extracapsular medium. High molecular weight components however, are not in the extracapsular medium submitted, thereby attracting the interested Cell products is significantly simplified. Separated cell products, their molecular dimensions above the upper limit of permeability of the membranes lie within of the capsules. Cell products not by the Cell membrane can be released through of course also be of interest. Such products can be relatively concentrated Form by isolating the capsules and then selective breaking of the capsule membranes, for example by the procedure described below, and possibly by breaking open the cell membranes be won.  
  • 4. Das intrakapsuläre Volumen stellt eine Umgebung dar, die sich gut zur Zellteilung eignet. Bei Suspensionskulturen wurde festgestellt, daß innerhalb der Kapseln Mitose eintritt. Von einer Verankerung abhängige Zellen, die in normalen Kulturen in einer zweidimensionalen Monoschicht wachsen, vermehren sich unter Aggregatbildung innerhalb der Kapseln. Solche Zellen benützen dabei die Innenoberflächen der Membranen als Substrat und/oder setzen sich an den oben erläuterten hochmolekularen Materialien fest, die sich innerhalb der Kapseln befinden. Dies führt zu einer signifikanten Erhöhung der Zelldichte im Vergleich zu herkömmlichen Kulturen. Die Erhaltung der Lebensfähigkeit solcher Zellcluster wird dadurch unterstützt, daß das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bei den Kapseln sehr groß ist, so daß sämtliche Zellen Zugang zu den erforderlichen Nährstoffen, Sauerstoff u. dgl. besitzen.4. The intracapsular volume represents an environment which is well suited for cell division. For suspension cultures it was found that within the capsules mitosis occurs. Anchoring dependent Cells in normal cultures in one grow, multiply two-dimensional monolayer forming aggregates within the capsules. Such cells use the inner surfaces of the membranes as a substrate and / or settle on the high-molecular materials explained above firmly inside the capsules. This leads to a significant increase in cell density compared to traditional cultures. The conservation the viability of such cell clusters is supported by the fact that the ratio of The surface area of the capsules is very large is so that all cells have access to the necessary nutrients, oxygen and. the like.

In bestimmten Fällen kann es vorteilhaft sein, die Kapselmembranen zur Freisetzung der Zellen ohne Beschädigung selektiv zu zerstören. Ein diesbezüglich wichtiges Beispiel ist die Herstellung von Interferon. Zur Interferonproduktion befähigte Zellen müssen zur Erzielung der Interferonproduktionsstufe der Einwirkung bestimmter Viren oder Nucleinsäuren ausgesetzt werden. Bei einigen Verfahren zur Induktion der Interferonproduktion werden ferner der Kultur Reagentien zur Inhibierung der Proteinsynthese zugegeben. Die Wachstumsstufe des Kultivierungsverfahrens muß daher unter Bedingungen durchgeführt werden, die sich erheblich von den Bedingungen bei der Induktion der Interferonproduktion unterscheiden. Wenn die zur Induktion der Interferonproduktion angewandten Substanzen eine Molekülmasse besitzen, die oberhalb der Obergrenze der Permeabilität der Kapselmembranen liegt, wie dies bei Induktionen durch Viren der Fall ist, kann die Induktion der Interferonproduktion nicht in der eingekapselten Zellkultur vorgenommen werden. Interferonproduzierende Zellen müssen daher, wenn sie innerhalb von Kapseln kultiviert wurden, durch Aufbrechen der Membranen freigesetzt werden, um die Interferonproduktion induzieren zu können.In certain cases it can be advantageous the capsule membranes to release the cells without Selectively destroy damage. One in this regard manufacturing is an important example by interferon. Capable of interferon production Cells need to achieve the level of interferon production exposure to certain viruses or Nucleic acids are exposed. With some procedures to induce interferon production culture inhibitors for inhibition added to protein synthesis. The growth stage  The cultivation process must therefore be carried out under conditions be carried out which is significant on the conditions of induction of the Differentiate interferon production. If the for Induction of interferon production applied Substances have a molecular mass above the upper limit of the permeability of the capsule membranes lies like this through induction Viruses can induce interferon production not in the encapsulated cell culture be made. Interferon producing Cells must therefore, if within Capsules were cultivated by breaking open the Membranes are released to interferon production to be able to induce.

Aufbrechen der MembranenBreaking open the membranes

In Membranen der oben angegebenen Art eingeschlossene Zellen können nach einem Verfahren freigesetzt werden, bei dem im Handel erhältliche Reagentien mit Eigenschaften angewandt werden, die die eingekapselten Zellen nicht in nennenswerter Weise nachteilig beeinflussen. Die Kapseln werden zuerst aus dem suspendierenden Medium abgetrennt, zur Entfernung auf der Außenseite der Mikrokapseln vorliegender kontaminierender Materialien gründlich gewaschen und anschließend unter Rühren in einer Lösung mit einatomigen, mehrwertigen Kationen, wie etwa Calciumionen, und eines "Stripping"-Polymers mit zahlreichen anionischen Gruppen, wie etwa einem Salz einer Polysulfonsäure oder Polyphosphorsäure, dispergiert. In dieser Stufe ist die Verwendung von Heparin, d. h. eines natürlichen sulfonierten Polysaccharids, bevorzugt. Die anionische Ladungsdichte des eingesetzten Trennpolymers sollte gleich oder vorzugsweise größer sein als die Ladungsdichte des ursprünglich zur Membranerzeugung angewandten polyanionischen Materials. Die Molekülmasse des Polymers sollte mit der Molekülmasse des bei der Membranerzeugung eingesetzten Polymers mit zahlreichen kationischen Gruppen mindestens vergleichbar und vorzugsweise größer sein.Enclosed in membranes of the type indicated above Cells can be released by a procedure with the commercially available reagents with properties that are applied encapsulated cells not significantly adversely affect. The capsules are first separated from the suspending medium for removal present on the outside of the microcapsules contaminating materials thoroughly washed and then with stirring in a Solution with monatomic, multivalent cations, such as Calcium ions, and a "stripping" polymer  with numerous anionic groups, such as such as a salt of a polysulfonic acid or polyphosphoric acid, dispersed. At this stage it is Use of heparin, i. H. a natural sulfonated Polysaccharides, preferred. The anionic charge density of the separation polymer used should be equal to or preferably greater than the charge density originally for membrane production applied polyanionic material. The molecular mass of the polymer should match the molecular weight of that used in membrane production Polymers with numerous cationic groups at least comparable and preferably larger be.

Innerhalb der Suspension von Kapseln in der Mischlösung konkurrieren die Calciumionen mit den kationischen Gruppen der zur Membranerzeugung verwendeten polykationischen Polymerketten um die anionischen Gruppen auf dem wasserlöslichen Gummi. Gleichzeitig konkurrieren das Heparin oder andere Polymere mit zahlreichen anionischen Gruppen, die in der Lösung gelöst sind, mit dem Gummi in der Membran um die kationischen Gruppen der Polymerketten. Dies führt zu einem in Wasser dispergierbaren oder vorzugsweise wasserlöslichen Komplex, beispielsweise aus Polylysin und Heparin, sowie zur Assoziation der einatomigen Kationen mit den Molekülen des Gels.Within the suspension of capsules in the Mixed solution, the calcium ions compete with the cationic Groups of the polycationic used for membrane production Polymer chains around the anionic groups on the water soluble rubber. Compete at the same time the heparin or other polymers with numerous anionic groups dissolved in the solution with the rubber in the membrane around the cationic Groups of polymer chains. This leads to an in Water dispersible or preferably water soluble Complex, for example made of polylysine and heparin, as well as for the association of monatomic Cations with the molecules of the gel.

Durch diesen Verfahrensschritt werden die Membranen bei anschließendem Inkontaktbringen mit einem Trennmittel bzw. einem Maskierungsmittel löslich, da hierdurch das Aufbrechen der Membranen durch Aufnahme einatomiger Ionen aus dem Gel vervollständigt wird. Im Medium verbleibende Reste von Kapselmembranen können ggf. leicht von den Zellen getrennt werden.Through this step, the Membranes when subsequently brought into contact with a Release agent or a masking agent is soluble because of this  the breaking of the membranes by absorption monatomic ions from the gel is completed. Remains of capsule membranes remaining in the medium can be easily separated from the cells if necessary.

Eine üblicherweise bevorzugte Lösung für die erste Stufe des selektiven Aufbrechens der Membranen enthält 1,1% (M/V) Calciumchlorid und 500 bis 1500 Einheiten Heparin/ml Lösung. Diese Lösung wird mit einem solchen Volumen an Mikrokapseln versetzt, daß sie etwa 20 bis 30% des Gesamtvolumens der Suspension einnehmen. Calciumchlorid und Heparin sind zum Aufbrechen von Zellen enthaltenden Kapseln bevorzugt, da beide Reagentien mit den meisten Zellen physiologisch verträglich sind und hierdurch die Möglichkeit von Zellschädigungen auf ein Minimum zurückgedrängt wird. Gemische von Aluminiumsalzen oder anderen Salzen mit mehrwertigen Kationen (jedoch nicht Mg++-Ionen) können ebenfalls zusammen mit dem Polysulfonsäure- oder Polyphosphorsäuresalz der oben angegebenen Art eingesetzt werden.A commonly preferred solution for the first stage of selectively breaking the membranes contains 1.1% (w / v) calcium chloride and 500 to 1500 units of heparin / ml solution. This solution is mixed with such a volume of microcapsules that they take up about 20 to 30% of the total volume of the suspension. Calcium chloride and heparin are preferred for breaking open capsules containing cells, since both reagents are physiologically compatible with most cells and this minimizes the possibility of cell damage. Mixtures of aluminum salts or other salts with polyvalent cations (but not Mg ++ ions) can also be used together with the polysulfonic acid or polyphosphoric acid salt of the type specified above.

Die Konzentrationen der in dieser Verfahrensstufe eingesetzten einatomigen Ionen sowie des anionischen Polymers können in einem weiten Bereich variieren. Optimale Konzentrationen können leicht empirisch ermittelt werden und hängen von der Expositionszeit sowie dem zur Erzeugung der Membranen verwendeten jeweiligen speziellen Polymer ab. The concentrations of at this stage of the process used monatomic ions and the anionic polymers can be used in a wide range vary. Optimal concentrations can can be easily determined empirically and depend on the exposure time and the time needed to generate the Membranes used each special polymer from.  

Als Trennmittel zum selektiven Aufbrechen der Membranen wird üblicherweise bevorzugt Natriumcitrat verwendet, jedoch können auch andere Alkalimetallcitrate und EDTA-Alkalisalze Verwendung finden. Bei Anwendung von Natriumcitrat beträgt die optimale Konzentration größenordnungsmäßig 55 mM. Zur Minimierung von Zellschädigungen ist es bevorzugt, das Citrat oder andere Trennmittel bzw. Maskierungsmittel in isotonischer Salzlösung gelöst einzusetzen.As a release agent for selective breaking up of the membranes is usually preferred sodium citrate used, however, other alkali metal citrates and EDTA alkali salts are used. The optimum is when using sodium citrate Concentration on the order of 55 mM. To minimize of cell damage, it is preferred that Citrate or other release agents or masking agents use dissolved in isotonic saline.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below using exemplary embodiments explained in more detail.

Beispiel 1example 1 Herstellung von Interferon-β Production of interferon- β

Durch 5 min Behandlung von menschlichem Vorhautgewebe mit Trypsin und EDTA bei 37°C in bekannter Weise erhaltene Fibroblasten wurden in einem vollständigen Kulturmedium (CMLR 1969) suspendiert, das mit 40 Vol.-% gereinigtem Kälberfetalserum, 0,8% Natriumalginat und gereinigtem Kälberhautcollagen in einer Konzentration von 200 µg/ml ergänzt war. Die Dichte der Zellsuspension betrug etwa 1,5 · 10⁷ Zellen/ml.Through 5 min treatment of human foreskin tissue with trypsin and EDTA at 37 ° C in known Fibroblasts obtained in this manner were analyzed in a complete culture medium (CMLR 1969) suspended, calf fetal serum purified with 40 vol.%, 0.8% sodium alginate and purified calf skin collagen added in a concentration of 200 µg / ml was. The density of the cell suspension was approximately 1.5 x 10⁷ cells / ml.

Die temporären Alginatkapseln wurden wie folgt erzeugt.The temporary alginate capsules were as follows generated.

Es wurde eine 1,5%ige Calciumchloridlösung angewandt, um die Tröpfchen der Zellsuspension wie oben erläutert, zu gelieren. Die Tröpfchen mit einem Durchmesser von größenordnungsmäßig 300 bis 400 µm, die aus der Spitze der Nadel der Tropfenerzeugungsvorrichtung austraten, gelierten augenblicklich in der Calciumchloridlösung. Die gelierten Kapseln wurden dann in ein Becherglas übertragen, das 15 ml einer Lösung enthielt, die aus 1 Teil einer 2%igen Pufferlösung von 2-Cyclohexylaminoethansulfonsäure in 0,6%iger NaCl-Lösung (isotonisch, pH=8,2) und 20 Teilen 1%iger CaCl₂-Lösung bestand. Nach 3 min Eintauchen wurden die Kapseln zweimal in 1%iger CaCl₂-Lösung gewaschen.A 1.5% calcium chloride solution was used around the droplets of the cell suspension like explained above to gel. The droplets with a diameter of the order of 300 to 400 microns coming from the tip of the needle of the drop generator emerged, gelled instantly  in the calcium chloride solution. The gelled Capsules were then transferred to a beaker, the Contained 15 ml of a solution consisting of 1 part of a 2% buffer solution of 2-cyclohexylaminoethanesulfonic acid in 0.6% NaCl solution (isotonic, pH = 8.2) and 20 parts of 1% CaCl₂ solution. After 3 minutes of immersion, the capsules were put in twice 1% CaCl₂ solution washed.

Auf den Oberflächenschichten der Kapseln wurden dann durch 3 min Suspendieren in einer 0,005%igen (M/V) Lösung von Polylysin (Molekülmasse 43 000) semipermeable Membranen abgeschieden.On the surface layers of the capsules were then by 3 min suspension in a 0.005% (M / V) solution of polylysine (molecular mass 43,000) semipermeable Membranes deposited.

Die resultierenden Kapseln wurden im Kulturmedium, das mit 10% Kälberfetalserum ergänzt war, suspendiert. Die obigen Schritte wurden bei 37°C durchgeführt. Nach Inkubation bei der gleichen Temperatur ergab sich bei mikroskopischer Untersuchung, daß die Kapseln Fibroblasten enthielten, bei denen Zellteilung stattgefunden hatte und die innerhalb der Mikrokapseln die dreidimensionale Fibroblastenmorphologie aufwiesen.The resulting capsules were in the culture medium, which was supplemented with 10% calf fetal serum, suspended. The above steps were carried out at 37 ° C. After incubation at the same temperature microscopic examination revealed that the capsules contained fibroblasts in which cell division had taken place and that within the Microcapsules the three-dimensional fibroblast morphology exhibited.

4 bis 5 d nach der Inkubation wurde bei den eingekapselten Fibroblasten nach dem Vilcek-Verfahren die Produktion von Interferon-β (INF-β) nach dem Superinduktionsverfahren induziert. Die Kapselsuspension wurde dabei in einer Atmosphäre mit 5% CO₂ (95% Luft) 1 h bei 37°C in Gegenwart von 100 µg/ml Poly I-Poly C (doppelsträngige RNS) als INF-β-Inducer und 50 µg/ml Cycloheximid als Inhibitor der Proteinsynthese suspendiert. Nach 1 h wurden die suspendierten Kapseln mit Kulturmedium gewaschen, das 50 µg/ml Cycloheximid enthielt, und dann 3 h bei 37°C unter einer 5%igen CO₂-Atmosphäre in der gleichen Lösung suspendiert. Nach Ablauf der Inkubationsdauer wurde der Waschschritt wiederholt, worauf die Kapseln wieder in Kulturmedium, das 50 µm/ml Cycloheximid und 5 µg/ml Actinomycin D als Inhibitor der RNS-Synthese enthielt, suspendiert und 2 h bei 37°C unter 5%iger CO₂-Atmosphäre inkubiert wurden.4 to 5 d after the incubation, the encapsulated fibroblasts were induced by the Vilcek method to produce interferon- β (INF- β ) by the superinduction method. The capsule suspension was in an atmosphere with 5% CO₂ (95% air) for 1 h at 37 ° C in the presence of 100 µg / ml poly I-poly C (double-stranded RNA) as an INF- β inducer and 50 µg / ml cycloheximide suspended as an inhibitor of protein synthesis. After 1 h, the suspended capsules were washed with culture medium containing 50 μg / ml cycloheximide, and then suspended in the same solution at 37 ° C. under a 5% CO₂ atmosphere for 3 h. After the incubation period, the washing step was repeated, whereupon the capsules were resuspended in culture medium containing 50 μm / ml cycloheximide and 5 μg / ml actinomycin D as an inhibitor of RNA synthesis and 2 h at 37 ° C. under 5% CO₂ Atmosphere were incubated.

Die Kapseln wurden anschließend zweimal mit dem Kulturmedium gewaschen und danach 18 bis 24 h bei 37°C in serumfreiem Medium suspendiert, wobei die Fibroblasten während dieser Zeit INF-β ausschieden, das eine Molekülmasse in der Größenordnung von 21 000 aufwies und aus dem extrakapsulären Medium gewonnen werden konnte.The capsules were then washed twice with the culture medium and then suspended in serum-free medium at 37 ° C. for 18 to 24 h, during which time the fibroblasts excreted INF- β , which had a molecular mass of the order of 21,000, and from the extracapsular medium could be won.

Beispiel 2Example 2 Herstellung von Interferon-β Production of interferon- β

Es wurde wie in Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß die Kapselmembranen vor der Induktion selektiv aufgebrochen wurden, so daß das Poly I-Poly C leichter zu den Fibroblasten gelangen konnte. Das Aufbrechen der Kapseln wurde wie folgt durchgeführt.The procedure was as in Example 1 with the Difference that the capsule membranes before induction were selectively broken up so that the Poly I-Poly C easier to get to the fibroblasts could. The breaking up of the capsules was as follows carried out.

10 ml-Portionen der Mikrokapselsuspensionen, die 500 bis 1000 Kapseln/ml enthielten, wurden absitzen gelassen, worauf das Suspensionsmedium abgesaugt wurde. Die Kapseln wurden dann zweimal mit phosphatgepufferter Salzlösung (pH=7,4) gewaschen. Die gewaschenen Kapseln wurden anschließend mit einem 3,0-ml-Aliquot der phosphatgepufferten Salzlösung gemischt, die 1000 Einheiten Heparin/ml und 1,1% (M/V) CaCl₂ enthielt. Die Suspension wurde 3 min bei 37°C gerührt; anschließend wurden die Kapseln absitzen gelassen und nach Absaugen des Überstands zweimal mit 3,0 ml 0,15 M NaCl-Lösung gewaschen. Nach Absaugen der zweiten Waschlösung wurden die Kapseln mit 2,0 ml einer Lösung aus gleicher Volumina 110 mM Natriumcitratlösung und 0,15 M NaCl-Lösung (pH=7,4) gemischt. Das Gemisch wurde 1 min von Hand verwirbelt, um die Auflösung der Membranen in Gang zu bringen. Die Zellen wurden anschließend zweimal mit dem Medium gewaschen.10 ml portions of the microcapsule suspensions, containing 500 to 1000 capsules / ml were discarded left whereupon the suspension medium was sucked off. The capsules were then taken twice washed with phosphate buffered saline (pH = 7.4). The washed capsules were then with a 3.0 ml aliquot of the phosphate buffered Saline mixed, the 1000 units  Heparin / ml and 1.1% (M / V) CaCl₂ contained. The Suspension was stirred for 3 min at 37 ° C; subsequently the capsules were allowed to sit down and after aspirating the supernatant twice with 3.0 ml of 0.15 M NaCl solution washed. After suction The second wash solution became the capsules with 2.0 ml of a solution from equal volumes 110 mM Sodium citrate solution and 0.15 M NaCl solution (pH = 7.4) mixed. The mixture was swirled by hand for 1 min. in order to dissolve the membranes bring. The cells were then cut twice washed with the medium.

Die Zellen wurden danach im Medium suspendiert und dem in Beispiel 1 angegebenen Verfahren zur Induktion der INF-β-Produktion unterzogen und schließlich wie in Beispiel 1 eingekapselt. Die erhaltene Kapselsuspension wurde dann 18 bis 24 h in einem serumfreien Medium inkubiert, wobei die Zellen während dieser Zeit INF-β ausschieden, das durch die Kapselmembran hindurchdiffundierte und sich im extrakapsulären Medium ansammelte.The cells were then suspended in the medium and subjected to the process for inducing INF- β production given in Example 1 and finally encapsulated as in Example 1. The capsule suspension obtained was then incubated in a serum-free medium for 18 to 24 hours, during which time the cells excreted INF- β , which diffused through the capsule membrane and accumulated in the extracapsular medium.

Bei Verwendung von Poly I-Poly C mit einer Sedimentationszahl von 5 S (Poly I und Poly C in Form einer doppelsträngigen RNS verbunden) wurden in den Beispielen 1 und 2 folgende Produktionsmengen an INF-β, ausgedrückt als Einheiten INF-β/10⁵ Zellen, erzielt:When using poly I-poly C with a sedimentation number of 5 S (poly I and poly C connected in the form of a double-stranded RNA), the following production amounts of INF- β , expressed as units INF- β / 10⁵ cells, were in Examples 1 and 2 , achieved:

Bei Verwendung von Poly I - Poly C mit einer Sedimentationszahl von 12 S (doppelsträngig, wie im Handel) wurden nach den Beispielen 1 und 2 jeweils gleiche Produktionsmengen an INF-β wie oben angegeben erzielt.When using Poly I - Poly C with a sedimentation number of 12 S (double-stranded, as in the trade), according to Examples 1 and 2, the same production quantities of INF- β as stated above were achieved.

Die 100fache Steigerung der Produktionsmenge bei der Verfahrensweise von Beispiel 2 gegenüber Beispiel 1 beruht vermutlich mindestens zum Teil darauf, daß das Poly I - Poly C bei der in Beispiel 2 angewandten Verfahrensweise besser zu den Zellen gelangen konnte.The 100-fold increase in production volume in the procedure of Example 2 Example 1 is probably based at least in part that the poly I - poly C in the example 2 better applied to the Cells could get.

Beispiel 3Example 3 Herstellung von Interferon-β Production of interferon- β

Es wurde wie in Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß Kapseln verwendet wurden, die kein Collagen enthielten. Die eingekapselten Zellen wurden in der üblichen Monolayerkultur kultiviert, mit Trypsin behandelt und mit Poly I - Poly C (Sedimentationszahl 5 S) induziert und gleichzeitig mikroverkapselt. Bei diesem Versuch ergab sich, daß das extrakapsuläre Medium 2500 Einheiten INF-β/10⁵ Zellen enthielt.The procedure was as in Example 1, with the difference that capsules which did not contain collagen were used. The encapsulated cells were cultivated in the usual monolayer culture, treated with trypsin and induced with poly I - poly C (sedimentation number 5 S) and at the same time microencapsulated. In this experiment, it was found that the extracapsular medium contained 2500 units of INF- β / 10⁵ cells.

Beispiel 4Example 4 Herstellung monoklonaler AntikörperProduction of monoclonal antibodies

Hybridomzellen, die durch Fusionierung von Mäusemilzzellen und Mäusemyelomzellen in bekannter Weise hergestellt waren, wurden zu einer Zelldichte von 3,0 · 10⁶ Zellen/ml kultiviert. Die Hybridomzellen stellten eine vermehrungsfähige Zellinie dar, bei deren Kultivierung Antikörper gegen Dinitrophenyl-Rinderserumalbumin erzeugt wurden. 3 ml-Aliquote der Zellsuspension wurden durch Zugabe von 2,1 ml einer Suspension, die 1,4% Natriumalginat enthielt, zu 0,6 ml Kälberfetalserum und 0,3 ml physiologischer Salzlösung (150 mM) hergestellt. Tröpfchen dieser Suspension wurden unmittelbar darauf in CaCl₂-Lösung geliert und dann mit einer 0,016 masse-%igen Lösung von Poly-L-lysin behandelt. Das Innere der resultierenden Kapseln wurde dann durch 6 min Eintauchen in eine Lösung aus 1 Teil 110 mM Natriumcitratlösung und 3 Teilen 150 mM Salzlösung wieder verflüssigt. Die Hybridzellen enthaltenden Kapseln wurden anschließend in einem Gemisch aus RPMI-1640-Medium suspendiert, das 20% durch Erhitzen inaktiviertes Kälberfetalserum enthielt.Hybridoma cells produced by fusion of Mouse spleen cells and mouse myeloma cells in known Were made to a cell density of 3.0 × 10⁶ cells / ml. The hybridoma cells represented a cell line capable of reproduction, in whose  Cultivation of antibodies against dinitrophenyl bovine serum albumin were generated. 3 ml aliquots of Cell suspension was prepared by adding 2.1 ml of a suspension, containing 1.4% sodium alginate at 0.6 ml Calf fetal serum and 0.3 ml physiological saline (150 mM). Droplet of this Suspension were immediately in CaCl₂ solution gelled and then with a 0.016 mass% Solution treated by poly-L-lysine. The inside of the resulting capsules were then immersed for 6 min in a solution of 1 part 110 mM sodium citrate solution and 3 parts of 150 mM saline again liquefied. The hybrid cells containing Capsules were then mixed suspended from RPMI-1640 medium, the 20% calf fetal serum inactivated by heating contained.

Zellzählungen der eingekapselten sowie der nicht eingekapselten Hybridomzellkulturen sowie die Ermittlung der Menge der monoklonalen Antikörper, die durch die eingekapselte sowie die nicht eingekapselte Kultur erzeugt wurden, wurden periodisch durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 2 graphisch dargestellt.Cell counts of the encapsulated and non-encapsulated hybridoma cell cultures and the determination of the amount of monoclonal antibodies which were generated by the encapsulated and the non-encapsulated culture were carried out periodically. The results obtained are shown graphically in FIG. 2.

Beispiel 5Example 5 Herstellung von Interferon-α aus LeukocytenProduction of interferon- α from leukocytes

30 ml weiße Blutkörperchen wurden mit 3,0 ml 5%iger EDTA-Lösung behandelt und wiederholt 10 min mit 0,83%iger NH₄Cl-Lösung bei 4°C behandelt, um die Blutkörperchen zu lysieren. Durch 5 min Zentrifugieren bei 4°C zwischen den Behandlungen mit NH₄Cl-Lösung wurden die Bruchstücke von den verbleibenden intakten Leukocyten abgetrennt. Die Zellen wurden zunächst in MEM-Medium (serumfreies Medium) auf das 100fache verdünnt und 15 min mit Tryptanblau gefärbt. Eine an einer Probe durchgeführte Zellzählung ergab, daß etwa 1,3 · 10⁹ Leukocyten/30 ml des eingesetzten Materials überlebt hatten.30 ml of white blood cells were mixed with 3.0 ml 5% EDTA solution treated and repeated 10 min treated with 0.83% NH₄Cl solution at 4 ° C to  to lyse the blood cells. By centrifugation for 5 min at 4 ° C between treatments with NH₄Cl solution were the fragments of the remaining ones intact leukocytes separated. The cells were initially in MEM medium (serum-free medium) diluted 100-fold and 15 min with tryptan blue colored. One performed on a sample Cell count showed that about 1.3 · 10⁹ leukocytes / 30 ml of the material used had survived.

Die Zellen wurden anschließend zu einer Zelldichte von 1 · 10⁷ Zellen/ml in dem Medium suspendiert, das mit 2% durch Erhitzen inaktiviertem Kälberfetalserum ergänzt war.The cells then became cell density of 1 × 10⁷ cells / ml suspended in the medium, that with 2% inactivated by heating Calf fetal serum was supplemented.

Die Induktion der Interferonproduktion wurde durch Zusammenbringen der Zellsuspension mit Sendai-Virus in verschiedenen Konzentrationen (in Hämagglutinationseinheiten/ml) 1 h bei 37°C unter Rühren durchgeführt. Die Viren wurden anschließend bei Raumtemperatur von den Zellen abzentrifugiert, die ihrerseits in gleichen Volumina MEM-Medium mit 4% durch Erhitzen inaktiviertem Kälberfetalserum und 1,4%iger Natriumalginatlösung resuspendiert wurden. Anschließend wurden nach dem oben erläuterten Verfahren Kapseln hergestellt, die wieder in serumfreiem und in serumhaltigem Medium suspendiert wurden. Hierbei ergaben sich keine signifikanten Unterschiede in den Mengen an Interferon-α (INF-α), die im extrakapsulären Medium dieser Testproben nachgewiesen wurden. Die Produktionsmengen an INF-α waren gleich wie bei den nicht eingekapselten Vergleichskulturen. Bei diesen Versuchen wurden folgende Ergebnisse erhalten:The induction of interferon production was carried out by contacting the cell suspension with Sendai virus in various concentrations (in hemagglutination units / ml) for 1 h at 37 ° C. with stirring. The viruses were then centrifuged at room temperature from the cells, which in turn were resuspended in equal volumes of MEM medium with 4% calf fetal serum inactivated by heating and 1.4% sodium alginate solution. Then capsules were produced according to the method explained above, which were resuspended in serum-free and in serum-containing medium. There were no significant differences in the amounts of interferon- α (INF- α ) that were detected in the extracapsular medium of these test samples. The production quantities of INF- α were the same as for the non-encapsulated reference cultures. The following results were obtained in these experiments:

Einheiten Sendai-VirusErzeugte INF-α-Menge (HA-Einheiten/ml) (INF-α-Einheiten/ 10⁷ Zellen)Units of Sendai virus Generated amount of INF- α (HA units / ml) (INF- α units / 10⁷ cells)

60010 30020 15033  755060010 30020 15033 7550

Beispiel 6Example 6 Herstellung von Interferon-α aus LymphoblastoidzellenProduction of interferon- α from lymphoblastoid cells

Namalwa-Zellen wurden in herkömmlicher Kultur sowie in Mikrokapseln in RPMI-1640-Medium kultiviert, das mit 10% durch Erhitzen inaktiviertem Kälberfetalserum versetzt war. Anschließend wurden diese Zellsuspensionen der Induktion der INF-α-Produktion sowie der INF-α-Produktion selbst unterzogen, wobei die eine Zellsuspension eingekapselt und die andere nicht eingekapselt war. Die Kulturen enthielten etwa die gleiche Anzahl Zellen. Die eingekapselte sowie die nicht eingekapselte Kultur wurden zur Inhibierung der Mitose mit Bromdesoxyuridin in einer Konzentration von 25 mg/ml in zweifach destilliertem Wasser versetzt. Nach 36 h Inkubation bei 37°C wurden die Zellen beider Kulturen gewaschen und wieder in Kulturmedium suspendiert, das mit 2% durch Erhitzen inaktiviertem Kälberfetalserum ergänzt war.Namalwa cells were cultured in conventional culture as well as in microcapsules in RPMI 1640 medium containing 10% calf fetal serum inactivated by heating. These cell suspensions were then subjected to the induction of INF- α production and of INF- α production itself, one cell suspension being encapsulated and the other not being encapsulated. The cultures contained approximately the same number of cells. The encapsulated and the non-encapsulated culture were mixed with bromodeoxyuridine in a concentration of 25 mg / ml in double-distilled water to inhibit mitosis. After 36 h incubation at 37 ° C, the cells of both cultures were washed and resuspended in culture medium supplemented with 2% calf fetal serum inactivated by heating.

Die eingekapselte Kultur wurde dann einer Behandlung zum selektiven Aufbrechen der Kapselmembranen unterzogen. Die Kapseln wurden dreimal mit physiologischer Salzlösung gewaschen, in einer 1,1% CaCl₂ enthaltenden Heparinlösung mit 1000 Einheiten Heparin/ml 10 min bei 37°C inkubiert und dann nochmals mit Salzlösung gewaschen. Die gewaschenen Kapseln wurden danach 5 min bei 37°C mit Natriumcitrat in physiologischer Salzlösung inkubiert. Durch Rühren der Kapselsuspension in diesem Stadium lösten sich die Membranen auf und setzten die Zellen frei. Die Zellsuspension wurde anschließend zur Entfernung von Bruchstücken zentrifugiert und mehrmals mit Citrat-Salzlösung gewaschen.The encapsulated culture then underwent treatment for the selective opening of the capsule membranes subjected. The capsules were taken three times washed in a physiological saline solution 1.1% CaCl₂ containing heparin solution Incubate 1000 units of heparin / ml for 10 min at 37 ° C and then washed again with brine. The washed capsules were then at 5 min 37 ° C with sodium citrate in physiological saline incubated. By stirring the capsule suspension at this stage the membranes detached and release the cells. The Cell suspension was then removed centrifuged from fragments and several times with Washed citrate saline.

Die beiden Kulturen wurden danach in frischem Kulturmedium suspendiert, das mit 2% durch Erhitzen inaktiviertem Kälberfetalserum und Puffer (pH=7,4) ergänzt war, wobei die Zelldichte 1,0 · 10⁶ Zellen/ml betrug.The two cultures were then in fresh culture medium suspended with 2% calf fetal serum inactivated by heating and buffer (pH = 7.4) was added, the cell density Was 1.0 x 10⁶ cells / ml.

Die herkömmliche Kultur sowie die eingekapselte Kultur wurden dann mit Newcastle-Disease-Virus (Bankowski-Stamm) in Amnionflüssigkeit versetzt.The traditional culture as well as the encapsulated one Culture was then carried out with Newcastle disease virus (Bankowski strain) in amniotic fluid.

Die Viruskonzentration betrug 1,0 · 10⁸ pfu/ml. 1 ml der Virussuspension wurde jeweils auf 10 ml der Zellsuspension zugegeben. Die Kulturen wurden dann 24 h bei 37°C inkubiert.The virus concentration was 1.0 · 10⁸ pfu / ml. 1 ml of the virus suspension was made up to 10 ml each added to the cell suspension. The cultures were  then incubated at 37 ° C for 24 h.

Die herkömmliche Kultur wurde anschließend auf 5 Teile aufgeteilt (vgl. die nachstehenden Punkte 1. bis 5.); die eingekapselte Kultur wurde auf 4 Teile aufgeteilt (vgl. die nachstehenden Punkte 6. bis 9.). Acht der neun aliquoten Mengen der Kulturen wurden wie folgt behandelt:The conventional culture then became divided into 5 parts (see the following Points 1. to 5.); became the encapsulated culture divided into 4 parts (see the following Points 6. to 9.). Eight of the nine aliquots of cultures were treated as follows:

Probe 1:Unbehandelt. Probe 2:In Kulturmedium mit 2% durch Erhitzen inaktiviertem Kälberfetalserum resuspendiert. Probe 3:In serumfreiem Kulturmedium resuspendiert. Probe 4:Mit Kulturmedium mit 5% durch Erhitzen inaktiviertem Kälberfetalserum eingekapselt; Kapseln in serumfreiem Medium suspendiert. Probe 5:Mit Kulturmedium mit 5% durch Erhitzen inaktiviertem Kälberfetalserum eingekapselt; Kapseln in Medium mit 2% Kälberfetalserum suspendiert. Probe 6:In serumfreiem Kulturmedium resuspendiert. Probe 7:In Kulturmedium mit 2% durch Erhitzen inaktiviertem Kälberfetalserum resuspendiert. Probe 8:Mit Kulturmedium mit 5% durch Erhitzen inaktiviertem Kälberfetalserum wieder verkapselt; Kapseln in serumfreiem Kulturmedium suspendiert. Probe 9:Mit Kulturmedium mit durch Erhitzen inaktiviertem Kälberfetalserum wieder verkapselt; Kapseln in Kulturmedium mit 2% Kälberfetalserum suspendiert.Sample 1: Untreated. Sample 2: In culture medium at 2% by heating inactivated calf fetal serum resuspended. Sample 3: Resuspended in serum-free culture medium. Sample 4: With 5% culture medium by heating encapsulated inactivated calf fetal serum; Capsules suspended in serum-free medium. Sample 5: With 5% culture medium by heating encapsulated inactivated calf fetal serum; Capsules in medium with 2% calf fetal serum suspended. Sample 6: Resuspended in serum-free culture medium. Sample 7: In culture medium with 2% inactivated by heating Calf fetal serum resuspended. Sample 8: With 5% culture medium inactivated by heating Calf fetal serum again encapsulated; Capsules in serum-free culture medium suspended.  Sample 9: With culture medium with heating inactivated Calf fetal serum again encapsulated; Capsules in culture medium with 2% calf fetal serum suspended.

Die neun Kulturen wurden dann auf ihre INF-α-Produktion untersucht.The nine cultures were then examined for their INF- α production.

In der nachstehenden Tabelle ist jeweils die zur Erzeugung von 1 Einheit INF-α in den betreffenden Zellkulturen 1 bis 9 erforderliche Zellzahl angegeben.The table below shows the number of cells required to produce 1 unit INF- α in the cell cultures 1 to 9 concerned.

Probe Nr.Erforderliche ZellzahlSample No. Required cell number

130 245 3- 4680 52000 640 740 81000, 360 9200, 100.130 245 3- 4680 52000 640 740 81000, 360 9200, 100.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von durch lebende Zellen erzeugten Substanzen durch
  • (A) Einkapseln der Zellen in Membranen mit einer ausgewählten Obergrenze der Permeabilität,
  • (B) Suspendieren der eingekapselten Zellen in einem wäßrigen Kulturmedium,
  • (C) Ablaufenlassen des Stoffwechsels der Zellen in vitro unter Ausscheidung der angestrebten Substanz und
  • (D) Gewinnung der angestrebten Substanz aus dem wäßrigen Medium oder aus dem Membraninneren,
1. Process for the production of substances produced by living cells
  • (A) encapsulating the cells in membranes with a selected upper limit of permeability,
  • (B) suspending the encapsulated cells in an aqueous culture medium,
  • (C) allowing the metabolism of the cells to run in vitro with the excretion of the desired substance and
  • (D) obtaining the desired substance from the aqueous medium or from the inside of the membrane,
dadurch gekennzeichnet, daß man in Schritt (A) Zellen einsetzt, die Interferone oder Antikörper erzeugen. characterized in that cells are used in step (A) which produce interferons or antibodies. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsatz von Hybridomzellen monoklonale Antikörper mit einer Molekülmasse oberhalb der Permeabilitätsgrenze der Membranen erzeugt und diese aus dem Membraninneren heraus gewonnen werden.2. The method according to claim 1, characterized in that when using hybridoma cells monoclonal antibodies with a molecular mass above the permeability limit of the membranes and these from the inside of the membrane be won out. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung von Interferon menschliche Fibroblasten, Leukocyten oder Lymphoblastoidzellen, die durch Behandlung mit bestimmten Viren oder hochmolekularen Nucleinsäuren zur Interferonsekretion veranlaßt werden, einsetzt.3. The method according to claim 1, characterized in that he  for the production of interferon human fibroblasts, Leukocytes or lymphoblastoid cells caused by treatment with certain viruses or high molecular weight Nucleic acids are induced to interferon secretion, starts.
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