DE10117205A1 - Vorrichtung zur Vorbereitung von Zellen für die Kryokonservierung - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Vorbereitung von peripheren Blutstammzellen für die Kryokonservierung stellt ein geschlossenes steriles System dar, das ein zur einmaligen Verwendung bestimmtes Schlauchleitungsset mit verschiedenen Folienbeuteln umfasst. Die Vorrichtung erlaubt die Aufarbeitung der Stammzellen in einem standardisierten Verfahren, wobei das Risiko des Auftretens von Fehlern und bakteriellen Kontaminationen verringert wird. Das dem Blut entnommene Zellentransplantat wird in einem Aufnahmebehältnis (1) gesammelt. Aus einem oder mehreren Beuteln werden dem Zellentransplantat eine oder mehrere Zusatzlösungen zugemischt. Die Mischung aus Transplantat und Zusatzlösung wird anschließend in einen oder mehrere Lagerbeutel (13, 14) überführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vorbereitung von Zellen, insbesondere Stammzellen für die Kryokonservierung und die Verwendung derselben.

Das Tiefgefrieren von lebender Zellsubstanz wird im allgemeinen als Kryokonservierung bezeichnet. Die Kryokonservierung beispielsweise von Blutbestandteilen ist allgemein bekannt.

Für spezielle Therapieverfahren in der Medizin werden periphere Blutstammzellen benötigt, die dem Blut von Patienten oder gesunden Spendern mit Hilfe eines Zellseparators entnommen werden. Nach der Entnahme müssen die Stammzellen im Labor für die Kryokonservierung vorbereitet werden.

Als räumliche Voraussetzung für die Kryokonservierung sind z. B. eine sterile Werkbank innerhalb eines Reinraums erforderlich. Zur Vorbereitung der Zellen für die Kryokonservierung ist es erforderlich, das Volumen des Transplantats zu ermitteln und eine vorher aus mehreren Lösungen hergestellte Gefrierschutzlösung zuzumischen, sowie entsprechende Proben des Transplantats für die Laboruntersuchungen zu entnehmen. Hierzu muss das Transplantat von Hand mittels Spritzen und Schlauchleitungen mehrfach umgefüllt werden. Die Vorbereitung der Zellen für die Kryokonservierung wird meist durch entsprechend ausgebildete medizinisch-technische Assistenten durchgeführt.

Die Stammzellentransplantation ist zur Zeit ein gängiges Verfahren in der Therapie bestimmter bösartiger Erkrankungen. Sie wird an größeren hämatoonkologischen Zentren inzwischen als Routineverfahren durchgeführt.

Die Bereitstellung von Reinräumen in den Transplantationszentren setzt hohe Investitionen voraus, zusätzlich zu der sehr aufwendigen Unterhaltung. Da die Vorbereitung der Stammzellen nicht standardisiert ist, besteht das Risiko des Auftretens von Fehlern beim Mischen der Flüssigkeiten oder bakterieller Kontaminationen. Diese können für die Patienten erhebliche Konsequenzen haben. Ferner ist die Vorbereitung der Stammzellen für die Kryokonservierung relativ Zeit- und kostenintensiv.

In einem Artikel von M. Körbling, T. M. Fliedner, E. Rüber und H. Pflieger, Transfusion May-June 1980, Volume 20, No. 3, S. 293 ff wird eine Anordnung beschrieben, die einen Stammzellenbeutel, einen Beutel zur Aufnahme eines Kryoprotektivums (DMSO) und einen Lagerbeutel umfasst. Die Beutel sind über Schlauchleitungen miteinander verbunden, so dass die Gefrierschutzlösung in den Stammzellenbeutel und die Mischung aus Stammzellenkonzentrat und Gefrierschutzlösung in den Lagerbeutel überführt werden können.

Das Mischen und Abfüllen des Transplantats muss von Hand durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, durch die das Kontaminationsrisiko bei der Vorbereitung von Zellen für die Kryokonservierung verringert ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, die Prozesssicherheit zu erhöhen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vorbereitung von Zellen, insbesondere Stammzellen für die Kryokonservierung, weist ein Aufnahmebehältnis zur Aufnahme von Zelltransplantat, insbesondere Stammzelltransplantat, auf. Das Aufnahmebehältnis kann unmittelbar mit einem Zellseparator oder einer anderen geeigneten Vorrichtung verbunden werden.

Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel zur Bereitstellung mindestens einer mit dem Zelltransplantat zu mischenden Zusatzlösung auf. Hierbei kann es sich um eine bei der Kryokonservierung allgemein gebräuchliche Gefrierschutzlösung und/oder eine Waschlösung handeln. Ferner ist mindestens ein Lagerbehältnis zur Aufnahme der zu konservierenden Mischung von Zelltransplantat und Zusatzlösung vorgesehen. Die in das Lagerbehältnis abgefüllte Mischung wird sodann zur Konservierung tiefgefroren, vorzugsweise schockgefroren. Vorzugsweise sind mindestens zwei Lagerbehältnisse vorgesehen. Durch das Vorsehen mehrerer Lagerbehältnisse ist sichergestellt, dass bei Beschädigung oder Kontaminierung eines Lagerbehältnisses dennoch eine ausreichende Anzahl an Zelltransplantat, insbesondere Stammzelltransplantat, vorhanden ist.

Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Fluidelemente zur Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Aufnahmebehältnis, den Mitteln zur Bereitstellung von Zusatzflüssigkeit und dem Lagerbehältnis auf. Hierdurch ist ein in sich geschlossenes steriles an einen Zellseparator oder dgl. anschließbares System ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt somit ein einfach zu handhabendes System dar, mit dem Zellen, insbesondere Stammzellen, in einem standardisierten Verfahren für die Kryokonservierung zusammen mit einem Zellseparator vorbereitet werden können. Die Vorbereitung der Zellen kann je nach Ausbaustufe der Vorrichtung grundsätzlich mit nur wenigen manuellen Eingriffen oder auch vollautomatisch erfolgen.

In dem Aufnahmebehältnis wird das dem Blut von Patienten oder gesunden Spendern mit Hilfe eines Zellseparators entnommene Zellentransplantat gesammelt. Das Zellenkonzentrat wird vorzugsweise aus dem Zellseparator direkt in das Aufnahmebehältnis überführt. Der Anschluss des Zellseparators erfolgt mit einer Anschlussleitung, die in das Aufnahmebehältnis führt.

Da die Vorrichtung den Ablauf der einzelnen Verfahrensschritte vorgibt, ist das Verfahren zur Aufbereitung der Stammzellen standardisiert. Das Risiko des Auftretens von Fehlern wird somit minimiert. Auch können die einzelnen Verfahrensschritte für die Kryokonservierung in relativ kurzer Zeit und ohne Transport des Transplantats durchgeführt werden.

Als in sich geschlossenes System ist die Kontaminationsgefahr erheblich verringert bzw. vollständig ausgeschlossen. Ferner macht die Vorrichtung die Bereitstellung von Reinraumbedingungen überflüssig, wodurch erhebliche Kosten eingespart werden können.

Die Vorrichtung kann prinzipiell auch mehrere Aufnahmebehältnisse umfassen, die miteinander verbunden sind. Dadurch ist ein Abzentrifugieren der für die Transplantation vorgesehenen Zellen und eine Verringerung des Volumens möglich.

Vorzugsweise ist ein erstes Fluidelement mit dem Aufnahmebehältnis und den Mitteln zur Bereitstellung der Zusatzflüssigkeit verbunden. Ein zweites Fluidelement ist mit dem ersten Fluidelement in Form einer Abzweigung und mit dem Lagerbehältnis verbunden. Es ist somit möglich, durch das erste Fluidelement dem Aufnahmebehältnis Zusatzlösung zuzuführen. Für das zweite Fluidelement ist es in Verbindung mit dem Teilstück des ersten Fluidelements, das zwischen dem Aufnahmebehältnis und der Abzweigung angeordnet ist, möglich, Flüssigkeit aus dem Aufnahmebehältnis dem Lagerbehältnis zuzuführen. Dies hat den Vorteil, dass ein Teil des ersten Fluidelements für unterschiedlichen Fluidtransport genutzt wird. Dies verringert die Kosten der Vorrichtung.

Vorzugsweise ist an der Abzweigung eine Einrichtung zur Festlegung der Fluidverbindung vorgesehen. Diese Einrichtung ist, wie vorstehend beschrieben, steuerbar, so dass die Fluidverbindung automatisch oder durch einen entsprechenden Steuerbefehl festgelegt werden kann.

Vorzugsweise weist die Einrichtung zur Festlegung der Fluidverbindung eine erste Schlauchklemme, die zwischen den Mitteln zur Bereitstellung der Zusatzlösung und der Abzweigung angeordnet ist, und eine zweite Schlauchklemme, die zwischen der Abzweigung und dem Lagerbehältnis angeordnet ist, auf. Bei geschlossener zweiter Schlauchklemme und geöffneter erster Schlauchklemme besteht somit eine Fluidverbindung zwischen den Mitteln zur Bereitstellung der Zusatzlösung und dem Aufnahmebehältnis. Wenn die erste Schlauchklemme geschlossen und die zweite Schlauchklemme geöffnet ist, besteht eine Fluidverbindung zwischen dem Aufnahmebehältnis und dem Lagerbehältnis.

Zur weiteren Automatisierung sind die Schlauchklemmen vorzugsweise nicht manuell, sondern elektromagnetisch oder pneumatisch betätigbar. Die Schlauchklemmen können über eine entsprechende Steuereinrichtung betätigt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Zellbehältnis und der Abzweigung ein mit dem ersten Fluidelement verbundenes Fördermittel angeordnet. Die Anordnung des Fördermittels an dieser Stelle hat den Vorteil, dass in Zusammenwirkung mit der Einrichtung zur Festlegung der Fluidverbindung zur Fluidförderung im ersten und zweiten Fluidelement nur eine einzige Pumpe erforderlich ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Überführung von Zusatzlösung in das Aufnahmebehältnis einerseits und nach der Mischung die Überführung von Zusatzlösung und Transplantat in das Lagerbehältnis andererseits mit nur einem Fördermittel, wie einer vorzugsweise volumetrischen Pumpe möglich, die in dem Leitungsabschnitt der ersten Schlauchleitung zwischen dem Aufnahmebehältnis und der Abzweigung des zweiten Fluidelements angeordnet ist. Zum Fördern der Zusatzlösung bzw. der Mischung wird die Förderrichtung der Pumpe jeweils umgekehrt. Dabei gewährleisten vorzugsweise Schlauchklemmen an der ersten oder zweiten Schlauchleitung, dass die Flüssigkeiten in die richtigen Richtungen fließen. Anstelle von Schlauchklemmen können auch Mehrwegventile oder dgl. vorgesehen sein.

Der Einsatz einer volumetrischen Pumpe zum Fördern der Flüssigkeiten hat den Vorteil, dass sich das Volumen der Zusatzlösung auf einfache Weise aus der Anzahl der Umdrehungen der Pumpe bestimmen bzw. mit der Anzahl der Umdrehungen vorgeben lässt. Auch das Volumen der in das Lagerbehältnis abzufüllenden Mischung aus Transplantat und Zusatzlösung kann mit der volumetrischen Pumpe auf einfache Weise bestimmt bzw. vorgegeben werden.

Das Volumen des Transplantats wird von dem Zellseparator vorgegeben. Dieses kann in die Vorrichtung manuell eingegeben oder direkt aus dem Zellseparator ausgelesen werden. Die Bestimmung der Zellenzahl erfolgt vorzugsweise mittels einer Probe. Hierzu ist vorzugsweise ein mit dem Aufnahmebehältnis verbundenes Testbehältnis vorgesehen, in dem eine für die Probe ausreichende Menge an Stammzellenkonzentrat gesammelt wird. Das Testbehältnis ist vorzugsweise ein mit dem Aufnahmebehältnis verbundener Folienbeutel, der zur Entnahme der Probe abgeschweißt wird.

Die Zusatzlösung wird vorzugsweise in mehreren Behältnissen bereitgestellt, die jeweils eine Flüssigkeit aufnehmen, aus denen die Zusatzlösung gemischt wird. Die Zusatzlösung kann beispielsweise eine aus DMSO und HES und autologem Plasma gemischte Gefrierschutzlösung oder eine aus NaCl, RPMI, HA und ACD gemischte Waschlösung sein. Das autologe Plasma zur Mischung der Gefrierschutzlösung kann mit dem Zellseparator gewonnen und der Vorrichtung wie das Zellentransplantat kontinuierlich oder in Intervallen zugeführt werden.

Die Behältnisse zur Aufnahme von DMSO, HES und/oder NaCl, RPMI, HA sowie ACD sind vorteilhafterweise mit den jeweiligen Flüssigkeiten gefüllte Folienbeutel, die zur Bemessung der Flüssigkeitsmengen Volumenangaben enthalten können. Anstelle von Folienbeuteln sind auch großvolumige Spritzen oder Glasbehältnisse denkbar, die manuell bedient oder in die bekannten Perfusoren eingelegt werden. Auch das Aufnahme- und Lagerbehältnis sind vorzugsweise Folienbeutel, die mit Schlauchleitungen als Fluidelemente miteinander verbunden sind. Damit können alle mit dem Transplantat in Verbindung kommenden Teile der Vorrichtung als ein nur zur einmaligen Verwendung bestimmtes Disposable bereitgestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die das Volumen an Zusatzlösung vorgibt. Das Mischungsverhältnis von Zellentransplantat und Zusatzlösung ist von der Zellenzahl und dem Volumen des Transplantats abhängig. Die Steuereinrichtung weist vorzugsweise eine Speichereinheit zum Speichern von Transplantatvolumen und Zellenzahl sowie eine Recheneinheit auf, die aus diesen beiden Größen, die zum Mischen mit dem Transplantat erforderliche Menge an Zusatzlösung bestimmt.

Nach dem Abfüllen des Transplantats mit der Zusatzlösung muss das Behältnis sorgfältig entlüftet werden, damit beim Auftauen plötzliche Volumenschwankungen das Behältnis nicht zum Platzen bringen. Daher weist das Lagerbehältnis vorzugsweise eine mit einem hydrophoben Bakterienfilter/Virenfilter verschlossene Entlüftungsöffnung auf. Wenn das Lagerbehältnis mit dem Bakterienfilter nach oben zeigend in einen Plasmaextraktor eingesetzt wird, lässt sich die Entlüftung problemlos durchführen.

Vorzugsweise ist zwischen der Entlüftungsöffnung und dem Lagerbehältnis ein mit Markierungen versehener Schlauch angeordnet. Die Markierungen dienen zum Abtrennen bestimmter Probenvolumina. Beispielsweise kann der Schlauch an den Markierungen verschweißt werden. Hierdurch ist eine automatische Probenentnahme möglich, durch die die Sterilität des Systems nicht beeinflusst wird.

Da es sich bei der Mischung von Gefrierschutzlösung und Transplantat um eine exotherme Reaktion handelt, deren Wärmeentwicklung das Transplantat schädigen könnte, sind vorzugsweise Mittel zur Kühlung des Aufnahmebehältnisses vorgesehen. Zusätzlich können auch Mittel zum Kühlen der in das Aufnahmebehältnis zu überführenden Zusatzlösung vorgesehen sein, da auch die Mischung von z. B. DMSO und HES eine exotherme Reaktion darstellt. Die Kühlmittel für das Aufnahmebehältnis umfassen vorzugsweise eine das Behältnis in Bewegung versetzende Schwenkeinrichtung, um die Flüssigkeit gleichmäßig zu kühlen, wodurch gleichzeitig eine Durchmischung stattfindet.

Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Vorbereitung von Stammzellen für die Kryokonservierung,

Fig. 2 das Kühlmittel für das Aufnahmebehältnis der Vorrichtung von Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellung, und

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung.

Die Vorrichtung zur Aufarbeitung peripherer Blutstammzellen für die Kryokonservierung umfasst verschiedene Komponenenten zur Steuerung des Verfahrensablaufs und ein als Disposable ausgebildetes Schlauchleitungsset mit Folienbeuteln.

Das Schlauchleitungsset weist einen Folienbeutel 1 zur Aufnahme des Zellentransplantats auf. Das Aufnahmebehältnis 1 weist eine erste Öffnung 1a auf, an dem eine Schlauchleitung 2 angeschlossen ist, die mit dem Auslass 3a des Zellseparators 3 für das Stammzellenkonzentrat verbunden ist. Ein zweites Anschlussstück 1b des Aufnahmebehältnisses 1 ist über eine Schlauchleitung 4c mit einem kleineren Testbeutel 4 verbunden, der einen mit einer durchstechbaren Membran 4a verschlossenen Schlauchansatz 4b für die Probenentnahme aufweist. Ein drittes Anschlussstück 1c des Beutels 1 ist über eine Schlauchleitung 5 mit dem Anschlussstück 6c eines Folienbeutels 6 verbunden, der als Gefrierschutzlösung z. B. mit DMSO und/oder einem anderen Kryoprotekivum HES befüllt ist. DMSO ist in der Lage, in Zellen einzudringen und senkt die Temperatur ab, bei der es zu einer Eisbildung kommt. HES gehört zu den makromolekularen Kryoprotectiven.

Ein Folienbeutel 7 für autologes Plasma weist ein Anschlussstück 7a auf, das über eine Schlauchleitung 8 mit der Schlauchleitung 5 verbunden ist. Der Plasmabeutel 7 wird über eine Schlauchleitung 9 befüllt, die zu dem Auslass 3b des Zellseparators 3 für das Plasma führt. Die Anschlussstücke 6c, 7a der beiden Beutel 6, 7 sind mit allgemein bekannten Abbrechteilen verschlossen. Zum Fördern des Plasmas ist eine volumetrische Rollenpumpe 10 an der Schlauchleitung 8 vorgesehen. Die beiden Beutel 6, 7 und die Pumpe 10 bilden die Mittel 11 zur Bereitstellung einer aus dem DMSO und HES sowie autologen Plasmas zu mischenden Zusatzlösung.

Von der Schlauchleitung 5 zweigt eine Schlauchleitung 12 ab, die zu einem Dreiwege-Ventil 12c führt, von dem zwei Leitungszweige 12a, 12b abgehen, die mit jeweils einem Lagerbehältnis 13, 14 verbunden sind. Jedes Lagerbehältnis 13, 14 ist ein mit den Schlauchleitungszweigen 12a, 12b verschweißter Folienbeutel, der eine Entlüftungsöffnung 13a, 14a aufweist. An der Entlüftungsöffnung jedes Lagerbeutels ist ein Schlauchleitungsstück 13b, 14b angeschlossen, das mit einem hydrophoben Bakterienfilter 11c, 14c verschlossen ist, der für Luft durchlässig, aber für Flüssigkeiten undurchlässig ist. Damit Kontaminationen ausgeschlossen sind, muss der Filter eine hohe Dichtigkeit gegenüber Bakterien und Viren haben. Das Schlauchleitungsstück 13b, 14b enthält Markierungen, die die Gewinnung von Referenzproben bestimmter Volumina durch Abschweißen gewährleisten.

Zum Fördern von Zusatzlösung in das Aufnahmebehältnis 1 einerseits und der Mischung aus Zusatzlösung und Stammzellenkonzentrat andererseits in einen der beiden Lagerbeutel 13, 14 ist eine volumetrische Rollenpumpe 15 vorgesehen. An dem Leitungsabschnitt zwischen den Mitteln 11 zur Bereitstellung der Zusatzlösung und der Abzweigung der Schlauchleitung 12 ist eine erste Schlauchklemme 16 und an der zu den Lagerbeuteln 13, 14 führenden Schlauchleitung 12 eine zweite Schlauchklemme 17 vorgesehen. Die beiden Schlauchklemmen 16, 17 bilden zusammen mit der Abzweigung eine Einrichtung 160 zur Festlegung der Fluidverbindung. Ferner weist die Vorrichtung eine erste Kühleinrichtung 18 zum Kühlen der in dem Aufnahmebehältnis 1 befindlichen Suspension und eine zweite Kühleinrichtung 20 zum Kühlen der in das Aufnahmebehältnis 1 zu überführenden Zusatzlösung auf.

Sämtliche Schlauchleitungen sind mit den Folienbeuteln fest verbunden, vorzugsweise verschweißt, so dass die Vorrichtung ein steriles in sich geschlossenes Schlauchset bildet. Ferner ist die Schlauchleitung 2, die den Zellseparator mit dem Aufnahmebehältnis verbindet, mit dem Aufnahmebehältnis 1 fest verbunden.

Erfindungsgemäß handelt es sich hierbei um ein in sich geschlossenes steriles System aus Fluidverbindungen und Aufnahmebehältnissen. Alternativ ist es auch möglich, das geschlossene sterile System aus Fluidverbindungen und Aufbewahrungsbehältern vor Ort herzustellen, indem die Fluidelemente und/oder Behältnisse unter sterilen Bedingungen miteinander verbunden werden.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung der ersten Kühleinrichtung 18 für das Aufnahmebehältnis 1 in der Seitenansicht. Die Kühleinrichtung 18 weist eine Schwenkeinrichtung 19 mit einer pendelnd gelagerten Metallplatte 19a auf, die von einem nicht dargestellten Antrieb kontinuierlich geschwenkt wird. In der Platte 19a befinden sich nicht dargestellte Kühlmittelschleifen, die von Kühlmittel durchströmt werden. Das Aufnahmebehältnis 1 liegt flach auf der Kühlplatte auf und wird zur gleichmäßigen Kühlung der Flüssigkeit kontinuierlich bewegt. Hierdurch wird die Erwärmung von Zusatzlösung und Zelltransplantat, die durch die exotherme Reaktion hervorgerufen wird, verringert, so dass ein Beschädigen der Zellen vermieden wird. Die Bewegung des Aufnahmebehältnisses dient gleichzeitig der besseren Durchmischung von Zellentransplantat und Zusatzlösung. Neben der Schwenkbewegung kann daher auch eine Schüttel- oder Rotationsbewegung vorteilhaft sein.

Sämtliche Ventile 12c, 16, 17 der Vorrichtung sind elektromagnetisch betätigbar. Die Steuerung der Vorrichtung übernimmt eine Steuereinrichtung 21, die eine Recheneinheit 21a und eine Speichereinheit 21b sowie eine Eingabeeinheit 21c umfasst. Von der Steuereinrichtung 21 führen Steuerleitungen 13a, 16a, 17a zu den Ventilen 12c, 16, 17 und Steuerleitungen 10a, 15a zu den Pumpen 10, 15. Eine Datenleitung 22 verbindet den Datenausgang des Zellseparators 3 mit der Steuereinrichtung 21.

Die Vorrichtung zur Aufarbeitung von Stammzellen arbeitet wir folgt:
Der Zellseparator 3 wird mit dem Apheresensystem bestückt, das mit den Schlauchleitungen 2 und 9 verbunden ist. Die Steuerleitung 22 ist an dem Zellseparator 3 angeschlossen. Anschließend wird der Zellseparator 3 in Betrieb gesetzt. Das Aufnahmebehältnis 1 füllt sich nun mit Transplantat, dessen Volumen von dem Zellseparator 3 bestimmt wird. Die Steuereinrichtung liest diesen Wert, der in der Speichereinheit 21b gespeichert wird.

Nach Beendigung der Stammzellenapherese und nach Durchmischung des Transplantats wird der Testbeutel 4 manuell gefüllt, um ein kleines Volumen mit repräsentativer Zellenzahl abzutrennen. Anschließend wird der Testbeutel 4 abgeschweißt, indem die Schlauchleitung 4c gleichzeitig durchtrennt und verschweißt wird. Entsprechende Werkzeuge hierfür gehören zum Stand der Technik. Alternativ kann die Leitung aber auch mit einer Schlauchklemme abgeklemmt werden. Dem Testbeutel 4 wird nun eine Probe zur Bestimmung der Anzahl der Zellen und der Anzahl der Stammzellen in dem Transplantat entnommen. Die Anzahl der Zellen und der Stammzellen wird in die Eingabeeinheit 21c der Steuereinrichtung 21 eingegeben und ebenfalls in der Speichereinheit 21b gespeichert. Aus dem Transplantatvolumen und der Anzahl der Zellen berechnet die Recheneinheit 21a der Steuereinrichtung 21 dann das Mischungsverhältnis von Zusatzlösung und Zellentransplantat.

Daraufhin werden die Abbrechteile der Anschlussstücke 6a, 7a der Beutel 6, 7 abgebrochen. Die Steuereinrichtung 21 setzt nun die volumetrische Rollenpumpe 15 in Gang, die Zusatzlösung wird aus den Beuteln 6, 7 über die Schlauchleitung 5 in das Aufnahmebehältnis 1 befördert. Die Zusatzlösung ist eine Mischung aus DMSO und HES sowie autologem Plasma. Es kann aber auch eine Gefrierschutzlösung ohne die Zugabe autologen Plasmas zugeführt werden, so dass der Plasmabeutel 7 entfallen kann. Zum Fördern des Plasmas setzt die Steuereinrichtung 21 gleichzeitig die Rollenpumpe 10 in Gang. Die Umdrehungen der Pumpen stellt die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem berechneten Mischungsverhältnis ein. Die Zugabe der Zusatzlösung erfolgt zeitgesteuert mit einer Rate von vorzugsweise 10 ml/Min, da die Gefrierschutzlösung osmotisch aktiv ist und eine zu schnelle Infusion daher eine Zellschädigung zur Folge haben könnte. Während beide Pumpen 10, 15 in Betrieb sind, ist die erste Schlauchklemme 16 geöffnet und die zweite Schlauchklemme 17 geschlossen. Da bei dem Mischvorgang von DMSO und HES sowie autologen Plasmas Wärme entsteht, wird die zufließende Zusatzlösung mit der zweiten Kühleinrichtung 20 gekühlt. Die Mischung aus Transplantat und Zusatzlösung wird mit der ersten Kühleinrichtung 18 fortlaufend gekühlt, wobei gleichzeitig eine Durchmischung mittels der Schwenkeinrichtung 19 (Fig. 2) stattfindet.

Anschließend hält die Steuereinrichtung 21 die Pumpen 10 und 15 an und kehrt die Förderrichtung der Pumpe 15 um, wobei die erste Schlauchklemme 16 geschlossen und die zweite Schlauchklemme 17 geöffnet wird. Die zu konservierende Mischung strömt nun über die Schlauchleitung 12 in den ersten Lagerbeutel 13. Nachdem der Beutel 13 gefüllt ist, schaltet die Steuereinrichtung 21 das Dreiwege-Ventil um, so dass der zweite Beutel 14 befüllt wird. Es können noch weitere Beutel vorgesehen sein, die nacheinander befüllt werden. Danach schaltet die Steuereinrichtung sämtliche Aggregate ab.

Die Lagerbeutel werden nacheinander abgeschweißt, indem die Leitungsabschnitte 12a, 12b durchtrennt und verschweißt werden. Zur Entlüftung werden die Beutel in einen Plasmaextraktor so eingelegt, dass die Bakterienfilter nach oben zeigen. Für die mikrobiologische Diagnostik und die Transplantatanalyse können durch Abtrennen und Verschweißen der Schlauchleitungsstücke 13b, 14b der Beutel 13, 14 an dafür vorgesehenen Markierungen mehrere Proben entnommen werden. Zum Schluss werden die Beutel tiefgefroren.

Anstelle eines Aufnahmebehältnisses können auch mehrere über Schlauchleitungen miteinander verbundene Aufnahmebehältnisse vorgesehen sein. Dadurch ist insbesondere bei großvolumigen Apheresen ein Abzentrifugieren der Zellen und eine Verringerung des Volumens möglich. Wenn bei der Zentrifugation nicht auch die anderen Beutel mitzentrifugiert werden, müssen entsprechende Führungen für die Schlauchleitungen vorgesehen werden, die es ermöglichen, die anderen Beutel außerhalb der Zentrifuge zu lagern.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Aufarbeitung von Stammzellen, die sich von der unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform nur durch die Mittel 11' zur Bereitstellung von Zusatzlösung unterscheide.

In Fig. 3 ist daher nur der variierende Bereich der Vorrichtung, d. h., das Mittel 11' dargestellt.

Die Mittel 11' zur Bereitstellung von Zusatzlösung umfassen bei dieser Ausführungsform vier weitere Folienbeutel 23 bis 26, die mit NaCl, RPMI-Medium, HA und ACD zur Herstellung einer Waschlösung gefüllt sind. NaCl als elektrolythaltige Trägerlösung kann zur Verdünnung der Lösungen oder zum Erreichen bestimmter Endkonzentrationen von z. B. Proteinlösungen eingesetzt werden. RPMI ist eine elektrolyt- und kohlenhydrathaltige Lösung mit balanciertem pH-Wert und Zusatz von Aminosäuren/Proteinen. Humanalbumin (HA) kann das autologene Plasma ersetzen. Durch die Zugabe von Natriumzitrat (ACD) oder Heparin wird eine Gerinnung des Zellentransplantats und die Bildung von Koageln verhindert.

Die Folienbeutel sind über Schlauchleitungen 27 bis 31 mit der zu dem Aufnahmebehältnis 1 führenden Schlauchleitung 5 verbunden. Zum Fördern der Reagenzien sind Pumpen 32 bis 35 vorgesehen, die von der Steuereinrichtung 21 entsprechend angesteuert werden.

Die Steuereinrichtung 21 steuert die Pumpen derart an, dass zunächst eine Waschlösung hergestellt und als erste Zusatzlösung in das Aufnahmebehältnis 1 gefördert wird. Anschließend wird als zweite Zusatzlösung die Gefrierschutzlösung hergestellt und in den Beutel 1 gefördert. Die Mischung aus Stammzellenkonzentrat, Gefrierschutz- und Waschlösung wird dann in die einzelnen Lagerbeutel überführt. Das Mischungsverhältnis der beiden Zusatzlösungen und des Stammzellenkonzentrats wird wieder von der Steuereinrichtung berechnet und über die Umdrehungen der volumetrischen Pumpen eingestellt. Durch Vorgabe der Volumina der einzelnen Lösungen kann die Steuereinrichtung eine bestimmte Zellenzahl in jedem Lagerbeutel einstellen und die Konzentrate auf die Lagerbeutel verteilen.

Claims (25)

1. Vorrichtung zur Vorbereitung von Zellen, insbesondere Stammzellen für die Kryokonservierung, mit
einem Aufnahmebehältnis (1) zur Aufnahme von Zelltransplantat,
Mitteln (11, 11') zur Bereitstellung mindestens einer mit dem Zelltransplantat zu mischenden Zusatzlösung,
mindestens einem Lagerbehältnis (13, 14) zur Aufnahme der zu konservierenden Mischung von Zelltransplantat und Zusatzlösung und
Fluidelementen (5, 12, 12a, 12b) zur Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Aufnahmebehältnis (1), den Mitteln (11, 11') zur Bereitstellung von Zusatzlösung und dem Lagerbehältnis (13, 14), so dass ein in sich geschlossenes steriles, an einen Zellseparator anschließbares System ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Fluidelement (5) mit dem Aufnahmebehältnis (1) und den Mitteln (11, 11') zur Bereitstellung von Zusatzlösung verbunden ist und ein zweites Fluidelement (12) mit dem ersten Fluidelement (5) in Form einer Abzweigung und mit dem Lagerbehältnis (13, 14) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abzweigung eine Einrichtung (160) zur Festlegung der Fluidverbindung vorgesehen ist, die derart steuerbar ist, dass entweder eine Fluidverbindung zwischen den Mitteln (11, 11') zur Bereitstellung von Zusatzlösung und dem Zellbehältnis (1) oder eine Fluidverbindung zwischen dem Zellbehältnis (1) und dem Lagerbehälter (13, 14) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (160) zur Festlegung der Fluidverbindung eine erste Schlauchklemme (16), die zwischen den Mitteln (11, 11') zur Bereitstellung der Zusatzlösung und der Abzweigung angeordnet ist, und eine zweite Schlauchklemme (17), die zwischen der Abzweigung und dem Lagerbehältnis (13, 14) angeordnet ist, aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchklemmen elektromagnetisch oder pneumatisch betätigbare Schlauchklemmen (16, 17) sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zellbehältnis (1) und der Abzweigung eine mit dem ersten Fluidelement (5) verbundenes Fördermittel (15) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrichtung des Fördermittels (15) umkehrbar ist, so dass von dem Fördermittel (15) sowohl Flüssigkeit in das Zellbehältnis (1) als auch aus dem Zellbehältnis (1) förderbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel (15) eine volumetrische Pumpe ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Lagerbehältnisse (13, 14) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidelemente als Schlauchleitungen (5, 12) und/oder die Behältnisse als mit den Fluidelementen (5, 12) verbundene Folienbeutel (6, 7, 13, 14) ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (11, 11') zur Bereitstellung der Zusatzlösung mehrere Behältnisse (6, 7, 23-26) jeweils zur Aufnahme einer Flüssigkeit umfassen, aus denen die Zusatzlösung gemischt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Behältnisse mit den jeweiligen Flüssigkeiten gefüllte Folienbeutel (6, 7, 23-26) und/oder Glasbehältnisse sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass den Behältnissen (6, 7, 23-26) je eine Pumpe (10, 27-30) zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Zellbehältnis (1) ein Testbehältnis (4) zur Aufnahme von Zelltransplantat verbunden ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Fördermittel (15) steuernde Steuereinrichtung (21) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass ein vorgegebenes Volumen an Zusatzlösung in das Zellbehältnis (1) überführbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) eine Speichereinheit (21b) zum Speichern des Volumens und der Zellenzahl des Zelltransplantats und eine Steuereinrichtung (21b) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass aus dem Transplantatvolumen und der Zellenzahl die zum Mischen mit dem Zelltransplantat erforderliche Menge an Zusatzlösung bestimmbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) mit der Einrichtung (160) zur Festlegung der Fluidverbindung verbunden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) in einem ersten Takt nach dem Öffnen der ersten und Schließen der zweiten Schlauchklemme (16, 17) das Fördermittel (15) zum Fördern von Zusatzlösung in das Zellbehältnis (1) und in einem zweiten Takt nach Schließen der ersten und Öffnen der zweiten Schlauchklemme sowie Umkehren der Förderrichtung des Fördermittels (15) zum Fördern der Mischung aus Zellkonzentrat und Zusatzlösung in das Lagerbehältnis (13, 14) ansteuert.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerbehältnis (13, 14) eine mit einem kleinstporigen Filter (13c, 14c) zur Verhinderung von bakterieller/viraler Kontamination, vorzugsweise einem hydrophoben Bakterienfilter (13c, 14c) verschlossene Entlüftungsöffnung (13a, 14a) aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Entlüftungsöffnung (13a, 14a) und dem Lagerbehältnis (13, 14) ein mit Markierungen versehener Schlauch zum Abtrennen von Proben vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Kühlung des Zellenbehältnisses (1) vorgesehen sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (18) für das Zellenbehältnis (1) eine das Zellenbehältnis (1) in Bewegung versetzende Bewegungseinrichtung (19) aufweist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-22, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (20) zur Kühlung der in das Zellbehältnis (1) zu überführenden Zusatzlösung vorgesehen sind.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-23, dadurch gekennzeichnet, dass sterile Verbindungen zwischen Fluidelementen (5, 12, 12a, 12b) und/oder Behältnissen (1, 13, 14) vor Ort hergestellt werden.

25. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-24 zur Vorbereitung von Zellen, insbesondere Stammzellen für die Kryokonservierung.