專利名稱：用于大規模浸潤植物的系統和方法
用于大規模浸潤植物的系統和方法本發明涉及用于以連續或準連續操作方式浸潤植物的系統和方法。本發明的系統 和方法組合具有真空浸潤室的機械的(自動的和手動的)可移動的和可操縱的單元和/或 容器，以實現植物的大規模浸潤。高等植物的遺傳轉化對工業上重要的蛋白的大規模生產具有重大影響。已知多種 通過遺傳轉化來改良植物的方法。一種在植物中生產異種蛋白的方案是，產生穩定的轉基 因植物系。一種更快速的替代方法是基于瞬時轉化，其中使植物表面接觸感染顆粒(例如 病毒)和/或微生物(例如根癌農桿菌)的懸浮液。通過浸潤感染顆粒和/或微生物，將 遺傳信息瞬時引入細胞中。通過例如使用magnlCON 技術[EP1616959]，可以實現浸潤。在這里，將生長在固 體基質中的植物頭朝下地浸入農桿菌在緩沖液中的懸浮液中。在該狀態抽真空，導致植物 毛細管(主要在葉子中)的脫氣。達到真空后，快速釋放，使農桿菌懸浮液被吸入植物毛細 管中。農桿菌現在可以非常有效地感染植物細胞，導致植物的瞬時遺傳修飾。從懸浮液中 取出植物，再頭朝上翻轉，放入培育區。在這里，修飾的植物細胞生產特定蛋白。培育后，收 獲植物，并純化蛋白。但是，迄今為止該方法僅在實驗室規模進行。用于實現真空浸潤方法的常規裝置是例如具有頂蓋的盒型室。盒子裝有農桿菌懸 浮液，將植物頭朝下地放置。蓋上蓋子，抽真空。該方案的優點主要是，幾乎最佳地利用空 間。另一方面，浸漬過程后植物的開放操作，可能造成不僅溢出真空室自身，而且溢出操作 單元和室。由于農桿菌懸浮液含有遺傳修飾的生物(GMO' s)，必須避免溢出。如果不能防 止溢出，該裝置至少應當容易清潔。常規的盒型真空室沒有解決這兩個問題。這樣的常規裝置的另一個問題是可放大性。常規盒型室的例證尺寸是，寬l-2m ； 長l_2m ；和高l-2m。對于非常大的浸漬單元，在體積方面和昂貴方面放大數倍是必需的。有或沒有真空的植物浸潤是一種已知的工作臺規模的方法[參見例如Clough等 人，The Plant Journal (1998) 16 (6)，735-743]。該方法通常使用整個植物。有時，僅切下 并處理植物的有些部分(例如葉子)。在每一種情況下，都手工操作植物或植物部分。在化學中，干燥器/干燥室或小真空室通常用作真空室。給它們直接裝填包含 GMO' s的液體，或倒入筒(襯里)中。不知道真空室用于植物浸潤的大規模應用。使用真空室的一種植物操作方法 是用于浸漬木材的煮器-真空壓方法(全壓方法)[例如Bayerisches Landesamt fur ffasserwirtschaft,Merkblatt Nr. 3. 3/3，1995 年 3 月 21 日]。利用該方法，將堆疊的木材 分批轉入真空室。關閉真空室；抽真空，給該室充入浸漬劑。去真空后，浸漬劑浸潤木材，排 出剩余的浸漬劑。然后，可以再次打開真空室。由于各種原因，該方法不適合本發明提供的溶液。用包含GMO’ s的液體，不能給 室充液，因為會污染室，且在打開室后，環境會受到污染。另外，使用該方法，植物基質會被 包含GMO’ s的液體浸泡。但是，由于衛生原因和事實上會流失不成比例的大量包含GMO’ s 的液體，這必須予以避免。此外，本發明提供的溶液需要在浸漬植物后應用真空。所述的煮 器_真空壓方法不能實現這樣的時間次序。
與煮器-真空壓方法的另一個差異源自每批的低處理量，這是由于植物(不同于 木材)對堆疊敏感的事實。煮器-真空壓方法也不適合，因為一批的處理時間是幾個小時。 這樣高的停留時間對于高處理量方案是不利的。本發明提供的方案允許以連續或準連續操 作方式浸潤植物，循環時間是20分鐘或更短。在現有技術中不知道以連續或準連續方式具 有超過一個單元的技術操作方式。因此，本發明的技術問題是，為植物的高處理量浸潤提供可放大的方案。除了能實 現高容量以外，該方案也允許連續或準連續操作方式的自動化。另外，該方案必須符合使用 GMO’ s的生產系統的生物安全性要求。用于使感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)浸潤進至少一株植物(3)的系統解決了 該技術問題，其包含a)至少一個封閉室(1)，其包含 至少一個可封閉的開口(2)，穿過該開口，裝載和卸載裝置將在至少一個容器
(4)中的所述至少一株植物(3)運進和運出所述至少一個封閉室(1)， 用于給所述室提供真空的真空提供裝置，和b)裝載和卸載裝置，其包含技術運輸系統，用于將在至少一個容器(4)中的所述 至少一株植物(3)運進和運出所述至少一個封閉室(1)，和c)用于使所述至少一株植物(3)的至少一部分接觸感染顆粒和/或微生物懸浮液
(5)的裝置。本發明提供了用于浸潤感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)的系統。根據本發明的 術語“感染顆粒”是指病毒、類病毒、擬病毒等。術語“微生物”是指細菌、真菌、藻類等。特 別優選的是根癌農桿菌的懸浮液。更優選的是遺傳改造的根癌農桿菌的懸浮液。本領域技 術人員熟知利用本發明的系統和方法可以浸潤進植物中的感染顆粒和/或微生物。本文使用的術語“植物”包括整個植物或植物的部分。特別優選的是整個植物。 對于本發明的浸潤系統，可以使用所有種類的植物。但是，在本發明的一個優選的實施方案 中，使用煙草植物。更優選的是使用Nicotiana benthamiana植物。本發明包含至少一個封閉室(1)。所述至少一個封閉的(浸潤)室(1)用于實現 在封閉的盒子內的浸潤。這是有利的，且在包含GMO’s的液體產生微粒物質或其它污染時， 由于法律規定的環境(生物安全性)，這甚至必須的。在本發明的一個優選的實施方案中，使用高壓滅菌器作為封閉室(1)。可商業得到 的高壓滅菌器已經具備2個本發明所需或獲益的功能，它們可以抽真空，和它們可以將自 身滅菌，以消滅溢出。因此，高壓滅菌器提供真空提供和消毒裝置。通過使用可商業得到的 高壓滅菌器，因此可以降低本發明的浸潤系統的生產成本。在本發明的一個實施方案中，使用圓柱形高壓滅菌器作為封閉的浸潤室(1)。在一 個替代實施方案中，也可以使用立方形高壓滅菌器。根據具體情況，任一種類型都可以選擇 用于植物的大規模浸潤。在本發明的優選實施方案中，至少一個容器(4)是容納所述至少一株植物(3)的 至少一個托盤，所述植物埋在基質中。托盤(4)和基質容納所述植物(3)，以允許頭朝下地 翻轉托盤(和植物)。另外，托盤(4)可以包含避免基質在旋轉過程中脫落的裝置。這些裝 置可以是例如網格、薄膜、濾器、帆布等。托盤(4)優選地細分成小格，它們允許在更小的區
5域生產更多均勻大小的植物。托盤⑷的小格可以裝填土壤或無土介質，例如泥炭、蛭石、 石棉、聚合纖維、纖維質纖維或其混合物。托盤(4)的小格可以在底部穿孔，以實現水和營 養物攝取。作為一個替代方案，至少將植物(3)的根浸入液體培養基(4)。在該實施方案中， 將容器(4)構建為浮動托盤。植物(3)的莖穿過例如聚苯乙烯、聚丙烯、泡沫聚苯乙烯或紙 板平板的孔。浮動托盤(4)能將植物固定化在平板上。在本發明的優選實施方案中，容器(4)由輕質材料(例如聚苯乙烯，聚丙烯，泡沫 聚苯乙烯或紙板)制成，以減小運輸系統的負載。純連續的操作可以通過封閉的浸潤室(1)從裝載和卸載區自動分離來實現。為 此，使用可封閉的開口(2a ；2b)，優選可電子地封閉的開口，其可以根據裝載和卸載速度定 時(clocked) 0在本發明的一個優選的實施方案中，存在一個可封閉的開口(2a)，穿過該開口，裝 載和卸載裝置將至少一個容器(4)中的所述至少一株植物(1)運進和運出所述至少一個封 閉室(1)。在本發明的一個更優選的實施方案中，裝載和卸載通過至少2個可封閉的開口 (2a ； 2b)彼此獨立地進行。本發明的浸潤系統另外包含真空提供裝置，其用于給所述封閉室(1)提供真 空。為了本發明的目的，優選地需要抽約10至約300mbar絕對值的真空，優選約50至約 150mbar絕對值。抽真空的時間可以盡可能短，或更長。為了實現高周轉，低于30min的抽 真空時間是優選的，低于IOmin的抽真空時間是特別優選的。真空提供裝置是本領域技術人員已知的。如上面所討論的，高壓滅菌器的應用是 優選的，因為這樣的裝置所抽的真空足以使感染顆粒和/或微生物浸潤植物。在本發明的一個優選的實施方案中，真空提供裝置另外包含無菌過濾器，以避免 排氣(例如包含感染顆粒和/或微生物懸浮液的氣溶膠)從真空提供裝置泄漏。本系統也包含裝載和卸載裝置，其包含技術運輸系統，用于將所述至少一個容器 (4)中的所述至少一株植物(3)運進和運出所述至少一個封閉室(1)。現有技術中已知托盤上或盆中的植物材料在水平方向的自動移動。為了包裝原 因，可以將盆和托盤放置在運輸裝置上。US2004/0118729討論了植物繞著垂直軸的旋轉。US2005/0039396涉及旋轉的水栽植物生長機器，其包含用于容納植物生長容器的 圓柱形結構、可旋轉地支撐圓柱形結構的底座、在底座上用于旋轉圓柱形結構的裝置、在圓 柱形結構內的光、和在圓柱形結構旋轉的同時給容器中的植物澆水的裝置。在該申請中，將 植物放置在圓柱形結構中，而基質可接近在圓柱形結構外側的包含水和其它植物營養物的 貯器。因此，該機器可以唯一地用于植物澆水。通過旋轉圓柱形結構，可以給所有植物逐一 澆水。US 2005/0039396的目的是，通過圓柱形結構的連續的且非常緩慢的旋轉，確保所有 植物的定期澆水。同時，所有植物均勻地暴露于在圓柱形結構內側的燈發出的光。根據US 2005/0039396的裝置不適合本發明的目的。首先，植物與基質一起浸入 溶液會造成丟失和溢出。此外，根據US 2005/0039396的溶液的裝載密度不適合大規模應 用。提供的溶液的遞送速率隨著圓柱形結構的外表面而增加。但是，所需的真空室空間由 圓柱形結構的體積決定。這是經典的放大問題。另外，圓柱形結構的中心未被利用，本發明的目的不需要在圓柱形結構內側的燈。因此，本發明解決了不同的運輸問題，且包含不同的裝載和卸載裝置。本發明的技術運輸系統包含機械的和/或電子的軌道系統，手動地和/或電子地 可移動的車(cart)系統，手動地可移動的和/或動力化的鏈滑車系統和/或其它機械的、 電動的、水力的、氣動的和/或自動的運輸系統。優選的是，任選地包含至少一個自動操作 單元的機械的和/或電子的軌道系統，和/或任選地包含至少一個自動操作單元的手動地 和/或電子地可移動的車系統。本發明的一個更優選的實施方案涉及一個系統，其中所述技術運輸系統包含至少 一個機械的和/或電動的軌道系統和任選地至少一個自動操作單元(20)，以將所述至少一 個容器(4)中的所述至少一株植物(3)運進和運出所述至少一個封閉室(1)。本發明的另一個優選的實施方案包含一個系統，其中所述至少一個機械的和 /或電動的軌道系統包含至少一個軌道(6a)和至少一個運輸車(carriage)或懸吊車 (suspension trolley) (6b)，以將所述至少一個容器(4)運進和運出所述至少一個封閉室 (1)，其中所述至少一個運輸車或懸吊車(6b)用至少一個連接器(13)固定在所述至少一個 軌道內。本發明的另一個優選的實施方案涉及一個系統，其中所述至少一個運輸車或懸吊 車(6b)另外包含 用于可逆地固定所述至少一個容器(4)的裝置(11)，和 用于可逆地頭朝下地翻轉所述至少一個容器(4)的裝置(12)。就材料運輸而言，機械的和/或電動的軌道和單軌系統是已建立的技術。它們能 實現高自動化程度，同時保持有限的復雜性。但是，它們在本發明的背景中是未知的。根據本發明的機械的和/或電動的軌道系統必須解釋成包括這樣的系統，其中運 輸車或懸吊車(6b)被機械系統手動地移動，或被例如動力化的系統電動地移動。本發明也 包含機械的和電動的系統的組合。在本發明的一個優選的實施方案中，單個地操縱所述容器(4)。將它們翻轉和移動 進所述至少一個封閉室(1)。在另一個優選的實施方案中，在裝載過程之前或過程中或之 后，頭朝下地旋轉所述容器(1)。在所述室(1)內，所述懸浮液(5)，優選在開放槽(8)內， 接觸所述植物(3)。進行真空周期，再將所述容器(4)移出所述封閉室(1)。所述容器(4) 的旋轉可以在所述真空室(1)內或在單獨的后續濕區域中進行。在本發明的一個優選的實 施方案中，所述容器⑷旋轉至它們的起始位置，然后從所述封閉的真空室卸載，以避免溢 出和/或使溢出最小化。在這樣的系統中，液滴保持在所述封閉的真空室(1)內，且可以容 易地去除，且在使用高壓滅菌器時，直接滅菌。用于將所述至少一個容器(4)運進和運出所述至少一個封閉室(1)的運輸裝置 (6a ；6b)包含至少一個軌道(6a)和至少一個運輸車或懸吊車(6b)，后者用至少一個連接器 (13)固定在所述軌道(6a)內。在一個優選的實施方案中，運輸車或懸吊車(4)具有安裝進 所述封閉室(1)中的尺寸，這樣僅一個運輸車或懸吊車必須運輸進所述封閉室(1)，以將該 室完全裝滿植物(3 ；參見圖9a，9b)。一個優選的運輸裝置是單軌系統。在本發明的另一個 優選的實施方案中，軌道系統構成封閉的循環。運輸車或懸吊車(6b)優選通過至少一個輪 子(它是連接器(13)的一部分)移動，且由例如計算機系統遠程控制的引擎提供動力。在
7本發明的另一個實施方案中，電動的單軌系統是磁懸浮軌道。本領域技術人員知道其它可 用于利用軌道(6a)系統移動運輸車或懸吊車(6b)的運輸裝置，包括手動的系統。技術人 員也熟知可用于本發明的不同連接器(13)。運輸裝置構造成允許通過至少一個可封閉的開口(2a)打開和關閉所述封閉室 (1)。因此可以容易地斷開/重新連接軌道(6a)，以打開/關閉所述封閉室(1 ；參見例如圖 6)。所述至少一個運輸車或懸吊車(6b)另外包含裝置(11)，通過該裝置，可以可逆地 固定所述至少一個容器(4)。該裝置可以是常規的緊固件系統例如夾子、支柱、箍等。在一 個特別優選的實施方案中，裝置(11)包含多種的柱銷(圖10)。裝有所述植物(3)的所述 容器(4)被柱銷(它們直接放在所述容器(4)上面)和運輸車或懸吊車(6b)的底部(40) 固定在所述運輸車或懸吊車(6b)上。根據本發明，術語“固定”不僅表示在每個維度固定 化容器(4)的方案，也包括在某些方向固定化容器的那些技術系統(例如在三個水平方向 和2個垂直方向，如圖10所示)。后一種裝置是更優選的，因為它們提供方便的方案，這時 不需要關閉和打開，例如已知用緊固件系統。另外，所述至少一個運輸車或懸吊車(6b)包含裝置(12)，通過該裝置，可以可逆 地翻轉所述至少一個容器(4)。這樣的裝置可以是翻轉鉤爪。所述鉤爪(和因此所述容器 和所述植物)的翻轉由計算機系統電子地控制。或者，運輸車或懸吊車(6b)也可以被手動 地翻轉。特別有利地，運輸車或懸吊車(6b)的尺寸適合所述封閉室(1 ；參見圖9a，9b，ll) 的尺寸，其原因是，這樣的運輸車或懸吊車(6b)只需要翻轉2次(在真空周期開始和結束 時)。在實踐中，所述容器(4)的運輸優選地通過電動的單軌系統來實現，在每個單獨 的分隊中具有一個或兩個容器(4)(參見圖2和3)。幾個分隊組成列車樣單元，其覆蓋一批 浸漬的區域。當考慮分開的裝載(23)和卸載裝置(24)時，單軌系統能實現高處理量。應 在重新使用之前在清潔和/或消毒單元(25)中清潔返回的單軌系統，以預防例如遺傳修飾 的材料不必要的傳播。在圖3中顯示了這樣的系統的設計概念。本發明的另一個優選的實施方案包含一個系統，其中所述技術運輸系統包含 至少一個自動操作單元(20)，用于可逆地翻轉裝有所述至少一株植物(3)的所 述至少一個容器(4)，把它頭朝下地放在至少一個框架(27)上， 軌道系統(28)，用于把滾筒(29)上的帶有所述至少一個容器(4)中的所述至少 一株植物(3)的所述至少一個框架(27)運進和運出所述至少一個封閉室(1)。在該系統中，將所述至少一個容器(4)中的至少一株植物(3)，優選通過滾筒運送 裝置(26)，運輸到至少一個自動操作單元(20)。所述至少一個自動操作單元(20)容納所 述至少一個容器(4)，并將所述容器與所述植物(3) —起頭朝下地放在至少一個框架(27) 上。所述框架(27)構造成攜帶容器(4 ；優選在容器的邊緣)。所述框架(27)優選被 軌道系統(28)(優選具有至少2個軌道(28a和28b)的軌道系統)上的至少2個、優選至少 4個滾筒(29)運進和運出所述至少一個封閉室(1)。所述滾筒(29)可以用所述框架(27) 固定，或者，它們是軌道系統自身的一部分。當它們被后面的框架推動時，所述框架(27)上 的所述容器移動進所述封閉室(1)。這可以組合斜軌和框架堆疊裝置(32)，用引擎將框架
8從低位運回起始位置(參見圖5b)。或者，裝載段中的牽引系統將它們運進所述至少一個封 閉室(1)。也可以使用本領域技術人員已知的其它類似的運輸裝置。本發明的一個特別優選的實施方案涉及一個系統，其中 位于所述至少一個封閉室(1)內的軌道系統部分 所述至少一個框架(27)，和 所述滾筒(29)，由抗熱材料例如鋼(優選不銹鋼)、塑料等制成。這樣的系統的優點是，沒有可移動的部分永久在所述真空室內(例如為了清潔過 程)，并且例如僅簡單的鋼軌道需要在所述室內。從而簡化維護，僅受損的框架(27)需要從 生產線取下，而所述真空室(1)可以繼續工作。用于運輸的所述框架(27)可以再循環和被 清潔和/或消毒單元(30)自動地清潔。在本發明的一個優選的實施方案中，使用至少2個自動操作單元。在該實施方案 中，一個自動操作單元(20a)將所述容器(4)裝載到所述框架(27)上。所述框架(27)穿 過第一個可封閉的開口(2a)運進所述封閉室(1)。抽真空后，所述容器(4)穿過第二個可 封閉的開口(2b)運出所述封閉室(1)。所述自動操作單元(20b)將所述容器頭朝上地翻 轉，將它們放上另一個滾筒運送裝置(31)，以將它們運到生長后區域。根據本發明，術語”可逆地頭朝下地翻轉所述至少一個容器(4) ”是指，以使所述植 物在土壤(或基質)以上的那些部分頭朝下的方式，使所述容器(4)旋轉超過90度(優選 約180度)。該旋轉優選地發生在所述封閉室(1)之外或之內。該術語另外指，在發生浸潤 過程后，再次將所述至少一個容器(4)旋轉回它的起始位置。第二次旋轉優選地在所述封 閉室(1)內完成，但是也可以在所述容器⑷被運出所述封閉室⑴后實現。本發明的浸潤系統另外包含這樣的裝置，通過該裝置，所述至少一株植物(3)的 至少一部分可以接觸感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)。所述至少一株植物(3)的至少一 部分可以在所述封閉室(1)之外或之內接觸所述懸浮液(5)。用于使所述植物(3)在所述封閉室(1)之外接觸所述懸浮液(5)的裝置包含例如 至少一個盒子(14)，其中在所述至少一個容器(4)中的所述至少一株植物(3)頭朝下地放 入它；裝置(15)，以可逆地關閉盒子，和進料管(9a)和罐(10a)，所述懸浮液(5)從其泵入 所述封閉的盒子(14)。可以將這樣的一個盒子(14)或幾個這樣的盒子(14)裝載進所述封 閉室(1)。或者，將它們堆疊進車(18)，將所述車(18)移動進封閉室(1)，例如使用本文討 論的軌道系統。在另一個實施方案中，所述盒子自身是包含輪子的車的一部分。本發明的一個優選的實施方案涉及一個系統，其中所述至少一個封閉室(1)包含 這樣的裝置，通過該裝置，所述至少一株植物(3)的至少一部分可以接觸感染顆粒和/或微 生物懸浮液(5)。在所述封閉室⑴內，這樣的裝置可以是例如將所述植物浸入裝有懸浮液(5)的 槽(8)的裝置。這些可以通過例如在所述容器(4)中的所述植物(3)的可縮回固定件來實 現。這些可縮回固定件優選地是運輸車或懸吊車(6a)的一部分。在噴霧浸潤的情況下，所述裝置也可以是噴霧噴嘴，后者是所述封閉室(1)的一 部分。這樣的噴嘴可以例如固定在所述封閉室的墻壁中。噴嘴與裝置連接，優選在所述封 閉室(1)之外，以給所述噴嘴供給所述懸浮液(5 ；例如進料管9a和罐IOa)。常規裝置例如電機驅動的泵等可以提供壓力，在所述封閉室(1)內將所述懸浮液噴灑到所述至少一株植 物(3)的至少一部分上。本發明的一個優選的實施方案包含一個系統，其中用于使所述至少一株植物(3) 的至少一部分接觸感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)的裝置包含裝有所述懸浮液(5)的至 少一個開放槽(8)。優選地，所述封閉室(1)包含裝置(7)，以移動裝有所述懸浮液(5)的 至少一個槽(8)，以使所述至少一株植物(3)的至少一部分接觸所述槽(8)中的所述懸浮液 (5)。在本發明的一個優選的實施方案中，所述槽(8)是在所述移動裝置(7)的頂部，所 述槽(8)被所述移動裝置(7)提起，以便使裝有所述懸浮液(5)的所述槽(8)接觸所述至 少一株植物(3)的至少一部分。由于植物優選地頭朝下地在所述封閉室(1)中，所述懸浮 液(5)接觸所述植物在基質以上的那些部分(莖和葉子)。在本發明的該實施方案中，所述 移動裝置(7)優選是水壓斜坡。在裝有所述至少一個容器(4)的所述運輸車或懸吊車(6b)頭朝下地在所述封閉 室(1)內翻轉的情況下，通過旋轉運動，可以將所述植物(3)直接浸入所述開放槽(8)中。 在這樣的一個優選的實施方案中，不需要可縮回的固定件或移動裝置(7)。本發明的另一個優選的實施方案涉及一個系統，其中裝有所述感染顆粒和/或微 生物懸浮液(5)的所述槽(8)在封閉室外另外包含與裝置(10a;10b)的至少一個連接物 Oa ；9b)，通過它，可以取出所述懸浮液(5)，和/或通過它，可以給所述槽(8)重新填充新 的感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)。在該實施方案中，通過進料管(9a)，將所述懸浮液(5) 從罐(IOa)泵入所述槽⑶中。通過出料管(％，它可以與所述進料管9a相同或不同)，將 所述懸浮液(5)從所述槽(8)移入罐(10b，它可以與所述罐IOa相同或不同)。在從所述 槽(8)取出所述懸浮液之前，任選地用所述封閉室(1)的所述消毒裝置滅活。所述懸浮液 (5)的制品優選每隔一天交換，或者每天一次。當浸潤其它感染顆粒和/或微生物時，也交 換所述懸浮液(5)。在本發明的另一個優選的實施方案中，所述浸潤系統另外包含消毒裝置，用于消 毒感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)。當使用高壓滅菌器時，所述封閉室(1)可以用蒸汽消 毒所述懸浮液(5)。或者，所述系統包含化學消毒所述懸浮液(5)的裝置。利用封閉的浸潤室(1)，可以實現逐批的浸潤。平行地(參見圖4和7)且以延時 操作方式(圖7)使用更多的封閉室(1)，所述容器的連續或準連續裝載和卸載變為可能。在這樣的系統中，通過中央制備單元/罐(IOa)，通過進料管(9a)平行地給幾個封 閉室(1)供應包含感染顆粒和/或微生物(5)的懸浮液。所述中央制備單元/罐(IOa)可 以獲得飲用水(33)和感染顆粒和/或微生物(34)，以制備所述懸浮液。通過蒸汽管(35)， 給所述封閉室(1)供應蒸汽，以消毒所述懸浮液(5)。所述系統另外包含出料管(9b)，以將 所述消毒后的懸浮液(5)作為廢物運至對應的廢物箱。(例如含有GMO的)所述排氣通過 管(36)運至后續的處理步驟。所述系統也包含管系統(37)，為所述真空泵(39)提供冷卻 水。延時操作方式如圖7所示。盡管2個裝載自動操作單元(20a)用于裝填2個封閉 室(1)，所述2個卸載自動操作單元(20b)用于卸載2個不同的已經抽真空的封閉室(1)。 由此，可以實現連續操作方式。
10
自動操作單元(20a ；20b)優選通過另一個軌道系統(38)移動至不同封閉室(1)。 在這樣的系統中，容器(26)需要適當大小的等候區。在本發明的另一個實施方案中，一批中的所有植物(3) —起裝載進所述真空室 (I)0這可以通過例如堆疊的單個單元來實現(參見圖8)。這樣的系統包含至少一輛車作為技術運輸系統，其包含 輪子，和 用于將所述至少一個容器(4)中的至少一株植物(3)運進和運出所述至少一個 封閉室(1)的裝置。用于將所述至少一個容器(4)中的至少一株植物(3)運進和運出所述至少一個封 閉室(1)的裝置是可以可逆地固定所述容器(4)的框架。這樣的框架也可以包含用于可逆 地頭朝下地翻轉所述至少一個容器(4)的裝置。或者，所述容器(4)已經以這樣的方式固 定到所述框架上(例如通過自動操作單元)。在另一個實施方案中，用于將所述至少一個容 器(4)上的至少一株植物(3)運進和運出所述至少一個封閉室(1)的裝置是盒子，裝有所 述植物(3)的所述容器(4)可以放入其中(優選頭朝下地)。將包含感染顆粒和/或微生 物的懸浮液裝入所述車(在所述封閉室(1)之內或之外)。在一個優選的實施方案中，所述 車包含用于填充和取出所述懸浮液(5 ；類似于9a，10a，9b，IOb)的裝置。在所述車包含框架的情況下，也可以在所述封閉室(1)內將所述植物(3)浸入開 放槽(8)。這可以通過移動裝置(7)、可縮回固定件(作為框架的一部分)來實現，或在所 述框架另外包含用于頭朝下地翻轉所述至少一個容器(4)的裝置的情況下，通過旋轉移動 來實現。因此，本發明的另一個實施方案涉及一個系統，其中所述技術運輸系統包含 至少一個盒子(14)，以將在至少一個容器⑷中的至少一株植物(3)頭朝下地 放入所述盒子(14)， 裝置(15)，以可逆地關閉所述盒子(14)， 至少一輛車(16)，以堆疊至少一個盒子(14)(和優選地堆疊至少超過一個盒子 (14))，且其中用于使所述至少一株植物(3)的至少一部分接觸感染顆粒和/或微生物懸 浮液(5)的裝置另外包含 裝置(9a，10a)，以給所述盒子(14)裝填感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)， 裝置(9a或9b，IOa或10b)，通過它，可以從所述盒子(14)取出感染顆粒和/或 微生物懸浮液(5)。在本發明的該實施方案中，在至少一個容器(4)中的至少一株植物(3)，優選超過 一株植物，頭朝下地放入所述盒子(14)，并用例如夾子、支柱、箍等固定裝置(15)固定在那 里。所述盒子可以是任意形狀。但是，矩形形狀是優選的。通過進料管(9a)，給所述盒子(14)裝填來自罐(IOa)的所述懸浮液(5)，任選地 與其它盒子一起堆疊進車(16)。在另一個實施方案中，在將它們放入車(16)以后，給所述盒子(14)裝填所述懸浮 液(5)。這可以通過不同的進料管(9a;例如對于每個盒子)來實現。對于這樣的一個實施 方案，必須相應地改造所述車。或者，通過連接裝置(例如管子)，使所述盒子(14)彼此相連，通過一個(或幾個)進料管填充所述懸浮液(5)，并通過所述盒子(14)之間的連接裝置 進行分配。所述車具有開口，用于接納所述盒子(14)。所述車可以是任意形狀。但是，矩形形 狀是優選的。所述車優選在不同水平接納幾個盒子，并在輪子(17)或其它常規運輸裝置上移 進所述封閉室(1和18，在圖8中)。后者優選是包含至少一個可封閉的開口(2)的真空室。 用于將所述車(16)運進和運出所述封閉室(1和18)的任選的軌道系統會簡化裝載和卸載 過程。將所述車(16)放入所述封閉室(1和18)中后，關閉該室，抽真空。釋放真空后，從 所述封閉室(1和18)取出所述車(16)。再通過出料管(％，其可以與進料管9a相同或不 同)，把所述懸浮液(5)從所述盒子(14)泵入罐(10b，其可以與所述罐IOa相同或不同)。在松開所述盒子(14)(或通過其它裝置打開)后，現在從所述盒子(14)取出所述 植物(3)。這優選在分開的(封閉的)濕區域(19)進行，其中所述盒子(14)任選地放在運 輸帶(21)上。翻轉所述容器(4)中的所述植物(3)，優選通過自動操作單元(20)，帶到生 長后區域(例如通過帶(22))。洗滌所述盒子(14)，并再循環。在本發明的一個優選的實施方案中，所述盒子(14)另外包含無菌過濾器，以避免 從所述盒子(14)泄漏排氣(例如包含感染顆粒和/或微生物懸浮液的氣溶膠)在本發明的所有這些實施方案中，所述單元和/或容器優選連接至所述移動框 架，以更好地連接。單軌系統、傳動機構、自動機構、操縱機構等可以與所述框架嚙合。另外， 所述單元和/或容器優選包含避免基質在旋轉過程中脫落的裝置。這些裝置可以是例如網 格、薄膜、濾器、帆布等。本發明也涉及使感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)浸潤進至少一株植物(3)的方 法，其包含使用本文所述的一個或復數個系統。本發明的另一個實施方案是，本文所述的一個或復數個系統在植物(3)的大規模 浸潤中的應用。在優選的實施方案中，本發明的系統和方法用于植物的大規模浸潤，例如每小時 10至IOOOm2植物的量。
圖Ia和Ib 機械的和/或電動的單軌系統的一個實例。圖2a 具有單軌系統(6a)的一個運輸車或懸吊車(6b)在運輸方向的側視圖。圖2b 具有單軌系統(6a)的一個運輸車或懸吊車(6b)在單軌方向的側視圖。圖3 具有5個封閉室(1 ；高壓滅菌器)和封閉的軌道系統(6a)的浸潤系統的頂 視圖。箭頭a)指示，裝有植物的容器(4)裝載在電動單軌上。容器(4)通過封閉室(1，箭 頭b))運至卸載裝置(24，箭頭c))。箭頭d)指示，然后清潔或消毒單軌(含有運輸車或懸 吊車6b)。圖4 具有至少一個自動操作單元(20)的浸潤系統的一個實例。圖5a 具有至少2個自動操作單元(20)的浸潤系統的頂視圖。圖5b 具有至少2個自動操作單元(20)的浸潤系統的側視圖。
12
圖6 具有至少2個自動操作單元(20)的浸潤系統的另一個側視圖。圖7 具有幾個封閉室(1 ；高壓滅菌器)的浸潤系統的頂視圖。圖8a和8b 單個單元隔室浸潤系統的一個實例。圖9a和9b 機械的和/或電動的軌道系統的另一個實例。該系統特別適于手動 地操作。圖10 包含裝置(11)的運輸車或懸吊車(6b)，通過該裝置(11)，可以可逆地固定 至少一個容器(4)。圖11 含有容器⑷的運輸車或懸吊車(6b)在封閉室⑴內的翻轉的橫截面。 實施例單克隆抗體的生產通常是基于大發酵罐中的哺乳動物細胞培養發酵。在這里，典 型的工業批量是Ikg蛋白。有益地，利用基于植物的技術來生產該藥物產品，因為植物具有 例如不能成為對人致病的病毒的宿主的益處。因此，顯著降低了污染藥物產品的潛在風險。為了在植物中生產抗體，可以通過真空浸潤方法，瞬時遺傳地修飾植物Nicotiana Benthamiana0使用該方法，每平方米植物的抗體產量通常是lg。結果，每批Ikg蛋白需要 1.000平方米的面積。使用本領域的現有技術(如描述在WO 01/12828A)對這樣的栽培面積進行真空 浸潤，會導致大的、且在實踐中不現實的過程時間。現有技術的方法是手動的，因此限制了 一次處理的植物面積的大小。單個人的最大處理量是一個托盤的植物。通常，Nicotiana benthamiana的托盤具有1/6平方米的大小。因此，需要12. 000個單獨的操作步驟(裝載 和卸載6. 000個托盤)。必須非常小心地將植物頭朝下地放入浸潤溶液中和取出，每個操作 需要至少1分鐘。因此，單獨的操作時間是200小時。由于具有手動裝載和卸載的真空室 僅可以處理最高達1平方米的大小，1. 000真空周期必須添加至少5分鐘的額外處理時間。 總之，整個處理需要超過280小時，這是超過11天。使用自動化的裝載程序，例如根據本發明的電動軌道系統，可以實現大真空室的 裝載。對于可用于20平方米植物面積的室，裝載和卸載程序各需要約5分鐘。在這樣的大 真空室中，真空周期會更長，因為必須給更大的體積抽真空。一個真空周期需要10分鐘，而 不是5分鐘。這樣，處理20平方米需要20分鐘，在不到17小時內處理完整個大批次。結 果，使用本申請的發明，表現增加至17倍，且令人驚奇地，本發明的裝載和卸載裝置的效率 甚至會過度補償大規模真空室的實際真空周期的更長時間。這樣，可以在藥物生產的現實 條件可以滿足的處理時間內，處理工業大小的批次。
1權利要求
用于使感染顆粒和/或微生物懸浮液(4)浸潤進至少一株植物(3)的系統，其包含a)至少一個封閉室(1)，其包含●至少一個可封閉的開口(2)，穿過該開口，裝載和卸載裝置將在至少一個容器(4)中的所述至少一株植物(3)運進和運出所述至少一個封閉室(1)，●用于給所述室提供真空的真空提供裝置，和b)裝載和卸載裝置，其包含技術運輸系統，用于將在至少一個容器(4)中的所述至少一株植物(3)運進和運出所述至少一個封閉室(1)，和c)用于使所述至少一株植物(3)的至少一部分接觸感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)的裝置。
2.根據權利要求1的系統，其中所述技術運輸系統包含至少一個機械的和/或電動的 軌道系統和任選地至少一個自動操作單元(20)，以將在至少一個容器(4)中的所述至少一 株植物(3)運進和運出所述至少一個封閉室(1)。
3.根據權利要求2的系統，其中所述至少一個機械的和/或電動的軌道系統包含至少 一個軌道(6a)和至少一個運輸車或懸吊車(6b)，以將至少一個容器(4)運進和運出所述至 少一個封閉室(1)，其中所述至少一個運輸車或懸吊車(6b)用至少一個連接器(13)固定在 所述至少一個軌道內。
4.根據權利要求3的系統，其中所述至少一個運輸車或懸吊車(6b)另外包含 用于可逆地固定所述至少一個容器(4)的裝置(11)，和 用于可逆地頭朝下地翻轉所述至少一個容器(4)的裝置(12)。
5.根據權利要求1或2的系統，其中所述技術運輸系統包含 至少一個自動操作單元(20)，用于可逆地翻轉裝有所述至少一株植物(3)的所述至 少一個容器(4)，和把所述至少一個容器(4)頭朝下地放在至少一個框架(27)上， 軌道系統(28)，用于把滾筒(29)上的帶有所述至少一個容器(4)中的所述至少一株 植物(3)的所述至少一個框架(27)運進和運出所述至少一個封閉室(1)。
6.根據前述權利要求之一的系統，其中所述至少一個封閉室(1)包含這樣的裝置，通 過該裝置，所述至少一株植物(3)的至少一部分可以接觸感染顆粒和/或微生物懸浮液 (5)。
7.根據權利要求6的系統，其中所述使至少一株植物(3)的至少一部分接觸感染顆粒 和/或微生物懸浮液(5)的裝置包含裝有所述感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)的至少一 個開放槽⑶。
8.根據權利要求7的系統，其中所述封閉室(1)包含裝置(7)，以移動裝有所述感染顆 粒和/或微生物懸浮液(5)的所述至少一個開放槽(8)，以使所述至少一株植物(3)的所述 至少一部分接觸所述開放槽(8)中的所述懸浮液(5)。
9.根據權利要求7或8的系統，其中所述裝有所述感染顆粒和/或微生物懸浮液(5) 的開放槽(8)在所述至少一個封閉室(1)外另外包含與裝置(IOa ；IOb)的至少一個連接物 (9a ;%)，通過它，可以取出所述懸浮液(5)，且通過它，可以給所述開放槽(8)重新填充新 的感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)。
10.根據前述權利要求之一的系統，其中所述系統另外包含消毒裝置，用于消毒所述感 染顆粒和/或微生物懸浮液(5)。
11.根據權利要求1、2、6、7、8、9或10之一的系統，其中所述技術運輸系統包含至少一 輛車，其包含 輪子，和眷用于將所述至少一個容器(4)中的至少一株植物(3)運進和運出所述至少一個封閉 室(1)的裝置。
12.根據權利要求1、2或10之一的系統，其中所述技術運輸系統包含 至少一個盒子(14)，以將在所述至少一個容器(4)中的至少一株植物(3)頭朝下地 放入所述盒子(14)， 裝置(15)，以可逆地關閉所述盒子(14)， 至少一輛車(16)，以堆疊所述至少一個盒子，且其中用于使所述至少一株植物(3)的至少一部分接觸感染顆粒和/或微生物懸浮液 (5)的裝置另外包含 裝置(9a，10a)，以給所述盒子(14)裝填感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)， 裝置(9b，10b)，通過它，可以從所述盒子(14)取出感染顆粒和/或微生物懸浮液(5)。
13.使感染顆粒和/或微生物懸浮液浸潤進至少一株植物(3)的方法，其包含使用根據 前述權利要求之一的系統。
全文摘要
本發明涉及用于以連續或準連續操作方式浸潤植物的系統和方法。本發明的系統和方法組合具有真空浸潤室的機械的(自動的和手動的)可移動的和可操縱的單元和/或容器，以實現植物的大規模浸潤。
文檔編號C12N15/82GK101932713SQ200980103675
公開日2010年12月29日 申請日期2009年1月23日 優先權日2008年2月1日
發明者M·察姆波尼, R·杜雅爾丁, S·施密特 申請人:拜爾創新有限責任公司