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本文轉(zhuǎn)載自“上海睿智ChemPartner"微信公眾號(hào) 。
隨著抗體藥物的廣泛應(yīng)用及其產(chǎn)生的巨大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，抗體藥物逐漸成為醫(yī)藥領(lǐng)域中的重要成員，眾多的國(guó)內(nèi)外制藥公司都將抗體藥物研發(fā)作為公司的重點(diǎn)方向進(jìn)行戰(zhàn)略布局。鑒于從基礎(chǔ)研究到真正的實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化需要較長(zhǎng)的周期和較高的失敗率，針對(duì)同一或者類(lèi)似靶點(diǎn)的研發(fā)會(huì)越來(lái)越多，制藥公司之間的競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)日趨激烈。因此，能夠高效研發(fā)獲得針對(duì)同一靶點(diǎn)的具有最好生物學(xué)效果和成藥性的抗體藥物分子對(duì)制藥公司的發(fā)展至關(guān)重要，這也對(duì)抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的雜交瘤平臺(tái)由于涉及到融合、亞克隆、體外培養(yǎng)等多個(gè)步驟，需要投入大量的人力和物力，通常需要花費(fèi)幾個(gè)月的時(shí)間才能夠獲得理想的抗體候選分子。而且由于融合效率的限制等其他因素，通常只能有一小部分的抗體候選分子會(huì)進(jìn)入到后續(xù)的篩選階段，這限制了獲得特殊性質(zhì)抗體分子的概率。經(jīng)過(guò)體內(nèi)自然篩選過(guò)程獲得的抗體候選分子通常具有較好的理化性質(zhì)和較低的免疫原性，利于后期的藥物開(kāi)發(fā)，有其不可替代的優(yōu)勢(shì)。因此，從動(dòng)物或者人體內(nèi)直接分離獲得單克隆抗體仍是一個(gè)非常重要的來(lái)源。
綜上所述，如何能夠高效并且高通量地從自然抗體庫(kù)中篩選出理想的抗體分子對(duì)抗體發(fā)現(xiàn)技術(shù)平臺(tái)提出了更高要求，為應(yīng)對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)，一些基于創(chuàng)新技術(shù)的抗體研發(fā)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。
目前基于利用單B細(xì)胞克隆進(jìn)行抗體研發(fā)平臺(tái)主要包括：
a) 基于流式細(xì)胞儀分選的單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)平臺(tái)
采用流式細(xì)胞儀分選單個(gè)B細(xì)胞，然后進(jìn)行體外培養(yǎng)篩選和測(cè)序，獲得抗體序列。分選過(guò)程可以進(jìn)行抗原特異性標(biāo)記從而達(dá)到富集特異性B細(xì)胞的目的（圖1），但是分選過(guò)程中會(huì)對(duì)細(xì)胞造成一定的機(jī)械損傷并且體外維持單個(gè)細(xì)胞的培養(yǎng)和篩選比較困難，因此其對(duì)技術(shù)要求較高而且受制于單細(xì)胞分選通量和效率的限制，大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用還不成熟。
圖1 采用流式分選技術(shù)獲得SARS-CoV-2中和抗體
b) 基于微液流的單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)平臺(tái)
通過(guò)微液流系統(tǒng)分選得到單個(gè)B細(xì)胞，然后對(duì)其進(jìn)行單個(gè)B細(xì)胞測(cè)序，獲得抗體序列。整個(gè)流程以高通量的方式進(jìn)行，能夠獲得大量的序列信息（圖2）。但是通常不能兼容多樣化的功能性實(shí)驗(yàn)篩選，需要后期進(jìn)行高通量的質(zhì)粒提取，細(xì)胞轉(zhuǎn)染和篩選，人工和耗材損耗較大，效率受到限制。
圖2 采用微液流單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)平臺(tái)獲得SARS-CoV-2中和抗體
基于Beacon單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)的技術(shù)平臺(tái)是由美國(guó)Berkeley Lights公司利用其單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)建立的一體化抗體開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)和最新的微流體技術(shù)進(jìn)行了深度整合，能夠兼容多種形式的功能性篩選，使得同時(shí)進(jìn)行成千上萬(wàn)個(gè)的單細(xì)胞實(shí)驗(yàn)成為可能。Berkeley Lights的OptoSelectTM芯片在光激活的光電晶體管陣列上覆蓋了一個(gè)基于灌注的納流體系統(tǒng)，這使得使用受控的光模式快速和精確地定位單個(gè)細(xì)胞或其他微物體成為可能。OptoSelectTM芯片包含數(shù)千個(gè)被稱(chēng)為NanoPensTM的流動(dòng)隔離納米小室，它在物理上將細(xì)胞從流動(dòng)中隔離出來(lái)，但允許基于擴(kuò)散的交換。在Beacon平臺(tái)上，利用多個(gè)OptoSelectTM芯片，成千上萬(wàn)的單細(xì)胞可以被分離、培養(yǎng)、分析，并輸出以進(jìn)行進(jìn)一步的分析。通過(guò)這套系統(tǒng)可以在特殊芯片上完成對(duì)單個(gè)細(xì)胞的精確操作，并可以進(jìn)行基于芯片的各種功能性篩選，從而能夠在較短時(shí)間內(nèi)篩選具有各種生物學(xué)活性的抗體分子。然后通過(guò)光導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)出可以分泌理想抗體分子的細(xì)胞進(jìn)入到單個(gè)細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)從而一步獲得理想抗體分子序列。這一系統(tǒng)將復(fù)雜的多個(gè)步驟整合在一個(gè)獨(dú)立平臺(tái)上，相對(duì)于其他系統(tǒng)能夠大大縮短開(kāi)發(fā)周期并且節(jié)省了大量的物力和人力，大大提高了抗體藥物發(fā)現(xiàn)的效率（圖3）。
圖 3 Berkeley Lghts公司Beacon技術(shù)平臺(tái)介紹
睿智醫(yī)藥作為國(guó)內(nèi)生物醫(yī)藥CRO行業(yè)的企業(yè)，已早先于2018年與Berkeley Lights簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議開(kāi)發(fā)Beacon平臺(tái)進(jìn)行抗體發(fā)現(xiàn)。在睿智醫(yī)藥已有綜合抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)的支持下，經(jīng)過(guò)近3年的持續(xù)開(kāi)發(fā)，在現(xiàn)有的雜交瘤單克隆和噬菌體展示等抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)之外，睿智醫(yī)藥又成功新增一個(gè)創(chuàng)新一體化高通量抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)?，F(xiàn)在，睿智醫(yī)藥的多種抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能夠滿(mǎn)足全球客戶(hù)多樣化抗體研發(fā)的需求（圖4）。
圖 4 睿智醫(yī)藥抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)對(duì)比
下面將通過(guò)針對(duì)腫瘤免疫領(lǐng)域中的熱門(mén)靶點(diǎn)PD-L1作為案例對(duì)Beacon抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)進(jìn)行詳細(xì)介紹。
1. Beacon抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)能夠大大縮短抗體研發(fā)周期
傳統(tǒng)的雜交瘤平臺(tái)由于涉及到融合、亞克隆、體外培養(yǎng)等多個(gè)步驟，需要投入大量的人力和物力，通常需要花費(fèi)幾個(gè)月的時(shí)間才能夠獲得理想的抗體候選分子。Beacon平臺(tái)由于采用OptoSelectTM芯片等技術(shù)使成千上萬(wàn)的單細(xì)胞可以被分離、培養(yǎng)、分析，并輸出以進(jìn)行進(jìn)一步的分析，將篩選的周期縮短到1-2天，從而使整個(gè)抗體發(fā)現(xiàn)的周期縮短3-4個(gè)月（圖5）。
圖5 Beacon單B細(xì)胞克隆和雜交瘤開(kāi)發(fā)周期對(duì)比
2. Beacon抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)兼顧多重功能實(shí)驗(yàn)篩選和高通量
傳統(tǒng)的一些基于單細(xì)胞克隆技術(shù)平臺(tái)雖然也能夠?qū)崿F(xiàn)高通量的分離和篩選，但能夠兼容的實(shí)驗(yàn)篩選手段往往都比較有限。雖然能夠獲得大量的單克隆的序列，但往往需要后期構(gòu)建大量的重組抗體進(jìn)行功能的進(jìn)一步驗(yàn)證，從而大大提高了后期的成本和增加了研發(fā)周期。Beacon抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)能夠兼顧高通量和多重功能實(shí)驗(yàn)篩選，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)基于蛋白和細(xì)胞的結(jié)合實(shí)驗(yàn)篩選，還能夠兼顧一部分類(lèi)似于配體-受體結(jié)合阻斷和報(bào)告基因功能實(shí)驗(yàn)篩選（圖6），實(shí)現(xiàn)更早期的功能性抗體篩選，從而提高效率和縮短研發(fā)周期。
A
B
圖6 Beacon單B細(xì)胞克隆平臺(tái)多重篩選
3. Beacon抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)能夠探尋更廣的免疫組庫(kù)以增加抗體多樣性和獲得高親和力和活性分子概率
Beacon抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)由于其高通量篩選技術(shù)特點(diǎn)，能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)更廣的免疫組庫(kù)進(jìn)行篩選，并且采用多重功能實(shí)驗(yàn)篩選，在早期就能夠?qū)⒏呋钚缘目贵w分子篩選出來(lái)，從而大大提高了抗體藥物分子的多樣性和獲得高活性分子的幾率。與之而來(lái)的大量抗體候選分子對(duì)于后期的高通量表征也提出了巨大的挑戰(zhàn)。Carterra通過(guò)整合專(zhuān)有的微流控技術(shù)和基于陣列SPR（表面等離子體共振）檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)了LSA高通量SPR檢測(cè)系統(tǒng)，能夠高通量地對(duì)抗體親和力和結(jié)合表位進(jìn)行檢測(cè)分析，大大加速抗體藥物開(kāi)發(fā)周期。通過(guò)PD-L1案例并結(jié)合LSA高通量檢測(cè)結(jié)果分析表明，通過(guò)Beacon平臺(tái)發(fā)現(xiàn)的特異性抗體表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)挠H和力和更好的阻斷活性（圖7）。
圖 7 Beacon抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)和雜交瘤平臺(tái)獲得抗體性質(zhì)對(duì)比（高通量SPR技術(shù)）
綜上所述，Beacon抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)相對(duì)于雜交瘤平臺(tái)不僅縮短了抗體發(fā)現(xiàn)周期，而且能夠增加獲得更高親和力和活性的抗體的成功率，從而大大提高了抗體研發(fā)效率（圖8）。
圖8 Beacon抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)和雜交瘤平臺(tái)對(duì)比
睿智醫(yī)藥生物藥研發(fā)部作為國(guó)內(nèi)成立較早的抗體發(fā)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)，一直秉承科學(xué)為先、技術(shù)為本的理念，建立了多樣化的綜合性抗體發(fā)現(xiàn)平臺(tái)，能夠?yàn)槿蚩蛻?hù)提供個(gè)性化的高效抗體發(fā)現(xiàn)服務(wù)。
