在2025年AACR會議上，布魯克細胞分析發(fā)布了Beacon DiscoveryTM單細胞功能表征平臺， 通過壁報展示了在該平臺上開展的T細胞功能表征和TCR發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)。Beacon DiscoveryTM平臺依賴的可靠的光導微流控技術在多個關鍵指標上能夠實現(xiàn)與Beacon單細胞光導系統(tǒng)一致的數(shù)據(jù)結果，為細胞療法開發(fā)和腫瘤、感染和自身免疫研究提供新型單細胞研究工具。

01摘要

過繼性細胞療法（ACTs）如CAR-T和TCR-T在抗癌領域展現(xiàn)出巨大潛力，但細胞療法的復雜性也帶來了諸多挑戰(zhàn)，尤其是在細胞功能特征分析方面。Beacon DiscoveryTM系統(tǒng)應運而生，它搭載了布魯克的Opto® T細胞分析工作流程，能實時剖析T細胞與抗原呈遞活細胞（APCs）的相互作用，涵蓋細胞毒性、細胞因子分泌及表面標志物表達等關鍵指標。其技術核心—Beacon®光導微流控單細胞分析系統(tǒng)，利用光電定位技術（OEP®），將活細胞精準分選至納升小室（NanoPens®），實現(xiàn)多維度細胞特性分析與活細胞回收，廣泛應用于免疫細胞分析、抗體發(fā)現(xiàn)和細胞系開發(fā)，深受頂級制藥公司和科研機構的青睞。

02Beacon DiscoveryTM平臺介紹

包含Beacon DiscoveryTM在內(nèi)的Beacon®系列單細胞光導系統(tǒng)（圖2）整合了多種儀器的功能，包括微流控處理、細胞孵育、明場與多重熒光成像，以及基于機器視覺算法（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡）的單細胞自動檢測與操控。結合OEP®技術，這些功能可實現(xiàn)從微孔板中自動分離單個或多個細胞至納升小室、試劑灌注、培養(yǎng)、多種細胞行為檢測，以及活細胞回收用于測序或下游處理。

圖1：Beacon DiscoveryTM 單細胞功能表征系統(tǒng)由桌面式儀器、顯示器和鍵鼠組成。

圖2：Beacon DiscoveryTM系統(tǒng)包括試劑倉、樣本倉和光學模塊。

03Beacon DiscoveryTM上的Opto® T

細胞分析

Opto® T細胞分析工作流程利用OEP®將活體T細胞與抗原呈遞細胞（APCs，如癌細胞）配對，直接觀察T細胞的治療相關表型（圖3）。

圖3：Opto® T細胞分析步驟包括通過OEP®加載細胞因子微球、T細胞，最后加載腫瘤細胞或APCs。多重熒光成像測量細胞表型。

每個納升小室通過ID追蹤，可在同一芯片不同區(qū)域設置實驗組與對照組。T細胞分析支持三種主要檢測類型：細胞毒性、細胞因子分泌和表面標志物染色。T細胞或靶細胞可在加載前染色，隨后在芯片上成像（圖4），并根據(jù)結果（如活率、CD4/CD8、CD137）選擇性導入。

圖4：預選Annexin V陰性活細胞進行選擇性導入。

細胞因子分泌通過共加載三種不同捕獲抗體包被的微球進行檢測，孵育后灌注熒光標記的檢測抗體（圖5）。納升小室中加載微球、T細胞和APCs，隨后灌注培養(yǎng)基并進行約14小時的明場與熒光成像。培養(yǎng)基中可加入caspase-3底物以監(jiān)測細胞毒性，并精確記錄每個小室中細胞殺傷發(fā)生的時間。目標T細胞隨后通過OEP®移入通道并導出用于下游測序。

圖5：常見T細胞亞型（細胞毒性、調(diào)節(jié)性、輔助性）的細胞因子微球檢測示例。

在Beacon®和Beacon DiscoveryTM的并行工作流程中，我們分析了與APCs（即T2細胞）共培養(yǎng)的MART-1 T細胞，測量其細胞毒性（caspase-3）、表型（CD137+）及細胞因子分泌（IFNγ、TNFα、IL-2）。80%的納升小室加載了荷載MART-1肽段的T2細胞，20%為未荷載肽段的T2對照。通過配套軟件進行檢測分析并導出選擇的T細胞。

總體而言，荷載肽段的APCs相較于對照組能刺激更多細胞因子釋放，觀察到快速與慢速殺傷事件，且加載的T細胞間存在激活效能的多樣性。

圖6：納升小室215的Opto® T細胞分析示例。通過OEP®共加載細胞因子微球、T細胞和APC。觀察到每種微球（IFNγ、TNFα、IL-2）對細胞因子的捕獲以及MART-1 T細胞CD137+染色陽性（激活標志物）。通過灌注caspase-3底物進行細胞毒性檢測，APC與T細胞共培養(yǎng)過夜后顯示殺傷事件。納升小室215被選中導出，下游測序獲得高質(zhì)量的α和β鏈序列。

Beacon DiscoveryTM在Opto® T細胞分析工作流程中成功解析了MART-1 T細胞行為，與Beacon®在單T細胞加載、芯片納升小室利用率、T細胞解分選效率和序列回收率等關鍵指標上表現(xiàn)一致。

圖7：Beacon®與Beacon DiscoveryTM在重復工作流程中的性能對比。

圖8：Beacon DiscoveryTM平臺與工作流程為細胞療法開發(fā)全周期提供優(yōu)勢。

總結

Beacon DiscoveryTM在Opto® T細胞分析工作流程中成功解析了MART-1 T細胞行為，與Beacon®在單T細胞加載、芯片納升小室利用率、T細胞解分選效率和序列回收率等關鍵指標上表現(xiàn)一致。該平臺的多模態(tài)實時功能分析生成數(shù)據(jù)，加速發(fā)現(xiàn)并改善治療結果，為細胞療法開發(fā)全周期提供優(yōu)勢。Beacon DiscoveryTM不僅提升了研究效率，還為細胞療法的臨床轉化提供了強大的技術支持，是加速ACT開發(fā)的理想選擇。