本文轉載自“上海睿智ChemPartner”微信公衆号 。
随着抗體藥物的廣泛應用及其産生的巨大社會經濟效益，抗體藥物逐漸成為醫藥領域中的重要成員，衆多的國内外制藥公司都将抗體藥物研發作為公司的重點方向進行戰略布局。鑒于從基礎研究到真正的實作臨床轉化需要較長的周期和較高的失敗率，針對同一或者類似靶點的研發會越來越多，制藥公司之間的競争也會日趨激烈。是以，能夠高效研發獲得針對同一靶點的具有最好生物學效果和成藥性的抗體藥物分子對制藥公司的發展至關重要，這也對抗體發現平台提出了更高的要求。傳統的雜交瘤平台由于涉及到融合、亞克隆、體外培養等多個步驟，需要投入大量的人力和物力，通常需要花費幾個月的時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，通常隻能有一小部分的抗體候選分子會進入到後續的篩選階段，這限制了獲得特殊性質抗體分子的機率。經過體内自然篩選過程獲得的抗體候選分子通常具有較好的理化性質和較低的免疫原性，利于後期的藥物開發，有其不可替代的優勢。是以，從動物或者人體内直接分離獲得單克隆抗體仍是一個非常重要的來源。
綜上所述，如何能夠高效并且高通量地從自然抗體庫中篩選出理想的抗體分子對抗體發現技術平台提出了更高要求，為應對這一發展趨勢，一些基于創新技術的抗體研發平台應運而生。
目前基于利用單B細胞克隆進行抗體研發平台主要包括：
a) 基于流式細胞儀分選的單細胞測序技術平台
采用流式細胞儀分選單個B細胞，然後進行體外培養篩選和測序，獲得抗體序列。分選過程可以進行抗原特異性标記進而達到富集特異性B細胞的目的（圖1），但是分選過程中會對細胞造成一定的機械損傷并且體外維持單個細胞的培養和篩選比較困難，是以其對技術要求較高而且受制于單細胞分選通量和效率的限制，大規模的産業應用還不成熟。
圖1 采用流式分選技術獲得SARS-CoV-2中和抗體
b) 基于微液流的單細胞測序技術平台
通過微液流系統分選得到單個B細胞，然後對其進行單個B細胞測序，獲得抗體序列。整個流程以高通量的方式進行，能夠獲得大量的序列資訊（圖2）。但是通常不能相容多樣化的功能性實驗篩選，需要後期進行高通量的質粒提取，細胞轉染和篩選，人工和耗材損耗較大，效率受到限制。
圖2 采用微液流單細胞測序技術平台獲得SARS-CoV-2中和抗體
基于Beacon單細胞光導系統的技術平台是由美國Berkeley Lights公司利用其特有的單細胞光導系統建立的一體化抗體開發系統，對半導體技術和最新的微流體技術進行了深度整合，能夠相容多種形式的功能性篩選，使得同時進行成千上萬個的單細胞實驗成為可能。Berkeley Lights的OptoSelectTM晶片在光激活的光電半導體陣列上覆寫了一個基于灌注的納流體系統，這使得使用受控的光模式快速和精确地定位單個細胞或其他微物體成為可能。OptoSelectTM晶片包含數千個被稱為NanoPensTM的流動隔離納米小室，它在實體上将細胞從流動中隔離出來，但允許基于擴散的交換。在Beacon平台上，利用多個OptoSelectTM晶片，成千上萬的單細胞可以被分離、培養、分析，并輸出以進行進一步的分析。通過這套系統可以在特殊晶片上完成對單個細胞的精确操作，并可以進行基于晶片的各種功能性篩選，進而能夠在較短時間内篩選具有各種生物學活性的抗體分子。然後通過光導系統導出可以分泌理想抗體分子的細胞進入到單個細胞測序平台進而一步獲得理想抗體分子序列。這一系統将複雜的多個步驟整合在一個獨立平台上，相對于其他系統能夠大大縮短開發周期并且節省了大量的物力和人力，大大提高了抗體藥物發現的效率（圖3）。
圖 3 Berkeley Lghts公司Beacon技術平台介紹
睿智醫藥作為國内生物醫藥CRO行業的領軍企業，已早先于2018年與Berkeley Lights簽訂戰略合作協定開發Beacon平台進行抗體發現。在睿智醫藥已有綜合抗體發現平台的支援下，經過近3年的持續開發，在現有的雜交瘤單克隆和噬菌體展示等抗體發現平台之外，睿智醫藥又成功新增一個創新一體化高通量抗體發現平台。現在，睿智醫藥的多種抗體發現平台優勢互補，能夠滿足全球客戶多樣化抗體研發的需求（圖4）。
圖 4 睿智醫藥抗體發現平台對比
下面将通過針對惡性良性腫瘤免疫領域中的熱門靶點PD-L1作為案例對Beacon抗體發現平台進行詳細介紹。
1. Beacon抗體發現平台能夠大大縮短抗體研發周期
傳統的雜交瘤平台由于涉及到融合、亞克隆、體外培養等多個步驟，需要投入大量的人力和物力，通常需要花費幾個月的時間才能夠獲得理想的抗體候選分子。Beacon平台由于采用OptoSelectTM晶片等技術使成千上萬的單細胞可以被分離、培養、分析，并輸出以進行進一步的分析，将篩選的周期縮短到1-2天，進而使整個抗體發現的周期縮短3-4個月（圖5）。
圖5 Beacon單B細胞克隆和雜交瘤開發周期對比
2. Beacon抗體發現平台兼顧多重功能實驗篩選和高通量
傳統的一些基于單細胞克隆技術平台雖然也能夠實作高通量的分離和篩選，但能夠相容的實驗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，但往往需要後期建構大量的重組抗體進行功能的進一步驗證，進而大大提高了後期的成本和增加了研發周期。Beacon抗體發現平台能夠兼顧高通量和多重功能實驗篩選，不僅能夠實作基于蛋白和細胞的結合實驗篩選，還能夠兼顧一部分類似于配體-受體結合阻斷和報告基因功能實驗篩選（圖6），實作更早期的功能性抗體篩選，進而提高效率和縮短研發周期。
A
B
圖6 Beacon單B細胞克隆平台多重篩選
3. Beacon抗體發現平台能夠探尋更廣的免疫組庫以增加抗體多樣性和獲得高親和力和活性分子機率
Beacon抗體發現平台由于其高通量篩選技術特點，能夠在短時間内對更廣的免疫組庫進行篩選，并且采用多重功能實驗篩選，在早期就能夠将高活性的抗體分子篩選出來，進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。與之而來的大量抗體候選分子對于後期的高通量表征也提出了巨大的挑戰。Carterra通過整合專有的微流控技術和基于陣列SPR（表面等離子體共振）檢測技術開發了LSA高通量SPR檢測系統，能夠高通量地對抗體親和力和結合表位進行檢測分析，大大加速抗體藥物開發周期。通過PD-L1案例并結合LSA高通量檢測結果分析表明，通過Beacon平台發現的特異性抗體表現出相當的親和力和更好的阻斷活性（圖7）。
圖 7 Beacon抗體發現平台和雜交瘤平台獲得抗體性質對比（高通量SPR技術）
綜上所述，Beacon抗體發現平台相對于雜交瘤平台不僅縮短了抗體發現周期，而且能夠增加獲得更高親和力和活性的抗體的成功率，進而大大提高了抗體研發效率（圖8）。
圖8 Beacon抗體發現平台和雜交瘤平台對比
睿智醫藥生物藥研發部作為國内成立較早的抗體發現團隊，一直秉承科學為先、技術為本的理念，建立了多樣化的綜合性抗體發現平台，能夠為全球客戶提供個性化的高效抗體發現服務。