抗体(antibody)是指机体因抗原刺激而产生的具有保护作用的蛋白质。其中利用分子生物学技术生产,用于疾病或病毒感染治疗的抗体,被称为抗体药物。抗体药物,具有直击肿瘤特异性抗原、高特异性、低不良反应和疗效确切等特点,在肿瘤、自身免疫、代谢、病毒感染等疾病领域显示出独特的优势和广阔的应用前景,是目前最大的治疗用生物剂类别。
单克隆抗体作为抗体药物的先行者,在全世界十大用药里面有 7 个是单抗药,已经在多个治疗领域展现出其独特的治疗价值。抗体药物在研发周期上跟小分子药物相比也有所缩短,市场需求亦逐年扩容,逐渐成为生物医药领域的重要发展方向。并且随着现代生物技术发展及对抗体结构和功能不断深入认识,研究人员通过不同抗体片段的组合、对抗体表面的位点进行修饰、偶联小分子药物或其他化学物质等策略,发展了数量庞大的抗体结构形式,并各有优势。包括抗体融合蛋白 、抗体偶联药物(ADC)、双特异性抗体(BsAb)、小分子抗体片段等。从目前的研发流程来看,这些其他类别的抗体药物也是从单克隆抗体发现开始。另外在细胞治疗领域,细胞治疗相关的 CAR-T 和 CAR-NK 的 CAR 候选分子开发需要对单克隆抗体与抗原结合的亲和力进行筛选,研发起点同样始于单克隆抗体发现。以上生物治疗相关的产品开发,从研发流程来看,都起始于单克隆抗体发现。可见单克隆抗体市场需求容量庞大,因此单克隆抗体筛选技术的迭代亦备受瞩目,发展也是日新月异。
目前,单克隆抗体发现的技术主要有杂交瘤技术、噬菌体展示技术和单 B 细胞筛选技术。其中单 B 细胞筛选技术因为其研发周期短而备受瞩目。


〓 杂交瘤技术:可筛选出无限增殖并分泌抗体的杂交融合细胞,用于稳定生产具有天然活性的单克隆抗体。但通常制备需 5-6 个月,且得到的抗体免疫原性高、半衰期短、批间差异大,其次融合效率低,易丢失抗体的多样性,不利于新抗体的发现。

(杂交瘤技术)
〓 噬菌体展示技术:将抗体 DNA 序列插入噬菌体外壳蛋白结构基因适当位置,抗体随噬菌体组装展示于噬菌体表面。该技术无需 B 细胞培养过程,但是抗体未经过体内成熟过程,抗体序列往往亲和力有限,特异性差,重链和轻链的随机组合,使得抗体重链轻链无法保持天然配对。

(噬菌体展示技术)
〓 单 B 细胞筛选技术:是近年来新兴的单抗发现技术,其将单细胞分离鉴定技术与分子生物学技术结合,获得单个 B 细胞抗体基因并进行体外克隆和表达,获得的抗体保证了轻重链可变区的天然配对,相较于传统的抗体制备技术,具有效率高、全人源、基因多样性丰富、细胞数量少、周期短、适用于任意动物抗体筛选等优点。因可直接获得抗体基因序列,方便下游抗体工程改造,在抗体药物研发、快速应对病原微生物传染病方面具有巨大优势,是免疫诊断试剂和治疗药物开发的理想选择。

(单 B 细胞筛选技术)
单克隆抗体发现技术方法总结对比

基于单 B 细胞筛选技术有诸多优势但存在抗原特异性细胞比例低的特点,需要借助高通量及高灵敏的分选系统对少量的特异性 B 细胞进行富集,目前用于单 B 细胞抗体筛选技术主要有液滴微流控技术、微孔/微腔室技术和流式细胞分选技术。

液滴微流控是近年来微流控领域的一个重要发展分支,该技术将每一个微液滴视为一个独立的反应器,以实现大规模的反应检测与筛选。基于液滴微流控的分选技术,具有通量高、成本低、操作简单等优势,在单 B 抗体发现领域具有巨大潜力。而目前,成熟商业化的仪器平台仍然较少,存在较大的未被满足的需求。
基于微孔/微腔室技术的单 B 细胞分选,其先将细胞导入微孔小室,之后再导入检测试剂,基于荧光信号分选阳性细胞,可通过抗原特异性检测,分选出分泌型功能浆 B 细胞,单张芯片可实现 1-2w 个细胞评估分选,解决了单细胞分离和单细胞筛选问题,但筛选通量有限,且商业化的仪器成本和单次运行成本都非常昂贵,引入门槛过高,整体市场占有率较低。
而流式细胞技术,基于细胞表面或胞内标志物对细胞进行分选,无法基于细胞分泌的蛋白进行分选,因此只适合于记忆型 B 细胞的分选,无法直接对分泌抗体的浆细胞进行功能性检测,存在后期工作量大、成本高、灵敏度低、假阳性率高等局限性。
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液滴微流控是近年来微流控领域的一个重要发展分支,该技术将每一个微液滴视为一个独立的反应器,可实现大规模的反应检测与筛选。基于液滴微流控的分选技术,单次实验可以处理 106 个浆 B 细胞,且使用的耗材设计简单、生产产业链成熟。整体来说,具有通量高、成本低、操作简单等优势。在单 B 抗体发现领域具有巨大潜力。但目前,成熟商业化的仪器平台仍然较少,市场潜力有待铺垫。

Comet 彗星高通量单细胞筛选系统以微液滴作为单 B 细胞检测的反应单元,实现功能性单 B 细胞的高通量筛选。
6)目标 VH - VL 序列获取:高通量测序后,获得单 B 细胞的 BCR 序列,通过自主开发的 StarScope 生信分析软分析拼接,最终获得轻重链配对的抗体序列,用于后期载体构建及表达。
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高效率:筛选速度相对传统 96 孔板法,提高 3-4 个数量级
低成本:减少试剂用量,试剂消耗降至传统方法的百万分之一
多应用:可用于高通量单 B 细胞、酶进化、基因工程菌筛选及单核酸分子分选

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关于达普
达普生物科技有限公司孵化于香港科技大学,于 2018 年由多位海归博士共同创立。在深圳、嘉兴、香港三地设有研发中心,研发团队近百人,建立了集微流控芯片、仪器及试剂生产为一体的 GMP 厂房。
公司专注于将液滴微流控技术应用于精准医学领域,致力于成为集微流控芯片、仪器、试剂的研发和生产于一体的完整解决方案提供商。公司自主研发、生产三大技术平台:高通量筛选系统、数字 PCR 系统和单细胞组学系统,应用于高通量药物质检、抗体筛选、生物制品质检、癌症研究、癌症早期筛查、靶向治疗、无创产前诊断和病毒定量检测等领域。
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