Berkeley Lights發明的新型納米流體技術可以利用光來操縱細胞，這正改變著生物技術研究方式。平臺開發的過程中，得到了Amgen在技術與應用方面的建議與指導。得益於此，這項技術被認為具有直接應用價值以及豐富而長期的潛力。
這項技術使用的晶片大小約為信用卡的一半，不過其核心部位處於中心設置的郵票大小的玻璃外殼中。肉眼可以通過玻璃看到窄排的平行線，這些平行線被放大後，可以看到由數千個小室（NanoPens）組成的通道。晶片運行時，成千上萬的活細胞流入通道，每個細胞都由光線包裹著被輕輕送進小室（NanoPens）中。將該晶片及其使能技術作為納米級實驗室進行運作，可以完成一系列實驗，而這些實驗通常以50000倍的規模進行。
Berkeley Lights發明了這項技術（包括晶片及相關設備和軟體），Amgen則是第一家採用該技術並將其應用於生物技術研發的公司。
Amgen公司副總裁Philip Tagari表示：「這對於我們來講是一個相當大的交易。我們已經將這項技術用在了抗體發現工作中，它較常規工作時間縮減了大約四個月。它同時也是我們進行細胞系開發的標準方法。希望通過這些應用，這項技術能夠被擴展到其他領域。」
短期來看，數字細胞生物學為科研人員提供了一種高效的方式來代替以往標準生物技術實驗。如果將目光放長遠一點，它有可能扮演測序在遺傳學中的角色，即產生大量數據並分析之，以進一步了解疾病的複雜性。
Berkeley Lights首席技術官Keith Breinlinger則表示：「就技術和通過技術發現的內容來看，我們仍然處於冰山一角。」
平臺背後的科學靈感來源於基於雷射的光鑷技術。Arthur Ashkin因為雷射物理方面的貢獻，成為了2018年諾貝爾物理獎獲得者之一。光鑷是採用以晶片為基礎的光子共振捕獲技術的光阱,能對納米至微米級的粒子進行操縱和捕獲，故可以精確操縱單分子或者單個細胞。Ming Wu是Berkeley Lights的創始人之一，他在開始研發改進新的光學操縱技術時，還是加州大學洛杉磯分校的一名教授。
Ming的新型光電鑷子使用10000倍的低功率來操縱微米級物體，所以該技術適用於在不會破壞活細胞的情況下操縱它們。光鑷利用透鏡效應引導光子並將細胞推向雷射束中心，而光電鑷子則利用光來激活光敏開關，進而產生能夠排斥細胞的局部介電力。與光鑷的不同之處在於，該操作可以在成百上千個單元上同步進行。鑑於這兩種技術利用了不同的物理特性，為避免混淆，Ming的技術被命名為「OEP」或光電定位。
當Tagari應邀訪問Berkeley Lights時，他以敏銳的眼光看到了這一平臺在生物技術研發方面的潛力。他回憶道：「第一次訪問Berkeley Lights時，他們的四人團隊在加利福尼亞州埃默裡維爾的一座公寓中工作。我們溝通了Amgen想要什麼樣的技術。大概過了三個月，我們就籤署了一項合作，Amgen開始與Berkeley Lights密切合作，Amgen主要提供抗體開發方面的技術細節。」
「We are getting the data we need in hours or days, rather than weeks or months"
― Marsela Jorgolli雖然Amgen幾十年來一直在做抗體藥物，但是一直沒有一個理想的的標準抗體發現方法。首先，免疫細胞產生抗體的B細胞是終末分化的，這意味著它們不會增殖或者長時間存活。對於抗體生產來說，這是不切實際的。科學家們將B細胞與骨髓瘤細胞融合以產生壽命更長的雜交瘤細胞來解決這個問題。這個方法雖然有效果，但它的缺點是，就算在最好的情況下，每1000個B細胞中只有一個能夠倖存下來，也就是抗體發現效率為0.1％。
在培養出穩定地雜交瘤後，有可能需要幾周時間才能培養出開發藥物抗體所需要的數百萬細胞。Amgen的一位科學家Marsela Jorgolli表示：「可供選擇的工具和技術是有一些，但它們都是專注於抗體開發過程中的某一特定方面。」科學家們需要花費大量的時間將細胞轉移至燒瓶或者培養板中，並將培養板在不同設備之間進行運送。
科學家Jorgolli所在的小組，是連接Amgen的生物學家和Berkeley Lights負責平臺開發的工程師之間的紐帶。她表示：「我們不能在Berkeley Lights的新平臺上使用以往的程序，因為它們之間所用的技術完全不同。我們需要一種新的程序，它可以達到和以往技術類似的結果，但是需要更加高效。」
研究者在Beacon® 平臺上運行抗體發現分析
Amgen於2013年收到了第一個全尺寸原型設備，並於2016年收到了第一個商用設備，即
Beacon® 平臺。Breinlinger回憶道：「我們團隊所有人在第一臺Beacon上都籤了名，之後，在當年的12月我們把它出售給了Amgen。」
從一開始所設想的平臺的許多好處都已經實現。初學者可以將以往運行在幾個不同設備上的實驗過程集成在一張晶片上。研究者可以快速觀察到那些正在產生抗體的細胞，以及抗體是否與靶標結合、是否發生了預期的響應。Jorgolli表示，新平臺讓研究人員在幾天甚至幾個小時之內獲得數據，而原來舊方法獲得那些數據需要幾周甚至是幾個月。
此外，晶片不需要培養大量的雜交瘤細胞。在Beacon的小型NanoPens™中，B細胞存活的時間更長，這足以產生有用的數據。接著研究者可以從最好的B細胞中獲得抗體基因，並將它們置入更加耐用的細胞中。篩選出的最優結果將提供細胞系，並進一步用於大規模臨床測試及量產。
Berkeley Lights的技術已成為Amgen細胞系開發的標準平臺，可幫助研究人員克服「讓細胞快樂」的挑戰。Amgen工藝過程開發小組主管Jennitte Stevens戲稱「細胞不喜歡獨自呆著，他們喜歡和周圍的朋友在一起。他們發出信號，幫助彼此成長。將細胞滴入96孔板就像把人扔進海洋中一樣，它們會變得『孤立無援』。之後需要數周的時間才能恢復活力。細胞更喜歡NanoPens的舒適環境，在其中能夠更好地生長。」
「In the future, I can imagine a day when computer-designed experiments can look at a thousand different variables in thousands of individual cells on chips. This technology will eventually allow us to do very complicated, quantitative cell biology at an unprecedented scale.」 ― Philip Tagari
以往標準細胞系開發方法也是勞動密集型的，需要數百個平板來增加尋找優質細胞系的機率。必須對每個板中的每個孔進行目視檢查，以確保其僅容納一個細胞。Stevens開心地說：「憑藉這項新技術，我們不必將堆積如山的培養板搬來搬去，將其放入成像儀並盯著它們，因為軟體為我們做到了這一點。它還為我們呈現了細胞的生長情況，以及它們在克隆發育的早期階段產生了多少抗體。我們可以看到以前無法捕捉到的東西，比如具有高水平生產力和其他獨特屬性的細胞。」
可視化生物學是該平臺最具吸引力的特徵之一。Breinlinger說，「通常，當你做實驗時你看不到真正發生的事情，你把一些東西混合起來，得到一個結果，然後你試著推斷髮生了什麼，但你無法想像它。藉助我們的技術，你可以看到細胞並說『看！這就是正在發生的事情！』 你可以在實驗的第一天就解決問題，而不是等了幾個月還搞不清楚為什麼實驗不起作用。」
目前，眾多研究機構都在使用著Berkeley Lights的這項技術。Amgen和Berkeley Lights也一直保持著合作關係，目標是不斷擴展平臺的適用範圍。
單細胞實驗可以提供對個體T細胞對抗癌症的能力的新見解，並指導新的免疫腫瘤學治療的發展
免疫腫瘤學的目的是促使T細胞攻擊腫瘤細胞，這項技術在其中展現了極大的優勢。Amgen醫學科學主任John Ferbas說，「到底有多少T細胞能夠殺死腫瘤細胞？這是一個棘手的問題。但是使用這種類型的平臺，我們就可以通過單細胞分析更好地了解一般和個體患者的T細胞適應性（T cell fitness）。我們可以通過視頻看到正在發生的事情，並在短時間內學到很多東西。」
該平臺還可以加速研究難以大量分離的免疫細胞的罕見亞型。Tagari指出，「如果你已經收集了20,000個罕見的免疫細胞，那僅夠滿足使用標準微孔板的大約20個實驗。而在晶片上，研究者通過軟體驅動可以進行一千個或更多的實驗，並快速深入了解這些細胞的功能。」
從長遠來看，該平臺可以通過洞察基因來助力精準醫療。人類遺傳學告訴我們哪些基因和蛋白質有著疾病風險，生物學則需要澄清新發現蛋白質的功能，以及如何正確地靶向它們。然而，雖然DNA測序技術變得越來越便捷，但我們還沒有看到生物學上產生相應的生產力激增。認識蛋白質的功能仍然是一個緩慢而痛苦的過程。
Tagari表示，「數字細胞生物學可以解決這個問題，尤其是與人工智慧的結合。可以想像將來有一天，計算機設計的實驗，可以在晶片上的數千個單個單元中查看不同的變量。這項技術將使科學家們以前所未有的規模進行複雜的定量細胞生物學研究。」
更多信息：https://www.berkeleylights.com
合作諮詢：耿悅博士，Yue.geng@berkeleylights.com