抗體分子篩選從三個月到24小時?詳解單B細胞分選及優勢(上)

2021-01-09 金斯瑞生物

單B細胞分選平臺即直接對單個B細胞或其分泌的抗體進行分析，繞開了傳統的細胞融合或抗體庫建立等工作，最快24小時可完成篩選工作，1個月即獲得目標抗體分子；

優勢：更充分的保留B細胞多樣性，利於新型抗體開發；藉助於高通量平臺，實現高效篩選。

2020年伊始，新型冠狀病毒疫情牽動著每個人的心。在各類藥物的研發中，中和性抗體藥物的開發成為了科學家攻堅的重要方向。如何在短時間內迅速獲得具有病毒中和能力的全人抗體用於治療是科學家們最為關注的問題。

此前，金斯瑞承接了重慶市金邁博生物科技有限公司的應急抗體藥物篩選項目。使用金邁博提供的人源小鼠，金斯瑞利用其單B細胞分選平臺，只用了不到24小時，即成功篩選出了特異性識別病毒蛋白和有潛力阻斷病毒結合細胞受體的多個抗體（點此查看：刷新記錄24小時，金斯瑞急速助力抗新型冠狀病毒抗體篩選）。那麼，什麼是單B細胞分選平臺？為什麼該平臺能夠如此迅速的獲得目標抗體？

什麼是單B細胞分選平臺?

單B細胞分選平臺(Single B cell sorting platform)，也可以稱為B細胞克隆技術(Single B cell cloning)，其關鍵在於，該平臺結合微流控和不同的分選技術，直接對B細胞進行單細胞水平的分離、分析與篩選，從而精準、高效的篩選出分泌目標抗體分子的B細胞[1]，再結合單細胞測序技術，即可得到目標抗體序列。除了對動物進行免疫進行篩選以外，該技術可以使用康復病人的PBMC作為起始材料[2]，或對全人轉基因小鼠進行免疫[3]，篩選後直接獲得全人抗體序列。

圖1 各抗體發現平臺的工作流程

單B細胞分選平臺有哪些優勢?

單B細胞分選平臺與雜交瘤平臺

傳統雜交瘤平臺需要將B細胞和瘤細胞融合進行永生化後再進行進一步的篩選、亞克隆等工作。首先，在融合這一步驟就會損失大量的B細胞多樣性——即使在以業內認為的1/1000的高效融合效率來計算[1]。很明顯，這樣大規模的損失會直接影響候選抗體分子的多樣性、阻礙新型抗體分子的發現。其次，由於需要融合、篩選、亞克隆、復篩等多個複雜且耗時的步驟，雜交瘤篩選的周期往往需要2-3個月（不包括動物免疫時間）。第三，這一融合需求限制了目前尚未有融合夥伴的物種（如雞、駱駝、鯊魚）。相比於雜交瘤平臺，單B細胞分選平臺使科學家擺脫了融合的限制和負面影響，同時，多數平臺都整合了高通量的模式進行篩選，可在一天之內篩選完數以萬記的B細胞，效率大大提高。

單B細胞分選平臺與全人文庫平臺

全人文庫結合噬菌體展示平臺不需要動物免疫的工作，可以在1-2個月內快速篩選到抗體分子，這也是該技術吸引研發人員的主要原因。但全人文庫平臺也有明顯限制：首先，是否能篩選出目標抗體，很大程度上取決於文庫本身的質量和大小，同時篩選策略甚至操作手法都會對結果產生影響。其次，由於未經過體內的抗體成熟過程，所篩選出的抗體序列往往親和力有限，需要建立單點突變文庫完成親和力成熟——某種意義上意味著進行二次大規模的篩選，無疑增加了工作量；第三，由於文庫平臺中抗體重鏈和輕鏈隨機組合，無法保持抗體重鏈輕鏈的天然配對。由此可見，利用全人抗體文庫來進行抗體篩選，成功率的隨機性較高。而單B細胞平臺多是使用經抗原免疫後的樣品，B細胞經歷了體內成熟，所分泌的抗體親和力高，重輕鏈自然配對；此外，該平臺也可以使用轉基因動物、結合快速免疫技術，或康復病人的PBMC作為起始材料，最快可在1個月內篩選出全人抗體分子。

我們將三種平臺的對比以表格形式列在下方。實際上，不同的抗體發現平臺均有其各自的優勢：雜交瘤技術發展最為成熟、獲得抗體分子多具有高親和力；文庫技術則可以直接獲得全人抗體序列且無需動物免疫、節省時間；而單B細胞篩選平臺可以更好的保留B細胞多樣性，同時在篩選效率方面獨樹一幟，如果將其與全人源小鼠的快速免疫相結合、或使用康復病人的樣本進行篩選，單B細胞篩選平臺則最短可以在1個月拿到全人抗體分子。那麼，市場中有哪些單B細胞技術平臺可以為我們所用呢？金斯瑞於2019年底引進了Beacon單細胞光導系統，這個平臺和其他單B細胞平臺相比又有哪些優勢呢？請期待下篇詳解。

表1 各抗體發現平臺的比較

金斯瑞單B細胞篩選平臺：24小時內完成篩選，1個月即獲得目標抗體

高效的篩選流程：一天完成數萬B細胞篩選

多樣的篩選手段：自動化篩選特異性、親和力、功能性

最大程度保留候選抗體多樣性：候選抗體分子多樣性提高100倍以上，助力Best-in-class抗體發現

參考文獻

[1] A. Winters et al. Rapid single B cell antibody discovery using nanopens and structured light, Mabs. 11 (6) 2019

[2] E. Waltari et al. Functional Enrichment and Analysis of Antigen-Specific Memory B Cell Antibody Repertoires in PBMCs. Front Immunol. 10 (1452) 2019

[3] L, Ouisse, Antigen-specific single B cell sorting and expression-cloning from immunoglobulin humanized rats: a rapid and versatile method for the generation of high affinity and discriminative human monoclonal antibodies. BMC Biotechnology. 17(3) 2017

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