Beacon单细胞光流控筛选技术:单细胞水平的抗体筛选与细胞功能分析

做抗体筛选的人大多有过这样的体验:杂交瘤上清混着几百个克隆的分泌产物,ELISA读出来的数值漂亮,却说不清信号来自哪个细胞。单细胞光流控(optofluidics)的思路恰好相反------先把细胞一个个"安置"好,再做检测。

以Beacon为代表的平台利用光诱导介电泳(Opto-Electro Positioning, OEP)实现这一目标:投射在光电导层上的结构光图案产生局域电场,把单个细胞非接触式地拖曳进纳升级腔室(nanopen)1。一张芯片上集成了数千乃至上万个这样的微腔,彼此经流道连通,培养与检测可以交替进行。

图1 OEP光诱导介电泳单细胞操纵原理(图片来源:依据 Jorgolli M, et al. Biotechnol Bioeng. 2019;116(9):2393-2411 绘制)

抗体筛选时,被锁定在腔室内的浆细胞会持续分泌抗体。由于腔体只有纳升级,抗体浓度短时间内即可累积到可检测水平;向芯片内通入荧光标记的抗原或检测试剂后,腔室上方会出现荧光"晕"状信号,强度与分泌量正相关2,3。相比孔板ELISA需要数天扩培,这类读出通常数小时内就能完成。

图2 纳升腔室内抗体分泌与荧光信号检测原理(图片来源:依据 Fu M, et al. STAR Protoc. 2024;5(4):103389 绘制)

更有价值的是功能维度。除了"是否结合抗原",还可以在芯片上引入表达靶点的细胞,开展受体-配体阻断、抗体竞争、表位分型等实验;对ADC类项目的早期评估,也能借助报告细胞观察内吞行为1,4。结合、分泌与功能信息在同一张芯片上依次获得,这正是光流控技术抗体功能分析区别于传统流程的地方。

当然,这类平台并非没有门槛:样本前处理与富集质量直接决定上机效率,芯片成本与数据通量也要求实验设计有明确目标。从不少团队的实际经验看,把富集环节做扎实,往往比追求更高的上机数量更影响最终产出。

天津卡梅德生物(KMD Bioscience)面向抗体发现与重组蛋白研究领域,提供单B细胞筛选、噬菌体展示与纳米抗体文库构建筛选、重组蛋白表达纯化、SPR/BLI亲和力测定及小分子抗原设计制备等服务。公司拥有自建技术平台与经验丰富的项目团队,可从抗原制备、免疫方案设计到单细胞筛选与抗体表征提供一站式支持,欢迎与我们交流项目方案。

参考文献

  1. Jorgolli M, Nevill T, Winters A, et al. Nanoscale integration of single cell biologics discovery processes using optofluidic manipulation and monitoring. Biotechnology and Bioengineering, 2019, 116(9): 2393-2411. (PMID: 31112285)
  1. Fu M, Wang X, Tang S, et al. Protocol for isolating antigen-specific monoclonal antibodies from immunized mice utilizing the Beacon platform. STAR Protocols, 2024, 5(4): 103389. (PMID: 39396232)
  1. Winters A, McFadden K, Bergen J, et al. Rapid single B cell antibody Discovery using nanopens and structured light. MAbs, 2019, 11(6): 1025-1035. (DOI: 10.1080/19420862.2019.1624126)
  1. Shapiro M B, Boucher J, Brousseau A, et al. Alpaca single B cell interrogation and heavy-chain-only antibody discovery on an optofluidic platform. Antibody Therapeutics, 2023, 6(3): 211-223. (DOI: 10.1093/abt/tbad018)
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