PD-1/PD-L1免疫檢驗點拮抗型抗體在腫瘤免疫治療領域取得突破性進展，近年來雙特異性抗體T細胞接合器（T Cell Engager）和靶向共刺激受體的激動型抗體迎來了開發的浪潮。然而，免疫激動型抗體的開發具有很大的挑戰，需要綜合抗體親和力、表位、效價、簇形成、Fcγ受體相互作用、受體占用率等多方面的考慮。

生物科技支柱技術噬菌體展示技術巧妙的實現了蛋白表型和基因型的偶連，從而可以基于親和力對上億種分子進行高效篩選。激活型抗體的篩選只能依賴于對幾千個抗體逐個純化、表達和和檢測，因此藥物研發領域迫切需要開發一種高通量的激活型抗體篩選方法。

近日，南開大學張宏愷課題組與高誠生物醫藥有限公司、上海科技大學及上海交通大學合作在Science Advances期刊上發表題為High throughput functional screening for next generation cancer immunotherapy using droplet-based microfluidics的文章。

研究團隊開發了基于液滴微流控系統的高通量功能型抗體篩選技術（圖1），首先構建慢病毒抗體文庫并用該文庫感染細胞，每個細胞僅被一個病毒感染從而每個細胞分泌一種抗體；之后通過液滴微流控系統將單個抗體分泌細胞與單個報告細胞共包裹在同一個微液滴中，每一個液滴相當于一個獨立的微型反應器，互不影響；細胞在液滴中培養后，通過熒光激活液滴分選（FADS）系統，分選出含有激活報告細胞的液滴，液滴微流控系統可以在數小時實現對數百萬個液滴的生成和分選；隨后，從液滴中回收抗體分泌細胞、擴增并進行下一輪篩選；經過多輪篩選后從富集細胞中提取抗體基因進行測序，從而確定活性抗體的序列。

圖1 基于液滴微流控系統的高通量功能型抗體篩選技術流程圖

研究人員利用基于液滴微流控系統的高通量功能型抗體篩選技術篩選CD40受體的激動型抗體。經過兩輪篩選后，研究人員對初始文庫和兩輪篩選后的抗體庫進行三代測序及生物信息學分析，發現一些抗體實現了逐輪的富集，對富集程度最高的5個抗體進行表達純化和驗證發現5個抗體都是CD40的強激動型抗體。研究人員利用該方法篩選出了初始頻率僅有0.02%的活性抗體，而初始文庫中比例很高的無活性抗體在篩選過程中被逐輪淘汰。值得一提的是，基于該平臺篩選出的CD40激動劑抗體C04，在小鼠模型中有效激活免疫系統并抑制腫瘤生長，未經任何優化的C04抗體的安全性和有效性均媲美臨床試驗中的CD40激動型抗體CP870893。另外，研究人員利用該方法經過一輪篩選即獲得多個anti-Her2×anti-CD3雙特異性抗體T細胞接合器。

該論文報道了一種基于液滴微流控系統的高通量功能型抗體篩選方法，有效實現了基因型和活性表型的耦合，使得從百萬種多樣性的抗體中快速篩選活性抗體成為可能，且節約了人力和資金的投入，將能夠促進下一代腫瘤免疫療法藥物的開發。同時，該研究范式將能夠應用于多肽和細胞因子改造、細胞間通訊和TCR與新生抗原配對等多方面的研究。

南開大學助理研究員王媛博士和博士生晉瑞娜為論文共同第一作者，高誠生物沈冰清博士和上海科技大學王瑋博士做出了關鍵貢獻。

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