NBT | 快速发现单克隆抗体的新方法

导读

免疫系统在感染或接种疫苗后产生的抗体是治疗、诊断和研究中的重要工具。

人类来源的抗体相比动物或体外筛选的抗体具有天然兼容性、更少的非特异性结合、较好的安全性和开发潜力。

传统上，治疗性单克隆抗体主要来自记忆B细胞，而抗体分泌细胞（ASCs）尽管它们可能产生高亲和力的抗体并主导体液免疫反应，但由于技术限制和难以获取，在抗体发现中未被充分利用。

当前研究ASCs的手段，如无偏浆母细胞分选或ELISpot分析，都存在一定局限性，需要新的方法来提高检测挖掘效率。

2024年8月14日，英国剑桥大学生物化学系Florian Hollfelder团队在Nature Biotechnology上发表了一篇题为“Rapid discovery of monoclonal antibodies by microfluidics-enabled FACS of single pathogen-specific antibody-secreting cells”的论文，开发了一种通过微流控和FACS技术，高效筛选抗原特异性的ASCs的新方法，能够捕获和检测分泌的抗体，并用于单细胞测序和抗体表达，显著加速了抗体药物开发。

文章索引

【标题】Rapid discovery of monoclonal antibodies by microfluidics-enabled FACS of single pathogen-specific antibody-secreting cells

【发表期刊】Nature Biotechnology

【发表日期】2024年8月14日【

作者及团队】英国剑桥大学生物化学系Florian Hollfelder团队

【IF】46.9

研究结果

一. 抗体捕获系统与筛选工作流程

识别抗原特异性抗体分泌细胞（ASCs）面临挑战，需要从大量非特异性细胞中挑选出分泌特定抗体的细胞。

作者开发了一种新方法，通过微流控技术将单个ASCs封装在抗体捕获水凝胶中，并利用FACS进行高通量筛选。

抗体通过轻链介导的捕获机制固定在琼脂糖中，确保抗体与其来源细胞的联系，同时允许荧光标记检测抗体的抗原结合和表型特征。这种方法实现了高效的抗体筛选和后续测序，适用于快速抗体发现。

二. 单个小鼠骨髓血浆细胞的抗体捕获

作者开发了一种抗体筛选流程，利用微流控和FACS技术从小鼠骨髓浆细胞中筛选抗体。

细胞封装在功能化水凝胶中，保持高存活率，并通过检测分泌的IgG识别抗原特异性细胞。通过从免疫小鼠中筛选出针对OVA的高亲和力抗体，该流程可在数小时内筛选数百万细胞，快速生成高效单克隆抗体。

三. 小鼠抗SARS-CoV-2受体结合域（RBD）抗体的直接发现

作者通过免疫小鼠并筛选RBD特异性浆细胞，发现54种抗体序列，其中5种克隆扩增显著。两种抗体（mRBD1和mRBD2）能有效中和SARS-CoV-2，但只有这两种抗体显示显著的中和效能。

结构解析表明，这些抗体与RBD的结合位点部分重叠，揭示了与其类似的中和机制。

四. 直接发现人类抗SARS-CoV-2 RBD抗体

团队改进了技术以直接从人类中分离抗体，他们用SARS-CoV-2 RBD免疫小鼠后，从骨髓中富集浆细胞，并筛选了分泌RBD特异性IgG的抗体，获得了185种抗体序列，其中17种与已知的SARS-CoV-2 RBD抗体克隆型匹配。

作者表达了16种抗体，94%与RBD结合，80%具备中和病毒的能力，hRBD16在中和Omicron BA.1时仍保持较高效力。

这些结果表明，该技术能够快速筛选和识别高效的抗病毒抗体，具有广泛的应用前景。

五. 在ASC筛选过程中选择特异性结合位点

作者利用FACS的多重检测能力筛选特异性结合位点。

他们通过分离B细胞并将其封装在水凝胶珠中，选择了结合S1但不结合RBD的抗体。筛选出信号比最高的抗体后，发现它们对S1的亲和力在皮摩尔范围内，并能有效中和WT SARS-CoV-2，但对Omicron BA.1无效，这表明FACS可以有效预选具有特定结合特性的抗体。

总结

本文开发了一种简便技术，用于从抗体分泌细胞（ASCs）中快速发现单克隆抗体。这种方法结合了微流控单细胞封装和流式细胞术抗原捕获，能在2周内从数百万个小鼠和人类ASCs中筛选出高亲和力和中和能力的抗体，此技术提高了抗体发现效率，并有助于研究保护性抗体的生成。

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