Cyto-Mine---助力快速有效的原代B细胞筛选

背景

与传统的杂交瘤技术相比，单个B细胞筛选的高通量技术在治疗性抗体的发现过程中提供了许多优势。由Köhler和Milstein在1975年引入的杂交瘤技术已经被FDA获批并有着治疗性抗体的较高成功率。然而，这项技术的一个最显著的局限性是高通量的筛选命中率低。只有一小部分分泌抗体的动物免疫B细胞群被筛选出来，许多关键的抗体分泌细胞在细胞加工和融合过程中丢失。因此，可以筛选整个B细胞群的技术的发展是至关重要的，以确保关键目标特异性抗体分泌细胞不会被错过。

Cyto-Mine新型微滴技术提供一个了强大的高通量平台，用于在仅仅两天内筛选整个B细胞库中的抗原特异性抗体分泌B细胞，同时保证细胞活性。Cyto-Mine可以通过一次包裹多达4000万个细胞，测定靶抗原，选择抗原特异性抗体分泌细胞，以及将单细胞分配到96或384孔板中，从而高效筛选具有抗原特异性的抗体分泌细胞。

方法

样本制备

将来自免疫小鼠的冷冻淋巴细胞解冻并用新鲜培养基洗涤重悬。如表1所示，细胞悬液通过30μm细胞过滤器过滤，以去除细胞团块或碎片。然后使用封装培养基对细胞进行计数并稀释至所需的工作浓度。向1mL 细胞样品中加入 IgG 或抗原特异性FRET测定试剂。然后将样品转移到Cyto-Cartridge 中，并装入Cyto-Mine 中。

表1

Cyto-Mine® 工作流程

Cyto-Mine 首先将细胞包裹在450pL微滴内(图1)。微滴包裹效率根据细胞的稀释水平进行了优化。包裹后，将细胞孵育至可检测的分泌抗体水平，并使用先前开发的测定方法进行测定以鉴定分泌的抗体。在两天内的不同时间段利用IgG和抗原特异性测定进行筛选。Cyto-Mine 选择性地对高产B细胞进行分选，随后分配到微滴板的单个孔中，并同时会对微滴进行成像以确保单克隆性。

图1 单个细胞或每微滴多个细胞的包裹  A)在培养基中将大量细胞(大于100万)稀释至1 × 10⁸个细胞/mL 的浓度，导致每个微滴中有多个细胞；B)将细胞稀释至1x10⁶个细胞/mL 的浓度，以保证每个微滴中大部分为1个细胞

Cyto-Mine® 分析

Cyto-Mine的关键分析功能之一是它能够检测每个细胞中抗体的特定分泌。起始细胞群在装载到Cyto-Mine之前，与适当的检测探针对混合。检测探针与感兴趣的分泌抗体结合，诱导FRET介导的荧光信号，如图2和图3所示。

图2 使用基于Cyto-Mine微滴的FRET IgG分泌测定法检测阳性克隆。在微滴包裹过程中，定制的一对IgG特异性荧光探针被包裹在每个微滴内。被包裹细胞分泌的IgG被形成的FRET三联体复合物的检测探针对识别

图3 基于细胞微滴的FRET抗原特异性分析法读出阳性事件。由荧光抗原和荧光 IgG 探针组成的定制探针对在包裹期间被捕获在每个微滴内。只有包裹细胞分泌的抗原特异性IgG被形成诱导荧光信号偏移的三体 FRET 复合物的检测探针对被识别

结果

分析验证

首先用Cyto-Mine分析从小鼠淋巴结分离的B细胞样本，以鉴定含有IgG分泌细胞的微滴。其次，确定分泌的抗体是否可以被抗原特异性检测探针检测到。图4显示了来自两个独立测定的结果，其中分离的B细胞被检测到分泌一般 IgG (左图)或靶抗原特异性抗体(右图)。

图4 散点图中的每一个都显示了用不同的测定方法获得的阳性群体的代表性例子，这些测定方法表明测定探针与分泌的抗体的结合

B细胞库的有效筛选

第一轮筛选

为了检测所有的IgG分泌细胞，使用 IgG FRET分析对3900万个细胞库进行了第一轮筛选。将多个细胞包裹在微滴中，并对阳性微滴分选，然后根据汇集的微滴分配方案将其分配到6孔板的单孔中。鉴于包裹导致所有微滴都含有多个细胞，阳性率为0.22% ，只有少部分细胞积极分泌 IgG (图5)。在整个工作流程中记录细胞活力，如图5和6所示，Cyto-Mine 在分析和孵育期间保留了原代 B 细胞的活力，证明了该平台与原代细胞的两轮筛选的兼容性。

图5 多重B细胞筛查

图6 Cyto-Mine运行后的原代B细胞活力测定

第二轮筛选

过夜培养后，用抗原特异性FRET分析完成第二轮筛选，以检测分泌特异性抗体的细胞。这次筛选是将单个细胞包裹在微滴中，阳性微滴被分配到含有裂解缓冲液的孔中(图7)。如图8所示，实验成功地重复了3次，表明此方法的可行性。

图7 单个 B 细胞筛选

图8 单个B细胞重复筛选实验

结论

以上数据显示出Cyto-Mine有效筛选整个B 细胞库的能力，既能鉴定分泌抗体的细胞，又能分离分泌抗原特异性抗体的罕见细胞。这两步的过程中，首先通过微滴包裹富集IgG分泌的单个细胞，然后使用抗原检测法来探测抗原特异性抗体并分离分泌这些抗体的罕见细胞，所有这一切工作只用了两天时间。最重要的是，在整个过程中，B 细胞的细胞活力得以维持。

Cyto-Mine 技术优势  

速度

在单克隆抗体的发现和开发中加速发现抗原特异性抗体

简单

连续、集成和自动化的过程消除了对多种仪器的需要

效率

更高效的对大量抗体分泌细胞(总 B 细胞库)的深入筛选，以克服杂交瘤技术的低效率

细胞相容性

微滴包裹确保了B细胞在整个分离过程中的良好生存能力

参考文献

1. Lu, Z.-J.et al., 2012. Frontier of therapeutic antibody discovery. World Journal of Biological Chemistry, pp. 187-196. 

2. Josephides, D. et al. (2020). Cyto-Mine: An Integrated, Picodroplet System for High-Throughput Single-Cell Analysis, Sorting, Dispensing, and Monoclonality Assurance. SLAS TECHNOLOGY: Translating Life Sciences Innovation. https://doi.org/10.1177/2472630319892571

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