干貨+書籍福利 | 單?B?細胞技術?+?自動化：抗體藥物研發的?“效率雙引擎”

摘要:單克隆抗體（mAbs）的研發核心，是從海量B細胞中精準捕獲能產生目標抗體的“優質細胞”。單B細胞技術解決了“如何識別目標細胞”的科學問題，而自動化設備則攻克了“如何高效分離篩選”的工程難題。本文結合 CellCelector Flex全自動無損單細胞篩選系統，深度解析設備如何與單B細胞技術協同，從技術原理、工作流程、核心優勢等方面，拆解抗體藥物研發從實驗室篩選到規模化生產的全鏈條優化方案，為生物醫藥從業者提供實操性技術參考。一、傳統單B 細胞技術：雜交瘤技術的堅守與局限

雜交瘤技術是最早的單克隆抗體制備方法，核心是將短壽抗體分泌細胞與永生骨髓瘤細胞融合，形成可無限增殖、持續分泌特定抗體的雜交瘤細胞。

操作上，小鼠經目標抗原免疫后，提取脾臟抗體分泌細胞，經PEG介導與骨髓瘤細胞融合，再通過HAT培養基篩選、有限稀釋法亞克隆，最終獲得目標細胞（如圖 1A 所示）。

該技術短板明顯：流程耗時4-6個月，細胞融合效率極低（每10萬個僅約1個成功），通量低；還存在抗體產量低、染色體不穩定問題，培養中高分泌克隆可能被淘汰。

但其仍被沿用，優勢在于可利用可溶性抗體篩選膜蛋白、GPCR等難處理抗原，且能借助常規設備開展功能檢測，具有不可替代性。

傳統范疇還有記憶B細胞與ASC培養技術：單個B細胞經特定條件培養或EB病毒永生化后，通過ELISA檢測抗體（如圖 1B 所示）。熒光灶法則無需物理分隔，可通過熒光信號篩選更多單B細胞。

膜結合BCR染色技術通過熒光標記抗原結合B細胞表面BCR，流式分選目標記憶B細胞（如圖 1C 所示），其通量高、成本低，但依賴可溶性抗原，易出現假陽性。

圖1 單 B 細胞篩選技術（傳統細胞培養設備）來源：Trends in Immunology, December 2021, Vol. 42, No. 12

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二、前沿高通量單細胞技術：突破篩選瓶頸的新范式

隨著技術發展，微流控、微腔室技術憑借微型化、高通量的特點，成為單B細胞技術的新寵。它通過縮小反應體積，大幅縮短了抗體檢測的時間，還能實現對單個B細胞的精準操控，尤其適合體外存活時間短的骨髓源漿細胞研究。

單B細胞篩選方法分為開放型和封閉型檢測（如圖 2A 所示）。開放型如 Berkeley Lights Beacon 技術，將單個B細胞置于納升級的 NanoPen 腔室中，借助熒光信號快速檢測抗原特異性抗體，再通過光電極定位技術回收目標細胞；微流控腔室、微雕刻系統和微毛細管陣列也屬于開放型，各有不同的篩選和細胞回收方式，其中微毛細管陣列能實現百萬級B細胞的篩選，通量極高。

封閉型檢測主要是油包水液滴微流控系統，將單個B細胞、抗原偶聯磁珠等封裝在油滴中，通過抗體與抗原的結合信號篩選目標細胞，部分系統還會利用熒光共振能量轉移（FRET）信號實現檢測。不過這類技術成本較高，且需要專業的操作技能。

B細胞復制技術則是另一種創新思路（如圖 2B 所示），先從短壽的抗體分泌細胞中獲取天然配對的VH-VL基因，構建文庫后在酵母、噬菌體等宿主細胞表面展示，再進行抗原篩選。這種方法解決了短壽B細胞的研究難題，但技術復雜度高，僅少數實驗室能開展。

單B細胞庫分析與克隆擴增指導鑒定技術（如圖 2C 所示）是借助單細胞轉錄組技術，分析免疫后擴增的B細胞克隆，篩選出高豐度的 VH-VL 序列，再通過重組表達驗證抗體特異性。該技術適合未知靶點的抗體發現，但流程較長，且難以篩選到稀有克隆。

圖2單 B 細胞篩選技術（微型化設備），來源：Trends in Immunology, December 2021, Vol. 42, No. 12

三、技術痛點：單B細胞篩選為何需要自動化設備？

單B細胞技術的核心目標是“精準、高效獲取抗原特異性B細胞”，但傳統操作流程中存在三大痛點：

1.單克隆性驗證難：手動篩選無法保證分離的細胞是真正的單細胞克隆，易出現混合克隆污染，導致后續研發失敗。

2.通量與效率矛盾：傳統方法一天僅能處理數百個細胞，面對數百萬級別的B細胞庫時，篩選周期長達數月，影響整體研發效率。

3.細胞存活率低：手動挑取、轉移過程中，細胞易受機械損傷，尤其是嬌貴的B細胞和雜交瘤細胞，存活率往往不足 50%。

4.數據追溯性差：手動操作難以記錄每個細胞的來源、篩選過程和檢測數據，不符合 GLP/GMP 規范，影響臨床轉化。

而 CellCelector Flex 這類全自動設備的出現，正是針對這些痛點設計的，通過 “圖像驗證 + 精準操控 + 高通量處理”，讓單B細胞篩選從 “實驗室手工活” 升級為 “標準化工業流程”。

四、核心協同：CellCelector Flex如何適配單B細胞技術？

單B細胞技術的核心流程是“細胞分離→篩選驗證→克隆擴增→抗體獲取”，CellCelector Flex通過模塊化設計和專屬技術，完美適配每個環節，尤其在單B 細胞、雜交瘤細胞、CHO細胞的篩選中表現突出。

（一）納米孔技術：解決單克隆性核心難題

單克隆性是抗體藥物研發的“生命線”，CellCelector Flex 搭載的高通量納米孔克隆（HT-NIC）技術，從根源上保證了細胞的單克隆性。

圖3. CellCelecter全自動無損細胞分離系統

其核心載體是納米孔板 —— 每個孔底部有數千個微型納米孔（最大規格可達 10 萬個），孔徑僅 100-200μm，能將單個細胞精準分隔在獨立納米孔內。這種設計既實現了 “物理隔離”，又讓所有細胞共享同一種培養基，形成有效的共培養環境，兼顧了單克隆性和細胞生長活力。

圖4 掃描孔和不同縮放級別的概覽（10倍），可以細化到單個納米孔的成像。CellCelector允許自動掃描和檢測納米孔板和孔

與傳統甲基纖維素半固體培養基相比，納米孔板的液體培養環境更利于細胞生長，即使是極難培養的B細胞系，也能達到行業領先的單細胞生長率。鋪板后，設備通過明場成像自動掃描，識別包含單細胞的納米孔并記錄位置，提供可視化的單克隆性證明，徹底擺脫了傳統方法“靠概率保證單克隆”的局限。

（二）全流程自動化：打通單B細胞篩選快速通道

CellCelector Flex 將單B細胞篩選的多個步驟整合為自動化流程，從陽性細胞鑒定到陽性細胞轉移，全程無需人工干預，大幅提升效率。

1.B細胞篩選專屬workflow（一天內完成）

細胞上樣（10分鐘）：將單細胞混懸液加入納米孔板，細胞按泊松分布隨機捕獲在納米孔中，實現自動分隔。

圖5.H 100 型納米孔：正六邊形 100 μm 納米孔，接種 B 細胞和特異性抗原包被微球

單細胞篩選（15分鐘）：設備通過倒置顯微鏡和高精度自動對焦系統，在明場下掃描識別單細胞，生成納米孔內細胞分布圖。

圖6. 使用 CellCelector 在明場中掃描接種孔。軟件自動識別單細胞納米孔

分泌抗體分析（2-3小時）：直接在納米孔內進行分泌物檢測，支持多種分析模式 —— 包括抗原包被納米孔板、報告細胞測定、抗原偶聯微球檢測等，精準篩選分泌目標抗體的 B 細胞。

圖7. 基于納米孔的分泌測定示意圖

陽性細胞轉移（1小時）：采用溫和的機械挑取模式，將陽性B細胞轉移至 PCR 板，保證高存活率，以便后續提取抗體基因。

圖8. 細胞轉移

輸出報告（15分鐘）：自動生成包含細胞圖像、熒光數據、陽性細胞納米孔編號與目標孔板位置的完整報告，可對接 LIM 系統，滿足合規要求。

這種流程設計，讓原本需要數天的B細胞篩選工作濃縮在一天內完成，尤其適合稀有抗體的快速挖掘 —— 能高效檢測具有獨特特性的稀有B細胞，解決了傳統方法難以找到稀有抗體的痛點。

（三）多場景適配：覆蓋抗體藥物研發全鏈條

除了單B細胞篩選，CellCelector Flex 還能適配雜交瘤技術、CHO 細胞篩選等傳統抗體藥物研發路徑，實現 “一套設備覆蓋全流程”。

1.雜交瘤細胞篩選：精準識別高產克隆

雜交瘤技術的關鍵是篩選高產抗體的克隆，CellCelector Flex 通過“熒光光暈法” 實現高效篩選：雜交瘤細胞分泌的抗體在半固體培養基中形成熒光光暈，設備通過對比克隆大小與光暈強度，計算抗體產生率，自動排序并挑選高產克隆。

其半固體培養基挑取模塊提供500μm和1200μm兩種挑頭，可根據克隆尺寸精準挑取，轉移過程溫和，細胞存活率遠高于傳統方法，轉移后能快速在 96/384 孔板中擴增。

圖9 半固體培養基挑取模塊

2. CHO細胞篩選：適配工業量產需求

CHO 細胞是抗體藥物工業生產的核心細胞系，CellCelector Flex 能從納米孔板中精準分離 CHO 細胞克隆，支持明場、相差、熒光等多種成像模式，可通過熒光標記二抗檢測CHO細胞克隆抗體分泌水平，挑取后的細胞在新環境中能持續生長，滿足規模化生產對細胞活力的要求。

五、技術優勢：自動化設備帶來的研發變革

CellCelector Flex 與單 B 細胞技術的結合，不僅解決了傳統流程的痛點，更帶來了三大核心變革：

1.效率提升：從批量篩選精準狙擊

傳統單B細胞篩選依賴 96 孔板手動操作，通量低、周期長；而CellCelector Flex的納米孔技術可實現單塊板1,000,000個B細胞的同時篩選，一天處理上百萬個B細胞，通量提升數十倍，大幅縮短研發周期。

2.成本優化：減少資源浪費與重復工作

通過圖像驗證生產細胞系單克隆性，避免了因混合克隆導致的二次篩選，節省了培養基、耗材和培養箱空間；同時，高產克隆的精準篩選減少了后續擴增和檢測的無效投入，整體研發成本降低 30% 以上。

3.合規性保障：滿足臨床轉化要求

全程自動化記錄和數據追溯，符合GLP/GMP標準，每個挑取過程都有高質量顯微圖像供查驗，解決了傳統手動操作數據不完整、合規受限的問題，為抗體藥物從實驗室基礎研究走向臨床實驗提供了可靠保障。

六、未來趨勢：單B細胞技術與自動化設備的深度融合

隨著抗體藥物研發向 “更快、更準、更低成本” 方向發展，單B細胞技術與自動化設備的融合將更加緊密：

1.高通量與高特異性結合：未來設備將整合更多熒光通道（目前已支持 6 個通道、14 種顏色），實現多抗原同時篩選，進一步提升稀有抗體的發現效率。

2.功能篩選一體化：將抗體中和活性檢測、成藥性評估等功能整合進自動化流程，在早期篩選階段排除成藥性差的克隆，減少后期研發失敗。

3.AI輔助篩選：結合人工智能算法，通過分析細胞形態、熒光強度等數據，預測抗體產量和穩定性，實現 “智能篩選”，進一步提升研發精準度。

七、結語：技術工具推動生物醫藥創新

單B細胞技術為抗體藥物研發提供了“精準識別”的科學基礎，而 CellCelector Flex 這類自動化設備則提供了“高效落地”的工程解決方案。兩者的協同，讓抗體藥物研發從“依賴經驗的手動操作”升級為“標準化、高通量、可追溯的工業流程”，不僅縮短了研發周期、降低了研發成本，更提高了抗體藥物的研發成功率。

即便AI技術飛速發展，單B細胞技術依然不可或缺。對天然配對 VH-VL 抗體的分離，以及無抗原靶向的抗體篩選，仍是免疫學研究的核心，也將持續為單克隆抗體的發現提供關鍵支撐。

對于生物醫藥企業和科研機構而言，掌握這種“技術 + 設備”的協同方案，將在抗體藥物研發的激烈競爭中占據先機。未來，隨著設備技術的不斷迭代和單 B 細胞技術的持續突破，必將有更多高效、安全的抗體藥物走向市場，為疾病治療帶來新的希望。

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