智能定點(diǎn)整合技術(shù):細(xì)胞株開發(fā)進(jìn)入精準(zhǔn)高效新時(shí)代
近兩年熒光標(biāo)記技術(shù)興起的轉(zhuǎn)機(jī)來自于一項(xiàng)融合人工智能與基因編輯的可將生物藥開發(fā)時(shí)間從6個(gè)月縮短至1.5個(gè)月的創(chuàng)新技術(shù)-智能定點(diǎn)整合。在2024年BPI US West會(huì)議上,Pfizer、Genentech、Takeda等紛紛展示了各自的定點(diǎn)整合平臺(tái):Pfizer采用雙質(zhì)粒雙位點(diǎn)策略,通過BxB1整合酶將兩個(gè)不同載體分別整合到兩個(gè)獨(dú)立位點(diǎn),用紅綠熒光標(biāo)記篩選無熒光轉(zhuǎn)化子。

Pfizer演講現(xiàn)場(chǎng)(BPI US West展會(huì))[1]
Genentech則開發(fā)了單一位點(diǎn)多質(zhì)粒順序整合技術(shù),成功實(shí)現(xiàn)了一個(gè)knob-into-hole雙抗的11g/L高表達(dá);AbbVie和MSD的聯(lián)合分析顯示,傳統(tǒng)細(xì)胞株開發(fā)平均耗時(shí)24-28周,而定點(diǎn)整合技術(shù)可縮短70%以上時(shí)間。

Genentech演講現(xiàn)場(chǎng)(BPI US West展會(huì))[1]
國(guó)內(nèi)也有一些定點(diǎn)整合平臺(tái),如大灣生物AlfaCell平臺(tái)已與鼎康生物CDMO平臺(tái)深度整合,為全球客戶提供全流程加速服務(wù);博安生物則在2024年10月推出了BA-Fastcell®平臺(tái)[2]。
智能定點(diǎn)整合技術(shù)(Intelligent Site-Specific Integration,SSI)是基因編輯技術(shù)、人工智能算法與自動(dòng)化設(shè)備的融合。與傳統(tǒng)隨機(jī)整合(RTI)相比,它實(shí)現(xiàn)了從“盲目撒網(wǎng)”到“精準(zhǔn)投放”的根本轉(zhuǎn)變。
將傳統(tǒng)24-28周的周期壓縮至6周。大灣生物展示的數(shù)據(jù)顯示,從DNA轉(zhuǎn)染到獲得研究細(xì)胞庫(RCB)僅需1.5個(gè)月。深圳太力生物的服務(wù)明確承諾1.5個(gè)月內(nèi)交付穩(wěn)定高產(chǎn)單克隆。
表達(dá)量普遍達(dá)5g/L以上,是傳統(tǒng)方法的1.5-2倍。更值得關(guān)注的是,雙抗正確配對(duì)率突破80%,產(chǎn)品純度可達(dá)98.8%。穩(wěn)定性也顯著提升,達(dá)到100%穩(wěn)定性傳遞。
僅用“1塊96孔板”即可完成單克隆篩選,避免大量重復(fù)工作。Pfizer等企業(yè)的實(shí)踐表明,定點(diǎn)整合技術(shù)可減少30%以上的開發(fā)成本。
均一性高的細(xì)胞池獲得監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)可,成為IND時(shí)間線突破的新窗口。在BPI Asia 2024會(huì)議上,專家指出定點(diǎn)整合細(xì)胞株的數(shù)據(jù)一致性顯著簡(jiǎn)化了審批流程。
第一步:熒光宿主細(xì)胞構(gòu)建與篩選
利用CRISPR-Cas9等基因編輯工具,在CHO細(xì)胞基因組中篩選高轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域,插入包含熒光蛋白(如GFP)及重組酶識(shí)別位點(diǎn)(如BxB1 attP位點(diǎn))作為“著陸墊”(landing pad)。此階段需篩選獲得熒光均一、生長(zhǎng)穩(wěn)健的單克隆宿主細(xì)胞。
將包含目標(biāo)基因(如抗體序列)和同源重組臂的表達(dá)載體導(dǎo)入宿主細(xì)胞,利用重組酶介導(dǎo)的位點(diǎn)特異性重組,將目標(biāo)基因精準(zhǔn)置換熒光標(biāo)記。成功整合的細(xì)胞會(huì)失去熒光信號(hào),成為“無熒光轉(zhuǎn)化子”。此階段需篩選出成功整合的無熒光的陽性克隆。
Cytena單細(xì)胞打印機(jī)在智能定點(diǎn)整合技術(shù)中的應(yīng)用
宿主細(xì)胞篩選階段
基于熒光強(qiáng)度高效分選陽性宿主細(xì)胞,溫和的噴墨技術(shù)確保細(xì)胞活力。
宿主細(xì)胞篩選視頻
目的基因整合后細(xì)胞篩選階段:在一群熒光細(xì)胞中反向精準(zhǔn)分選無熒光細(xì)胞(即成功整合的細(xì)胞),其噴嘴圖像可提供單細(xì)胞來源的證據(jù),單細(xì)胞率>95%。
成功整合細(xì)胞篩選視頻
Cytena設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于:分選溫和、快速、單細(xì)胞率高,熒光和非熒光細(xì)胞都能高效分選、使用無菌一次性墨盒杜絕交叉污染、結(jié)合成像設(shè)備可提供完整的克隆生長(zhǎng)追蹤報(bào)告,滿足FDA單克隆源性要求。

智能定點(diǎn)整合單克隆篩選流程圖
站在生物制藥工業(yè)化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上,智能定點(diǎn)整合技術(shù)代表的不僅是效率提升,更是一種研發(fā)范式的根本轉(zhuǎn)變——從隨機(jī)試錯(cuò)走向理性設(shè)計(jì),從人工操作邁向智能自動(dòng)化。
然而,一個(gè)不可忽視的現(xiàn)實(shí)是:市場(chǎng)上定制一個(gè)采用智能定點(diǎn)整合技術(shù)開發(fā)的優(yōu)質(zhì)細(xì)胞株,價(jià)格往往高達(dá)上千萬人民幣。這對(duì)于許多研發(fā)管線豐富、項(xiàng)目迭代快的生物技術(shù)公司,尤其是處于發(fā)展關(guān)鍵期的Biotech而言,無疑是一筆沉重的負(fù)擔(dān),讓不少企業(yè)望而卻步。這高昂的“入場(chǎng)券”,反而點(diǎn)燃了另一股燎原之火——越來越多的企業(yè)不再滿足于“購買服務(wù)”,而是開始戰(zhàn)略性“投資未來”,著手自主組建智能定點(diǎn)整合技術(shù)平臺(tái)!
自主平臺(tái)的構(gòu)建離不開關(guān)鍵設(shè)備的投入,Cytena單細(xì)胞打印機(jī)是平臺(tái)的核心硬件,貫穿宿主細(xì)胞篩選和目的基因整合細(xì)胞篩選兩大關(guān)鍵步驟,確保高效率、高活力、合規(guī)的單克隆分離。

參考資料:
【1】筆者親歷丨定點(diǎn)整合殺瘋了的BPI US West現(xiàn)場(chǎng)
【2】博安生物定點(diǎn)整合細(xì)胞株開發(fā)平臺(tái)BA-Fastcell®亮相BPI Asia 2024
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