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

Pfizer演講現(xiàn)場(BPI US West展會)[1]
Genentech則開發(fā)了單一位點多質(zhì)粒順序整合技術(shù),,成功實現(xiàn)了一個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24-28周,,而定點整合技術(shù)可縮短70%以上時間,。

Genentech演講現(xiàn)場(BPI US West展會)[1]
國內(nèi)也有一些定點整合平臺,如大灣生物AlfaCell平臺已與鼎康生物CDMO平臺深度整合,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[2],。
智能定點整合技術(shù)(Intelligent Site-Specific Integration,SSI)是基因編輯技術(shù),、人工智能算法與自動化設(shè)備的融合,。與傳統(tǒng)隨機整合(RTI)相比,它實現(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個月,。深圳太力生物的服務(wù)明確承諾1.5個月內(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)的實踐表明,定點整合技術(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)管機構(gòu)認(rèn)可,,成為IND時間線突破的新窗口。在BPI Asia 2024會議上,,專家指出定點整合細(xì)胞株的數(shù)據(jù)一致性顯著簡化了審批流程,。
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)及重組酶識別位點(如BxB1 attP位點)作為“著陸墊”(landing pad),。此階段需篩選獲得熒光均一、生長穩(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)胞會失去熒光信號,,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)胞打印機在智能定點整合技術(shù)中的應(yīng)用
宿主細(xì)胞篩選階段
基于熒光強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追蹤報告,,滿足FDA單克隆源性要求。

智能定點整合單克隆篩選流程圖
站在生物制藥工業(yè)化的轉(zhuǎn)折點上,,智能定點整合技術(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——從隨機試錯走向理性設(shè)計,從人工操作邁向智能自動化,。
然而,,一個不可忽視的現(xiàn)實是:市場上定制一個采用智能定點整合技術(shù)開發(fā)的優(yōu)質(zhì)細(xì)胞株,價格往往高達(dá)上千萬人民幣,。這對于許多研發(fā)管線豐富,、項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“入場券”,,反而點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整合技術(shù)平臺,!
自主平臺的構(gòu)建離不開關(guān)鍵設(shè)備的投入,Cytena單細(xì)胞打印機是平臺的核心硬件,,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】筆者親歷丨定點整合殺瘋了的BPI US West現(xiàn)場
【2】博安生物定點整合細(xì)胞株開發(fā)平臺BA-Fastcell®亮相BPI Asia 2024
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