不同的抗体发现平台均有各自的优势:杂交瘤技术 发展最为成熟、获得抗体分子多具有高亲和力;噬菌体展示技术 可以获得全人抗体序列且无需动物免疫、节省时间;而单B细胞筛选平台 可以更好地保留B细胞多样性,种属适用范围广,同时通常使用记忆B细胞和浆细胞(在体内经历了亲和力成熟过程),因此抗体亲和力高,而且筛选效率独树一帜。
本文涉及如下单B细胞平台种类:包括基于FACS、液滴微流控、微流控小室(Beacon平台)等平台
平台类型 | 种属 | 细胞类型 | 检测通量 |
---|---|---|---|
流式分选 | 人、鼠、兔等 | 记忆细胞 or 浆细胞(需培养) | 速度10000 cell/s(一天高达10^8 cells) |
液滴微流控 | 人、鼠、兔等 | 浆细胞 | 10^5 cells |
Beacon平台 | 鼠 | 浆细胞 | 4块芯片,80k cells |
1. 基于流式细胞分选技术(FACS)
(1)动物免疫:小鼠 or 兔子
(2)细胞悬液制备:解离免疫动物脾脏获得单细胞悬液 or 直接获得骨髓、外周血
(3)流式分选:利用荧光标记的抗体对B细胞表面标记物进行染色,通过流体动力聚焦和换能器的振动将流体割裂成微液滴,每一个液滴中包含等待被分选的B淋巴细胞。这些液滴通过激光产生分选信号,满足筛选条件的B细胞带电液滴最后将被静电场引导到收集管中。
如果目标抗原能偶联荧光试剂标记B细胞,可直接用于筛选抗原特异性 记忆B细胞,因为其BCR会以膜蛋白的形式展示在膜表面
(4)B细胞培养:将分选得到的B细胞培养,提取 “细胞培养的上清” 进行阳性克隆筛选
(5)单B细胞免疫组测序:挑选阳性克隆进入下游单细胞转录组测序,扩增单B细胞抗体可变区基因
(6)抗体重组表达验证
2. 基于液滴微流控技术
(1)动物免疫:小鼠 or 兔子
(2)细胞悬液制备:解离免疫动物脾脏获得单细胞悬液 or 直接获得骨髓、外周血
(3)分选得浆细胞:流式分选 or 磁珠分选(小鼠:B220阴性、CD138阳性)
(4)细胞浓度调整:加入细胞因子的“包被培养基” 调整细胞浓度在 1 x 10^6 cell/ml
(5)生成液滴:单细胞率60%左右,单个液滴组成(培养基、单个细胞、荧光标记抗原、二抗)
(6)单细胞培养:培养2-3h
(7)单细胞分选:回收产生特异性荧光的液滴(也就是筛选到的阳性克隆)
(8)单B细胞免疫组测序:油滴pool在一起,使用破乳剂释放细胞,构建单细胞cDNA文库后,扩增单B细胞抗体可变区基因
3. 基于微流控小室技术
Beacon单细胞光导系统整合了微流控技术,信号检测系统,光诱导技术为一体(可以视作细胞培养箱,生物安全柜,荧光显微镜,自动化机械臂的组合),因此可以基于细胞形态和荧光对细胞进行分离,也可以进行细胞的培养,实时检测细胞的分泌情况,在芯片上实现多重检测,并对感兴趣的细胞进行回收,自动化程度高,人员依赖小。
Beacon工作原理:其芯片有不同规格,用于抗体发现的芯片有3种(11k, 14k, 20k,根据nanopen数量区分);channel用于培养液流动,nanopen用于培养细胞;细胞导入时需要控制浓度,过低则降低nanopen的利用率,过高则造成单个nanopen存在多个克隆;细胞培养时,培养基以较低的速度在channel中流动,营养成分以自由扩散的方式进入到nanopen(纳升级别,体积小-->抗体浓度很高),细胞代谢产物在nanopen中扩散,细胞和微球等大颗粒在nanopen中保持不被冲走,阳性克隆的浆细胞会在其nanopen小室口产生荧光,多轮拍照记录荧光动态检出;选定目标细胞后再通过OEP技术将其导出(1)动物免疫:鼠 (由于“浆细胞分离试剂”存在种属限制,目前该平台只能做鼠)
(2)细胞悬液制备:解离免疫动物脾脏获得单细胞悬液 or 直接获得骨髓、外周血
(3)分选浆细胞: 流式分选 or 磁珠分选(小鼠:B220阴性、CD138阳性)
(4)Beacon平台运行:OEP细胞导入(细胞落入nanopen)-->芯片内阳性克隆筛选(chanel内导入包被了抗原的磁珠+荧光二抗,多轮拍照的方式动态观察微球荧光产生的过程)-->导出目的细胞
(5)单B细胞免疫组测序:构建单细胞cDNA文库后,扩增单B细胞抗体可变区基因
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