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别人3个月,我们7天:一次真实的抗癌药(PD-L1)筛选实验|附完整流程与数据

2026-05-27

近年来,肿瘤免疫治疗迅速发展,以PD-1/PD-L1通路为核心的免疫检查点抑制剂成为全球生物医药领域的重要突破方向,对PD-L1抗体筛选的需求愈发迫切。


那么,PD-L1抗体是什么?它能做什么?


我们体内的免疫系统(尤其是T细胞)会识别并清除异常细胞,比如癌细胞。但癌细胞有一种很聪明的“逃逸手段”:它会在表面大量表达一种叫PD-L1的蛋白。


这个蛋白就像一张“良民证”,当它和T细胞表面的PD-1受体结合时,会传递一个“停止攻击”的信号——相当于踩下了免疫系统的刹车。癌细胞就这样逃脱了免疫系统的监视,在体内疯狂生长。

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PD-L1抗体的作用,就是抢先与癌细胞上的PD-L1结合,把“良民证”挡住,不让它去接触T细胞。这样一来,T细胞的刹车被松开,重新恢复对癌细胞的杀伤能力。这就是PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂治疗的原理。


目前已有多种PD-L1抗体药物上市(如阿替利珠单抗、度伐利尤单抗),在肺癌、肝癌、胃癌等实体瘤中显示出良好疗效。但现有药物仍存在耐药、肿瘤异质性等问题,行业对新一代高活性PD-L1抗体的需求非常迫切。


微纳动力的Light Workbench光电镊平台,能够帮助客户大大加速PD-L1抗体发现的进程,缩短药物开发周期。


01

传统抗体筛选方法的痛点

要获得PD-L1抗体,首先需要找到能够分泌目标抗体的浆B细胞。传统方法主要有3种:

  • 杂交瘤技术:将B细胞与肿瘤细胞融合,使其无限增殖,再从中筛选目标抗体。整个过程需要2至3个月。

  • 噬菌体展示技术:将抗体基因展示在病毒表面,通过多轮筛选获得目标。通常需要6-8周。

  • 传统流式细胞术:通过荧光标记快速分选特定表型的B细胞,通量高,但无法直接检测抗体分泌功能,需二次验证。

这些方法存在三个核心问题:

1. 耗时长——数月的周期明显拖慢研发进度。

2. 假阳性高——传统筛选常用重组PD-L1蛋白(把PD-L1单独提取出来固定在材料上)。但真实癌细胞表面的PD-L1是嵌在细胞膜上的,周围有复杂的微环境,结构和孤立的重组蛋白并不相同。这就导致:一些抗体在重组蛋白体系中表现很好,一旦面对真实的癌细胞,就可能失效。

3. 容易漏掉高活性抗体——真正能产生高活性PD-L1抗体的B细胞本就稀少,传统流式细胞术的通量和灵敏度有限,容易错过这些“稀有目标”。


02

技术破局:光电镊(OET)精准操控单细胞

光电镊的核心原理是:在光电导芯片上,用可见光照射特定区域,该区域的导电性会增强,从而在局部形成不均匀电场。这个电场会产生一种介电泳力,可以非接触地捕获、移动或分选单个细胞。


与传统光镊(使用高能量激光,容易损伤细胞)相比,光电镊所需的能量低数个数量级,对细胞活性和完整性几乎没有影响。


简单来说:你可以把它理解为一个“光控的微型机械手”,但力度极轻,不会伤到细胞。结合算法,实现自动化细胞筛选,加速提效。



03

实验案例:从“浆细胞”到“PD-L1抗体序列”

基于Light Workbench光电镊单细胞筛选平台,以下内容完整展示了PD-L1抗体发现的典型路径:


  1. 单细胞精准导入

将免疫小鼠富集出的浆细胞样本导入芯片,光电镊系统将单个细胞精准分配到独立的微腔中。每个微腔都是一个独立的反应单元,便于后续单独检测每个细胞分泌的抗体。

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△ 自动化细胞导入过程(细胞进入流道,实拍图)


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△ 细胞从流道进入微腔(实拍图)


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△ 微珠导入过程(微珠进入流道)


  1. 功能筛选一:基于PD-L1抗原特异性微球结合实验

基于PD-L1抗原微球结合实验,筛选分泌 PD-L1 特异性抗体的浆细胞。

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△ 基于PD-L1抗原特异性微球结合实验的原理示意图

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△ PD-L1抗原与微球结合后,在微腔出口处,点亮荧光(实拍图)


  1. 功能筛选二:基于可表达特异性PDL1抗原细胞系的结合实验

利用表达PD-L1的细胞系开展天然构象结合实验,更真实地评估抗体的功能活性。相比传统重组蛋白筛选方式,这种基于天然膜蛋白环境的筛选模式,更有利于发现真正具有临床潜力的高功能抗体。

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△ 可表达特异性PDL1抗原细胞系的结合实验(示意图)

PD-L1抗原、抗体与荧光二抗结合后,

在微腔出口附近,点亮荧光,形成类似“开花”的现象

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△ PD-L1抗原、分泌的抗体与荧光二抗结合后,

在微腔出口处,点亮荧光(实拍图)


  1. 目标细胞无损导出

完成筛选后,利用光电镊将筛选出的阳性单细胞从芯片微腔内导出,转移至孔板。整个导出过程没有直接接触细胞,对细胞几乎无损伤,细胞活力得到最大程度保留。

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△ 目标细胞导出(示意图)


  1. 基因测序与抗体序列获得

对筛选出的细胞进行抗体重链、轻链基因测序。获得序列后,即可在体外重组表达该高活性PD-L1抗体,用于后续的药物开发研究。


结果对比:传统方法通常需要2-3个月,而Light Workbench光电镊平台在1周内即可完成从单细胞到目标抗体序列的流程,且筛选直接在单细胞功能水平上完成。


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