利用Cell Metric單克隆細胞追蹤成像系統(tǒng)加速抗體單克隆細胞系的構建

在生物制藥領域，單克隆細胞系的構建是藥物研發(fā)的關鍵步驟之一。SystImmune公司，一家專注于抗體研發(fā)的公司，面臨著快速構建高產量表達雙特異性抗體的單克隆細胞系的挑戰(zhàn)。為了應對這一挑戰(zhàn)， SystImmune采用了Cell Metric單克隆細胞追蹤成像儀，提高了細胞系開發(fā)的效率。 這里詳細介紹SystImmune公司如何利用 Cell Metric ™系統(tǒng)加速雙特異性抗體單克隆細胞系的構建。

SystImmune的細胞系開發(fā)流程

SystImmune使用CHOZN® (Sigma) 作為表達平臺。CHOZN® GS-/- CHO細胞系是一種內源性谷氨酰胺合成酶敲除細胞株，為必需氨基酸谷氨酰胺營養(yǎng)缺陷型，很容易據(jù)此來進行篩選。

1.微池轉染和挑選

CHOZN細胞被轉染進感興趣的基因，每孔鋪5000-10000細胞。由于采用了CHOZN系統(tǒng)，回收率很高，例如接種2-5板，回收率可達約80%。到第14天時孔中會有大量多克隆細胞。由于擴增所有微池是很困難的，因此會進行滴度測定來排除不表達的細胞微池。

2.微池的擴增和篩選

產物表達最高的50個微池會選來擴增（通過靜態(tài)培養(yǎng)和搖瓶），篩選并做滴度測定。靜態(tài)擴增包括將微池細胞從96孔轉至24孔板，然后轉至T25和T75瓶中培養(yǎng)。搖瓶擴增包括將微池中的細胞擴增，后轉至30mL補料分批培養(yǎng)搖瓶中。SystImmune要對30mL補料分批培養(yǎng)產物進行滴度測定，這樣做的原因是有時靜態(tài)擴增的滴度數(shù)據(jù)同最終生物反應器中滴度數(shù)據(jù)并不一致。

3.微池細胞有限稀釋

使用Cell Metric單克隆細胞追蹤成像儀進行稀釋鋪板時，至少挑選3個微池，用40塊96孔板進行有限稀釋操作。先用0.3-1個細胞/孔進行鋪板，而后選擇了合適的的0.5個細胞/孔進行鋪板。

4.克隆源性確證和存檔

Solentim Cell Metric imager用于對40塊細胞板進行拍照，分別追蹤其在Day 0, Day 1 和Day 2的細胞分裂情況，并在Day 7拍照顯示其克隆形成情況。在此階段，SystImmune確認了約200-300個克隆有著高滴度值，但通常選擇至少50個Cell Metric確認的滴度最高的單細胞擴增克隆。這種單細胞克隆的確認是非常嚴格的，并需要生成相關報告用于提交IND。

5.克隆擴增

先前步驟中選出的高表達克?。ɑ趫D像和滴度數(shù)據(jù)）用先前同樣的方法，從靜態(tài)培養(yǎng)到搖瓶培養(yǎng)進行擴增。另用一個30mL搖瓶補料分批培養(yǎng)，將高表達克隆繼續(xù)擴增。

6.克隆評價

SystImmune基于細胞生長和滴度測試來最終確定哪些克隆被送到生產部門，并還需要將細胞培養(yǎng)上清進行純化交到分析部門，進行蛋白質量檢測——CE-SDS（毛細管電泳-SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳），HPLC-SEC（高效液相-尺寸排阻色譜），CIEF（等電毛細聚焦），結合和功能測試。他們同樣要檢測拷貝數(shù)，檢測支原體。

7.批量擴增生產

后來SystImmune挑選了8個產量較高的克隆送去生產部門，進行3L生物反應器發(fā)酵，進行活細胞密度（VCD）和IgG產量分析。

8.產生候選克隆

將好的候選克隆被挑選出來，創(chuàng)建研究細胞庫（RCB）。

細胞系開發(fā)過程中面臨的挑戰(zhàn)

同其他公司的CLD部門一樣，SystImmune公司在細胞系開發(fā)過程中也面臨著一些關鍵的問題：

l 細胞系開發(fā)過程中多步驟的復雜性

l 部門人手不夠

l 降低時間周期及成本

l 每個步驟中形成良好的規(guī)則

l 提交IND申請時可以形成規(guī)范的文件

l 可以證實細胞的克隆源性

對于后面兩點，同其他公司一樣，SystImmune公司已經敏銳地覺察到FDA對于細胞系單克隆源性的要求，FDA的Sarah Kennett博士曾做過“Establishing Clonal Cell Lines – A Regulatory Perspective’ presentation”的報告。里面概述了ICH Q5D的條款"For recombinant products, the cell substrate is the transfected cell containing the desired sequences which has been cloned from a single cell progenitor"。

為細胞的克隆源性存檔

SystImmune選擇在細胞系的開發(fā)過程中使用Solentim的Cell Metric CLD來為細胞的克隆源性存檔。Cell Metric 單克隆細胞追蹤成像儀  可以對細胞孔進行高銳利度的整孔成像，提供Day 0時的細胞狀態(tài)，從而為單克隆源性提供關鍵證據(jù)，因此只需要一輪克隆即可。

為了提供克隆源性的證據(jù)，SystImmune利用Cell Metric單克隆細胞追蹤成像儀的配套軟件的“輸出克隆報告”功能制作的報告文件。報告中展示了對所需要的細胞孔的整孔成像，接種細胞的具體位置，細胞如何隨時間逐漸分裂生長為一個克隆團（此處僅顯示了Day0和Day1）。同樣地，孔內同細胞形態(tài)相似的一些碎片和雜質也會被拍到。這些碎片或雜質是不會隨著時間而發(fā)生任何形態(tài)上的變化的，這也是證明該克隆團為單克隆的重要基礎。

使用CHOZN平臺和以前的兩輪有限稀釋，SystImmune大概要用20周的時間獲得一個好的候選細胞系交給生產部門，這是一個非常耗時的過程，對于提交一個IND申請這是一個重要的限速步驟。

闡明細胞的單克隆源性在政策法規(guī)層面是非常重要的。SystImmune使用Cell Metric CLD能夠很好的捕獲細胞接種，數(shù)量增長直至形成克隆團的圖像。

使用Cell Metric，SystImmune在細胞系建立過程中可以去掉一輪的有限稀釋，這意味著可以節(jié)省6-8周的時間仍能夠達到法規(guī)的要求。通過這種方式，SystImmune不僅加快了細胞系的開發(fā)速度，還確保了細胞系單克隆源性的合規(guī)性，這對于IND申請的提交至關重要。

SystImmune的這個案例充分展示了Cell Metric單克隆細胞追蹤成像儀在生物制藥研發(fā)中的巨大價值。通過提高細胞系開發(fā)的效率和確保單克隆源性，Cell Metric為生物制藥公司提供了加速藥物上市的關鍵工具。這不僅縮短了研發(fā)周期，還能在確保產品質量和合規(guī)性的同時，降低研發(fā)成本。

蘇州阿爾法生物的STUDIUS生態(tài)系統(tǒng)，通過整合VIPS PRO單細胞鋪板、Cell Metric單克隆細胞追蹤成像儀以及ICON細胞成像系統(tǒng)，進行 IgG產率評估，為細胞株構建提供了一個高效的一體化解決方案。這個軟件平臺允許科學家根據(jù)特定參數(shù)自定義分析，并自動、即時地處理數(shù)據(jù)，縮短了克隆排名和選擇所需的時間。這些 實驗室儀器的使用不僅提高了細胞株構建的效率和精確性，還幫助科學家加速了整個細胞開發(fā)過程。