96%的候选抗体在初筛阶段被排除？这项技术推动“功能优先”高通量筛选落地
据最新统计数据，2025年前三季度，全球抗体偶联药物（ADC）市场规模达到121亿美元，同比增长25%。预计全年市场规模将突破160亿美元。随着市场热度上升，越来越多的研发团队涌入该领域。2025年7月，中国国家药品监督管理局（NMPA）发布《抗体偶联药物临床药理学研究技术指导原则》，进一步推动行业向规范化、标准化方向发展。
作为肿瘤靶向治疗的重要手段，ADC的疗效高度依赖于抗体与抗原结合后的内化效率。然而，在传统抗体筛选流程中，研究人员通常先筛选出数百至数千个结合抗体，再通过重组表达与细胞功能验证，最终仅有极少数具备理想的内化能力。这种“先结合、后功能”的筛选模式不仅耗时长、成本高，还因多使用重组蛋白或胞外结构域作为靶标，难以模拟跨膜抗原的真实构象，导致大量候选分子在功能验证阶段失败。因此，如何在高通量阶段实现“功能优先”的精准筛选，成为ADC早期研发的核心挑战。
Beacon®平台：以“功能优先”策略重构抗体筛选路径
Bruker Cellular Analysis推出的Beacon®光导系统，融合微流控技术与光控操作，为“功能导向”筛选提供了坚实的技术支撑。该平台采用OptoSelect®工程化芯片，可将单个B细胞捕获至纳升级的NanoPen®微反应室中。其核心优势在于：能在同一芯片上导入多种试剂，实现自动化的多时相成像，完成从分泌检测、抗原结合到功能评估的完整流程，实现数万个细胞的并行分析。
在一项针对肿瘤标志物PD-L1的探索中，研究团队利用该系统建立了集内化功能评价于一体的高通量筛选体系。
☆ 实验设计：三重功能递进筛选策略 ☆
研究选用兔源性PD-L1免疫记忆B细胞，经体外激活后加载至OptoSelect 20k芯片。在24小时内完成三级功能检测（见图2）：
- ■ IgG分泌与可溶性抗原结合：采用抗IgG微珠与Alexa Fluor 647标记的重组PD-L1胞外结构域及荧光二抗共孵育，通过多光谱时序成像，同步检测IgG分泌（绿色）与抗原结合（红色），实现分泌水平与亲和力的初步评估。
- ■ 报告细胞膜抗原结合：利用瞬时表达PD-L1的CHO-K1报告细胞和抗IgG二抗，进行动态成像，识别与天然膜抗原结合的抗体分泌细胞。
- ■ 抗体内化检测：使用pHrodo™ Deep Red标记的抗兔IgG Fab片段，该探针在酸性环境中荧光增强，可精准区分表面结合与内化抗体，实现内化过程的实时监测。
图2. Beacon®三重功能筛选流程示意图（A: IgG分泌与可溶性抗原结合 B: 膜结合 C: 内化）
三重检测层层递进：IgG分泌与抗原结合初步筛选有效细胞，膜结合进一步识别特异性结合抗体，内化检测锁定具备ADC开发潜力的功能分子。该流程显著降低假阳性率，提升了筛选结果的生物学相关性。
☆ 关键结果：功能抗体的稀有性与高精度捕获 ☆
在超过10,000个抗体分泌细胞中，各阶段阳性率逐步下降：
- ① IgG分泌：61%（13,880个细胞）
- ② 可溶性PD-L1结合：0.42%（95个细胞）
- ③ 膜结合PD-L1特异性：0.3%（54个细胞）
- ④ 内化抗体：＜0.2%（28个细胞）
组合分析进一步揭示了值得关注的发现：95个可溶性结合阳性的抗体中，仅21个能识别膜抗原，其中17个具备内化能力。值得注意的是，33个抗体只与膜抗原结合，其中11个成功内化。这表明，传统以可溶性抗原为基础的筛选方式存在明显局限，可能漏掉约三分之一的膜特异性功能抗体。
图3. Beacon®三重筛选的组合分析结果
研究团队从筛选出的49个克隆中，成功导出65.4%的重轻链配对序列，其中87.8%为独特克隆。V基因分析显示，轻链以IGKV1家族为主，符合兔免疫系统特征；重链则呈现IGHV1S69偏倚，CDR3区保持良好多样性，表明平台既能识别高频克隆，也能保留功能多样性。
☆ 重组表达验证：从芯片到体外的功能再现 ☆
为验证芯片筛选结果的可靠性，研究团队选取6个四重阳性抗体进行重组表达。ELISA确认所有抗体保持可溶性PD-L1结合活性。在体外实验中，3个抗体在稳定表达PD-L1的CHO-K1细胞上重现了膜结合与内化表型，而在未转染的CHO-K1细胞上无信号，验证了抗原特异性。50%的功能再现率虽略低于理想水平，但在B细胞长时间暴露于高密度报告细胞的应激环境下仍表现良好，显示出比传统筛选更高的后期验证效率。
图4. Beacon®筛选抗体的重组表达验证
☆ Beacon®功能导向的单B细胞筛选策略 ☆
该研究展示了一种ADC候选抗体“功能优先”筛选的新范式：
- ■ 早期功能筛选：在B细胞水平前置内化检测，可大幅减少无功能抗体的后续开发投入。
- ■ 功能构象检测：基于报告细胞的筛选方法识别仅结合天然膜抗原的功能抗体，弥补传统重组蛋白筛选的盲区。
- ■ 高通量与高效率：从B细胞加载至完成功能筛选，全程控制在24小时内，一周内即可获得功能验证的候选序列。
- ■ 数据整合分析：三重检测的交叉比对有助于解析抗体表位识别差异，为结构-功能研究提供有力支持。
☆ 从“结合驱动”迈向“功能优先” ☆
Beacon®平台通过整合微珠捕获、活细胞结合及pH敏感内化检测，实现了对PD-L1内化抗体的高效筛选。数据显示，仅0.17%的抗体分泌细胞具备四重功能属性。而部分膜特异性抗体因传统方法依赖可溶性抗原，被遗漏。
随着ADC市场不断扩张与监管日益完善，未来将扩展至更多膜靶点，并引入其他功能模块（如受体阻断、Fc效应功能），推动抗体药物研发从“结合驱动”逐步转向“功能优先”。这种技术革新为下一代靶向治疗提供了加速引擎。
布鲁克公司（Nasdaq:BRKR）致力于通过高性能科学仪器与高价值分析解决方案，助力科学家在分子、细胞和微观尺度上探索生命。
Bruker Cellular Analysis提供从发现阶段到临床研究所需的细胞表型组学深度解析。
单细胞光导平台Beacon®依托其专利的光电定位技术（OptoElectro Positioning, OEP™），对数以万计的单细胞进行基因信息与功能分析，从而精准筛选目标细胞。该平台已广泛应用于抗体发现、细胞株开发、传染病研究、免疫学、肿瘤生物学、细胞疗法、基因编辑及农业科学等领域，为前沿科研和生物制药开发提供了强大支撑。
单细胞蛋白质组学平台IsoSpark™及IsoLight™作为多组学研究的重要组成部分，在评估人体免疫功能、筛选癌症治疗策略、预测临床疗效及安全性等方面积累了丰富经验。为肿瘤免疫、细胞治疗、肿瘤学、抗感染免疫研究及疫苗开发、自身免疫疾病、移植免疫等多个领域提供了关键支持，推动临床科研与生命科学行业迈向新高度。