治療性抗體是目前市場上增速較快的一類藥物，截止到2022年2月，已有109種抗體藥物獲得FDA批準使用，包括93款單抗，4款雙抗以及12款ADC藥物，同時處于臨床階段的抗體藥超過了600種。連續(xù)8年，年復合增長率超過10%，2021年抗體藥規(guī)模增長更是達到了16.5%。目前抗體藥熱門靶點主要集中于腫瘤如PD1/PD-L1，BCMA，CD38等，自身免疫性疾病，如TNFα，Th17通路等，補體通路如C5，C3，C1s等，以及各種病毒的中和抗體等。如何在激烈的抗體藥市場爭得先機，提升相關(guān)靶點治療性抗體的發(fā)現(xiàn)速度和效率，成為一個熱門的話題。
Carterra Bio是一家總部位于美國鹽湖城的創(chuàng)新技術(shù)公司，旨在加速和革新新型候選治療藥物的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)。Carterra開發(fā)了用于單克隆抗體（mAb）表征的高通量LSA™儀器，僅需要傳統(tǒng)平臺1%的樣品消耗量及10%的時間，可實現(xiàn)100倍的檢測通量。LSA將微流控技術(shù)與實時免標記分子互作檢測技術(shù)表面等離子體共振（SPR）以及先進易用的數(shù)據(jù)分析和可視化軟件結(jié)合，*革新了治療性抗體的篩選和驗證開發(fā)。LSATM平臺為使用者提供了與先進的高通量抗體表達平臺的輸出相匹配的抗體發(fā)現(xiàn)與表征的通量和功能，使得所有的抗體在發(fā)現(xiàn)過程的早期即可得到快速全面的篩選和表征，從而確定治療性抗體*的表位和發(fā)現(xiàn)潛在的新型候選治療藥物，極大提升了發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的效率及生產(chǎn)力。2022年，Carterra-Bio與PerkinElmer達成協(xié)議，由PerkinElmer全面負責LSA平臺在中國的技術(shù)和應用推廣支持與售后及測試服務，并且借助PerkinElmer專業(yè)的實驗室整合能力，將LSA平臺整合進實驗室自動化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，打造專業(yè)的自動化治療性抗體發(fā)現(xiàn)和表征平臺及數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)，通過創(chuàng)新性的高通量SPR技術(shù)加速實驗室抗體發(fā)現(xiàn)與表位表征分析，實現(xiàn)低成本高通量的檢測與篩選。
圖1 高通量SPR平臺為治療性抗體藥物發(fā)現(xiàn)篩選帶來了革命性的變化，允許在開發(fā)早期即可將篩選和表征在同一步驟中完成。更快速發(fā)現(xiàn)治療性抗體及對功能性表位進行表征，做出決策。
發(fā)現(xiàn)一個治療性抗體
抗體表位特異性屬于抗體固有的屬性，通常無法進行設(shè)計，所以一個具有適當特性的抗體主要通過經(jīng)驗性表達篩選得到。
現(xiàn)代抗體表達技術(shù)可以產(chǎn)生大量的克隆，以滿足發(fā)現(xiàn)管線及找到合適的抗體藥物的可能性，該抗體既需要在治療疾病方面有很好效果，還需要具有足夠的差異性以確保知識產(chǎn)權(quán)，這些抗體的儲備可以被視為制藥公司的寶貴資產(chǎn)。
篩選和分類大型抗體庫，找到并確認具有治療潛力的抗體，需要詳細表征靶標和候選抗體之間的分子水平結(jié)合作用。這種抗體篩選越早在抗體庫中進行越好，以確認其功能范圍。評估抗體庫的表位覆蓋率也是至關(guān)重要的，結(jié)合其他方法的研究數(shù)據(jù)，（可以參考Carterra與PerkinElmer的聯(lián)合講座，可在默存學院中進行觀看），還可以幫助研究確認相關(guān)抗體的作用機制（MOA）。
抗體篩選的歷史與現(xiàn)狀
常規(guī)使用的一些高通量檢測方法（如ELISA和FACS）常用于初步的篩選，將一大堆候選抗體縮減到一些可很好管理的子集，然后在使用分子互作的金標準低通量高信息含量的SPR進行驗證。這樣的過程非常費時費力，并且步驟繁冗，也很難自動化。而且會忽略原始抗體庫庫的全部表位和動力學的多樣性，從而漏掉具有潛力的抗體；此外可能會選擇到大量次優(yōu)的克隆而錯過*佳潛在抗體或過早地從庫中剔除掉這些抗體。
而Carterra LSA平臺則通過高通量SPR解決了這樣的問題，使得早期即可在同一步驟中完成篩選和表征。通過將SPR的能力擴大到超過傳統(tǒng)SPR平臺的一個數(shù)量級或更多（圖2），Carterra LSA可同時進行數(shù)百種不同抗體并行高分辨率和高通量的相互作用分析。使得SPR不僅僅是用于驗證和表征，更可以在藥物發(fā)現(xiàn)早期就大顯身手，極大提升發(fā)現(xiàn)速度和效率，以往需要幾個月時間的過程可縮短到三周內(nèi)進行。
圖2 與傳統(tǒng)SPR平臺相比，Carterra LSA將SPR的能力擴大了一個數(shù)量級或更多。Carterra LSA可以同時測定384個抗原、抗體相互作用的動力學數(shù)據(jù)，而其他SPR平臺則一次只能產(chǎn)生8個（藍框）或32個（綠框）抗原、抗體結(jié)合相互作用的動力學數(shù)據(jù)。
LSA通過先進的微流控系統(tǒng)還提供了極小的樣品消耗和高檢測靈敏度的優(yōu)勢，并兼容多種樣品類型（血清，細胞上清，裂解液等）使得LSA更適合于早期研究和發(fā)現(xiàn)以及后期的表征。通常研究早期需要檢測大量的克隆，而單個克隆表達的抗體量比較有限，并且可能純化不易或成本高昂。
高通量SPR技術(shù)使得研究人員在早期即可評估抗體狀況，對靶標抗原和大量候選抗體之間的結(jié)合相互作用進行詳細研究分析比較，得到結(jié)論，作出決策并快速進入到下一步的研究中。
結(jié)合動力學親和力分析與表位聚類及作圖
通常均需要了解一個抗體如何結(jié)合抗原靶標，哪些因素會影響其作用機制、藥效和藥代動力學，SPR技術(shù)則是檢測抗體抗原相互作用的結(jié)合動力學和親和力數(shù)據(jù)的金標準的生物物理方法，但傳統(tǒng)的方法是低通量的，常被用于驗證或二次篩選。Carterra LSA則是一個高通量SPR平臺，在抗體庫初步篩選時即可發(fā)揮作用，得到動力學及親和力數(shù)據(jù)。
抗體的競爭性結(jié)合測定可用于將抗體組織成表位家族或分類，以幫助發(fā)現(xiàn)先導抗體以及更好的理解抗體作用機制。Carterra LSA平臺改變了分組模式，可以在最小樣品消耗條件下，快速對大量抗體進行多方位的表位分組分析。例如可同時對384種抗體以384x 384的檢測模式進行表位分析，在一次運行中，每個抗體消耗不到10ug，檢測完畢可產(chǎn)生超過14萬個成對的相互作用的數(shù)據(jù)及可視化圖表便于進行聚類分析。
得到的結(jié)合相關(guān)參數(shù)，如動力學、親和力和表位特異性，則為研究人員提供了一個全面的勾畫信息圖，指導決定哪些抗體可以進入下一步研究，以迅速聚焦到具有有潛力和價值的抗體上。由于目前許多制藥公司均聚焦在同樣的靶標上，因此越快速高效篩選得到相應的治療抗體，越快速進入到臨床，決定了商業(yè)前景和未來。
多參數(shù)表位聚類分析及作用機制揭示（MOA）
闡明任何新型藥物（包括治療性抗體）的作用機制（MOA）均非常重要，有以下一些原因：
幫助研究者做出更明智的選擇和決定，對藥物的安全性和有效性都有影響；
幫助預測病人對某一特定治療具有反應的可能性；
對藥物組合做出更好的判斷，以減少耐藥性的風險、毒性/副作用的可能性和治療失敗的風險；
突出重要的分子相互作用的目標，以便進一步開發(fā)其他藥物
識別具有潛在價值和商業(yè)潛力的新型作用機制（MOA）
在LSA平臺進行多參數(shù)表位聚類分析的過程中，將表位分類數(shù)據(jù)與其他正交實驗（如PerkinElmer的AlphaLISA）的數(shù)據(jù)相結(jié)合，可用于構(gòu)建一組測試中抗體的高信息度指紋圖譜，并評估其治療潛力。Carterra LSA平臺提供了高通量、高數(shù)據(jù)質(zhì)量和多參數(shù)檢測能力，以便為作用機制（MOA）提供全面的表位聚類研究。專門設(shè)計的分析軟件可以同時分析其他正交實驗研究的結(jié)果，例如中和實驗、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)或突變研究數(shù)據(jù)，并與表位分類的結(jié)果合并，以顯示詳細的指紋特征。這種方法提供了一種與功能和作用機制相關(guān)的模式來評估一組感興趣抗體的特征，從而得到從抗體庫到先導抗體的指引和選擇。
在同一實驗步驟中結(jié)合抗體篩選和詳細表征，使研究人員能夠分析和篩選比過去大幾個數(shù)量級的抗體庫，也避免了使用ELISA等手工方式進行初步篩選的過程，有利于識別需要經(jīng)過抗體工程最少設(shè)計改造的各種非常類似的抗體并找到其中*佳的同一個，從整體上加速了從抗體庫到先導抗體的過程，也有更大機會和可能篩選得到具有*高商業(yè)潛力和臨床成功潛力的抗體克隆的機會。
目前已采用高通量SPR技術(shù)的LSA平臺的藥物研發(fā)公司已受益于更快速高效的抗體篩選流程，并減少失敗的風險，過去一年中許多不同亞型病毒中和抗體的快速發(fā)現(xiàn)和驗證已經(jīng)證實了這一點。期待下一個有機會發(fā)現(xiàn)新型高效抗體治療藥物的公司就是您的公司！期待能夠誕生下一個抗體藥王Humira的可能性！
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