背景
通过高通量筛选和快速制备获得的具有高亲和力和特异性的抗体对当代生物医学行业至关重要。传统的杂交瘤策略制备抗体面临效率低、生产周期长、批次差异大和劳动强度大等挑战。分子生物学和基因编辑技术的进步为抗体生产提供了革命性的改进。抗体库展示、单B细胞抗体技术、单细胞测序等新型高通量技术大大降低了抗体研发成本，提高了抗体研发效率。这些创新加速了抗体的商业应用，满足了生物制药行业不断发展的需求。
2025年5月8日J Biol Eng上发表了一篇名为“High-throughput strategies for monoclonal antibody screening: advances and challenges”的文章，此文综述了近年来抗体高通量开发的研究进展，强调了其相对于传统方法的潜在优势，并展望了其发展前景。
抗体库展示技术
体细胞DNA重组，哺乳动物B细胞抗体库可以生成10^12至10^18种独特的抗体，以识别和对抗广泛的微生物病原体。免疫动物和人类的抗体库通过多种载体（例如噬菌体、酵母、核糖体等）展示，构建多样化的抗体库，并通过多轮迭代筛选分离出高亲和力结合载体。通过ELISA鉴定和测序分析确定抗体的可变区基因序列。将可变区基因序列整合到指定的表达载体中用于抗体生产，随后进行下游特性分析和研究。
主要的抗体库展示技术是噬菌体展示技术和细胞展示抗体库技术，细胞展示平台包括酵母展示、细菌细胞展示和哺乳动物细胞展示，每种在表达效率和筛选能力方面都有其独特优势。
（数据来源 Slavny P, et al. Front Immunol. 2024）
单B细胞抗体技术
哺乳动物B淋巴细胞非常多样，可以产生多达1012种抗体克隆型，单B细胞抗体技术可以直接从动物组织或外周血中分离出单个抗原特异性B细胞。这种技术的具体过程包括抗原特异性B细胞分离、抗体基因扩增、以及重组抗体的表达和纯化。与传统的抗体生产技术相比，单B细胞抗体生产技术通过高通量筛选动物或人类的抗原特异性B细胞，具有快速获得天然配对的轻链和重链可变区的优势。
单B细胞抗体技术主要包括基于荧光激活细胞分选的单B细胞抗体制备，基于液滴微流控，基于微孔板的微流控分选的单B细胞抗体制备。
基于荧光激活细胞分选的单B细胞抗体制备
使用流式细胞术（FACS）进行B细胞分选制备单B细胞抗体是通过使用荧光标记的抗原和针对各种细胞表面标志物的抗体来对细胞悬液中的抗原特异性B细胞进行免疫标记，然后通过流式细胞仪将单个细胞分离，提取RNA获得cDNA并扩增抗体的可变区基因。
优点：可通过多色荧光迅速准确的识别单个抗原特异性B细胞，促进了抗体的开发。
缺点：1）低灵敏度，高检测噪声导致结果假阳性和假阴性；
2）FACS分选依赖标志物的表达，标志物的低表达会影响FACS的分离和鉴定；
3）FACS筛选的应用可能因细胞表面标志物不清晰或缺失而受到限制，这可能导致理想抗体克隆的丢失；
4）FACS通常需要大量的起始细胞来筛选抗原特异性B细胞，而预处理中的操作可能会影响细胞的活力，从而导致下游抗体亲和力和抗体活性的鉴定存在困难。
微流控分选的单B细胞抗体制备
根据其工作原理，微流控技术被分为微滴和微孔系统。这些微流控平台能够在单细胞水平上检测和分离特定的B细胞，并在受控的营养环境中支持阳性克隆的培养。
单细胞测序的抗体生产
V（D）J基因重排、体细胞超突变（SHM）和类别转换的复杂过程在抗体重链和轻链中产生了大量的可变区序列，为B细胞免疫库的巨大容量做出了贡献。
通过在外周血单核细胞（PBMCs）中分离富集单B细胞，提取RNA再逆转录成cDNA以构建测序文库。通过单细胞NGS技术对B细胞进行测序，以获得大规模的单细胞分辨率数据。生物信息学工具被用来分析单个B细胞的测序数据，以获得成对的IgG重链和轻链可变区基因。高通量单细胞测序通过绕过中间步骤，直接获得高质量的抗体数据，提供了一种更快、更高效的解决方案。
在测序前选择性富集目标细胞，这种方法显著提高了识别高性能抗体的可能性，从而推动了强效治疗性抗体的开发。通过机器学习和深度学习等人工智能模型可以对抗体结构、抗原界面和相互作用的计算预测，这些先进的方法提高了数据处理效率，并支持高通量抗体生产和筛选。这些技术可以快速识别和优化具有治疗价值的抗体，从而加速抗体开发过程并推动新型抗体药物的发现。这些技术的应用标志着高通量抗体筛选新时代的到来，使从发现到产品过渡的过程更加高效和精确。
总结
目前高通量抗体筛选技术，包括基于抗体库展示的筛选策略、单细胞技术和单细胞测序。在这些技术中，高通量单细胞测序作为抗体制备的最有效方法脱颖而出。它可以在一次运行中提供大量单细胞的基因表达谱和免疫目录数据。它可与机器学习深度学习技术结合为数据发现提供更有效策略，但是也存在许多局限性，未来需要改进和增强算法、评分函数、数据库和基准测试工具，以更好地应对这些挑战。
