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(zhǔn)使用，包括93款單抗，4款雙抗以及12款A(yù)DC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(fù)合增長率超過10%，2021年抗體藥規(guī)模增長更是達(dá)到了16.5%。目前抗體藥熱門靶點(diǎn)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(bǔ)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(jī)，提升相關(guān)靶點(diǎn)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(shí)現(xiàn)100倍的檢測通量。LSA將微流控技術(shù)與實(shí)時免標(biāo)記分子互作檢測技術(shù)表面等離子體共振（SPR）以及先進(jìn)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(yàn)證開發(fā)。LSATM平臺為使用者提供了與先進(jìn)的高通量抗體表達(dá)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(dá)成協(xié)議，由PerkinElmer全面負(fù)責(zé)LSA平臺在中國的技術(shù)和應(yīng)用推廣支持與售后及測試服務(wù)，并且借助PerkinElmer專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室整合能力，將LSA平臺整合進(jìn)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室抗體發(fā)現(xiàn)與表位表征分析，實(shí)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(jìn)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(jìn)行設(shè)計，所以一個具有適當(dāng)特性的抗體主要通過經(jīng)驗(yàn)性表達(dá)篩選得到。

現(xiàn)代抗體表達(dá)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(rèn)具有治療潛力的抗體，需要詳細(xì)表征靶標(biāo)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(jìn)行越好，以確認(rèn)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(xué)院中進(jìn)行觀看），還可以幫助研究確認(rèn)相關(guān)抗體的作用機(jī)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(biāo)準(zhǔn)低通量高信息含量的SPR進(jìn)行驗(yàn)證。這樣的過程非常費(fèi)時費(fèi)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(xué)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(kuò)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(jìn)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(yàn)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(jìn)行。

圖2 與傳統(tǒng)SPR平臺相比，Carterra LSA將SPR的能力擴(kuò)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(xué)數(shù)據(jù)，而其他SPR平臺則一次只能產(chǎn)生8個（藍(lán)框）或32個（綠框）抗原、抗體結(jié)合相互作用的動力學(xué)數(shù)據(jù)。

LSA通過先進(jìn)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(xì)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(dá)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(biāo)抗原和大量候選抗體之間的結(jié)合相互作用進(jìn)行詳細(xì)研究分析比較，得到結(jié)論，作出決策并快速進(jìn)入到下一步的研究中。

結(jié)合動力學(xué)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(biāo)，哪些因素會影響其作用機(jī)制、藥效和藥代動力學(xué)，SPR技術(shù)則是檢測抗體抗原相互作用的結(jié)合動力學(xué)和親和力數(shù)據(jù)的金標(biāo)準(zhǔn)的生物物理方法，但傳統(tǒng)的方法是低通量的，常被用于驗(yàn)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(xué)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(dǎo)抗體以及更好的理解抗體作用機(jī)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(jìn)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(jìn)行表位分析，在一次運(yùn)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(jìn)行聚類分析。

得到的結(jié)合相關(guān)參數(shù)，如動力學(xué)、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(dǎo)決定哪些抗體可以進(jìn)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(biāo)上，因此越快速高效篩選得到相應(yīng)的治療抗體，越快速進(jìn)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(jī)制揭示（MOA）

闡明任何新型藥物（包括治療性抗體）的作用機(jī)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(yù)測病人對某一特定治療具有反應(yīng)的可能性；

對藥物組合做出更好的判斷，以減少耐藥性的風(fēng)險、毒性/副作用的可能性和治療失敗的風(fēng)險；

突出重要的分子相互作用的目標(biāo)，以便進(jìn)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(jī)制（MOA）

在LSA平臺進(jìn)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(shí)驗(yàn)（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(jī)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(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果，例如中和實(shí)驗(yàn)、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(xì)的指紋特征。這種方法提供了一種與功能和作用機(jī)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(dǎo)抗體的指引和選擇。

在同一實(shí)驗(yàn)步驟中結(jié)合抗體篩選和詳細(xì)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(jìn)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(dǎo)抗體的過程，也有更大機(jī)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(jī)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(fēng)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(yàn)證已經(jīng)證實(shí)了這一點(diǎn)。期待下一個有機(jī)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！