行业综述｜国外大厂细胞株开发策略，Beacon技术备受青睐

细胞株开发（Cell Line Development, CLD）是生物药物开发过程中一个极为关键也十分复杂的过程。一个优质的细胞株对于简化CMC阶段的开发流程和显著减少药物研发成本具有关键影响。为了阐明这一关键工作流程，BioPhorum的细胞株开发小组成员团队制定开展了一项行业调研，调研结果以“When will we have a clone? An industry perspective on the typical CLD timeline“为题，发表在Biotechnology Progress期刊上。

这篇综述为我们提供了深入的行业视角，探讨了生物药物细胞株开发（CLD）的复杂性，就CLD的挑战和最佳实践提供了宝贵的行业见解，旨在提高对生物治疗药物细胞株开发的理解和效率。尽管由于独特的生物制剂开发平台，不同公司的流程存在差异，但在关键工艺步骤中仍存在共性。

在调研中，布鲁克的Beacon®单细胞光导系统被广泛用于工业CLD实验室，在单细胞克隆、克隆性确认和在过程早期识别高产细胞方面发挥着至关重要的作用，是该阶段应用最多的技术手段之一。

综述主要内容

调研覆盖CLD以下三个主要阶段针对性提出问题，共计341个问题：

1. 转染前准备：包括载体设计和构建；
2. 转染：涵盖载体最初转入细胞以及随后的选择和Pool的分析；
3. 单细胞克隆和先导克隆选择：分离单细胞和确认克隆来源的方法、后续扩增和筛选过程以及识别和储存最佳克隆的方法。

图1. 针对CLD的三个不同阶的调研方向描述

包括AbbVie、Bayer、GSK、Janssen、Merck&Co、Novo Nordisk、Pfizer、Takeda、BMS等27家大型制药和CDMO公司参与调研（表1）。

表1. 参与调研的公司

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调研结果显示出CLD过程的多样性和共识，指出尽管不同公司采取了不同的方法，但大多数公司能够在24至28周内完成从基因到主克隆的整个过程。这一时间跨度受到多种因素的影响，包括克隆选择所需的数据量、所承担的风险程度以及不同平台方法的效率。作者指出，CLD的关键在于平衡速度与质量，确保在追求快速开发的同时，不牺牲细胞株的性能和稳定性。此外，结论部分也体现了行业内部合作的重要性，BioPhorum作为一个促进知识共享和最佳实践发展的平台，对推动行业发展起到了积极作用。

Beacon®平台是单细胞克隆

和最佳克隆选择阶段的主要工具

单细胞克隆和最佳克隆筛选构成了细胞株开发（Cell Line Development, CLD）流程中两个密不可分的环节，它们通过精细的小规模细胞培养技术和发酵工艺实现衔接。这一过程不仅耗时较长，且需要巨大的工作量，它涉及将众多的单个细胞培养成为克隆群体，并通过一系列针对产量、增值速度和稳定性、产物质量等筛选流程，从数以千计的候选细胞中筛选出最佳细胞株。

调研结果显示：所有参与调查的公司在开发抗体或复杂分子时都会进行单细胞克隆。这也是符合监管所要求的重组产品的细胞应从单一细胞祖先克隆而来。大多数受访者在克隆之前或期间对转染池进行特性化评估。在进行单细胞克隆时有几种技术平台可供选择，其中38%的受访者表示在CLD实验室在单细胞克隆阶段使用Beacon®平台，是应用最多的技术路径（图2）。

图2. 用于单细胞克隆的主要设备

在单克隆筛选阶段，大约一半的受访者每个分子筛选多达2000个孔，其余的受访者筛选4000到10,000个孔，作者认为这些受访者可能使用了Beacon®或者FACS等高通量的筛选方式。受访者表示克隆效率存在较大差异，对于表达单克隆抗体的细胞株，克隆效率通常高于表达复杂分子的细胞株。克隆后的细胞需要在不同的培养器皿中扩增，包括微孔板、试管旋转培养器或摇瓶等。大多数受访者在筛选克隆时主要考虑生长速度、产量和单克隆性，而较少在单细胞克隆阶段筛选产品质量。

开发生产型细胞株的重要步骤之一是分离和扩增单个细胞祖先，并能够展示高概率或能确保单克隆性。96% 的受访者在单细胞分离的第0天和之后成长为细胞群体过程进行成像。所有受访者对于复杂分子的成像方式相同，这表明这一步骤作为克隆性评估的一部分非常重要。许多受访者不仅仅使用Beacon®进行单细胞克隆，还会用于成像以确保克隆性，这让Beacon®成为单克隆性确认成像仪器中使用最多的技术路径（图3）。

图3. 用于单克隆性确认和细胞生长记录的影像记录设备

为了提高效率，大多数受访者采用了自动化技术，包括单细胞、平板成像和扩增过程中的克隆挑选。大约三分之一的受访者在研究细胞库（RCB）建立前进行稳定性评估，而77%的受访者在主克隆选择前进行。

从单细胞克隆到最终克隆选择的预期时间中位数为17-20周，这个时间包括了发酵评估、产品质量评估和研究细胞库的准备。一些公司为了加速开发时间，可能会采取一些风险较高的做法，比如在RCB建立前不进行稳定性研究。

Beacon®系统在CLD领域的技术优势

Beacon®单细胞光导系统自上市以来其CLD工作流程被诸多国内外大型制药和CDMO企业采用。Beacon®能够在短时间完成数千个单细胞的克隆、克隆性的确认以及基于产量、生长速度和产物质量的优质克隆筛选，加速药物生产开发进程，为后续生产找到最优细胞株。

技术优势

☑ 出色的单克隆性，获得监管机构认可

☑ 更高筛选通量，找到稀有优质克隆

☑ 全自动实验流程，显著缩短细胞株开发周期

☑ 可靠的定量检测，与生物反应器更好的相关性

☑ 兼顾细胞产率和产物质量，筛选高品质克隆

☑ 适用于各种类型生物制剂的细胞株开发