在2025年AACR會(huì)議上，布魯克細(xì)胞分析發(fā)布了Beacon DiscoveryTM單細(xì)胞功能表征平臺(tái)， 通過壁報(bào)展示了在該平臺(tái)上開展的T細(xì)胞功能表征和TCR發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)。Beacon DiscoveryTM平臺(tái)依賴的可靠的光導(dǎo)微流控技術(shù)在多個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)上能夠?qū)崿F(xiàn)與Beacon單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)一致的數(shù)據(jù)結(jié)果，為細(xì)胞療法開發(fā)和腫瘤、感染和自身免疫研究提供新型單細(xì)胞研究工具。

01摘要

過繼性細(xì)胞療法（ACTs）如CAR-T和TCR-T在抗癌領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，但細(xì)胞療法的復(fù)雜性也帶來了諸多挑戰(zhàn)，尤其是在細(xì)胞功能特征分析方面。Beacon DiscoveryTM系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它搭載了布魯克的Opto® T細(xì)胞分析工作流程，能實(shí)時(shí)剖析T細(xì)胞與抗原呈遞活細(xì)胞（APCs）的相互作用，涵蓋細(xì)胞毒性、細(xì)胞因子分泌及表面標(biāo)志物表達(dá)等關(guān)鍵指標(biāo)。其技術(shù)核心—Beacon®光導(dǎo)微流控單細(xì)胞分析系統(tǒng)，利用光電定位技術(shù)（OEP®），將活細(xì)胞精準(zhǔn)分選至納升小室（NanoPens®），實(shí)現(xiàn)多維度細(xì)胞特性分析與活細(xì)胞回收，廣泛應(yīng)用于免疫細(xì)胞分析、抗體發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞系開發(fā)，深受頂級(jí)制藥公司和科研機(jī)構(gòu)的青睞。

02Beacon DiscoveryTM平臺(tái)介紹

包含Beacon DiscoveryTM在內(nèi)的Beacon®系列單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)（圖2）整合了多種儀器的功能，包括微流控處理、細(xì)胞孵育、明場(chǎng)與多重?zé)晒獬上?，以及基于機(jī)器視覺算法（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）的單細(xì)胞自動(dòng)檢測(cè)與操控。結(jié)合OEP®技術(shù)，這些功能可實(shí)現(xiàn)從微孔板中自動(dòng)分離單個(gè)或多個(gè)細(xì)胞至納升小室、試劑灌注、培養(yǎng)、多種細(xì)胞行為檢測(cè)，以及活細(xì)胞回收用于測(cè)序或下游處理。

圖1：Beacon DiscoveryTM 單細(xì)胞功能表征系統(tǒng)由桌面式儀器、顯示器和鍵鼠組成。

圖2：Beacon DiscoveryTM系統(tǒng)包括試劑倉、樣本倉和光學(xué)模塊。

03Beacon DiscoveryTM上的Opto® T

細(xì)胞分析

Opto® T細(xì)胞分析工作流程利用OEP®將活體T細(xì)胞與抗原呈遞細(xì)胞（APCs，如癌細(xì)胞）配對(duì)，直接觀察T細(xì)胞的治療相關(guān)表型（圖3）。

圖3：Opto® T細(xì)胞分析步驟包括通過OEP®加載細(xì)胞因子微球、T細(xì)胞，最后加載腫瘤細(xì)胞或APCs。多重?zé)晒獬上駵y(cè)量細(xì)胞表型。

每個(gè)納升小室通過ID追蹤，可在同一芯片不同區(qū)域設(shè)置實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組。T細(xì)胞分析支持三種主要檢測(cè)類型：細(xì)胞毒性、細(xì)胞因子分泌和表面標(biāo)志物染色。T細(xì)胞或靶細(xì)胞可在加載前染色，隨后在芯片上成像（圖4），并根據(jù)結(jié)果（如活率、CD4/CD8、CD137）選擇性導(dǎo)入。

圖4：預(yù)選Annexin V陰性活細(xì)胞進(jìn)行選擇性導(dǎo)入。

細(xì)胞因子分泌通過共加載三種不同捕獲抗體包被的微球進(jìn)行檢測(cè)，孵育后灌注熒光標(biāo)記的檢測(cè)抗體（圖5）。納升小室中加載微球、T細(xì)胞和APCs，隨后灌注培養(yǎng)基并進(jìn)行約14小時(shí)的明場(chǎng)與熒光成像。培養(yǎng)基中可加入caspase-3底物以監(jiān)測(cè)細(xì)胞毒性，并精確記錄每個(gè)小室中細(xì)胞殺傷發(fā)生的時(shí)間。目標(biāo)T細(xì)胞隨后通過OEP®移入通道并導(dǎo)出用于下游測(cè)序。

圖5：常見T細(xì)胞亞型（細(xì)胞毒性、調(diào)節(jié)性、輔助性）的細(xì)胞因子微球檢測(cè)示例。

在Beacon®和Beacon DiscoveryTM的并行工作流程中，我們分析了與APCs（即T2細(xì)胞）共培養(yǎng)的MART-1 T細(xì)胞，測(cè)量其細(xì)胞毒性（caspase-3）、表型（CD137+）及細(xì)胞因子分泌（IFNγ、TNFα、IL-2）。80%的納升小室加載了荷載MART-1肽段的T2細(xì)胞，20%為未荷載肽段的T2對(duì)照。通過配套軟件進(jìn)行檢測(cè)分析并導(dǎo)出選擇的T細(xì)胞。

總體而言，荷載肽段的APCs相較于對(duì)照組能刺激更多細(xì)胞因子釋放，觀察到快速與慢速殺傷事件，且加載的T細(xì)胞間存在激活效能的多樣性。

圖6：納升小室215的Opto® T細(xì)胞分析示例。通過OEP®共加載細(xì)胞因子微球、T細(xì)胞和APC。觀察到每種微球（IFNγ、TNFα、IL-2）對(duì)細(xì)胞因子的捕獲以及MART-1 T細(xì)胞CD137+染色陽性（激活標(biāo)志物）。通過灌注caspase-3底物進(jìn)行細(xì)胞毒性檢測(cè)，APC與T細(xì)胞共培養(yǎng)過夜后顯示殺傷事件。納升小室215被選中導(dǎo)出，下游測(cè)序獲得高質(zhì)量的α和β鏈序列。

Beacon DiscoveryTM在Opto® T細(xì)胞分析工作流程中成功解析了MART-1 T細(xì)胞行為，與Beacon®在單T細(xì)胞加載、芯片納升小室利用率、T細(xì)胞解分選效率和序列回收率等關(guān)鍵指標(biāo)上表現(xiàn)一致。

圖7：Beacon®與Beacon DiscoveryTM在重復(fù)工作流程中的性能對(duì)比。

圖8：Beacon DiscoveryTM平臺(tái)與工作流程為細(xì)胞療法開發(fā)全周期提供優(yōu)勢(shì)。

總結(jié)

Beacon DiscoveryTM在Opto® T細(xì)胞分析工作流程中成功解析了MART-1 T細(xì)胞行為，與Beacon®在單T細(xì)胞加載、芯片納升小室利用率、T細(xì)胞解分選效率和序列回收率等關(guān)鍵指標(biāo)上表現(xiàn)一致。該平臺(tái)的多模態(tài)實(shí)時(shí)功能分析生成數(shù)據(jù)，加速發(fā)現(xiàn)并改善治療結(jié)果，為細(xì)胞療法開發(fā)全周期提供優(yōu)勢(shì)。Beacon DiscoveryTM不僅提升了研究效率，還為細(xì)胞療法的臨床轉(zhuǎn)化提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，是加速ACT開發(fā)的理想選擇。