一、技術突破

現有單克隆細胞株開發過程中的單細胞操作技術，比如有限稀釋法、流式分選儀等技術，雖然能夠得到單細胞，但是往往會損傷細胞，干擾細胞的正常狀態， 因此形成克隆的比例很低；還存在單克隆性不佳、觀測困難、時間長、通量低、可塑性差等缺點，事倍功半。此外，僅僅得到單細胞遠遠不夠，還有細胞培養、檢測、導出等流程需要合適的解決方案。如果使用非整合性的方案，常常會出現培養困難、難以分析、導出不易或重復性差等問題，而抹殺了在前期取得單細胞的努力。

而 Beacon 單細胞光導系統可以從實驗之初直接操作和培養單個目標細胞， 結果可靠、效率高。此系統將光電定位技術（OptoElectroPositioning） 與新穎的納流控設計結合，不僅可以在一張芯片上精準地對單細胞進行挑選，還可以直接進行培養、實時而不間斷地利用多個不同的通道，檢測細胞狀態、對單細胞或單克隆進行多種實驗，并根據實驗時讀取的特定結果導出需要目標細胞和目標克隆。

其 4 個核心模塊 import, culture, assay, export 結合，流暢地完成了單克隆細胞株開發所需的大部分流程，自動化操作可以避免常規單克隆細胞株開發過程中的人為因素干擾并增進穩定性及重復性，使最終結果更加科學可靠。

Beacon 單細胞光導系統目前可以直接無損操控單細胞、并進行全自動培養、檢測、克隆、導出和深入研究的綜合性系統，將大力提升研究人員的研究效果，將幫助本部門在單克隆細胞株開發方面取得突破、節省時間、并做更多項目。

二、應用領域

1、抗病毒中和抗體發現

目前獲得抗病毒中和抗體有三種策略：1，從康復病人血液中獲得；2，用病毒蛋白免疫小鼠通過通過抗體發現過程獲得；3，通過篩選人天然抗體庫獲得。其中通過第1種策略獲得的中和抗體效果好，耗時短。將從康復病人血液中富集的B細胞進行單個B 細胞水平的篩選及測序，從而快速高效地獲得抗病毒中和抗體。單個B細胞抗體發現具有很多優勢，成為抗體發現領域的熱門新方向，但受限于常規技術平臺難以實現單個B細胞的分離，篩選和回收。Beacon 單細胞光導系統將單個B細胞導入到芯片中的納升級培養小室（NanoPen）中后，可平行檢測抗原特異性抗體的分泌，并進行相關功能性驗證，并針對性的導出目標B細胞。配合下游的單細胞mRNA測序，可在兩天內完成細胞表型篩選并得到相應的抗體重輕鏈序列。相較于傳統的抗體制備技術， Beacon平臺具有細胞利用率高，回收效率高，支持人源化，重鏈和輕鏈序列信息配對等優勢。

2、抗體工程

抗體藥物研發過程中，為使篩選后得到的抗體具有理想的結構和活性，往往需要進行多輪的改造和優化。如通過基因工程的手段對抗體基因進行加工改造、轉染到工程細胞重新裝配、并進行功能篩選和分析，以便確認該改造是否符合需求。傳統轉染后篩選需要數周時間，而Beacon 單細胞光導系統僅需 3-5 天即可實現，極大地節省了抗體工程優化流程的時間成本。

3、腫瘤免疫治療

在腫瘤免疫治療中，為了驗證細胞的改造效率，優化治療用細胞的劑量，業界一直在尋找一種可對改造后T淋巴細胞進行高效篩選驗證的技術手段。Beacon 單細胞光導系統可以實現對T淋巴細胞進行特異性激活，并檢測特定細胞因子的分泌，從而實現對T淋巴細胞的功能性篩選。篩選后導出T淋巴細胞，可配合下游的基因表達譜分析（gene profiling），T細胞受體測序（TCR sequencing），T 細胞受體改造（TCR engineering）等 手段，大幅提升篩選效率。

4、基因編輯

基因編輯技術是免疫學、細胞生物學等學科的重要研究手段，也是物種改良、疾病預防、治病治療等領域的重要途徑。常規基因編輯實驗過程中，在轉染后的篩選過程中，需要 1-2 個月進行大量鋪板、利用成像或生化等手段進行單克隆篩選和鑒定，而 Beacon 單細胞光導系統僅需 5 天，即可在更大規模地全自動地篩選所需的目標克隆，即可提高實驗效率、節省人力成本，也可得到更可靠詳實的實驗成果。

5、細胞共培養研究

體外細胞共培養(cell co-culture)技術能模擬體內生成的微環境,便于更好地觀察細胞與細胞、細胞與培養環境之間的相互作用以及探討藥物的作用機制和可能的作用靶點。Beacon 單細胞光導系統因其精準的細胞操作和高通量，可以為體外細胞共培養提供更多研究手段，如細胞間的殺傷、吞噬、協同等實驗策略。

6、細胞克隆和亞克隆

有限稀釋，流式分選等方法是細胞克隆的常見手段，在將細胞分到數十塊微孔板后，還需要人工通過顯微鏡逐個檢查是否為單細胞、通過成像系統來判斷或通過生化手段來鑒定，每輪需要 3-4 周，根據不同應用單克隆性要求的不同，需要采用1至2輪的克隆步驟，整個過程極其繁瑣費時，且誤操作可能性較大。而Beacon單細胞光導系統則可以在5天內實現全自動細胞克隆和回收，輕松獲得單克隆比例達99.5%的優質克隆。其全程配備圖像和影像記錄，并可以設計功能性驗證環節。利用Beacon單細胞光導系統在芯片上同樣也可以進行亞克隆，只需將芯片上特定NanoPen中單克隆的部分細胞分離導出，擴大培養，便可輕松實現克隆與亞克隆的平行培養。

7、表型與基因型對應

表型和基因型的對應一直是免疫學和細胞生物學研究的痛點之一，具有操作復雜、準確度不高、需要耗費大量人力物力等困難。而Beacon單細胞光導系統由于可以定制化定向導出，可以解決這個問題。在完成對單克隆的表現檢測后，Beacon支持將特定克隆進行定向導出，配合下游的基因測序數據，直接對接表型數據和基因型數據。同時，Beacon單細胞光導系統也支持對于單克隆的亞克隆的導出，在對部分亞克隆進行測序的同時，繼續培養原單克隆，并進行更多的生化分析，極大的豐富了從同一單克隆樣品中可獲取的數據種類。

三、技術優勢

1、精準無損的單細胞操作：可利用光電定位系統，同時輕松操作數千個單細胞， 并進行平行的培養，分析等研究。

2、通量高：最多可同時運行4張芯片，約50000個細胞。并支持多種芯片類型，靈活的滿足不同通量的實驗需求。

3、全自動：細胞導入，培養，克隆，亞克隆，檢測，篩選全部為自動化流程，較大程度的避免了手工操作帶來的可能誤差或錯誤。

4、軟件易用：觸摸屏操作，圖形化界面，實驗流程設計靈活，直觀，易上手。

5、大幅節省時間：單個B細胞抗體發現流程從常規3-6個月縮減至2天；克隆流程從常規2-3周縮減至約3天。

6、高靈敏度：常規單個細胞置于微孔板中，需要培養數周，達到一定密度后才能進行分泌蛋白等指標的檢測；而Beacon每個NanoPen體積僅有0.5-1 nl，單個細胞置于其中，密度等同于1E6 cell/ml，因此易于檢測，靈敏度高。