珀金埃爾默：搶占賽道提供細胞分析系統解決方案

　　分析測試百科網訊 4月13日中國細胞生物學學會2021年全國學術大會在重慶召開。來自細胞生物學相關領域的2000余位專家、學者齊聚一堂，交流學科發展，更有眾多企業，帶來了領域前沿的創新成果。作為一門古老而始終面向前沿的學科，細胞生物學研究的進步同細胞分析技術密不可分，而近年來最令人矚目的應用是細胞治療，有望進一步攻克癌癥等人類重大疾病。在“日新月盛的細胞分析與細胞治療技術”系列采訪活動中，筆者來到珀金埃爾默的展臺，生命科學事業部市場開發經理劉文苑、徐雍羽向我們展示了珀金埃爾默在細胞分析與細胞治療中的前沿技術。

大會亮點產品

　　本次細胞生物學大會，珀金埃爾默主要展示了基于HTRF（均相時間分辨熒光）技術平臺的GPCR研究和篩選解決方案，以及基于前沿Cell Painting（細胞全景繪制）篩選方案的試劑和成像分析技術。前者是最新發布的新型檢測試劑盒，以加快發現更多靶向G蛋白偶聯受體（GPCR）的藥物。細胞全景繪制是高通量藥物篩選領域的一項前沿技術，不久前新發布的試劑盒適用于高通量篩選，可大幅提升藥物研發企業的研發效率。

　　此外珀金埃爾默還帶來了長時間活細胞成像平臺MuviCyte，高內涵篩選系統Opera Phenix plus，多模式檢測平臺Nivo和LabChip GX Touch微流控毛細管電泳系統等生命科學儀器。

　　活細胞成像平臺MuviCyte

高內涵篩選系統Opera Phenix plus

　　多模式檢測平臺Nivo

LabChip GX Touch微流控毛細管電泳系統

腫瘤免疫超級賽道：細胞治療

　　談到如何看待目前的細胞治療市場及其未來發展趨勢，珀金埃爾默生命科學事業部市場開發經理徐雍羽表示：在2017年全球首個CAR-T療法獲批上市后，細胞治療市場發展迅速，成為火熱的腫瘤免疫研發賽道。目前已有四款靶向CD19的細胞療法得到獲批。此外，近期首個靶向BCMA的CAR-T療法也已成功上市。據業內估計，從銷售額來看，全球細胞治療市場在2026年有望達到10億美元。就臨床數目而言，CAR-T療法在腫瘤免疫領域僅次于基于免疫檢查點抑制劑的療法。而從在研藥物數目來看， CAR-T療法則已超過靶向T細胞的免疫療法，成為腫瘤免疫療法臨床前的重要和主要研發方向。

　　目前中國和美國是推動CAR-T療法臨床轉化的主力軍。相較于美國，接近八成的國內研究已處于臨床階段。同時，對比2018年，我們可以看到國內制藥企業對于CAR-T療法的布局和推動，CAR-T已然成為重要的細胞治療研究和研發市場。

　　考慮到細胞治療技術的特殊性，該領域的機構主要會關注以下幾個方向：

　　（1）新型療法的開發，避免同質化競爭。該方向包括新靶點的挖掘和評價，尤其針對實體瘤治療方向，以及開發基于新型結構和形式（如通用性CAR-T）或者T細胞以外的免疫細胞群體（如NK和巨噬細胞等）的細胞療法研發，以及靶向生產工藝的構建和優化等。

　　（2）如何有效預測和提升CAR-T療法的功能持續性和安全性，以及病人的分級等。

　　（3）是否能夠將細胞治療和一些前沿的生物技術，如干細胞，CRISPR和BITE等，或者主流的腫瘤和免疫療法，如PD-1/L1療法等開展聯用，進一步加強CAR-T療法的臨床表現。

　　以研究環節來看，人們主要將細胞治療臨床前研發分為靶點挖掘、結合篩選、細胞檢測分析和動物模型評價幾個環節。此外，病毒生產制備，質控和工藝優化也是細胞治療研發中的重要環節和關注點。

  覆蓋全流程的產品和解決方案

　　針對細胞治療研究領域的主要環節和研究重點，珀金埃爾默均可提供前沿的整合解決方案。

　　在靶點挖掘過程中，高通量成像解決方案有助于協助靶點的表達研究和功能性驗證。此外，活體成像解決方案可在動物水平進一步驗證靶點的成藥性。

　　針對細胞治療早期研發中涉及到的結合篩選，例如scFv的親和/競爭篩選，珀金埃爾默基于ALPHA和HTRF等技術平臺，提供涵蓋試劑、耗材、檢測平臺和自動化的高通量均相篩選解決方案。

　　針對細胞水平研究,珀金埃爾默關注體外CAR-T細胞的活化、活力檢測和分析。與Cytotoxic T細胞活化類似，CAR-T細胞的活化通常伴隨著細胞因子的分泌、CAR-T細胞的增殖和最后特異性靶向腫瘤細胞的殺傷。針對這三個過程，珀金埃爾默均提供對應的基于放射/非放射平臺的金標準解決方案。

　　針對CAR-T細胞的體外功能分析，珀金埃爾默擁有基于成像技術的分析方案，以及利用能更好模擬生理微環境的3D微組織和類器官模型的篩選方案。針對體內研究，珀金埃爾默擁有完善的活體成像解決方案，包括性能卓越的IVIS系列和對應的細胞株和熒光染料，用于協助腫瘤模型的建立和藥效評價，以及追蹤輸入的免疫細胞等應用。

　　對于基于病毒傳染的CAR-T細胞制備，珀金埃爾默的自動化解決方案可以協助病毒載體制備的高通量自動化，進而節約時間成本，提高效率。此外，LabChip 微流控毛細管電泳系統可用于滿足CAR-T細胞生產過程中涉及到的核酸和蛋白質控需求。最后，我們還在積極開發新型的質控檢測應用，如dsRNA檢測，蛋白聚集檢測等等。

　　隨著細胞治療產業邁入大發展時代，在該新興賽道上的競爭也呈現日趨激烈的態勢。那么珀金埃爾默的技術和解決方案有怎樣的競爭優勢呢？

  優勢：技術領先性和上下游完整性

　　針對上述提到的細胞治療研發過程中的多個環節，珀金埃爾默基于生命科學產品線的解決方案主要有以下兩個優勢：技術領先性和上下游完整性。以重要的細胞殺傷檢測為例，珀金埃爾默提供兩大金標準檢測技術：基于放射的⁵¹Cr釋放法和基于非放射的DELFIA^? EuTDA細胞毒法。

⁵¹Cr釋放法檢測原理圖

　　兩種技術平臺都基于利用探針高效、特異的標記靶細胞。經效應細胞殺傷后，靶細胞出現裂解，并釋放探針到上清中用于定量殺傷效果。除了支持特異檢測細胞殺傷外，⁵¹Cr釋放法和 DELFIA^? EuTDA細胞毒法的另外一大優勢就是靈活性，支持多種細胞系和原代細胞作為靶細胞或效應細胞。此外，通過改變靶細胞，珀金埃爾默提供的方法學還支持CAR-T療法的安全性分析，例如檢測On target, off tumor脫靶效應帶來的細胞毒性。

　　利用⁵¹Cr釋放法檢測脫靶效應的細胞毒性

　　在技術的優勢基礎上，珀金埃爾默的解決方案涵蓋了試劑、耗材、檢測平臺和自動化相關產品，大大加速了方法學的建立和轉移。類似的，針對基于3D微組織和類器官的樣本檢測和分析，珀金埃爾默可基于微孔板-高內涵平臺-圖片智能分析軟件提供針對性、完善的前沿解決方案。此外，在已有的解決方案基礎上，其市場開發團隊致力于開發相關的上下游環節，如樣本的前處理和制備等兼容的解決方案，加強3D樣本研究和篩選在細胞治療研發中的應用。

　　除了上述的優勢外，珀金埃爾默的另一大優勢在于專業的技術支持團隊。他們擁有多年的一手高通量和成像篩選經驗，能為一線的用戶提供有力的支持和幫助。

細胞分析新趨勢

　　16世紀伴隨顯微鏡的出現，人類開始對細胞進行研究。現代細胞生物學以研究細胞的分子結構及其在生命活動中的作用為主要任務，細胞生物學研究的進步同細胞分析技術密不可分。關于新時代下細胞分析的趨勢，珀金埃爾默認為：目前細胞分析的一個發展方向為單細胞單一靶標向單細胞更多表型，借助AI生物信息學進行深度學習，海量數據分析挖掘的方向發展，即在2016年提出的Cell Painting為代表的篩選方案。而細胞分析的另一個趨勢在于研究模型有非常明顯的從2D到3D甚至向類器官轉化、由單一細胞系培養轉向腫瘤細胞、免疫細胞混培養，這對于成像和分析技術提出了更高的要求。

　　細胞全景繪制

　　細胞全景繪制是高通量藥物篩選領域的一項前沿技術，該技術將細胞學與生物信息學相結合，可研究諸如化合物、藥物、天然產物或siRNA對細胞行為的影響。用不同的熒光探針標記亞細胞結構來“全面繪制”細胞，通過成像，基于單細胞圖像定量分析這些亞細胞結構和細胞器。然而，在針對這一前沿篩選應用建立實驗方案時，很多實驗室在獨立制備試劑環節經常需要花費大量的時間和精力。

　　為解決這一難題，珀金埃爾默在前不久推出了PhenoVue?細胞全景繪制即用型試劑盒，以其即用型配方讓研發流程大大簡化。該新試劑盒系列除了即用型試劑盒，針對靈活的應用方案針對靈活的應用需求，還推出了亞細胞結構、細胞器熒光探針和熒光二抗。經驗證，這些試劑適用于高通量藥物篩選，可大幅提升藥物研發企業的研發效率。

PhenoVue?細胞全景繪制即用型試劑盒

　　細胞3D模型培養

　　細胞的3D模型培養能夠更好地模擬微環境、細胞間相互作用和體內生物過程。相較于生化檢測和2D模型，3D模型可提供更具生理相關性的條件。此外，其形態學和功能分化程度更高，這也賦予了它們更接近體內細胞的特征。如今越來越多的研究人員正在應用3D細胞培養、微組織和類器官技術來填補2D細胞培養與體內動物模型之間的差距。特別是類器官的研究和使用，類器官是源自干細胞的體外衍生3D細胞聚集體，具有類似器官結構和功能。近年來，3D類器官培養技術逐漸成熟，正在成為藥物篩選、個性化治療和發育研究的重要模型。

　　然而，細胞的3D培養技術面臨著諸多挑戰：首先，培養一致的、可再現的3D 微組織十分困難，尤其是類器官的培養；此外，大而厚的細胞樣品成像難度極高；同時，處理3D細胞實驗產生的海量數據則是最為嚴峻的挑戰。

　　珀金埃爾默的高內涵細胞成像分析系統，采用Nipkow轉盤掃描技術配以高靈敏度sCMOS探測器，能夠快速捕捉到細胞內發生的生物學過程，更因其降低光漂白和光毒性的特點，配合水浸式高數值孔徑物鏡，可以實現對活細胞、小型模式生物和3D微組織樣品進行高通量的共聚焦高分辨率成像。再結合強大的Harmony分析軟件，能夠對細胞和亞細胞層面各種復雜的表型進行群體性統計分析研究。該系統在細胞生物學研究領域有著非常廣泛的應用。

Operetta CLS高內涵成像分析系統