通過分析單細(xì)胞或克降的功能、表型和基因型，一次實(shí)驗(yàn)快速篩選幾千到幾萬個(gè)單細(xì)胞，深入理解細(xì)胞功能，加速新療法的開發(fā)。

一：技術(shù)原理：

布魯克的光流控技術(shù)（Optofluidic Technology）是集納升級(jí)微反應(yīng)器技術(shù)（NanoPen™）光電定位技術(shù)( OptoelectroPositioning，OEP™)、及AI算法為一體的劃時(shí)代數(shù)字細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)。在一塊CPU大小的半導(dǎo)體芯片上，單個(gè)活細(xì)胞可通過微反應(yīng)器技術(shù)在納升級(jí)的小室中進(jìn)行培養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)，并可通過光電定位技術(shù)進(jìn)行靈活的導(dǎo)入和導(dǎo)出。細(xì)胞的性狀、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等通過AI算法精密計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化操作。

納升級(jí)微反應(yīng)器技術(shù)：OptoSelect芯片上有數(shù)千到上萬個(gè)納升級(jí)別的NanoPen小室，小室上方是試劑和細(xì)胞的通道，在培養(yǎng)基流動(dòng)過程中，小室中的細(xì)胞和微珠等不會(huì)受到通道層流的干擾，小分子包括營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物可以通過濃度梯度擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的持續(xù)培養(yǎng)，抗體和細(xì)胞因子等大分子則可以在十幾分鐘內(nèi)在小室內(nèi)積累到可被檢測的濃度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)細(xì)胞快速表征。

二：應(yīng)用領(lǐng)域

1、抗病毒中和抗體發(fā)現(xiàn)

目前獲得抗病毒中和抗體有三種策略：1，從康復(fù)病人血液中獲得；2，用病毒蛋白免疫小鼠通過通過抗體發(fā)現(xiàn)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(shí)短。將從康復(fù)病人血液中富集的B細(xì)胞進(jìn)行單個(gè)B 細(xì)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(gè)B細(xì)胞抗體發(fā)現(xiàn)具有很多優(yōu)勢，成為抗體發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的熱門新方向，但受限于常規(guī)技術(shù)平臺(tái)難以實(shí)現(xiàn)單個(gè)B細(xì)胞的分離，篩選和回收。Beacon 單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)將單個(gè)B細(xì)胞導(dǎo)入到芯片中的納升級(jí)培養(yǎng)小室（NanoPen）中后，可平行檢測抗原特異性抗體的分泌，并進(jìn)行相關(guān)功能性驗(yàn)證，并針對(duì)性的導(dǎo)出目標(biāo)B細(xì)胞。配合下游的單細(xì)胞mRNA測序，可在兩天內(nèi)完成細(xì)胞表型篩選并得到相應(yīng)的抗體重輕鏈序列。相較于傳統(tǒng)的抗體制備技術(shù)， Beacon平臺(tái)具有細(xì)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(duì)等優(yōu)勢。

2、抗體工程

抗體藥物研發(fā)過程中，為使篩選后得到的抗體具有理想的結(jié)構(gòu)和活性，往往需要進(jìn)行多輪的改造和優(yōu)化。如通過基因工程的手段對(duì)抗體基因進(jìn)行加工改造、轉(zhuǎn)染到工程細(xì)胞重新裝配、并進(jìn)行功能篩選和分析，以便確認(rèn)該改造是否符合需求。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)染后篩選需要數(shù)周時(shí)間，而Beacon 單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)僅需 3-5 天即可實(shí)現(xiàn)，極大地節(jié)省了抗體工程優(yōu)化流程的時(shí)間成本。

3、腫瘤免疫治療

在腫瘤免疫治療中，為了驗(yàn)證細(xì)胞的改造效率，優(yōu)化治療用細(xì)胞的劑量，業(yè)界一直在尋找一種可對(duì)改造后T淋巴細(xì)胞進(jìn)行高效篩選驗(yàn)證的技術(shù)手段。Beacon 單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)T淋巴細(xì)胞進(jìn)行特異性激活，并檢測特定細(xì)胞因子的分泌，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)T淋巴細(xì)胞的功能性篩選。篩選后導(dǎo)出T淋巴細(xì)胞，可配合下游的基因表達(dá)譜分析（gene profiling），T細(xì)胞受體測序（TCR sequencing），T 細(xì)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(shù)是免疫學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科的重要研究手段，也是物種改良、疾病預(yù)防、治病治療等領(lǐng)域的重要途徑。常規(guī)基因編輯實(shí)驗(yàn)過程中，在轉(zhuǎn)染后的篩選過程中，需要 1-2 個(gè)月進(jìn)行大量鋪板、利用成像或生化等手段進(jìn)行單克隆篩選和鑒定，而 Beacon 單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)僅需 5 天，即可在更大規(guī)模地全自動(dòng)地篩選所需的目標(biāo)克隆，即可提高實(shí)驗(yàn)效率、節(jié)省人力成本，也可得到更可靠詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)成果。

5、細(xì)胞共培養(yǎng)研究

體外細(xì)胞共培養(yǎng)(cell co-culture)技術(shù)能模擬體內(nèi)生成的微環(huán)境,便于更好地觀察細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與培養(yǎng)環(huán)境之間的相互作用以及探討藥物的作用機(jī)制和可能的作用靶點(diǎn)。Beacon 單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)因其精準(zhǔn)的細(xì)胞操作和高通量，可以為體外細(xì)胞共培養(yǎng)提供更多研究手段，如細(xì)胞間的殺傷、吞噬、協(xié)同等實(shí)驗(yàn)策略。

6、細(xì)胞克隆和亞克隆

有限稀釋，流式分選等方法是細(xì)胞克隆的常見手段，在將細(xì)胞分到數(shù)十塊微孔板后，還需要人工通過顯微鏡逐個(gè)檢查是否為單細(xì)胞、通過成像系統(tǒng)來判斷或通過生化手段來鑒定，每輪需要 3-4 周，根據(jù)不同應(yīng)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(gè)過程極其繁瑣費(fèi)時(shí)，且誤操作可能性較大。而Beacon單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)則可以在5天內(nèi)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)細(xì)胞克隆和回收，輕松獲得單克隆比例達(dá)99.5%的優(yōu)質(zhì)克隆。其全程配備圖像和影像記錄，并可以設(shè)計(jì)功能性驗(yàn)證環(huán)節(jié)。利用Beacon單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)在芯片上同樣也可以進(jìn)行亞克隆，只需將芯片上特定NanoPen中單克隆的部分細(xì)胞分離導(dǎo)出，擴(kuò)大培養(yǎng)，便可輕松實(shí)現(xiàn)克隆與亞克隆的平行培養(yǎng)。

7、表型與基因型對(duì)應(yīng)

表型和基因型的對(duì)應(yīng)一直是免疫學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究的痛點(diǎn)之一，具有操作復(fù)雜、準(zhǔn)確度不高、需要耗費(fèi)大量人力物力等困難。而Beacon單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)由于可以定制化定向?qū)С�，可以解決這個(gè)問題。在完成對(duì)單克隆的表現(xiàn)檢測后，Beacon支持將特定克隆進(jìn)行定向?qū)С�，配合下游的基因測序數(shù)據(jù)，直接對(duì)接表型數(shù)據(jù)和基因型數(shù)據(jù)。同時(shí)，Beacon單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)也支持對(duì)于單克隆的亞克隆的導(dǎo)出，在對(duì)部分亞克隆進(jìn)行測序的同時(shí)，繼續(xù)培養(yǎng)原單克隆，并進(jìn)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(shù)據(jù)種類。

三：技術(shù)優(yōu)勢

1、精準(zhǔn)無損的單細(xì)胞操作：可利用光電定位系統(tǒng)，同時(shí)輕松操作數(shù)千個(gè)單細(xì)胞，  并進(jìn)行平行的培養(yǎng)，分析等研究。

2、通量高：可同時(shí)運(yùn)行4張芯片，約50000個(gè)細(xì)胞。并支持多種芯片類型，靈活的滿足不同通量的實(shí)驗(yàn)需求。

3、全自動(dòng)：細(xì)胞導(dǎo)入，培養(yǎng)，克隆，亞克隆，檢測，篩選全部為自動(dòng)化流程，較大程度的避免了手工操作帶來的可能誤差或錯(cuò)誤。

4、軟件易用：觸摸屏操作，圖形化界面，實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)靈活，直觀，易上手。

5、大幅節(jié)省時(shí)間：單個(gè)B細(xì)胞抗體發(fā)現(xiàn)流程從常規(guī)3-6個(gè)月縮減至2天；克隆流程從常規(guī)2-3周縮減至約3天。

6、高靈敏度：常規(guī)單個(gè)細(xì)胞置于微孔板中，需要培養(yǎng)數(shù)周，達(dá)到一定密度后才能進(jìn)行分泌蛋白等指標(biāo)的檢測；而Beacon每個(gè)NanoPen體積僅有0.5-1 nl，單個(gè)細(xì)胞置于其中，密度等同于1E6 cell/ml，因此易于檢測，靈敏度高。