基于药典标准的原料研发与质控新方案 — Biacore 在诊断试剂研发与生产中的应用

2019 年新型冠状病毒 COVID-19 来势汹汹，这一场没有硝烟的战争对体外诊断 IVD 行业也是一次巨大的挑战，疫情之下各 IVD 企业奋起勃发，中国 IVD 企业更是冲出国门，为全球的疫情抗击做出了重要贡献。

Cytiva 中国 Biacore 团队同样担负起历史使命，通过免费赠送芯片助力新冠研究，全天候支持新冠研究实验设计以及举办多场 Biacore 线上培训与讲座等活动，为抗击新冠贡献一份力。

作为中美日等多国药典收录的互作检测技术，Biacore 由于其数据质量好、通量高、速度快、成本低等特点，已广泛应用于体外诊断试剂研发的多个环节，包括早期的原料筛选、亲和力/动力学表征、特异性评估、缓冲液筛选、配对分析，以及原料批间稳定性检测及生产质控等。下面小编就跟大家详细介绍 Biacore 在这些不同环节的应用。

对于体外诊断试剂的品质来说影响因素颇多，其中非常关键的一项就是原料的筛选。随着行业的发展与市场的需求，国内 IVD 企业正在由原料依赖进口向原料自行筛选进行转型，急需自动化程度高、通量高、筛选速度快、灵敏度高、成本低的筛选设备。Biacore 8K/8Kplus 作为高通量高质量的互作检测设备，可同时放置 1536 或 4608 个样品，实现超过 60 或 72 小时无人值守，每小时筛选数百个样品，并且每个样品的筛选成本不到 1 块钱。

除了原料抗体在细胞中表达量的高低外，动力学数据在原料抗体筛选中尤为关键，因为原料抗体与抗原的结合速率决定了检测信号出现的速度，而解离速率则决定了检测信号持续的时间长短。在靶点滞留时间越长的抗体越能耐受缓冲液冲洗，从而获得的诊断试剂信号持续时间越久，并且具有更高的灵敏度和稳定性。Biacore 在筛选阶段能同时提供动力学/亲和力和浓度测定的结果，做到浓度测定与亲和力/动力学检测二合一，相比 ELISA 等其他技术，Biacore 只需要一次实验即可得到两组结果，极大地提高了检测效率，同时还降低了实验成本和时间成本。如下图所示，国内的诊断试剂公司使用 Biacore 8K 不到一小时获得了 50 个细胞上清筛选的亲和力/动力学结果和浓度测定结果，帮助在最短的时间内获得最多的数据，加速原料筛选进程。

罗氏同样采用 Biacore 进行上百个原料抗体的快速筛选，并根据亲和力/动力学结果，从中选择慢解离的候选抗体，获得 Top 10 的高亲和、高选择性的诊断抗体进行后期进一步的开发。

筛选得到的原料抗体或直接购买到的原料抗体，在进行包被之前都需要进一步进行亲和力/动力学表征，以确定原料抗体的结合活性与批间稳定性。Biacore 是实时、无标记的互作检测技术，具有宽泛的亲和力/动力学检测范围与更高的分别率，能够快速精确地找到结合更快、解离更慢、亲和力更强的原料抗体。Biacore 出色的检测性能和数据重复性，满足了质量控制对数据可靠性的要求，可以建立抗体原料的全面质控评价标准，如活性浓度分析、结合活性检测（亲和力/动力学）以及环境条件的影响等。
Biacore 特有的指纹图谱比对的「绝活儿」可以对原料批间稳定性进行实时监控，活性有问题的原料抗体及诊断试剂会出现动力学传感图改变（即亲和力/动力学数据改变）的现象，通过 Biacore 独有的指纹图谱比对功能，快速给出不同批次间的抗体的一致性与相似度（similarity），帮助 IVD 企业快速发现有差异的批次。除此之外，这个功能还能用于检测原料包被前后与靶点结合活性的差异，从而能够评价不同包被方式、包被条件对诊断试剂检测效果的影响，从而优化包被条件。

在原料筛选中，筛选缓冲液、温度等条件对原料抗体性能的影响也很关键。在开发早期就能对不同条件对抗体的亲和力影响进行评估，从而能够有效降低诊断试剂后期剂型开发的风险。通过 Biacore 可以快速、便捷地检验不同缓冲液成分对抗体效价的影响。如下图所示，可以清楚地看到 Ca²⁺ 对于免疫抗体结合的影响，只有达到 4 mM 以上的 Ca²⁺ 体系设计，诊断抗体才能表现出稳定的结合。

针对同一个目标抗原（待检测物），找到一对能够识别该抗原不同表位的抗体对于诊断试剂的研发成功十分关键，该实验过程称为配对分析（Pairing），也叫表位分析（epitope binning）。Biacore 8K/8Kplus 软件内置 epitope binning 方法与分析模块，能够更快、更好地展现配对分析的结果，助力原料抗体配对成功。如下图，实验者需要进行 8 个抗体的表位分析，即需要进行 8×8 对配对分析，利用 Biacore 8K/8Kplus 在 2 小时内完成实验并且分析软件如下图可视化的展示配对情况，能够更快、更好、更直观地展示配对结果，选出成对抗体。

综上总结：Biacore 作为中美日等多国药典收录的互作检测技术，其使用贯穿整个诊断试剂研发的始终，包括早期的原料筛选、亲和力/动力学表征、特异性评估、缓冲液筛选、配对分析，以及原料批间稳定性检测及生产质控等。