Application Note 完全統合型自動化ソリューションによる
細胞株開発の生産性向上：
CloneSelect Imagerを用いた一連のケーススタディ

はじめに

細胞株開発では、安定でよく増殖し、高収率でバイオ製品を生産する数少ないクローンを見つけるために、何万ものクローンをスクリーニングする必要がある。このような希少なクローンを見つけることに加え、研究者はFDAの規制をパスするために、目的のバイオ製品が単一のクローン（すなわちモノクローナル）に由来することを示さなければならない。そのため、科学者はしばしば、細胞ごとに多数のクローンをスクリーニングするという、時間と手間のかかるプロセスを課せられている。この負担を大幅に軽減するため、Molecular Devices社は、単一細胞の画像を撮影し、その成長を経時的にモニターできる自動イメージング・システム、CloneSelect™ Imagerを開発した。ここでは、CloneSelect Imagerを自動ワークフローに統合して作業能力を大幅に向上させた3つのケーススタディを、スループットの高い順に紹介します。

ケーススタディ#1では、1日に何千ものクローンを手作業でスクリーニングする負担を軽減するために設計された、シンプルな自動化ソリューションを紹介します。ケーススタディ#2では、クローン監視の自動化期間を希望する限り（通常2～3週間）延長できることを説明しています。最後に、ケーススタディ#3は、クローンのモニタリングを、生産されたバイオ製品の品質を評価するソリューションと組み合わせる方法の概要を示しています。

ケーススタディ#1 - 96ウェルマイクロプレートから細胞コロニーイメージャーへの自動搬送

装置のセットアップ CloneSelect Imager + ロボットアーム + プレートホテル

単クローン性の証明を示すために利用できる戦略は数多くありますが、限界希釈後の単一細胞の画像を提供することは、比較的簡単に行うことができ、かなり明確な証拠が得られるため、このプロセスにおいて重要な役割を果たしてきました。しかし、スクリーニングしなければならない数千のクローンに対して単一細胞の画像を撮影することは、特に手動の顕微鏡で行う場合、非常に骨の折れる作業となります。そこで、CloneSelect Imagerは、各ウェルに単一細胞が含まれているかどうかを評価し、さらに経時的な成長をモニターするために、マルチウェルプレート全体の迅速なイメージングを提供するために開発されました。(細胞株開発を後押しする迅速な単クローン性確認法」をご参照ください）。CloneSelect Imagerは、スタンドアローンでは一度に1枚のプレートしか画像化できないため、ユーザーが手動でプレートをシステムにセットする必要があります。

しかし、CloneSelect Imagerを室温で48枚のプレートを一度に処理できるサードパーティ製ロボットと完全に統合することにより（図1）、私たちの顧客のウォークアウェイタイムは2時間以上大幅に増加しました。

ケーススタディ#2 - インキュベーターからセルイメージャーへの96ウェルマイクロプレートの自動搬送。

装置のセットアップ： CloneSelect Imager + ロボットアーム + インキュベーター

ケーススタディ#1では、お客様の日々のウォークアウェイ時間は確かに増加しましたが、セットアップではプレートホテルからのプレートのロードとアンロードが毎日必要です。さらに、プレートは培養期間中、常温に保たれるため、長期的な生存性には理想的でないかもしれない。この場合、CloneSelect Imagerをロボットアームを使用したインキュベーターと統合することで、長期的な生存性の問題を軽減しました（図2）。これにより、温度のばらつきが軽減されただけでなく、当社の顧客はプレートに触れることなく2～3週間実験から離れることができ、生産性が向上するとともに、プレートの取り扱いによるコンタミネーションやその他のばらつきも軽減されました。この例では、42プレートのインキュベーターとの統合を強調していますが、約200プレートを収容する大容量インキュベーター用のソリューションも提供しています。

ケーススタディ#3 - 96ウェルマイクロプレートをインキュベーターからCloneSelect Imagerに自動搬送し、その後、下流分析用に上清をプレートに自動搬送。

装置のセットアップ CloneSelect Imager + ロボットアーム + インキュベーター + リキッドハンドラー

単一細胞のコロニーへの成長をモニターした次のステップは、その生産性を評価することです。これには、Molecular Devices社の SpectraMax® i3xリーダーのようなプレートリーダーを用いたELISAによる抗体の検出や、ForteBio社のOctet® Systemのようなラベルフリーの方法を用いるなど、様々な方法がある。

多くの場合、コロニーを形成して成長したクローンから上清を回収する必要があるが、クローンの成長速度が異なるため、このプロセスを手作業で行うのは困難である。ここでは、マルチウェルプレートに寄託した単一細胞をインキュベーターにロードし、CloneSelect Imagerで2週間にわたって成長をモニターする自動化ソリューションを紹介する（図3）。この2週間の間に、コンフルエント率80％以上のウェルが自動的に選択され、下流の分析に供された。選択されたウェルの上清は、ベックマン・コールター社製の自動リキッドハンドラーで吸引され、ELISAによる評価に備えてマルチウェルプレートに移された。

概要

細胞株開発のタイムライン短縮への要求がますます高まる中、これら3つのケーススタディに示されたような自動化されたソリューションは、細胞株開発パイプラインを通して抗体候補を移動させるのに必要なウォークアウェイタイム、スループットの向上、信頼性を提供する（表1）。提供される高いスループットに加え、信頼性の高い高品質のデータが取得され、文書化されるという保証を顧客が得ることが不可欠である。

表1. 各カスタマイズされた自動ワークフローの利点を示す要約。