納米抗體簡(jiǎn)介

納米抗體（Nanobody，Nb）的發(fā)現(xiàn)源于單峰駱駝的單鏈抗體（重鏈抗體，HcAb），單鏈抗體的結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的IgG結(jié)構(gòu)不同，缺乏輕鏈和CH1結(jié)構(gòu)。

把單鏈抗體的抗原識(shí)別結(jié)構(gòu)域（VHH）單獨(dú)拿出來(lái)即為納米抗體。這種單結(jié)構(gòu)域抗體分子量要小得多（約15kDa），是IgG抗體分子量的十分之一左右，是抗體scFv結(jié)構(gòu)的二分之一。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

納米抗體VHH和scFV的VH結(jié)構(gòu)類(lèi)似，由9條β鏈組成，形成典型的IgV 折疊。

不同的是，在FR2區(qū)中，傳統(tǒng)的FR2由四個(gè)高度保守的疏水氨基酸（Val37、Gly44、Leu45 和 Trp47）組成，它們與Gln39、Gly44、Tyr91和Trp103形成保守疏水界面，以促進(jìn)VL連接。

但VHH中不存在VL，因此這四個(gè)疏水殘基被親水性氨基酸（Phe37、Glu44、Arg45和Gly47）取代，以免疏水區(qū)暴露于溶液中。

除此外，VHH的CDR3有額外延長(zhǎng)的氨基酸（26個(gè) VS 9-15個(gè)），細(xì)長(zhǎng)的CDR3可延伸到scFV幾乎無(wú)法接近的表位中。

但擴(kuò)大的氨基酸序列使得CDR3更具柔韌性，影響了和抗原的親和。為解決這個(gè)問(wèn)題，VHH的CDR1和CDR3形成了額外的二硫鍵。

這些特殊的結(jié)構(gòu)，使得VHH具有高效組織滲透、高穩(wěn)定性、耐極端條件、高溶解度等優(yōu)點(diǎn)，特別擅長(zhǎng)識(shí)別和結(jié)合某些表位，偏愛(ài)非平面表位，如空腔和凹槽，能夠高精度地靶向這些區(qū)域。

理化特性

納米抗體具有非常理想的理化特性！

VHH在4°C和-20°C下的保質(zhì)期長(zhǎng)、耐受高溫（60-80°C）和蛋白水解、耐受非生理pH（3.0-9.0）、耐受高壓（500-750 MPa）。

當(dāng)暴露于化學(xué)變性劑（如，2-3M氯化胍、 6–8M尿素）時(shí)，對(duì)其抗原結(jié)合能力的影響不大。

篩選和生產(chǎn)

納米抗體的獲得來(lái)源于免疫文庫(kù)、天然或人工合成文庫(kù)。

免疫文庫(kù)通過(guò)用靶抗原對(duì)駱駝科動(dòng)物或轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行免疫產(chǎn)生的。

免疫成功后從動(dòng)物中提取血液，純化淋巴細(xì)胞用于cDNA文庫(kù)構(gòu)建，理想的免疫文庫(kù)包至少得有107的容量。

庫(kù)容越大，找到具有強(qiáng)特異性和高親和力的高親和力結(jié)合物的納米抗體的可能性越大。

合成文庫(kù)和天人文庫(kù)不需要免疫動(dòng)物，適合在VHH抗原可能無(wú)法引起免疫反應(yīng)或?qū)?dòng)物危害太大的非免疫原性或毒性分子相比下，免疫文庫(kù)經(jīng)歷體內(nèi)親和成熟，比合成文庫(kù)具有更高的親和力和特異性。

在文庫(kù)合成后，通過(guò)“展示技術(shù)”對(duì)文庫(kù)中的抗體序列進(jìn)行高通量篩選。最常用的是噬菌體展示，除此外酵母展示還具有一些差異化的優(yōu)勢(shì)，還有一些別的篩選方式供選擇。

納米抗體藥物

目前，已有四種基于納米抗體的藥物得上市批準(zhǔn)。

Caplacizumab由兩個(gè)靶向vWF特異性的納米抗體，通過(guò)多肽鏈融合而成。

Ozoralizumab 由兩個(gè)相同的TNFα 特異性納米抗體通過(guò)多肽與一個(gè)位于中央的白蛋白特異性納米抗體融合而成。白蛋白納米抗體起到延長(zhǎng)藥物的半衰期的作用。

Ciltacabtagene是靶向BCMA雙表位的納米抗CAR-T。

Envafolimab 是在中國(guó)上市的PD-1藥物，使用靶向PD-1的VHH和Fc偶聯(lián)。

除此外，還有大量采用納米抗體結(jié)構(gòu)的藥物處于臨床試驗(yàn)階段!

在使用納米抗體作為藥物開(kāi)發(fā)的結(jié)構(gòu)時(shí)需要考慮幾點(diǎn)：（i）人源化，以減少潛在的免疫原性；（ii）半衰期需要改良；以及（iii）藥物的給藥途徑。

納米抗體的人源化通常設(shè)計(jì)對(duì)FR2區(qū)域的氨基酸修改，該區(qū)域有四個(gè)關(guān)鍵氨基酸和人VH關(guān)鍵氨基酸有差異。已上市藥物的的人源化修改，參見(jiàn)上圖。

在半衰期延長(zhǎng)方面，可以采用偶聯(lián)HSA納米抗體和Fc結(jié)構(gòu)的方式。

可能您還想看：