納米抗體簡介

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），單鏈抗體的結構和傳統(tǒng)的IgG結構不同，缺乏輕鏈和CH1結構。

把單鏈抗體的抗原識別結構域（VHH）單獨拿出來即為納米抗體。這種單結構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結構的二分之一。

結構特點

納米抗體VHH和scFV的VH結構類似，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VL連接。

但VHH中不存在VL，因此這四個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有額外延長的氨基酸（26個 VS 9-15個），細長的CDR3可延伸到scFV幾乎無法接近的表位中。

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

這些特殊的結構，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，特別擅長識別和結合某些表位，偏愛非平面表位，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下的保質期長、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）。

當暴露于化學變性劑（如，2-3M氯化胍、 6–8M尿素）時，對其抗原結合能力的影響不大。

篩選和生產(chǎn)

納米抗體的獲得來源于免疫文庫、天然或人工合成文庫。

免疫文庫通過用靶抗原對駱駝科動物或轉基因小鼠進行免疫產(chǎn)生的。

免疫成功后從動物中提取血液，純化淋巴細胞用于cDNA文庫構建，理想的免疫文庫包至少得有107的容量。

庫容越大，找到具有強特異性和高親和力的高親和力結合物的納米抗體的可能性越大。

合成文庫和天人文庫不需要免疫動物，適合在VHH抗原可能無法引起免疫反應或對動物危害太大的非免疫原性或毒性分子相比下，免疫文庫經(jīng)歷體內親和成熟，比合成文庫具有更高的親和力和特異性。

在文庫合成后，通過“展示技術”對文庫中的抗體序列進行高通量篩選。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，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。

Caplacizumab由兩個靶向vWF特異性的納米抗體，通過多肽鏈融合而成。

Ozoralizumab 由兩個相同的TNFα 特異性納米抗體通過多肽與一個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構的藥物處于臨床試驗階段!

在使用納米抗體作為藥物開發(fā)的結構時需要考慮幾點：（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計對FR2區(qū)域的氨基酸修改，該區(qū)域有四個關鍵氨基酸和人VH關鍵氨基酸有差異。已上市藥物的的人源化修改，參見上圖。

在半衰期延長方面，可以采用偶聯(lián)HSA納米抗體和Fc結構的方式。

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