納米抗體(Nanobody)研究進展

1993年比利時科學家首次在Nature報道[1]：在駱駝血液中的抗體，有一半沒有輕鏈，而且更讓人驚喜的是，這些缺失輕鏈的“重鏈抗體” (heavy-chain antibodies, HCAbs)能像正常抗體一樣與抗原等靶標緊密結合，另外不像scFv那樣互相沾粘，甚至聚集成塊。這種抗體只包含一個重鏈可變區(variable domain of heavy chain of HCAb, VHH)和兩個常規的CH2與CH3區，更重要的是單獨克隆并表達出來的VHH區具有很好的結構穩定性與抗原結合活性，VHH是目前己知的可結合目標抗原的最小單位，所以VHH也稱Nanobody（納米抗體），現在專門有個公司叫Ablynx (http://www.ablynx.com/)專門從事這種單納米抗體相關產品的研究與開發。目前已經有兩種抗體類藥物處于二期臨床。 

一  納米抗體的結構特點

Nanobody的結構簡單僅僅是駱駝重鏈可變區[2]，如下圖C：

圖1 Nanobody結構模式圖

A圖：傳統四鏈結構的抗體；B圖：駱駝血液中的重鏈抗體；C圖：穩定的可結合抗原的最小單位VHH也稱 Nanobody 

二 傳統抗體類藥物面臨的挑戰：

1，開發周期長，生產成本高，藥物價格高昂（研發復雜，人源化復雜，成功率有限）

2，難以大規模生產，單克隆抗體藥物在建廠和生產過程中消耗的資金非常巨大

3，不穩定，容易降解，保存成本高；容易污染，維護成本高昂。在高溫和強酸強堿的條件下會分解，須在低溫下保存，否則就會在數周內完全失去活性。抗體能被消化系統很快降解，從而阻止了其進入大腦或其他有效作用部位。

三 Nanobody在合成、操作、吸收和價格方面具有優勢：

1，容易獲得 (免疫，B淋巴細胞分離，抗體庫展示技術篩選)[3]

2，穩定性好 (內部折疊中含有多個二硫鍵，使其結構具有很好的穩定性，可在常溫放置)[4]

3，可溶性高 (不象scFv那樣容易聚集成團，VHH親水性好，具有很好的水溶性，提高作為藥物的利用率)

4，吸收好 (因為可溶性高，所以Nanobody具有高吸收率的優點)

5，表達容易 (不象傳統抗體那樣必須要在哺乳動物細胞中進行表達，難度大，產量低，成本高，VHH可以在原核細胞中進行高效表達，有研究者可將產量提高到2.5g/L)

6，人源化簡單 (與人類重鏈基因同源性在80%-90%，人源化已經取得成功)[5]

7，偶聯其他分子容易 

參考文獻：

1. Hamers-Casterman, C., T. Atarhouch, S. Muyldermans, G. Robinson, C. Hamers, E. B. Songa, N. Bendahman, and R. Hamers. 1993. Naturally occurring antibodies devoid of light chains. Nature 363:446-448.

2. Muyldermans, S., T. N. Baral, V. C. Retamozzo, P. De Baetselier, E. De Genst, J. Kinne, H. Leonhardt, S. Magez, V. K. Nguyen, H. Revets, U. Rothbauer, B. Stijlemans, S. Tillib, U. Wernery, L. Wyns, G. Hassanzadeh-Ghassabeh, and D. Saerens. 2009. Camelid immunoglobulins and nanobody technology. Vet Immunol Immunopathol 128:178-183.

3. Ryckaert, S., E. Pardon, J. Steyaert, and N. Callewaert. 2010. Isolation of antigen-binding camelid heavy chain antibody fragments (nanobodies) from an immune library displayed on the surface of Pichia pastoris. J Biotechnol 145:93-98.

4. Saerens, D., K. Conrath, J. Govaert, and S. Muyldermans. 2008. Disulfide bond introduction for general stabilization of immunoglobulin heavy-chain variable domains. J Mol Biol 377:478-488.

5. Vincke, C., R. Loris, D. Saerens, S. Martinez-Rodriguez, S. Muyldermans, and K. Conrath. 2009. General strategy to humanize a camelid single-domain antibody and identification of a universal humanized nanobody scaffold. J Biol Chem 284:3273-3284.