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纳米抗体结构是什么？与普通抗体有什么区别

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2023/09/04

生命科学仪器综合讨论

纳米抗体（Nanobody, Nb），又称为单域抗体（Single-domain antibodies, sdAbs），是来源于骆驼科动物和鲨鱼的一种独特的抗体，最初由比利时免疫学家Hamers-Casterman于1989年在分离骆驼血清中的抗体时偶然发现。

传统抗体的结构类似于“Y”形，是由两条重链和两条轻链构成的对称结构。一些骆驼科动物等在其生长进化的过程中，自身的免疫系统中出现了缺失轻链及重链CH1结构但完全保留抗原结合活性的重链抗体（HCAb）。HCAb特异性结合抗原的区域为其重链的可变区，即VHH（Variable domain of heavy chain of heavy-chain antibody）。VHH经重组表达后，可获得只含有单个结构域的最小单元抗原结合片段，即纳米抗体。

纳米抗体仅有12~14 kDa，其晶体直径为2.5 nm，长4 nm，因此被认为是已知的可以与抗原结合的最小单位。

纳米抗体（VHH）与普通抗体VH具有相同的结构域，即4个保守框架区（FR1/2/3/4）和3个互补决定区（CDR1/2/3）。普通抗体的VH中FR2内有四个高度保守的疏水性氨基酸残基（V42、G49、L50和 W52），而在VHH抗体中，这四个氨基酸被替换成亲水性的氨基酸残基（F42或 Y42、E49、R50和G52），因此增加了纳米抗体的水溶性。此外，与普通抗体的CDR3相比，纳米抗体的CDR3较长一些，可形成凸形结构，从而增强对隐藏的肿瘤抗原表位识别的能力。

纳米抗体与普通抗体的区别：

普通抗体：

免疫原性：较高

分子量大小：150 kDa

半衰期：较长

组织穿透力：较低

CDR3长度：平均10个氨基酸残基

识别位点：较难识别隐藏位点

稳定性：易失活，在高温或极端pH下失效或分解

抗体表达：哺乳动物表达

生产费用：较高

工程化改造：“Y”字型结构，不易改造

纳米抗体：

免疫原性：较低

分子量大小：12-14 kDa

半衰期：较短

组织穿透力：较强，可穿过血脑屏障

CDR3长度：16-24个氨基酸残基

识别位点：容易识别隐藏位点

稳定性：高稳定性，在高温或极端pH下保持稳定

抗体表达：哺乳动物或微生物表达

生产费用：较低

工程化改造：结构简单，容易改造

纳米抗体是一种非常有前景的下一代治疗性抗体技术，受到越来越多的研究机构和制药公司的关注。为支持纳米抗体药物的早期发现，义翘神州利用噬菌体抗体库技术自主研发了纳米抗体开发平台，已成功开发了多个纳米抗体候选分子。另外，我们的高通量纳米抗体表达平台，已成功表达和生产了多种纳米抗体形式，包括单价、多价或多特异性VHH，满足客户的各种定制需求。

纳米抗体开发服务

不同于经典的杂交瘤技术制备单克隆抗体，纳米抗体开发的整个流程主要包括羊驼免疫、噬菌体文库构建、抗体筛选、表达纯化及验证等阶段。羊驼免疫后，从羊驼外周血分离B淋巴细胞，提取总RNA，反转录为cDNA，以cDNA为模板PCR扩增获得多样化的纳米抗体基因片段，然后将其连接到载体上，从而构建噬菌体文库。随后进行多轮淘洗步骤获得抗原特异性纳米抗体，并对其进行测序、表达和验证。

义翘神州建立了纳米抗体开发平台，可提供一站式的纳米抗体定制服务，主要包括抗原设计与制备、羊驼免疫、文库构建、淘洗、单克隆鉴定、测序以及活性分析等实验步骤，已成功交付多个纳米抗体开发项目。获得的纳米抗体需要进行进一步的人源化改造，以降低其免疫原性，实现最佳的治疗效果。义翘神州提供的纳米抗体人源化服务，利用CDR置换技术及计算机辅助结构模拟设计可对羊驼纳米抗体进行人源化改造，保证人源化程度 >95%，成功率100%。我们也提供体外药效评价解决方案，满足纳米抗体成药性评估、生物学活性测定等应用场景。更多详情可以参看：https://cn.sinobiological.com/resource/antibody-technical/nanobody

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