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1、纳米抗体及其应用【摘要】 自然界在骆驼体内存在缺失轻链的重链抗体,克隆其可变区得到的单域抗体是最小的功能性抗原结合片段,相对分子质量（Mr）仅为15000,称为纳米抗体,具有Mr小、稳定性强、可溶性好、易表达,免疫原性低等特点。这种小型化的基因工程抗体在基础研究、开发新药和疾病的诊断和治疗上具有广阔的应用前景。【关键词】纳米抗体重链抗体VHH 抗体技术已被广泛地应用于疾病的诊断及治疗中,新型基因工程抗体不断出现,包括嵌合抗体、人源性抗体等。抗体小型化是抗体基因工程研究的主要研究方向之一,如一些单价小分子抗体scFv,但在稳定性、表达产量、蛋白酶抵抗性和聚合性方面仍有待改进。
2、 1989年,r小、水溶性好、稳定性强、抗原识别能力强、易于生产等。因此在生物技术和医学应用方面,比其他抗体具有优越性。 3.1纳米抗体用于构建多种分子结构双特异性和双功能抗体在免疫诊断和治疗上有许多实用性。双特异性抗体能结合一个靶抗原的相邻的两个位点,从而获得对抗原的高亲合力。双功能抗体能传递毒性载体,如放射性核素、细胞毒性药物等到靶抗原,包括癌细胞。这种多特异性分子的理想性质是:小分子、高水溶性、高稳定性、缺乏聚合或蛋白水解倾向、高表达产量。以scFv构建的双特异性和双功能抗体,表达水平低、易聚合和被蛋白水解,阻碍了大规模的临床发展。 纳米抗体的严格单域本质,高水溶性
3、和高稳定性,构造的双功能或二价体蛋白在细菌中能高表达,完全保留原有的功能。Zhang等［10］将从天然纳米抗体库中筛选的单域纳米抗体五聚化,极大地提高了与抗原的亲和力。五聚体纳米抗体表现出6良好的热力学稳定性以及不易被蛋白酶所降解等特性。 将酶或毒素蛋白的基因与纳米抗体的基因融合可产生一些免疫毒性和其他免疫交联物。使其在组织穿透力、清除速度以及稳定性上比其他抗体更具优势。S-layer(晶体细菌表面蛋白)蛋白和纳米抗体的基因融合产生的融合蛋白能自发的结晶为单体性蛋白晶格,作为纳米模式的感觉层用于检测低浓度抗原［11］。 一种基因工程改造的载脂蛋白I能治疗罗德西亚布氏锥虫病,
4、Toya等［12］将能识别锥虫病各种表面糖蛋白的隐藏位点的纳米抗体与之结合,在小鼠能有效的治愈该病,并缓解急慢性感染。 3.2纳米抗体作为稳定内在易变或不稳定蛋白的模式D67H变异体是一个自然形成的突变体,产生在系统性神经性淀粉样变,对人淀粉样变的特异性纳米抗体在体外能使之形成部分非折叠的形式,显著抑制其聚合。为治疗蛋白沉淀疾病设计合理的药物提供了一个新的方法［13］。纳米抗体与一种内在易变蛋白,成瘾解毒剂MazE结合后,能稳定抗原,保持其晶体结构［14］。 3.3纳米抗体作为细胞内抗体抗体的细胞内表达是体外抑制目标分子功能的重要工具。事实上,大部分抗体没有细胞内功能,因为
5、在细胞质还原环境中不能形成二硫化合物,或者靶向亚细胞部位比较困难。而且,很少有抗体能结合到酶的活性位点,因此,它们一般不能中和酶的活性。Jobling等［15］证明了纳米抗体能正确的靶向亚细胞组分,在植物中比反义实验更能有效的抑制酶的功能。因为纳米抗体通常比scFv更稳定,甚至在细胞质还原环境中能更好的维持其抗原结合能力。细胞内表达的纳米抗体与猪的内源性逆转录病毒Gap多肽的p15基质蛋白结合能阻止猪内源性病毒的产生［16］。AiresdaSilva等［17］将针对HIV-1的Vif蛋白的scFv的VH区进行了VHH特征性改造,发现改造后的抗体在细胞内能有效表达,并具有很好的溶
6、解性,能够与Vif蛋白结合,中和HIV-1病毒的感染。另外,内抗体也可能用于阻断细胞内的信号通路。 4纳米抗体在肿瘤的诊断和治疗中的应用 4.1纳米抗体作为肿瘤的诊断工具疾病早期快速而便捷的体外诊断和监测治疗效果,是癌症诊断中的一个主要难题。理想的癌症成像介质具有渗透性好,非特异性噪声背景低,未结合的能迅速从系统清除以减少靶向-本底比值。单克隆抗体(mAb)显影剂组织穿透性差,不易清除。纳米抗体与靶结合位点的高亲合力,能快速清除多余非结合纳米抗体,具有优良的穿透能力。识别溶菌酶的纳米抗体,在体外能抑制溶菌酶的活性,同时能有效靶向大块的肿瘤和转移性兵变,而多余未结合的纳米抗体
7、能迅速的从周围正常组织中清除。放射性标记的纳米抗体给药后数小时,肿瘤-血流比值上升到10［17］。还可将半衰期短的放射性核素,如99mTc和123I,标记纳米抗体后进行肿瘤成像。 前列腺癌的早期检测和分期是基于在血流中的前列腺特异性抗原（PSA）的检测。然而,血液中存在PSA的不同亚型。Saerens等［18］发现纳米抗体能区别不同亚型的PSA,可用于区别不同阶段的前列腺癌。纳米抗体还是免疫细胞化学中很好的工具,也可在免疫组化和免疫印迹检测眼咽肌肉疾病。 4.2纳米抗体在肿瘤治疗中的用途
