納米抗體是駱駝和鯊魚中天然發(fā)現(xiàn)的純重鏈抗體 (HcAb) 的重組可變域。納米抗體的分子量僅為15 kDa，約為常規(guī)抗體分子量的1/10，是已知分子量最小的天然抗體。納米抗體在結(jié)構上不同于傳統(tǒng)抗體，表現(xiàn)出更高的親和力和穩(wěn)定性、微生物表達性、免疫原性低、水溶性好、組織穿透力強等特點，在疾病治療、診斷、物質(zhì)檢測等領域備受關注。

納米抗體結(jié)構特征

Camelid HCAb 由片段可結(jié)晶區(qū) (Fc) 組成，該片段直接連接到由單個 VHH 結(jié)構域組成的 Fab 片段。由于缺少輕鏈和 CH1 區(qū)域，納米抗體的分子量比傳統(tǒng)單克隆抗體降低了 90 kDa。 HCAb 的 VHH 片段大小約為 2.5*4 nm，分子量約為 15 kDa，可結(jié)合廣泛的抗原庫。與傳統(tǒng)抗體的可變區(qū) (VH) 類似，納米抗體 (Nbs) 由四個保守框架區(qū) (FR) 和三個負責確定抗原特異性的高變互補決定區(qū) (CDR) 組成。

同時，納米抗體與單克隆抗體的VH片段也存在一系列差異。首先，由于缺乏輕鏈，納米抗體通過三個CDR區(qū)與抗原結(jié)合，而單克隆抗體通常需要六個CDR區(qū)才能與抗原結(jié)合。在結(jié)構上，盡管不存在輕鏈，但納米抗體的 CDR1 結(jié)構變異和 CDR3 長度的增加極大地促進了其抗原結(jié)合的多功能性。另外，常規(guī)mAb的VH結(jié)構域的FR2主要由疏水性氨基酸殘基組成，即V37/G44/L45/W47，而納米抗體的VH結(jié)構域的FR2通常由親水性氨基酸殘基組成，即F37/E44/R45/ G47，這也使得它們以可溶性單體的形式存在。

納米抗體：優(yōu)點和缺點

納米抗體的結(jié)構與傳統(tǒng)單克隆抗體相比具有多種優(yōu)勢。

更高的組織滲透性： mAb 的尺寸較大且 Fc 區(qū)域的存在改善了藥代動力學特性，但也影響了其組織滲透能力。較小尺寸的納米帶可實現(xiàn)更高的組織穿透性和更強的體內(nèi)細胞殺傷力。

增強的抗原識別能力：在所有互補決定區(qū)中，CDR3占抗原識別特異性的60-80%。長而延伸的CDR3環(huán)賦予了更好的抗原識別特異性和對VHH的親和力，從而增強了對隱藏腫瘤抗原表位的識別。

穩(wěn)定性強：與mAb相比，Nbs具有顯著更高的熱穩(wěn)定性、Tm值和可逆熱變性。此外，Nbs 能夠抵抗蛋白酶、pH 值和疏水劑的變性作用。

能夠串聯(lián)成多特異性或多價配置：與 mAb 相比，Nb 的尺寸較小，有利于與多個功能不同的抗體結(jié)構域串聯(lián)以實現(xiàn)多功能藥物遞送，增強親和力，同時避免快速腎臟清除并增加藥物比率。

盡管納米抗體具有許多理想的特性，但也存在某些局限性。由于腎小球濾過的閾值是 50-60 kDa，15 kDa 的小尺寸會導致血清持續(xù)時間短或腎臟清除快，從而在診斷篩查和治療應用中存在缺點。一種解決方案策略是將納米抗體與聚乙二醇（PEG）或白蛋白偶聯(lián)。其次，納米抗體缺乏 Fc 區(qū)，因此無法執(zhí)行與該部分相關的效應器功能。然而，這個問題可以通過與Fc區(qū)偶聯(lián)來提高治療能力來解決。
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納米抗體的應用

1. 用于診斷應用的納米抗體

基于納米抗體的免疫分析可以充分利用來檢測和識別靶標以及臨床上較難檢測的外來病原體或毒素。例如，EGFR在許多腫瘤中過度表達，是腫瘤藥物靶向的有吸引力的靶點。針對 EGFR 的納米抗體已被開發(fā)并成功應用于乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌的診斷。此外，納米抗體還用于分子成像技術，例如用于疾病診斷的正電子發(fā)射斷層掃描（PET）、單光子發(fā)射計算機斷層掃描（SPECT）、近紅外熒光（NIR）和超聲分子成像。

2. 納米抗體的治療應用

納米抗體的高親和力和特異性使其更容易靶向結(jié)合阻塞部位的癌細胞上的受體并滲透到血管較少的組織中。同時，鑒于納米抗體的低免疫原性，檢測到對小鼠重復施用納米抗體并沒有誘導任何體液和細胞免疫反應，這對于疾病的治療很重要。

A. 基于納米抗體的藥物遞送

將納米抗體修飾到納米藥物載體（例如，脂質(zhì)體、膠束、基于白蛋白和鐵蛋白的納米粒子以及基于聚合物的多聚體）使得基于納米抗體的抗癌藥物能夠主動靶向腫瘤組織。具有腫瘤特異性受體的納米抗體可以作為將毒素或藥物運送到腫瘤部位的載體，實現(xiàn)藥物或毒素的靶向釋放，減少對正常細胞的損傷，減少副作用。

B. 納米抗體-藥物偶聯(lián)物 (NDC)

抗體藥物偶聯(lián)物 (ADC)將小分子藥物的強效殺傷作用與 mAb 的高度靶向性相結(jié)合。 mAb 的大尺寸 (~150 kDa) 和 Fc 區(qū)的存在有助于改善 mAb 的藥代動力學特性，但也會影響其組織滲透能力。納米抗體（Nb）作為新型的更小、高選擇性的抗體衍生物或片段，由于開發(fā)下一代靶向藥物綴合物而受到廣泛關注。納米抗體藥物偶聯(lián)物 (NDC) 比較大的 ADC 具有優(yōu)勢，因為它們提供快速的全身清除、增強的穩(wěn)定性和增加的腫瘤滲透率。

C. 基于納米抗體的 CAR-T 細胞療法

通常，單克隆抗體的單鏈可變片段（scFv）被用作CAR的抗原靶向結(jié)構域。然而，使用scFv作為CAR靶向結(jié)構域有一些局限性。近年來，研究人員一直關注其他類型的 CAR 結(jié)構域，包括納米抗體、肽或配體。其中，納米抗體作為替代的CAR靶向結(jié)構域顯示出優(yōu)勢，包括納米抗體的低免疫原性、高穩(wěn)定性、強特異性和高親和力，以及簡單可行的開發(fā)過程。許多研究結(jié)果證實，基于納米抗體的 CAR-T 在臨床前和臨床環(huán)境中都可以發(fā)揮與基于 scFv 的 CAR-T 相同的功能。