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服務(wù)介紹 | 納米抗體（Nanobody）發(fā)現(xiàn)服務(wù)

來源：戴安生物

發(fā)布時間：2023-08-08

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? ? ? ?抗體治療在腫瘤、免疫等領(lǐng)域已有重大突破，但傳統(tǒng)的全長單克隆抗體分子量大(約150kDa)、穿透力差、免疫原性強(qiáng)等缺陷而限制了其臨床應(yīng)用。納米抗體（Nanobody，Nb）是駱駝科動物外周血中僅重鏈抗體的重組可變域，由于具備尺寸小（~15kDa）、易溶解、較穩(wěn)定、易制備及親和性高等優(yōu)勢，越來越受關(guān)注。

? ? ? ?重鏈抗體為駝類和軟骨魚類中天然存在的僅由兩條重鏈組成的特殊抗體，包含一個重鏈可變區(qū)(?VHH, Variable domain of heavy chain antibody )和兩個常規(guī)的CH2與CH3區(qū)，CH1區(qū)天然缺失。重鏈抗體通過重鏈上的一個可變區(qū)(VHH)結(jié)合抗原，該可變區(qū)可單獨(dú)穩(wěn)定地在體外存在，被稱為駝類單域抗體(SdAb)或者納米抗體( Nanobody)。納米抗體晶體直徑2.5nm，長約4nm，分子量僅為傳統(tǒng)完整抗體的1/10(約12-15kD)，但仍具有完整抗原識別能力。

傳統(tǒng)抗體與駱駝源納米抗體

01 納米抗體的結(jié)構(gòu)<<<

? ? ? ?納米抗體一般結(jié)構(gòu)呈橢圓形，體積小。重鏈抗體的基因組中存在恒定區(qū)（constant region of heavy chain 1,CH1），它是輕鏈錨定的部位，但在mRNA形成中被剪切掉，所以抗體缺失輕鏈。駱駝的重鏈抗體含有一個鉸鏈區(qū)，兩個恒定區(qū)（CH2和CH3）和獨(dú)特的重鏈可變區(qū)（VHH）。與重鏈抗體相比，納米抗體僅由重鏈可變區(qū)組成，其二級結(jié)構(gòu)是2個β片層形成支架，3個高變區(qū)聚集在一側(cè)參與抗原識別。

? ? ? ? 駱駝源VHH（即Nb）和人體VH的基因同源性達(dá)80%～90%，結(jié)構(gòu)十分相似，都包含3個高變區(qū)（hypervariable region,?HVR）和4個骨架區(qū)（framework Region,?FR）。通過比較發(fā)現(xiàn)，駱駝VHH 與人體VH之間存在微小但不可忽視的區(qū)別，主要包含兩方面：1)互補(bǔ)決定區(qū)（complementarity determining region, CDR）不同。VHH的CDR1和CDR3比VH更長。VHH的CDR3長度為16～18個氨基酸，而人和小鼠VH的平均長度分別只有14和12個氨基酸。2) FR2骨架區(qū)氨基酸區(qū)別。普通抗體FR2中V37、G44、L45和W47這4個氨基酸殘基為疏水性殘基，在進(jìn)化中相當(dāng)保守。而VHH中，它們突變?yōu)橛H水性的氨基酸殘基F37、E44、R45、G47，增加了VHH的溶解性。因此，將人源抗體VH結(jié)構(gòu)域FR2中的一些氨基酸進(jìn)行VHH特征性改造，可以獲得穩(wěn)定性好、溶解性好，并且保持原有抗體特異性和親和力的VHH抗體。

02 納米抗體的優(yōu)勢<<<

? ? ? ?納米抗體是改善傳統(tǒng)單克隆抗體（mAbs）理化性質(zhì)并保持其抗原性的良好候選材料。基于羊駝重鏈抗體的VHH納米抗體的特殊結(jié)構(gòu)，兼具傳統(tǒng)抗體與小分子藥物的優(yōu)勢，很大程度克服了傳統(tǒng)抗體開發(fā)周期長、穩(wěn)定性較低、保存條件苛刻等缺陷。

① 相比于傳統(tǒng)抗體，納米抗體小了將近10倍。體積小使納米抗體具備了更強(qiáng)的親和力，可結(jié)合隱藏抗原表位。37℃條件下，一周后抗原抗原結(jié)合活性仍80%以上。

② 與IgG和ScFv片段相比，納米抗體具有出色的熱穩(wěn)定性，因此可以在大多數(shù)環(huán)境溫度下輕松運(yùn)輸。

③ 一般情況下，由于血腦屏障處Fc 受體存在， IgG抗體無法透過血腦屏障。而納米抗體沒有Fc段，同時生理胞吞機(jī)制促進(jìn)了納米抗體的透過性，使納米抗體可以順利穿過血腦屏障，血液清除的速度也更快。

④ 納米抗體的小尺寸，相比于傳統(tǒng)抗體復(fù)雜的制造工藝，納米抗體可以在微生物系統(tǒng)，如大腸桿菌細(xì)胞質(zhì)或周質(zhì)表達(dá)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，周質(zhì)表達(dá)平均產(chǎn)量為1-20 mg/L，細(xì)胞質(zhì)表達(dá)平均產(chǎn)量達(dá)60–200 mg/L或更高。也可在酵母和哺乳動物細(xì)胞中大量表達(dá)。

⑤ 納米抗體結(jié)構(gòu)，和人源抗體重鏈可變區(qū)VH結(jié)構(gòu)非常相似，基因同源性達(dá)90%，免疫原性更低。

⑥ 產(chǎn)品表征容易，結(jié)構(gòu)簡單，翻譯后修飾低，均一性好。

03 納米抗體的缺點(diǎn)<<<

? ? ? 納米抗體最大的缺陷是半衰期較短。

? ? ? 常規(guī)抗體通常半衰期較長，因分子量較大，且能夠特異性結(jié)合FcRn，而FcRn能夠保護(hù)抗體不被溶酶體降解，抗體隨FcRn轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜表面后失去與FcRn的結(jié)合，重新釋放進(jìn)入血漿，從而延長了抗體的半衰期。與常規(guī)抗體相比，納米抗體最大的短板是血漿內(nèi)半衰期非常短，作為治療性藥物時，由于其體積小，半衰期短，因此腎臟清除快。如何提高納米抗體的半衰期是納米抗體在體內(nèi)應(yīng)用的一大瓶頸。為延長納米抗體在血液中的半衰期，解決方法一般有二聚體/多聚體化、PEG化、與人血清白蛋白結(jié)合或融合、與第二個抗血清白蛋白結(jié)合的VHH融合、與抗體的Fc融合等。

? ? ? 此外，與ScFv相比較，VHH的每一個氨基酸殘基都極為重要，因此在人源化VHH時，只能進(jìn)行有限突變，完全人源化通常會導(dǎo)致VHH親和力急劇下降、穩(wěn)定性變差以及表達(dá)量降低。

納米抗體代表性優(yōu)缺點(diǎn)匯總

04 納米抗體應(yīng)用<<<

? ? ? 納米抗體藥物的研發(fā)具有較好發(fā)展前景。羊駝免疫產(chǎn)生的納米抗體在測量疫苗效力、生物醫(yī)藥研發(fā)、臨床體外診斷、腫瘤和免疫學(xué)研究等方面的應(yīng)用都具有極高的研究價值。

? ? ? 戴安生物建立了完善的原核蛋白和真核細(xì)胞蛋白制備、抗體熒光標(biāo)記、細(xì)胞免疫熒光等技術(shù)平臺，基于噬菌體抗體展示技術(shù)平臺，提供包括抗原設(shè)計(jì)、羊駝免疫、文庫構(gòu)建與篩選、活性功能驗(yàn)證等主要實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，形成了完整的納米抗體發(fā)現(xiàn)流程，為客戶提供一站式、一體化的高特異性和高親和力VHH納米抗體發(fā)現(xiàn)服務(wù)。

納米抗體制備流程:

案例展示：

抗原驗(yàn)證及純化/抗原ELISA篩選/納米抗體純化驗(yàn)證/納米抗體在活體成像中的應(yīng)用（腎臟代謝）

戴安生物優(yōu)勢：

??提供從真核蛋白制備到抗體發(fā)現(xiàn)，抗體活性驗(yàn)證的一站式解決方案

??個性化定制免疫方案，好抗體靠好免疫

??個性化篩選目標(biāo)抗體

?億級免疫抗體庫（容量大于10^8）

??客戶獨(dú)享抗體序列和和免疫抗體庫

戴安生物部分納米抗體產(chǎn)品展示

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