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(gòu)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(dá)性、免疫原性低、水溶性好、組織穿透力強(qiáng)等特點(diǎn)，在疾病治療、診斷、物質(zhì)檢測等領(lǐng)域備受關(guān)注。

納米抗體結(jié)構(gòu)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(gè) VHH 結(jié)構(gòu)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(gè)保守框架區(qū) (FR) 和三個(gè)負(fù)責(zé)確定抗原特異性的高變互補(bǔ)決定區(qū) (CDR) 組成。

同時(shí)，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(gè)CDR區(qū)與抗原結(jié)合，而單克隆抗體通常需要六個(gè)CDR區(qū)才能與抗原結(jié)合。在結(jié)構(gòu)上，盡管不存在輕鏈，但納米抗體的 CDR1 結(jié)構(gòu)變異和 CDR3 長度的增加極大地促進(jìn)了其抗原結(jié)合的多功能性。另外，常規(guī)mAb的VH結(jié)構(gòu)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(gòu)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(diǎn)和缺點(diǎn)

納米抗體的結(jié)構(gòu)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(dòng)力學(xué)特性，但也影響了其組織滲透能力。較小尺寸的納米帶可實(shí)現(xiàn)更高的組織穿透性和更強(qiáng)的體內(nèi)細(xì)胞殺傷力。

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

穩(wěn)定性強(qiáng)：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(jià)配置：與 mAb 相比，Nb 的尺寸較小，有利于與多個(gè)功能不同的抗體結(jié)構(gòu)域串聯(lián)以實(shí)現(xiàn)多功能藥物遞送，增強(qiáng)親和力，同時(shí)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?yàn)V過的閾值是 50-60 kDa，15 kDa 的小尺寸會(huì)導(dǎo)致血清持續(xù)時(shí)間短或腎臟清除快，從而在診斷篩查和治療應(yīng)用中存在缺點(diǎn)。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(guān)的效應(yīng)器功能。然而，這個(gè)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(yīng)用

1. 用于診斷應(yīng)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(shí)別靶標(biāo)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(dá)，是腫瘤藥物靶向的有吸引力的靶點(diǎn)。針對(duì) EGFR 的納米抗體已被開發(fā)并成功應(yīng)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(shù)，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(jì)算機(jī)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(yīng)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(xì)胞上的受體并滲透到血管較少的組織中。同時(shí)，鑒于納米抗體的低免疫原性，檢測到對(duì)小鼠重復(fù)施用納米抗體并沒有誘導(dǎo)任何體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)，這對(duì)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(dòng)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(yùn)送到腫瘤部位的載體，實(shí)現(xiàn)藥物或毒素的靶向釋放，減少對(duì)正常細(xì)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(qiáng)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(dòng)力學(xué)特性，但也會(huì)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(guān)注。納米抗體藥物偶聯(lián)物 (NDC) 比較大的 ADC 具有優(yōu)勢，因?yàn)樗鼈兲峁┛焖俚娜砬宄⒃鰪?qiáng)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(xì)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(gòu)域。然而，使用scFv作為CAR靶向結(jié)構(gòu)域有一些局限性。近年來，研究人員一直關(guān)注其他類型的 CAR 結(jié)構(gòu)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(gòu)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(qiáng)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(shí)，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。