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纳米抗体

关于纳米抗体

在羊驼外周血液中存在一种天然缺失轻链的抗体,该抗体只包含一个重链可变区(VHH)和两个常规的CH2与CH3区,但却不像人工改造的单链抗体片段(scFv)那样容易相互沾粘,甚至聚集成块。更重要的是单独克隆并表达出来的VHH结构具有与原重链抗体相当的结构稳定性以及与抗原的结合活性,是目前已知的可结合目标抗原的单位。VHH晶体为2.5nm,长4nm,分子量只有15KDa,因此也被称作纳米抗体(Nanobody,Nb)。

纳米抗体的优势:

与普通抗体相比,纳米抗体具有很多优势:

1. 分子小,机构稳定性强

纳米抗体的体积很小,分子量是普通抗体的十分之一。一般来说单链抗体的稳定性较差,在37℃条件下放置一周,仍能保持80%以上的生物活性,所以在室温条件下,纳米抗体易于保存和使用。而纳米抗体内部二硫键的存在,更使得其抗热性增强,即使是在高90℃环境下长期放置,回复室温后仍然能够复性并重新获得生物活性。有实验证明,将鼠源单克隆抗体和纳米抗体长时间放置于高于90℃的环境中,在90℃处理后比较它们与抗原的结合活性,传统抗体丧失了与抗原结合的生物活性,发生了不可逆的聚沉,而纳米抗体仍可维持较高的结合抗原的生物活性。此外,其对强变性剂的耐受性也很强。

2. 可溶性好,组织穿透力强

由于纳米抗体中的疏水性残基突变为亲水性残基,所以纳米抗体的可溶性优于普通抗体。此外,纳米抗体具有极强的组织穿透力,能够进入致密的组织(例如实体肿瘤)发挥其作用,甚至还可以有效地穿透血脑屏障。此外,纳米抗体没有糖基化,所以更容易地在******表达系统中大量表达。

3. 亲和力高

纳米抗体可以识别独特的抗原表位结构,由于其结构的特异性,可以达到普通抗体所不能达到的机体部位。无论是小分子的半抗原和肽类结构,还是大分子的蛋白质和病毒,纳米抗体均可将其识别。纳米抗体中有较长的CDR3区,可以形成一种稳定且暴露在外的凸环结构,这个结构中的稳定二硫键可以深入抗原的内部,因此提高了纳米抗体和抗原之间的亲和力。相对于普通抗体与抗原之间常常形成的凹形拓扑机构来说,纳米抗体的亲和力显然更高。

4. 对人体的免疫原性弱

免疫原性与抗体的分子大小、化学结构等特征均有关系,纳米抗体不仅分子量小,而且仅有一个结构域,因此免疫原性较弱。纳米抗

体的骨架区(FR)与人类的VH区序列同源性大于80%,而且其三维结构可以重叠。已有研究表明由于纳米抗体骨架区和传统VH区序列的同源性,和较高的构象稳定性,纳米抗体对小鼠和人类的免疫原性都比较低。

1. 易于表达纯化和改造

纳米抗体的分子量小,结构相对简单,而且由单一的基因编码,因此可以在微生物中进行合成。利用基因工程手段,纳米抗体可在******、噬菌体、酵母等微生物中大量表达,因此比较容易实现大规模生产,降低成本。此外,由于VHH与人类VH区的同源性较高,对VHH区进行简单的改造即可实现纳米抗体的人源化。

噬菌体展示技术

噬菌体展示技术是一种将多肽或蛋白质展示在噬菌体的表面,从而将所需性质的多肽或蛋白质进行体外筛选的技术。将编码目的蛋白的基因融合到噬菌体衣壳蛋白的基因之中,就能使目的蛋白展示在噬菌体的表明,从而将基因型和表型联系起来。随后,在体外进行几轮亲和筛选得到一些噬菌体克隆,再将这些噬菌体克隆扩增,进行更多轮的筛选,便可进一步得到特异性较强的目的蛋白。

噬菌体筛选过程

纳米抗体的制备即是通过噬菌体展示抗体文库的构建,获得文库后进行筛选,经过三到五轮“吸附-洗脱-扩增”的筛选过程,就可以获得特异性较强的噬菌体克隆,就可以将所得的噬菌体进行扩增表达,纯化得到纳米抗体。



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