纳米抗体 2022 综述

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VHH的一个重要特性是其有超高的热稳定性，VHHs抵抗恶劣环境，如高热，胃肠道，化学变性，非生理pH值和高压等环境，具有高度耐受性。使得其成为口服或者雾化剂治疗，抗体药物结合物，以及微芯片等生物传感器固相物的理想试剂。

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鉴于VHHs的优良特性，VHHs 已经进入几乎所有的生物学研究领域，出现许多关于VHHs 针对癌症、生化和血液疾病、神经炎症和传染性病原体等众多疾病生物标志物的分离和鉴定的报道。
VHHs 由于其体积小、 突出的CDR3环有表面拓扑结构，能够识别较大抗体片段或单克隆抗体无法识别的表位，同时避免了小分子药物缺乏特异性和脱靶毒性的缺点纳米抗体的靶点包括，离子通道，G蛋白偶联受体，致病原表面的隐形表位等等；

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用于治疗神经退行性疾病：
与用于治疗该类疾病的小分子药物相比较，抗体治疗疗法具有特异性强靶向性，但是蛋白质递送到大脑极其具有挑战性，由于很难透过血脑屏障(BBB)，只有一小部分注射单抗(0.1-0.2%)到达大脑。针对转铁蛋白受体的双特异性抗体通过在血脑屏障中穿梭结合蛋白促进了转运过程，从而使脑摄取药物能力增加了 5-10 倍。
基于纳米抗体的疗法则具有穿透血脑屏障的能力，这为大脑的研究和疾病治疗提供新思路。

针对不同蛋白的VHHs(例如， FC5、 FC44、抗 igf1r5 和抗VCAM VHHs )，以双特异性、脂质体介导或Fc融合的形式，与没有 VHH 的对照相比，能够将靶标肽/药物的递送提高10-30倍。VHH-Fc结构虽然是蛋白大小上没有优势，但是在血液种半衰期得以延长。

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2021年，FDA宣布批准渤健（Biogen）公司研发的阿尔茨海默症新药阿杜那单抗（aducanumab，商品名Aduhelm）上市，这是自2003年以来首个获批用于阿尔茨海默氏症的新疗法，抗体为人IgG1型单抗，用于清除患者大脑中的β-淀粉样斑块。但是该抗体药物用量达到600-750mg/月，静脉注射后只有1.5%的药物能进入脑部，说明治疗方案还有很大的改进空间。

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骆驼经过免疫后，体内传统抗体和重链抗体都经历亲和力成熟。
VHs的主要特点是高亲和力和高强度特异性(相当于常规抗体)，高热稳定性，良好的溶解度和严格的单体行为，小尺寸(直径2.5纳米，长约4纳米;~ 15 kDa),相对较低的生产成本，易于基因工程，格式灵活性或模块化，低免疫原性，并具有较高的组织的穿透率。半衰期短非常适合某些应用，
比如肿瘤成像或毒素或放射性同位素的传递需要快速清除的病变组织。
然而，vhs的药代动力学行为也可以得到改善通过使用不同的格式选项延长它们的半衰期，包括聚乙二醇化或融合到血清白蛋白或抗血清白蛋白片段。免疫原性
VHs结构域也可以实现人源化，靶向DR5的人源化四价纳米体的药物失败。

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01038：
VHH能识别常规抗体难以接触到的隐藏或者隐蔽表位，如：细胞内靶标分子，G蛋白偶联受体，离子通道等等。
VHH体积小，目标特异性，CDR3环较长，同时可以避免小分子合成药物的缺点，具有良好的特异性和脱靶毒性。VHHs可以通过微注射，DNA转染，脂质体介导，mRNA递送，病毒载体感染等方式进入细胞。
可以作为胞内抗体，适合在细胞内还原环境下的胞质表达，VHHs在细胞内的表达已广泛有效地应用于体内细胞成像，抑制病毒蛋白表达，阻断细胞传导信号，阻断疾病如癌症的进展，破坏病毒繁殖周期如HIV，HCV等，荧光标记的胞内抗体可以用于研究蛋白-蛋白相互作用。

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VHHs非常适合产生双特异性和多特异性抗体。
双特异性抗体可以同时与肿瘤相关抗原和某一种激活分子结合，如T细胞上的CD3分子，通过召集淋巴细胞杀伤/溶解肿瘤细胞。
或者同时靶向两个或两个以上的肿瘤表位。
多价VHH设计合理时，能自发或者通过受体介导过程通过人类的大脑内皮细胞，将药物分子递送到大脑。

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双特异性抗体市场增长非常快，到目前为止，Ablynx/赛诺菲和其他生物制药公司已经开发了许多双/多价或双/多特异性形式的治疗性纳米抗体。
VHHs 的另一个重要应用是应用于细胞治疗CAR-T中，使用ScFv抗体片段的传统 CAR-T 细胞在 T 细胞上展示时会遇到正确结构域组装/定向的问题，而 VHHs的使用有望提高重组 T 细胞受体的表达效率。
首个基于 VHHs 的 CAR-T(ciltacabtagene)在其结合域中含有两个抗 bcma VHHs，于 2022 年 3 月被 FDA 批准用于治疗难治性多发性骨髓瘤。

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VHHs还可以用于其他种类的免疫细胞治疗，如自然杀伤(NK)细胞，NK 细胞是先天免疫系统的一部分，不需要MHC 复合物直接参与靶向癌细胞、减少与脱靶 CD8+ T 细胞反应相关的毒性反应。构建新型纳米抗体工程化NK细胞(CAR-NK），可以获得较好的肿瘤靶向性和实体肿瘤组织穿透力，如NK细胞上构建抗CD16+抗EGFR或者抗HER2双抗组合等，为NK细胞过继免疫治疗实体瘤带来新的希望。

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用于治疗传染性疾病

根据对VHH-抗原相互作用的结构研究分析得到，VHHs倾向于识别更保守，刚性，结构性更强的表位，这对于开发容易不断突变以逃避宿主免疫系统的传染性病原体来说具有重要意义。在新冠流行期间，利用噬菌体展示技术或者核糖体展示技术，或者转基因小鼠技术等等，在非常短的时间内就筛选到针对病毒RBD区的纳米抗体，在冠状病毒抗体数据库中，已上传有上千条新冠纳米抗体序列的数据。