纳米抗体 2022 综述

青花瓷

在发现重链抗体之前，1989年，ward和同事在nature上发表文章，描述了单域抗体的概念，他们发现，来自免疫小鼠的VH区，在缺乏VL的情况下，可以特异性地和溶菌酶或者血蓝蛋白结合，但是由于其低亲合力，稳定性不够，可溶性不好，影响了其作为药物的使用。
随着重链抗体的发现，驼类VHH的独特特性使其走上开发药物的道路，大概有以下几个阶段：
第一个十年，探索期，2001年成立Ablynx公司
① 首次提出和描述了VHHs概念；
② 对VHH进行大量的数据分析，鉴定出VHH的精原细胞基因，并对VHH基因进行分类；
③ 大量的序列分析，对VH和VHH基因进行定位，并且分析出VHH和VH之间的标志性差别；
④ 建立了VHH的噬菌体展示技术平台，筛选出抗原特异性地VHHs，包括一些针对酶抑制剂的抗体；
⑤ 解析了几个VHH-抗原复合物的晶体结构，揭示了VHH-抗原相互作用与传统抗体-抗原相互作用的差别；
⑥ 建立VHH的原核和酵母表达体系，获得高纯度的VHH蛋白；
⑦ 将VHHs应用到免疫亲和/纯化试剂。

青花瓷

VHH发展的第二个十年(2003-2013年)：
① 文献增多，纳米抗体的研发得到更多实验室重视，2013年超过1000篇的文献；
② 至少有50家单位开始进行驼类抗体研究；
③ Ablynx及其他公司研发的VHH治疗性抗体药物或者影像诊断试剂进入临床前/临床研究。
(a) 治疗血管性血友病因子(vWF)；
(b) 病毒性感染(RSV)；
(c) 毒液毒素；
(d) IL6-R靶点，治疗类风湿关节炎；
(e) 使用放射性标记的纳米抗体进行HER2+肿瘤成像。
④ 制备出一系列具有卓越疗效的双价和多价VHHs。

青花瓷

自 2014 年以来，围绕骆驼单域抗体的研究活动出现几项重大进展。
① Ablynx 的纳米抗体药物(Caplacizumab)发表了I 期临床试验结果，为纳米体在医学上的首次应用；
② 同一时间段，更多基于纳米抗体的治疗方法推进到临床试验阶段；
③ Ablynx 加大了与默克、勃林格殷格翰、赛诺菲等大型生物制药公司的合作，拥有 20 多个临床前和临床项目；
④  2014 年，纳米抗体专利在欧洲到期，2017年，在美国的专利到期；
⑤  2018 年 1 月，出现历史转折点，法国赛诺菲以 48 亿美元的价格收购了Ablynx 。
⑥ 2018 年年底，首个纳米体药物(caplacizumab)，用于治疗罕见凝血障碍的双价抗 vwf 纳米抗体获得EMA 批准；
⑦ 2019 年 2 月后，caplacizumab获得 FDA 批准并进入市场。

青花瓷

Caplacizumab 是在过去几十年中，FDA 批准的第 13个抗体片段药物。

青花瓷

驼类VHH优缺点：
目前最为常见的技术还是免疫骆驼，建立重链抗体库，用于筛选抗体。
天然抗体库筛选得到的抗体亲和力在文献报道中只有uM级别，达不到nM的级别。
合成库，半合成库提供了另外的选择，利用通用的好用的VHH骨架，插入随机的CDR区。
合理构建合成库很有必要， 特别是因为细菌转化不能得到所有的随机突变体。
例如，最近的一篇报道中，构建了一个大型得人源化VHH合成库，合成库的设计中，包括羊驼精原细胞CDR1和CDR2序列，根据PDB中CDR3区不同结构类型分为三种类型(直立型、半卷型和卷型)，FR2区对于抗体表位形成起重要作用的关键残基。
利用该文库被用于成功分离出对针对两种癌症抗原，具有低 nM 亲和力的 VHHs。

青花瓷

纳米抗体的优点：
① 免疫库中VHH基因单一完整，能1：1对应相应的体内亲和力成熟的重链抗体库；
② VHH作为单区域基因，不用像Scfv，Fab之类进行组装合成表达；
③ 基因稳定，能实现在各展示系统中正确折叠，不破坏抗体的构象；
④ 原核表达产量也很高，能达到10-100mg/ml；
⑤ VHHs和人VH3高度同源，人VH3和protein A结合，可以采用protein A与HIS亲和层析组合形式进行纯化。

青花瓷

VHH的应用：
① 作为免疫毒素或放射性同位素结合物应用于癌症治疗和肿瘤成像中；
② 分子量小，能快速外渗，深入到肿瘤组织，有很强的组织/血液清除率；
成功案例有：
抗-HER2的VHH和68GO-NOTA共价结合，应用PET/CT检测乳腺癌患者的脑转移。

青花瓷

大量的研究用于VHHs的药代和药动学检验：
pk：治疗性抗体，影响因素包括注射途径，吸入途径，抗体分布，抗体清除，宿主免疫系统抗-治疗抗体反应。
VHHs:半衰期短，肾脏清除快，改善方案有：
构建多价/双价抗体，PEG化，和人血清白蛋白融合，和一个抗血清白蛋白的VHH进行融合。
VHH和VH3很相似，但是人源化的VHH也在使用。

青花瓷

随着VHH的专利到期，生物制药公司和生物技术公司对VHH在医学（诊断和治疗），工业和研究领域的潜在应用兴趣越来越大。例如，日本大正药业持有日本权益的Ozoralizumab在2022年在日本获批，用于现有疗法效果不佳的类风湿性关节炎。
    奥佐利珠单抗是由赛诺菲/Ablynx开发的人源化、三价的双特异性纳米抗体，含有两个靶向TNF-α的纳米抗体和一个靶向人HSA的纳米抗体，其中靶向HSA主要是为了增加抗体的半衰期。

青花瓷

截至到2021年，至少有25家公司和Ablynx合作开发VHH用于分子诊断和治疗。在诺华，勃林格殷格翰，艾伯维和默克等大型制药公司的推动下，目前有16种治疗性VHH药物在进行临床或临床前实验。