20xx單域抗體的研究和應(yīng)用進(jìn)展-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 定區(qū)和1個(gè)可變區(qū) （圖1） .
無(wú)論是駱駝科動(dòng)物來(lái)源的Hc Ab還是軟骨魚來(lái)源的Ig NAR, 其特異性結(jié)合抗原的均為單一重鏈的可變區(qū)， 分別被稱為VHH （Variable domain of heavy chain of heavychain antibody, VHH） 和VNAR （Variable domain of new antigen receptor, VNAR） .采用分子生物學(xué)技術(shù)直接克隆并重組表達(dá)VHH或VNAR, 可獲得只含有單個(gè)結(jié)構(gòu)域的最小單元抗原結(jié)合片段， 被稱為單域抗體 （Singledomain antibodies, sd Abs） , 亦被稱為納米抗體 （Nanobody） .單域抗體通常只由110130個(gè)氨基酸組成， 分子量?jī)H有12–15 kD a, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)完整抗體 （150–160 kD a） 及其Fab片段 （約50 kD a） , 但卻能具備與傳統(tǒng)抗體相似或更高的特異性抗原親和力。主要包括以下幾點(diǎn)： （1） 單域抗體的分子量小， 因?yàn)闆]有輕鏈的存在， 單域抗體VHH的大小只有15 k Da左右， 鯊魚來(lái)源的單域抗體VNAR因?yàn)槿鄙貱DR2區(qū) （Complementaritydetermining region 2, 互補(bǔ)決定簇2） , 只有12 k Da左右， 是已知的最小的抗原結(jié)合單位。– mol/L的鹽酸胍以及60–80℃的高溫[9].此外， VHH除形成Ig分子保守的FR1 （framework region 1, 框架區(qū)域1） 和FR3 （framework region 3, 框架區(qū)域3） 間的二硫鍵外， 還可能形成連接CDR1 （Complementaritydetermining region 1, 互補(bǔ)決定簇1） 和CDR3 （Complementaritydetermining region 3, 互補(bǔ)決定簇3） 或者連接CDR2和CDR3之間的額外二硫鍵， 從而進(jìn)一步提高VHH構(gòu)象結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1012], 這些二硫鍵甚至可以讓單域抗體不被胃蛋白酶和糜蛋白酶降解， 因此有些單域抗體可以口服應(yīng)用[10]. （3） 單域抗體的CDR3較長(zhǎng)， 使其與抗原的結(jié)合方式更加靈活， 此種結(jié)構(gòu)特征使得單域抗體可以結(jié)合抗原凹狀的隱藏表位， 例如病毒的隱藏表位[13]和酶/受體蛋白分子的激活位點(diǎn)等[1415]. （4） 與傳統(tǒng)的鼠單克隆抗體相比， 駱駝單域抗體的免疫原性更小， 鼠源抗體與人源抗體的差異較大， 導(dǎo)致其免疫原性強(qiáng)， 一般需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的人源化才能得到進(jìn)一步的應(yīng)用， 而駱駝抗體的VH和人抗體的VH相似度很高， 易于進(jìn)行人源化改造和臨床應(yīng)用。免疫庫(kù)是指從預(yù)先免疫過(guò)的動(dòng)物 （如羊駝等） 體內(nèi)通過(guò)特異性富集靶抗原特異的B細(xì)胞基因， 并擴(kuò)增獲得重鏈抗體VH基因而構(gòu)建的單域抗體表達(dá)文庫(kù)， 通常只需較小庫(kù)容即可篩選到高親和力抗體。盡管天然庫(kù)已具有較高多樣性， 但由于在實(shí)際建庫(kù)操作中， 會(huì)因抗體基因家族的偏向性、先天免疫耐受導(dǎo)致的克隆缺失等原因?qū)е露鄻有越档汀?（2） 目的基因的淘選。 （3） 抗體的表達(dá)純化， 將目的抗體基因序列克隆到表達(dá)載體上， 可以通過(guò)原核表達(dá)系統(tǒng)或真核表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行表達(dá)。其次酵母展示技術(shù)采用的是流式細(xì)胞分選的方法， 整個(gè)篩選過(guò)程的可控性更高[16].但另一方面酵母抗體庫(kù)的庫(kù)容一般比噬菌體抗體庫(kù)的小， 最高到110, CFU, 但隨著技術(shù)的優(yōu)化， 已有報(bào)道酵母抗體庫(kù)的庫(kù)容可以提高到10CFU水平[22], ， 因?yàn)槊恳粋€(gè)酵母細(xì)胞上會(huì)同時(shí)展示110到110個(gè)抗體片段[20], 因此一個(gè)酵母細(xì)胞可能同時(shí)共價(jià)結(jié)合多個(gè)抗原， 這樣便會(huì)導(dǎo)致篩選到的抗體的親和力可能不如預(yù)期。例如， 針對(duì)GFP和RFP等熒光蛋白的單域抗體在標(biāo)記上有機(jī)染料后可用于超分辨率顯微鏡成像[2930].在2020年， Ries J等利用該方法對(duì)穩(wěn)定表達(dá)tubulinYFP的Ptk2細(xì)胞進(jìn)行成像， 并最終將分辨率提高到 （177。G蛋白偶聯(lián)受體GPCRs （G protein coupled receptors） 是一肽類膜蛋白受體的簡(jiǎn)稱， 是最著名的藥物靶標(biāo)分子。β2adrenoceptor （β2AR、β2腎上腺素受體） 是GPCRs的成員， 它可以被許多天然激動(dòng)劑， 如腎上腺素 （Adrenaline） 等低親和力地結(jié)合并激活， 但不穩(wěn)定。單域抗體分子量小， 可以更快速地進(jìn)入組織， 縮短檢測(cè)時(shí)間。
單域抗體介導(dǎo)的藥物傳遞
目前已有文章報(bào)道針對(duì)腫瘤特異抗原的單域抗體可用于介導(dǎo)藥物特異性地識(shí)別腫瘤， 從而減少藥物對(duì)正常細(xì)胞的非特異性細(xì)胞毒性。從單域抗體被發(fā)現(xiàn)至今已經(jīng)有20多年， 在這20年里單域抗體在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)了多方面的應(yīng)用， 不僅促進(jìn)了某些技術(shù)的更新， 同時(shí)也為疾病的治療和診斷提供了新的可能性。 （1） 單域抗體可用于雙特異性抗體的構(gòu)建， 雙特異性抗體是一類可以同時(shí)特異性結(jié)合兩種不同抗原的人工改造抗體， 在腫瘤免疫和自身免疫治療中有非常廣闊的應(yīng)用前景， 單域抗體易于改造和表達(dá)的特性在這領(lǐng)域中必然會(huì)發(fā)揮重要的功能[54]. （2） 隨著胞內(nèi)抗體技術(shù)的發(fā)展， 以胞內(nèi)分子為靶標(biāo)的抗體治療成為了可能[55], 而單域抗體在這方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)， 一方面單域抗體分子量小， 入胞的效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)抗體， 而傳統(tǒng)抗體的入胞一般也會(huì)采用sc Fv （單鏈抗體可變區(qū)） 的形式[5657]以減小抗體分子量。 （3） 利用全合成的天然單域抗體合成庫(kù)篩選抗體的方式不僅可以減少了動(dòng)物免疫的步驟， 而且有利于去篩選某些構(gòu)象特異和細(xì)胞表面特異的抗原分子[17].隨著建庫(kù)技術(shù)的更新， 更高的抗體庫(kù)庫(kù)容會(huì)有利于建立更加廣泛通用的天然抗
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