纳米抗体蓄能发力，抗体药物新赛道崛起

纳米抗体（ Nanobody ， Nb ），即重链单域抗体 VHH （ Variable domain of Heavy chain of Heavy-chain antibody ）， Nb 是在骆驼科及鲨鱼科动物血清中大量存在的一种天然抗体，该类抗体由互补决定区和骨架区组成。互补决定区包括 CDR1 、 CDR2 和 CDR3 ，相比于其他抗体， Nb 具有相对分子质量小、稳定性高、亲和力高、生产成本低、免疫原性低及组织穿透性好等特点。随着现代分子生物学技术的发展， Nb 越来越多被用于靶向酶、跨膜蛋白或分子间相互作用研究，其在分子成像、诊断试剂、药物靶向释放和疾病治疗方面具有潜在的应用前景。

图1.传统单克隆抗体、重链抗体、纳米抗体结构示意图

来源：China Biotechnology

图2.VH和VHH结构示意图

来源：China Biotechnology

Nb在疾病治疗领域的应用

Nb具有疾病检测和治疗方面的用途/价值，在疾病治疗领域，利用Nb既能够与某些药物分子结合又能够透过生物膜组织的特点，Nb能够携带药物达到大脑组织内以实现靶向治疗某些脑部疾病及肿瘤。利用Nb高稳定性且其能够存在于细胞质中（而普通抗体是不能稳定存在于细胞内的），可以用Nb杀死藏在细胞内的相关病毒如乙肝病毒、HIV病毒等。

根据Cortellis数据显示，截止到2022年1月，全球范围Nb药物临床在研数量31个，Nb药物走在最前列的是Ablynx，其2018年获批上市的全球第一款Nb药物Caplacizumab更是引发了全球Nb研发热潮，Caplacizumab在我国还被纳入了《第三批临床急需境外新药名单》。近年来，Nb作为抗体家族的新秀备受关注，在制药界名声大噪，是很多药物开发的新方向。纵观国内，康宁杰瑞在该赛道布局接近国际步伐，于2016年申报KN-035产品临床试验，并在2020年进入药品注册申报。2021年9月，君实生物申报的JS014注射液（IL-21Nb）的临床试验申请，获得NMPA批准，同意开展晚期恶性肿瘤的临床试验。

Nb 在肿瘤治疗中的作用

Nb是多功能且有效的靶向剂。在癌症治疗和诊断中的有着广阔的应用前景，它的应用涵盖了癌症患者治疗的整个时间线，正逐渐成为新一代肿瘤临床诊断与治疗的重要工具。

如将Nb修饰到纳米药物载体上（如脂质体、白蛋白、铁蛋白类的纳米颗粒和聚合物类多聚体等），可以实现基于Nb的抗癌药物向肿瘤组织的主动靶向。通过连接剂将Nb与化疗药物、光敏剂或治疗性放射性核素等结合得到的Nb药物偶联物，可以实现肿瘤的精准靶向治疗；将Nb定点修饰于铁蛋白表面，可以获得具有肿瘤靶向作用的Nb-铁蛋白偶联物；将Nb与纳米药物传递系统结合，可以实现肿瘤靶向治疗，获得药代动力学上的优势，同时可用于不适合直接与蛋白质结合的疏水性药物的递送。

Nb可用作靶向拮抗剂、免疫检测点抑制剂、血管生成抑制剂以及细胞因子中和剂或刺激剂。Nb可以与药物、细胞因子、纳米载体（NPs）、肿瘤穿透肽（TPP）、光敏剂和α-粒子结合以增强递送。目前Nb的靶点主要是肿瘤细胞，免疫细胞等的胞外靶点（配体，受体，跨膜蛋白），如HER1、HER2、VEGFR2、CXCR7等。

图3.常见的肿瘤微环境纳米抗体开发靶点

来源：Semin Immunol

在传染病防治中的应用

Nb是已知的能与抗原稳定结合的最小功能性单域抗体，具有结构功能上的独特优势，在各类传染病中均展现了良好的防治效果。为了对抗病毒，Nb可以在病毒复制周期的不同阶段发挥作用，包括病毒细胞附着、病毒进入和病毒脱壳。对于细菌来讲，Nb是一个非常有吸引力的选择，因为抗生素耐药性的出现、目前可用治疗的费用高和缺乏新的抗生素开发。Nb可以对抗细菌表面蛋白升高、可以结合细菌的运动机制并防止毒素分泌。另外对于呼吸系统的感染性疾病，由于Nb可以被制成喷雾剂，因此跟传统抗体相比Nb的优势非常显著。

ALX-0171是Ablynx公司开发的一款吸入式给药的Nb，用于治疗呼吸道合胞病毒（RSV）感染，目前已经进入临床研究阶段。ALX-0171是将单价Nb017通过“甘氨酸-丝氨酸”短肽连接起来的三价纳米体，与RSVF蛋白抗原结合，能够有效阻断A型、B型RSV病毒的复制。且成本更低、治疗潜力更大。

冠状病毒是引起人或动物呼吸道、消化道、肝脏及神经系统感染的一大类具有囊膜、基因组为线性单股正链的RNA病毒的统称，包括中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV），严重急性呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV-1）和最新暴发的新型冠状病毒（SARS-CoV-2）。近年来，Nb在冠状病毒的研究中展现了广阔的前景。2021年，CellReports报道，研究人员研发了一种新型的双靶向NbNb15，该Nb能高效的抑制Alpha、Epsilon、Delta（德尔塔）等新冠流行株，同时还能抑制94.7%（18/19）的单点突变株。实验结果显示，Nb15具有高效广谱的抗新冠病毒效果，其IC50值在目前已发表的新冠抗体中排在前列。

人类乳头瘤病毒（HPV）的持续感染是宫颈癌发病的重要诱因。Woodham等将靶向APC上的CD11b的Nb与HPV16E7抗原偶联，共同免疫，与单独免疫HPV16E7抗原相比，前者在HPV+患瘤小鼠体内诱发了更多的CD8+T细胞，治疗效果更显著。与宫颈癌类似，许多癌症的发生被证明与病毒感染有密切联系。这些病毒蛋白与宿主蛋白的同源性很低，因此靶向病毒抗体的治疗副作用更小。Nb因其本身优势，有望在这类疾病的治疗中发挥重要作用。

其他病毒：Nb在其他病毒的防治上也发挥作用。针对常见肝炎，靶向HBeAg的Nb有效降低乙型肝炎病毒（HBV）慢性患者中HBeAg的分泌;靶向HCVE2糖蛋白的Nb发挥中和作用，抑制病毒在细胞间的传播。Nb结合诺如病毒后，引起诺如病毒衣壳变性，促使衣壳蛋白降解，暴露病毒RNA，发挥治疗作用。除了与靶蛋白直接作用，Nb还诱导产生外毒素，发挥杀伤作用。例如，Nb与铜绿假单胞菌外毒素A的细胞毒域融合产生免疫毒素，杀死病毒感染细胞。

细菌感染：耐药菌可通过多种机制逃避抗生素的杀伤，成为治疗细菌感染的一大难题。Conrath等发现Nb可对TEM-Ⅰ和BcⅡ两种β-内酰胺酶高度抑制，逆转细菌抗生素抗性，为耐药菌的防治提供了新的思路。李斯特菌感染可能导致胎儿终止发育，其内化蛋白B（InlB）与c-Met受体的相互作用是孕妇体内的细菌越过胎盘屏障的重要环节。Nb与InlB上c-Met作用位点结合，能竞争性地抑制细菌入侵，防止胎儿感染。针对胃肠道细菌，Nb可通过口服，在胃肠道极端PH环境中与病原菌结合，中和细菌感染。Ebrahimizadeh等筛选出靶向霍乱弧菌表面抗原的Nb，实验小鼠通过口服该Nb成功抑制了霍乱加剧。

综上所述，Nb作为一种新型的抗体展现出了独特的优势，如何将Nb的基础研究成果转化为应用产品，逐步走向临床，在更多传染病的诊疗中发挥更大作用，需要未来研究者们共同的努力。总而言之，Nb在传染病和肿瘤等疾病的治疗诊断过程中的应用，将有助于提高人类的生命健康，应对各类公共卫生事件并完善更加经济高效的公共卫生体系。

参考文献

[1]. Elisha R Verhaar et al. Nanobodies in cancer. SeminImmunol . 2020, 52, 1425-1438.

[2].梅雅贤, 王玥, 罗文新. 纳米抗体在传染病的预防、诊断和治疗中的应用[J]. China Biotechnology, 2020, 40 : 24-34

[3].Hai Huang, Tiantian Wu, Hongdong Shi, et al. Modular design ofnanobody-drug conjugates for targeted-delivery of platinum anticancer drugswith an MRI contrast agent. Chem. Commun.2019, 55, 5175-5178.

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