纳米抗体（nanobody, Nb）是一种人工设计的抗体分子，又称为单域抗体（single-domain antibodies, sdAbs）、VHH抗体或camelid抗体，是发现于羊驼、单峰驼等驼科以及鲨鱼、鳐鱼等软骨鱼中的一种天然缺失轻链的重链抗体（heavy-chain antibodies, HCAbs)。1993年，比利时的科学家在骆驼的血清中发现了一种天然轻链缺失的重链抗体，分子量约95 kDa，其中包括两个恒定区（CH2和CH3）、一个铰链区和一个重链可变区（variable heavy chain domain, VHH），接着克隆得到只包含一个重链可变区的单域抗体，即VHH抗体。VHH抗体的晶体结构为4 nm×2.5 nm×3 nm的椭圆形，分子量大小仅普通抗体的1/10，约12-14 kDa，是最小的完整抗原结合片段，因此又被称为纳米抗体。

纳米抗体与普通抗体的区别

普通抗体 ：

免疫原性：较高

分子量大小：150 kDa

半衰期：较长

组织穿透力：较低

CDR3长度：平均10个氨基酸残基

识别位点：较难识别隐藏位点

稳定性：易失活，在高温或极端pH下失效或分解

抗体表达：哺乳动物表达

生产费用：较高

工程化改造：“Y”字型结构，不易改造

纳米抗体 ：

免疫原性：较低

分子量大小：12-14 kDa

半衰期：较短

组织穿透力：较强，可穿过血脑屏障

CDR3长度：16-24个氨基酸残基

识别位点：容易识别隐藏位点

稳定性：高稳定性，在高温或极端pH下保持稳定

抗体表达：哺乳动物或微生物表达

生产费用：较低

工程化改造：结构简单，容易改造

纳米抗体的优缺点

纳米抗体分子量仅为传统抗体的10%，保留了HCAbs完整的抗原结合能力，特异性强、亲和性好、稳定性高，广泛用于生化机制研究、结构生物学及肿瘤等疾病诊疗。纳米抗体的优缺点具体如下：

 纳米抗体优点

? 结构简单，易于制备和表达

VHH只有一个重链可变区，结构简单，无翻译后修饰，可通过基因工程技术获得单一的基因编码，并且还可以在原核以及真核细胞中制备和表达，大规模生产费用低，易于抗体规模化制备和生产。

? 稳定性高，亲和力强

纳米抗体的稳定性极好，抗蛋白酶降解且高于90℃可长期保存，在热变性后可有效复性。在高压、强酸以及强碱条件下，都可维持其生物活性。VHH的CDR3较长，弥补了轻链的缺失，依然可以与抗原紧密结合，因此纳米抗体的亲和力与普通抗体是相当的。

? 靶向性和组织穿透力强

纳米抗体的CDR3较长可形成凸型结构，能深入抗原内部从而识别隐藏的表位。此外，纳米抗体FR2区的亲水性残基替代疏水性残基，增强了水溶性，组织穿透力强，可有效穿透肿瘤组织和血脑屏障等。

? 免疫原性低，易于人源化改造

VHH分子量小，与抗原结合的表位较少，因此免疫原性低；纳米抗体与人重链抗体的序列同源性很高，在80%以上，因此很适合改造为人源化抗体，降低VHH抗体作为治疗药物的免疫原性。

 纳米抗体缺点

由于纳米抗体的半衰期短，限制其临床应用，因此可将VHH抗体与抗血清白蛋白或抗体的Fc段融合表达以延长其在血液中的半衰期。

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