纳米抗体：“性能猛兽”肿瘤治疗中的璀璨新星

纳米抗体：“性能猛兽”，肿瘤治疗中的璀璨新星引言自1975年小鼠杂交瘤技术问世，全球获批上市的单克隆抗体已超过百种。单抗已成为肿瘤治疗的强力工具，随着时间的推移，科学家发现单抗似乎太大了。150kDa左右的IgG限制其进入致密肿瘤组织中的隐蔽表位，难以满足愈发精细、精准的科学实验和药物研发。空间位阻大、免疫原性高、无法穿透血脑屏障……弊端开始显现。科学家开始寻找更小的抗体。纳米抗体优异的理化特性、多方位的性能，使其成为传统抗体最有前途的替代品之一。义翘神州自主研发的噬菌体开发纳米抗体平台，可提供一站式定制服务，支持纳米抗体药物的早期发现及人源化服务。接下来，我们将会对纳米抗体的独特优势、噬菌体制备流程进行探讨，概述其药物开发策略和最新进展，重点分享纳米抗体在实体瘤治疗方面的巨大潜力。纳米抗体的结构与特性纳米抗体，也被称为单域抗体、VHH抗体，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。纳米抗体的晶体结构为4nm×2.5nm×3nm的椭圆形，分子量仅为传统抗体的1/10，约12-14kDa，是最小的完整抗原结合片段。纳米抗体结构示意图（义翘神州制图）纳米抗体和传统抗体的VH结构域相同，有4个保守框架区（FR）和3个互补决定区（CDR）。但是VHH抗体中FR2区有4个氨基酸为亲水性，替换了传统抗体中的疏水性氨基酸，水溶性更高。并且纳米抗体的CDR3比传统抗体的长一些，可形成凸型抗原结合部位，因此扩大了纳米抗体与抗原结合表面，使其更容易深入抗原空隙，对隐藏的抗原表位识别能力增强，抗原特异性和多样性得到提高。纳米抗体与传统抗体的区别特点纳米抗体传统抗体免疫原性较低较高分子量12-14kDa150kDa半衰期较短较长组织穿透力较强，可穿透血脑屏障较低CDR3长度16-24个氨基酸约10个氨基酸识别位点容易识别隐藏位点较难识别隐藏位点稳定性高，高温或极端pH保持稳定易失活，受温度和pH影响大工程化改造结构简单，易改造“Y”型结构，不易改造纳米抗体虽然分子量仅为传统抗体的10%，但是保留了重链抗体完整的抗原结合能力，在疾病机制、药物开发、体外诊断等领域应用潜力巨大，可谓“小巧身姿蕴含巨大能量”。分子量小、稳定性高是纳米抗体的立足之本。纳米抗体可以穿越细胞质膜，作为胞内抗体靶向胞内或核内蛋白，还能穿透血脑屏障，为大脑疾病的研究和治疗提供新策略。免疫原性与分子量及蛋白结构相关，纳米抗体引起机体体液和细胞免疫应答的几率降低。同时，纳米抗体没有Fc段，避免引起补体反应。纳米抗体“个头小有凸起”，能够结合抗原不易暴露、凹陷的表位，特异性和亲和力高。纳米抗体的改造和融合要比传统抗体容易，且结构简单易于表达制备。纳米抗体优势（义翘神州制图）纳米抗体筛选与制备通过构建噬菌体库并筛选高性能抗体是制备纳米抗体的主要思路。将特异性抗原与佐剂混合注射到骆驼科动物（常用羊驼）体内，构建免疫文库。然后收集外周血获得淋巴细胞，提取mRNA进行RT-PCR，接着克隆到噬菌体的表面蛋白基因，继续转移到宿主细胞，至此获得包含所需VHH基因片段的文库。经过多次循环的“吸附-洗脱-扩增”淘洗过程，逐步富集与靶蛋白特异性结合的噬菌体，然后通过ELISA分析单个克隆的抗原结合效果，并对相应基因进行测序，完成纳米抗体的初筛。纳米抗体制备流程图（义翘神州制图）纳米抗体的应用纳米抗体强大的组织穿透能力，使其优于传统抗体，特别适合用于实体瘤的治疗。纳米抗体具有体积小、稳定性好的独特优势，易于进行工程化改造，适合与其他蛋白或效应结构域融合，例如双特异性纳米抗体、多特异性纳米抗体、纳米抗体-ADC、纳米抗体-CAR-T等。纳米抗体（或单域抗体）的多样形式：万物皆可Nb（源自文献：doi:10.1016/j.apsb.2024.03.016）纳米抗体偶联药物全球已批准15种传统抗体ADC用于癌症治疗，但由于传统ADC分子量较大，阻碍其在实体瘤治疗中的应用，于是开发了纳米抗体-偶联药物（NDC）。与ADC一样，NDC通过接头将细胞毒性有效载荷和纳米抗体偶联。但由于纳米抗体分子小，NDC结合抗原的亲和力更高，并能识别抗原上独特的隐藏表位，进而减少脱靶效应。除了毒素，纳米抗体还可以与化疗药物、光敏剂、治疗性核素等偶联，拓宽了纳米抗体在实体瘤治疗中的应用。双特异性或多特异性纳米抗体肿瘤部位的免疫抑制微环境由多个不同的因素相互作用组成，因此靶向相同或不同细胞上的不同表位通常是必要的。这是开发双特异性或多特异性抗体的初衷，纳米抗体在这方面恰恰有得天独厚的优势。纳米抗体能够通过连接肽与其他抗体进行基因融合，轻松构建双、多特异性抗体，且稳定性高、溶解性高，容易制备，为实体瘤治疗开辟新的途径。为了解决串联形式的纳米抗体半衰期短的难题，研发人员将其与FcRn或HSA的抗体结合，有效延长纳米抗体半衰期。特别关注！全球首个纳米双抗ADC中美双报双批！科弈药业宣布其从头自主研发的全球首个纳米双抗ADC：KY-0301已获得中国和美国药品监管机构的新药临床试验申请‌（IND）批件。KY-0301通过纳米抗体同时靶向c-Met和EGFR，偶联自主研发的“KYtoxin”毒素，包含新型拓扑异构酶抑制剂和微管蛋白抑制剂。KY-0301在临床前研究中，相比传统双抗ADC，表现出更有效的肿瘤组织穿透性、更高的抗肿瘤活性和更优的安全性。在动物肿瘤模型中，KY-0301快速抑制多种实体瘤的生长，且几乎都实现完全消退。与对照ADC相比，KY-0301递送速度几乎翻倍。积极的数据为其临床试验奠定基础。基于纳米抗体的靶向递送系统将纳米抗体偶联到纳米颗粒表面会碰撞出怎样的“花火”呢？实验证实将会显著提升靶向递送效率，增强药物穿透能力。如抗PD-L1的纳米抗体与转铁蛋白受体结合肽T12共修饰的脂质体偶联，能够穿透血脑屏障。此类纳米载体不仅具有更高的药物包载效率，还在细胞毒性、稳定性及药代动力学特性上表现更优，为精准医学提供了创新工具。基于纳米抗体的CAR细胞治疗纳米抗体通过单个结构域结合抗原，可变区的4个亲水氨基酸避免了疏水区域暴露在溶剂中，使CAR细胞几乎没有聚集的风险。纳米抗体没有轻链，CDR3区更长且形成凸起结构，可以延伸到传统抗体难以企及的隐藏表位，具有天然的抗原识别域优势。由于纳米抗体的稳定性和低免疫原性，已有大量实体瘤相关抗原被用作基于纳米抗体的CAR细胞治疗，包括VEGFR2、HER2、PSMA、TAG-72、GPC2、CD38、CD33、CD7、BCMA、MUC1、EGFR、CD20、CD105、PD-L1、EIIIB等。全球获批上市的纳米抗体截止到2025年3月，全球已有4款纳米抗体获批上市。1、卡普赛珠单抗（Caplacizumab，商品名：Cablivi）Caplacizumab是全球首个获批上市的纳米抗体产品，先后于2018年和2019年获得欧美EMA和美国FDA批准，用于治疗成人获得性血栓性血小板减少性紫癜（aTTP）。Caplacizumab靶向血管性血友病因子vWF的A1结构域，抑制其与血小板受体的相互作用，从而阻止血小板粘附和微血栓形成。2、Ozoralizumab（商品名：Nanozora）Ozoralizumab是全球首个获批的人源化、三价双特异性纳米抗体，于2022年获得日本PMDA批准，用于治疗对甲氨蝶呤（MTX）反应不佳的类风湿性关节炎（RA）。Ozoralizumab由两个靶向TNF-α和一个人血清白蛋白HSA的三价纳米抗体组成，分子量约为38kDa。Ozoralizumab通过结合HSA延长药物半衰期，每四周一次皮下给药。Ozoralizumab无Fc区，避免Fcγ受体或补体相互作用，减少局部急性炎症的风险。3、Envafolimab（恩沃利单抗，KN-035，商品名：恩维达）恩沃利单抗是全球首个皮下注射的PD-L1抑制剂，于2021年获得我国NMPA批准，用于不可切除或转移性微卫星高度不稳定（MSI-H）或错配修复基因缺陷型（dMMR）的成人晚期实体瘤。恩沃利单抗是一种重组人源化PD-L1单域抗体Fc融合蛋白，能够特异性结合肿瘤细胞或免疫细胞表面的PD-L1蛋白。4、Ciltacabtageneautoleuce（西达基奥仑赛，商品名：Carvykti）西达基奥仑赛是全球首个基于纳米抗体的CAR-T疗法，分别于2021年和2024年获美国FDA和我国NMPA批准，用于治疗复发/难治性多发性骨髓瘤（R/RMM）。西达基奥仑赛的CAR结构采用两个靶向BCMA的纳米抗体，分别结合BCMA的两个不同表位，显著提高CAR对靶点的亲和力以及结合稳定性。同时，纳米抗体还能降低免疫原性，增强CAR的灵活性和穿透性。自从30多年前纳米抗体被偶然发现，凭借自身诸多优势，在生物医药研发、临床诊断试剂以及基础科学研究等领域呈指数级增长。目前全球已有数十款纳米抗体处于临床试验中。展望未来，新一代的“生物技术导弹”将会在肿瘤治疗和诊断工具方面发挥重要作用。义翘神州纳米抗体相关服务义翘神州凭借成熟的抗体服务经验，自主研发的噬菌体开发纳米抗体平台，提供一站式定制服务，支持纳米抗体药物的早期发现及人源化服务。将会与你一路同行，不断在纳米抗体领域“开疆拓土”。免责声明：义翘神州内容团队仅是分享和解读公开的研究论文及其发现，专注于介绍全球生物医药研究新进展。本文仅作信息交流用，文中观点不代表义翘神州立场。随着对疾病机制研究的深入，新的实验结果或结论可能会修改或推翻文中的描述，还请大家理解。本文不属于治疗方案推荐，如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。本司产品目前仅可用于科