什么是纳米抗体？为什么说它很小但却很重？

　　在骆驼科动物的血液中存在着一种天然缺失轻链的抗体，该抗体只包含一个重链可变区(VHH)和两个常规的CH2与CH3区，不像人工改造的单链抗体片段(scFv)之间相互沾粘，甚至会聚集成块。我们通过单独克隆并表达出来的VHH结构具有与原重链抗体相当的结构稳定性以及与抗原的结合活性，可以说是目前已知的可结合目标抗原中的最小单位。这类VHH晶体一般大小为2.5nm，长4nm，分子量也只有15KDa，因为这类抗体的尺寸处于纳米级别，所以我们也称之为纳米抗体(Nanobody，Nb)。

　　从上图我们不难发现，纳米抗体相对其他抗体来说，结构更加的简单。

　　A. 传统IgG四链抗体;

　　B. 骆驼血液中的重链抗体;

　　C. 纳米抗体。

　　纳米抗体序列优化

　　纳米抗体的表面上差不多有10个氨基酸和人的VH不同，其中在FR2位置有四个特异的氨基酸：普通抗体的FR2中V37、G44、L45和W47这4个氨基酸残基是在进化中相当保守的疏水性残基;而在VHH中，它们突变为亲水性的氨基酸残基F37、E44、 R45、G47，增加了VHH的溶解性。所以，利用如上这些特性，我们可以将人源抗体VH结构域FR2中的一些氨基酸进行VHH特征性改造，能够获得稳定性好、溶解性好，而且能够保持原有抗体特异性和亲和力的VH抗体，进而完成纳米抗体的序列优化。

　　纳米抗体的特性

　　因为纳米抗体只有一个结构域，没有传统抗体的Fc段，所以，它能有效避免Fc段引起的补体反应;纳米抗体的单域性质使其相对于其他普通抗体来说，具备一定的独特性。

　　高耐性和稳定性

　　将不同的纳米抗体在37℃环境下放置1周，结果显示其活性依然在80%以上，可以看出纳米抗体在室温下的保存更加的稳定，也使得其相对于常规抗体来说，更易于储藏和运输。

　　一般来说，在相对恶劣的环境下，如：高热、离液剂、拥有蛋白酶或极度pH值变性的条件下(如胃液和内脏中)，正常的抗体会失效或是被分解，但是纳米抗体却仍然具备相应的稳定性。

　　高抗原结合性

　　纳米抗体具备较长的CDR3，能够形成一个稳定、暴露的凸环结构，能够深入到抗原的内部，从而更好的结合抗原以提高抗原特异性和亲和力。

　　低免疫原性

　　纳米抗体因其相对分子质量很小而且只有一个结构域，所以相对于人体的免疫原性特性较弱，能够更好地与人的生物相容。

　　较强的组织穿透力

　　纳米抗体具有强而快的组织穿透能力，可以进入致密的组织内发挥作用;而且多余的未结合的纳米抗体能够很快的被清除，这相对于单克隆抗体组织穿透力差，不易被清除的不足，更有利于疾病的诊断。另外，纳米抗体能够有效的穿透血脑屏障，这样的特性为脑部给药提供了新方法，有望成为治疗老年痴呆症的新药。

　　高水溶性、高表达性

　　正常抗体VH结构域单独表达时通常形成包涵体，或者暴露的疏水域相互黏附;而纳米抗体VHH由于其FR2中的疏水残基被亲水残基所取代，使得纳米抗体的水溶性增加，聚合性减少;而且即使以包涵体形式表达，也很容易复性，这样可以大大提高作为药物的利用率。

　　因纳米抗体分子量小、结构简单，由单一的基因编码，所以它很容易在微生物中合成，能在噬菌体、酵母等微生物中大量的表达，而且其相对价格低廉、可进行大规模生产，易于普及和应用。

　　应用

　　目前，纳米抗体的应用主要依靠其结构和功能特异性，对其进行基因改造，使其携带特定的结构，应用领域主要集中在以下几块：

　　生命科学研究

　　纳米抗体可用于构建多种分子结构，中和细胞因子及某些可溶性蛋白，作为细胞内抗体，还可特异性识别、中和病毒及其它致病微生物的特殊结构蛋白，以协助宿主抗感染免疫防御。

　　用于疾病的诊断和治疗

　　由于纳米抗体具有高抗原特异性和亲和力，可用于靶向肿瘤特异抗原，将肿瘤治疗药物投放至病灶，发挥有效的肿瘤杀伤作用，目前已研发出多种抗肿瘤和肿瘤新生血管中过表达受体的特异性纳米抗体。另外，运用纳米抗体策略研究治疗性药物已基本成熟，还可利用噬菌体-纳米抗体展示技术筛选针对不同抗原的特异性纳米抗体。

　　用于食品安全及环保领域的检测

　　利用探针能与待测物质特异性结合的性质可以检测食品中的有毒有害物质，用于食品有毒物质的检测。利用纳米抗体控制荧光蛋白的荧光特性，选择性增强或猝灭荧光，用荧光探针技术可有效提高毒素、农兽药残留物等物质的分析检测灵敏度。