​新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）疫情的爆發(fā)引起全球范圍內(nèi)廣泛關(guān)注。截至2020年5月29日，新型冠狀病毒已經(jīng)感染超過590萬人，并奪走了超過36萬人的生命。

 

面對(duì)持續(xù)爆發(fā)的疫情，科學(xué)界亟需開發(fā)安全有效的抗病毒抗體，為抗擊新冠病毒提供新型藥物和治療方案。

 

單克隆抗體（mAb，簡(jiǎn)稱單抗）是醫(yī)藥行業(yè)中規(guī)模最大、增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。在之前的SARS和MERS疫情期間，一些中和單克隆抗體被開發(fā)出來，并證實(shí)了它們?cè)谥委煿跔畈《靖腥痉矫娴臐摿?。然而它們的臨床使用還是受阻于真核系統(tǒng)的費(fèi)時(shí)費(fèi)力和昂貴的抗體生產(chǎn)過程以及其分子量大難以運(yùn)送到特定組織發(fā)揮作用的難點(diǎn)。

而針對(duì)mAb的一個(gè)有吸引力的替代方案是利用駱駝免疫球蛋白制成的單域抗體（Single-domain antibody），也稱為VHH或納米抗體，它們是分子量為12-15 kDa的最小天然抗原結(jié)合蛋白結(jié)構(gòu)域。與傳統(tǒng)的mAb（分子量為150 kDa）相比，它們的小尺寸提供了一些優(yōu)勢(shì)，包括生產(chǎn)成本相對(duì)較低，以及在原核生物表達(dá)系統(tǒng)中易于在公斤級(jí)規(guī)模下快速生產(chǎn)。更重要的是，由于納米抗體的尺寸小、生物物理學(xué)特性好，可以通過吸入給藥的方式給藥，這使得它們特別適用于治療呼吸系統(tǒng)疾病。

 

 

抗體

 

抗體，是成熟的B淋巴細(xì)胞分泌的一種蛋白分子，也就是人們常說的免疫球蛋白，呈現(xiàn)“Y”型。人體中共有五種抗體，分別是IgG、IgA、IgE、IgD和IgM。

 

 

 

以我們血液中最多的抗體IgG為例，IgG有四條鏈，兩條輕鏈，兩條重鏈，它們通過二硫鍵結(jié)合在一起。輕鏈有輕鏈恒定區(qū)（CL）和輕鏈可變區(qū)（VL）。相應(yīng)地，重鏈也有重鏈恒定區(qū)（CH）和重鏈可變區(qū)（VH）。與輕鏈不同的是，重鏈因?yàn)?ldquo;更長(zhǎng)”所以也更“重”，分子量更大。一條重鏈有三個(gè)恒定區(qū)，分別是CH1～CH3。

 

 

 

分子量小的抗體可以更方便地運(yùn)送到病灶，但人血液里抗體IgG比較大，運(yùn)送比較困難。那么有沒有更小的抗體呢？

納米抗體

納米抗體（Nanobodies, Nbs）是由比利時(shí)科學(xué)家Hamers-Casterman及其團(tuán)隊(duì)于1993年在自然雜志中首次報(bào)道發(fā)現(xiàn)，在駱駝科動(dòng)物（駱駝，大羊駝，羊駝及其近親物種）血液中發(fā)現(xiàn)有一部分抗體是缺失輕鏈的“重鏈抗體”，該抗體只包含一個(gè)重鏈可變區(qū)（VHH）和兩條重鏈CH2與CH3區(qū)（如圖）。這種缺失輕鏈的重鏈抗體也能和正常的IgG等抗體一樣，去結(jié)合抗原。

 

而單獨(dú)把這個(gè)單一重鏈可變區(qū)（VHH）拿出來其本身也非常穩(wěn)定，而且能和抗原結(jié)合。這就是目前最小的能夠結(jié)合目的抗原的單位，被稱為單域抗體（Single-domain antibodies），VHH晶體為2.5nm，長(zhǎng)4nm，分子量只有15 kDa，因此被稱作納米抗體。

納米抗體優(yōu)勢(shì)

 

與傳統(tǒng)抗體相比，納米抗體具有相對(duì)分子質(zhì)量小、人源化簡(jiǎn)單、親和力高、穩(wěn)定性高、可微生物表達(dá)、免疫原性低、可溶性好、滲透力強(qiáng)、可識(shí)別隱藏表位等優(yōu)勢(shì)。結(jié)合了單克隆抗體的理想特性和小分子藥物的一些有益特性。

a.相對(duì)分子質(zhì)量小：

傳統(tǒng)IgG抗體的大小為150 kDa，納米抗體為12-15 kDa，是傳統(tǒng)抗體的十分之一。

b.人源化簡(jiǎn)單：

VH和VHH的序列同源性較高，可以看出駱駝體內(nèi)抗體人源化的FR2區(qū)的四個(gè)氨基酸突變，對(duì)VHH區(qū)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑旒纯傻玫饺嗽椿募{米抗體。

c.親和力高：

由重鏈抗體VH和單域抗體VHH的結(jié)構(gòu)可知，VHH的高變區(qū)CDR3更長(zhǎng)一些，這在與抗原發(fā)生特異性結(jié)合時(shí)更容易且緊密和穩(wěn)定。

d.穩(wěn)定性高：

Nbs內(nèi)部有二硫鍵的存在，具有最佳的生物物理和生化特性，包括溶解度、耐熱性和蛋白水解抗性。

e.可微生物表達(dá)：

Nbs是解決單抗生產(chǎn)成本問題的一個(gè)很好的選擇。由于完全恢復(fù)了免疫特異性，Nbs可以在微生物系統(tǒng)（如細(xì)菌、酵母菌、真菌）中很容易表達(dá)，并且可以從展示文庫中快速選擇。

f.免疫原性低：

VHH和VH-VL在結(jié)構(gòu)上相似，但是納米抗體分子量小，其表面的結(jié)合部位抗原決定簇少，所以相對(duì)于分子量大的抗體來說，納米抗體的免疫原性相對(duì)較低。

g.可溶性好、滲透力強(qiáng)：

深層快速的組織滲透，快速的血液清除。因?yàn)榧{米抗體（VHH）的框架(FR)區(qū)和互補(bǔ)決定(CDR)區(qū)域的表征顯示FR2區(qū)域的疏水性殘基突變?yōu)橛H水性殘基（親水氨基酸：Phe42, Glu49, Arg50, Gly52)，傳統(tǒng)人類VH (疏水氨基酸：Val42, Gly49，Leu50 Trp52)，所以納米抗體擁有更好的可溶性。此外，納米抗體（VHH）具有極強(qiáng)的組織滲透力，能夠進(jìn)入致密的組織（如實(shí)體瘤）發(fā)揮其作用，甚至還可以有效地穿透血腦屏障。

 

f.識(shí)別隱藏的表位：

傳統(tǒng)Abs的結(jié)晶學(xué)研究表明，在大多數(shù)情況下，抗原結(jié)合面是平的或凹的。相反，Nbs常與裂隙和空腔結(jié)合。Nbs的這一特性及其較小的尺寸促進(jìn)了與傳統(tǒng)VH-VL對(duì)所不能達(dá)到的新表位的相互作用，這也解釋了Nbs結(jié)合中和傳統(tǒng)抗體難以命中的靶點(diǎn)的能力。

相關(guān)研究進(jìn)展

 

 

2020年5月5日，生命科學(xué)領(lǐng)域國(guó)際著名雜志Cell在線刊發(fā)了美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Jason S. McLellan、比利時(shí)根特大學(xué)Xavier Saelens、Bert Schepens等研究人員的研究成果“Structural Basis for Potent Neutralization of Betacoronaviruses by Single-Domain Camelid Antibodies”。該研究發(fā)現(xiàn)羊駝體內(nèi)的抗體有消滅新冠病毒的潛力。注射相應(yīng)抗原后，羊駝體內(nèi)產(chǎn)生了兩種分別用來對(duì)抗MERS和SARS的有效抗體，其中針對(duì)SARS的抗體偶聯(lián)成為雙價(jià)抗體后具有中和新冠病毒的潛力。不過，目前只是假病毒實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，尚不清楚這種偶聯(lián)后的抗體是不是在動(dòng)物中也有保護(hù)作用，這都需要后續(xù)實(shí)驗(yàn)來證實(shí)。

這一發(fā)現(xiàn)從結(jié)構(gòu)上解析了從羊駝中分離出的單域抗體中和致病性冠狀病毒的有效機(jī)制，為冠狀病毒的治療提供了潛在的治療手段。

（信息來源：DOI:10.1016/j.cell.2020.04.031）

 

 

2020年5月14日，來自中國(guó)復(fù)旦大學(xué)的研究人員在線發(fā)表在Cell Host & Microbe期刊上，發(fā)表題為“Identification of Human Single-Domain Antibodies against SARS-CoV-2”的論文?？蒲腥藛T成功地建立一種高效的方法來快速開發(fā)SARS-CoV-2特異性的全人源單域抗體，不僅可能在當(dāng)前的疫情爆發(fā)時(shí)應(yīng)對(duì)COVID-19，而且還可能加強(qiáng)對(duì)未來新型冠狀病毒的防范和應(yīng)對(duì)能力。

該研究開發(fā)了一個(gè)用于快速分離人源納米抗體的通用平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)了SARS-CoV-2抗體的篩選。納米抗體不僅可單獨(dú)使用還能與其他抗體協(xié)同作用；小尺寸特征也成為了雙特異性或多特異性抗體理想的構(gòu)建模塊，有效阻止病毒逃逸突變的出現(xiàn)等眾多優(yōu)點(diǎn)。因此，這些全人源納米抗體有望開發(fā)成有效的防治藥物，應(yīng)用于新冠肺炎的臨床救治。

 

 

（信息來源：DOI:10.1016/j.chom.2020.04.023）

 

 

納米抗體（VHH）保留了全部的抗原結(jié)合能力，被認(rèn)為是最小的保留完整抗原結(jié)合片段，其獨(dú)特的物理和化學(xué)穩(wěn)定性等為診斷和治療提供了新的研究工具。在抗體藥物研發(fā)、醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究以及疾病診斷和治療方面?zhèn)涫艽蠹业年P(guān)注。

 

 

華美生物納米抗體產(chǎn)品

 

S 納米抗體產(chǎn)品(活性驗(yàn)證)

S Antibody(CSB-RA33245A2GMY)

種屬：Human Novel Coronavirus (SARS-CoV-2/ 2019-nCoV)

抗體亞型：VHH fusion with human IgG1 Fc

應(yīng)用范圍：ELISA, GICA

 

The Binding Activity of SARS-CoV-2-S Antibody with SARS-CoV-2-S1-RBD

Activity:Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized SARS-CoV-2-S1-RBD (CSB-YP3324GMY1) at 2 μg/ml can bind SARS-CoV-2-S Antibody, the EC50 of SARS-CoV-2-S Antibody is 0.7309 to 1.004 ng/ml.

 

 

 

In the Colloidal Gold Immunochromatography Assay detection system, the background of antibody (CSB-RA33245A2GMY) is clean, the detection limit can be as low as 1.75 ng, and the specificity is very good.

 

 

 

 

 

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