【納米抗體探究進(jìn)展綜述3300字】

納米抗體研究進(jìn)展綜述摘要：?jiǎn)斡蚩贵w因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如水溶性好、分子量小、穩(wěn)定性好、免疫原性小等一系列特點(diǎn)，在生物研究和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的作用愈發(fā)廣泛。在疾病診斷、病原檢測(cè)、癌癥疾病治療、藥物殘留檢測(cè)分析，壞境檢測(cè)，用作sdAbs分子探針、分子診斷和顯影等等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。納米抗體因其優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)重組表達(dá)，從而使得生產(chǎn)周期和生產(chǎn)成本均可大幅下降，是目前國(guó)內(nèi)外研發(fā)的熱點(diǎn)。作者重點(diǎn)介紹了納米抗體的特點(diǎn)，然后簡(jiǎn)述了納米抗體的制備流程，簡(jiǎn)述了納米抗體在疾病診斷、疾病治療、食品安全和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，最后對(duì)納米抗體的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析和展望。1介紹自1890年，第一種抗體——抗毒素，這是在血清中發(fā)現(xiàn)的第一種抗體［１］。這是一種可中和外毒素的物質(zhì)，1975年，雜交瘤技術(shù)的誕生開(kāi)始了抗體研究和應(yīng)用快速發(fā)展的時(shí)代。由于抗體可特異性識(shí)別和結(jié)合抗原的特性，使其在疾病診斷、疾病治療、藥物運(yùn)載、病原、毒素和小分子化合物檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用［２］。但通過(guò)單克隆抗體技術(shù)制備的傳統(tǒng)單克隆抗體有其不可忽視的缺點(diǎn)：生產(chǎn)耗時(shí)長(zhǎng)、成本高、在組織和腫瘤中穿透力差、長(zhǎng)期使用會(huì)引起機(jī)體免疫排斥反應(yīng)以及動(dòng)物道德問(wèn)題等。相比于傳統(tǒng)抗體，納米抗體具備傳統(tǒng)抗體不具備的分子質(zhì)量小和穿透性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)而成為現(xiàn)在抗體研究的主要方向之一。單鏈抗體（singlechainantibodyfragment,scFv）就是新型小分子抗體的一種，其穿透力更強(qiáng)、生產(chǎn)成本更低，但scFv抗體存在溶解度低、穩(wěn)定性較差、表達(dá)量低、易聚合和親和力低的缺點(diǎn)［３］。1989年，比利時(shí)免疫學(xué)家Hamers-Casterman在駱駝血清中的偶然發(fā)現(xiàn)一種天然缺失輕鏈的重鏈抗體（HcAbs）可以解決scFv所存在的問(wèn)題，重鏈抗體只包含２個(gè)常規(guī)的CH2與CH3區(qū)和１個(gè)重鏈可變區(qū)（ＶＨＨ），重鏈可變區(qū)具有與原重鏈抗體相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及與抗原的結(jié)合活性，是已知的可結(jié)合目標(biāo)抗原的最小單位，其分子質(zhì)量只有單克隆抗體的1/10，是迄今為止獲得的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且具有抗原結(jié)合活性的最小抗體單位，因此也被稱作納米抗體（nanobody,Nb）［４］。與傳統(tǒng)抗體相比，納米抗體的分子質(zhì)量小、比表面積大，體積小、具有耐熱性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、組織穿透力強(qiáng)、抗原結(jié)合能力強(qiáng)、水溶性好、易于通過(guò)體外重組表達(dá)高質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在疾病診斷、病原檢測(cè)、疾病治療、藥物殘留分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，近年來(lái)受到了極大關(guān)注［５］。作者首先概述了納米抗體的制備方法和理化性能，然后重點(diǎn)介紹了納米抗體的臨床應(yīng)用，并展望了其在獸醫(yī)臨床的應(yīng)用前景。抗原進(jìn)入生物體后，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)刺激B細(xì)胞分化成漿細(xì)胞，進(jìn)而分泌抗體。抗體是可以特異性的與相應(yīng)抗原結(jié)合的免疫球蛋白。傳統(tǒng)意義上的抗體形態(tài)通常呈“Y”字形結(jié)構(gòu)[6],具有4條多肽鏈組成的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。兩條較長(zhǎng)、相對(duì)分子量較大的重鏈和兩條較短、相對(duì)分子量較小的輕鏈。每條重鏈上含有一個(gè)可變區(qū)（VH），三個(gè)恒定區(qū)（CH1、CH2、CH3）；輕鏈含有一個(gè)可變區(qū)(VL)和一個(gè)恒定區(qū)（CL）。1993年，Hamers-CasermanC等[7]，在單峰駱駝的血清中發(fā)現(xiàn)了大量M(r)為100kD的IgG樣物質(zhì)存在，這種抗體不同于傳統(tǒng)抗體IgG，還存有這些分子天然缺失輕鏈，僅由重鏈二聚體組成，但卻有廣泛的抗原結(jié)合庫(kù)。含有重鏈IgG（heavy-chainIgG,hcIgG）[6]是駱駝科動(dòng)物的一個(gè)普遍特征，盡管其所占比例稍有差別，如在南美洲羊駝的血液中重鏈抗體所占比例為10%-25%，而在普通雙峰駝中則高達(dá)50%-89%[8,9],這一發(fā)現(xiàn)讓人們對(duì)輕鏈在駱駝體內(nèi)的作用產(chǎn)生了質(zhì)疑，并且為抗體工程研究開(kāi)辟了新的前景。在單峰駱駝的血清中發(fā)現(xiàn)了分子天然缺失輕鏈，僅由重鏈二聚體組成的抗體。含有重鏈IgG是駱駝科動(dòng)物的一個(gè)普遍特征因?yàn)檫@些抗體輕鏈缺失，所以被稱為重鏈抗體，這是歷史上人們首次發(fā)現(xiàn)天然缺失輕鏈的HCAbs。隨即又在某些軟骨魚(yú)的血液中，除了有異源四聚體的IgM和IgW抗體外，還有一種與HCAbs相似，天然缺失輕鏈的Ig重鏈抗體，被稱為新抗原受體(Immunoglobulinnewantigenreceptor,IgNAR)[10-12]。它是由兩條重鏈組成的二聚體，每條重鏈由５個(gè)恒定區(qū)、一個(gè)鉸鏈區(qū)和一個(gè)可變區(qū)組成。在駱駝科中，重鏈的可變域，被稱為重鏈可變區(qū)片段(VariabledomainoftheHeavychainoftheHeavy-chainantibody,VHH)[6]，而在軟骨魚(yú)類中被稱為藍(lán)魚(yú)新抗原受體可變區(qū)片段(VariabledomainofthesharkNewAntigenReceptor,VNAR)［10］。1997年，Ghaahroudi等[13]經(jīng)過(guò)淘選成功獲得了只含有一個(gè)結(jié)構(gòu)域的最小單元抗原結(jié)合片段，被稱為單域抗體(single-domainantibodies,sdAbs)。這些可變結(jié)構(gòu)域可以在細(xì)菌、酵母或其他宿主中以重組sdAbs的形式表達(dá)。其后，研究人員又從ＶＮＡＲ基因庫(kù)[13]中獲得了結(jié)構(gòu)相似的sdAbs。這種橢球形的小分子抗體相對(duì)分子質(zhì)量?jī)H有15kDa，其直徑僅為2.5nm，長(zhǎng)4nm，因此也被稱為納米抗體(Nbs,Nanobodies)[12]。由于其特異性高、親和力和穩(wěn)定性強(qiáng)等固有性質(zhì)，使得sdAbs很快成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的焦點(diǎn)。２納米抗體的應(yīng)用納米抗體在疾?。ɡ绨┌Y、感染性疾?。┑脑\斷中應(yīng)用，在小分子化合物檢測(cè)，例如獸藥殘留檢測(cè)、農(nóng)藥殘留檢測(cè)。納米抗體在重金屬殘留、微生物毒素檢測(cè)中也存在有效應(yīng)用。3納米抗體在臨床應(yīng)用中的展望納米抗體由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：分子質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、特異性強(qiáng)、組織穿透性強(qiáng)、可溶性好、免疫原性弱、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)，使其在癌癥疾病診斷與治療、病原分析治療、藥物殘留檢測(cè)和污染物環(huán)境監(jiān)測(cè)中都有著廣泛應(yīng)用。得益于抗體工程技術(shù)和噬菌體篩選技術(shù)的快速發(fā)展，使納米抗體的快速篩查和大量高質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)變得更容易，降低了生產(chǎn)成本在腫瘤診斷與治療，食品環(huán)境檢測(cè)重金屬與污染物，食源性動(dòng)物藥物殘留中的應(yīng)用中得到了保證。雖然近年來(lái)納米抗體的生產(chǎn)和應(yīng)用取得了快速的發(fā)展，但由于其蛋白質(zhì)屬性，進(jìn)入體內(nèi)后很容易被蛋白酶分解，較短的半衰期使體內(nèi)應(yīng)用需要頻繁給藥才能達(dá)到預(yù)期效果。此外，臨床上長(zhǎng)期使用納米抗體是否會(huì)產(chǎn)生免疫反應(yīng)，以及納米抗體進(jìn)行人源化改造后是否降低了免疫原性也未被證實(shí)。納米抗體不包含Ｆｃ結(jié)構(gòu)域，因此納米抗體不具有細(xì)胞毒性效應(yīng)(ADCC)和補(bǔ)體毒性效應(yīng)(CDC)，抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC以及補(bǔ)體依賴的CDC可以殺死癌細(xì)胞。另外，獲得特異性納米抗體的免疫動(dòng)物的費(fèi)用高和篩選過(guò)程相對(duì)復(fù)雜且成本較高。納米抗體沒(méi)有ADCC和CDC的缺點(diǎn)，學(xué)者可利用細(xì)胞工程或基因工程將Fc片段進(jìn)行改造并轉(zhuǎn)接到納米抗體上。針對(duì)人源化改造后是否降低了免疫原性問(wèn)題，國(guó)內(nèi)科學(xué)家正在采用計(jì)算機(jī)模擬或與人胚系基因?qū)Ρ确治鲞M(jìn)行人源化改造或采用框架抑制技術(shù)改造進(jìn)行免疫原性試驗(yàn)檢測(cè)。為了解決納米抗體半衰期短的缺點(diǎn)，許多科學(xué)家利用聚乙二醇、血清白蛋白特異的小化學(xué)物修飾與在血液中具有長(zhǎng)半衰期的構(gòu)象紊亂的蛋白進(jìn)行基因融合，通過(guò)結(jié)合大量血清蛋白來(lái)延長(zhǎng)納米抗體的半衰期。同時(shí)免疫接種動(dòng)物費(fèi)用高的問(wèn)題，可以通過(guò)其他小型試驗(yàn)動(dòng)物來(lái)代替羊駝。近年來(lái)，Nb在酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)[14-16]、熒光免疫吸附檢測(cè)[17]、化學(xué)發(fā)光酶免疫分析檢測(cè)[18-19]、電化學(xué)發(fā)光免疫分析[20]、免疫組化[21]以及免疫PCR[22-23]等免疫檢測(cè)技術(shù)中得到了研發(fā)和應(yīng)用。MORRISONSL.Invitroantibodies:Strategiesforproductsandapplication[J].AnnualReviewofImmunology,1992,10:239-265KOHLERG,MILSTEINC.Continuousculturesoffusedcellssecretingantibodyofpredefin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