纳米抗体VHH：正在颠覆传统疗法的医疗新纪元

在骆驼和鲨鱼体内天然存在的一种独特抗体，正以其小巧的身躯和强大的能量，引领着生物医药领域的新变革。

1989年，比利时免疫学家Hamers-Casterman在分离骆驼血清中的抗体时偶然发现了一种缺失轻链的特殊抗体。这一意外发现开启了一个全新的研究领域，最终导致了VHH抗体（又称纳米抗体）的诞生。

VHH抗体是存在于骆驼科动物（如羊驼、骆驼）和鲨鱼体内的一种独特抗体，是重链抗体（HCAb）的可变区。与传统抗体不同，它仅由重链可变区组成，分子量仅为12-15 kDa，是传统IgG抗体的十分之一左右。

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01 VHH抗体的独特优势

VHH抗体凭借其特殊的结构，集传统抗体与小分子药物的优点于一体，并在多方面克服了传统抗体的缺陷。

分子量小，穿透力强

VHH抗体尺寸极小，仅12-15 kDa，是传统IgG抗体的约十分之一。这一特性赋予其极强的组织穿透能力，能够穿透血脑屏障，直达传统抗体无法到达的组织部位，为治疗脑部疾病提供了新可能。

稳定性极高，应用场景广泛

VHH抗体具有出色的稳定性，可耐受高温、强酸、强碱等变性条件。实验证明，即使在90℃处理后，VHH抗体仍能复性并保持生物活性。

这一特性使其在作为化学传感器时具有更长的保质期和更高的精确度。

免疫原性低，安全性更好

VHH抗体不含Fc段，避免了Fc段引起的免疫反应。其与人类VH结构域具有较高的同源性（约80%-87.3%），进一步降低了免疫原性。

特异性强，亲和力高

VHH抗体的CDR3区比传统抗体更长，可以形成指状凸环并嵌入抗原分子沟槽或裂隙内，识别隐藏的抗原表位。这一特性使其能够结合传统抗体难以触及的靶点，如病毒的隐性表位。

02 VHH抗体的制备技术

VHH抗体的制备主要依赖两种技术路线：噬菌体展示技术和单B细胞抗体发现技术。

噬菌体展示技术

噬菌体展示是当前纳米抗体筛选的主要技术。该技术首先对羊驼进行免疫，然后提取羊驼淋巴细胞中RNA并反转成cDNA文库。

通过特殊设计的引物扩增得到特异基因片段，将其克隆到噬菌体载体上，并转染大肠杆菌，最终完成纳米抗体基因文库的构建。

单B细胞抗体发现技术

单B细胞抗体发现技术是另一种日益重要的方法。该技术使用流式细胞仪对免疫后羊驼PBMC进行分选，获得抗原特异性记忆B细胞和浆细胞。

从分选的单个B细胞中提取RNA，进行候选抗体基因的扩增、克隆与表达。与噬菌体文库技术相比，单B细胞抗体发现技术筛选通量高、筛选周期短，获得的抗体多样性与亲和力更高1。

03 四大应用场景

VHH抗体因其独特优势，在生物医学多个领域展现出广泛应用前景。

肿瘤诊断与治疗

在肿瘤领域，VHH抗体可用于定义癌症生物标志物，辅助癌症的早期诊断和预防。它们还能介导药物运送及肿瘤靶向治疗，能够穿过血脑屏障向脑中转移药物，起到治疗作用。

2023年，赛诺菲的抗GPC3/TCR纳米抗体SAR444200在中国获批临床，拟开发治疗GPC3阳性晚期实体瘤。

感染性疾病治疗

VHH抗体在感染性疾病治疗方面表现出独特价值。研究表明，它们不仅能在感染早期阶段拮抗病毒，还可以被设计为胞内抗体来抑制病毒的复制、组装及释放。

近期发表于《Science Immunology》的研究开发了一种基于纳米抗体的抗流感新策略8。研究人员将抗免疫球蛋白轻链纳米抗体（VHHkappa）与流感病毒神经氨酸酶抑制剂扎那米韦偶联，实现了对流感A和B病毒感染的有效保护。

分子影像诊断

VHH抗体在分子影像领域同样大有可为。它们可用于肿瘤的特异性显像、动脉粥样硬化斑块的探测、疗效评估及个体化治疗等方面。

其小分子量和高效组织穿透力使其成为理想的显影剂，能够精准到达靶组织并提供高质量影像。

抗毒血清与免疫制剂

由于只含有重链可变区，没有Fc段，VHH抗体免疫原性较弱，对组织损伤较小。这使得它们成为理想的抗毒血清候选物。

传统的抗蛇毒血清对于系统性损伤有效，但易引起过敏反应，而VHH抗体为这一领域提供了新的解决方案。

04 行业里程碑与未来展望

VHH抗体领域近年来取得了一系列重要进展，展现出巨大的发展潜力。

全球首个VHH药物（Caplacizumab）已在中国获批，用于治疗获得性血栓性血小板减少性紫癜[。2024年，我国自主研发的VHH-CD19双抗进入II期临床，标志着我国在VHH抗体药物开发领域达到国际先进水平。专利方面也取得显著进展。

未来几年，VHH抗体市场预计将保持快速增长。这一增长得益于技术创新不断突破，如人源化改造技术的提高和大规模生产技术的完善。

05 技术挑战与突破

尽管VHH抗体前景广阔，但其发展仍面临一些挑战，相应的解决方案也在不断涌现。

人源化难题

由于VHH抗体源自骆驼科动物，其氨基酸序列与人类抗体存在差异，可能产生免疫原性。为解决这一问题，研究人员开发了CDR移植技术，通过将VHH抗体的互补决定区（CDR）移植到人源抗体框架上，保留<5%驼源序列，显著降低了免疫原性。

半衰期短

VHH抗体因体积小，肾脏清除快，半衰期短。为解决这一问题，研究人员开发了多种策略，如与血清白蛋白结合、聚乙二醇化以及构建多价抗体等，有效延长了其半衰期。

规模化生产

大规模生产VHH抗体需要解决表达系统和纯化工艺等问题。研究表明，毕赤酵母表达系统可用于VHH抗体的大规模生产，产量可达5g/L。其他表达系统如大肠杆菌表达系统、哺乳动物细胞表达系统也在不断优化中。