• 3）能有效地穿过血脑屏障：有望成为治疗神经 性疾病和脑肿瘤的新药
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VHH稳定的机制
• 传统抗体的VH 和VL 区通过疏水作用形成稳 定结构，而重链抗体则通过选择性突变VHH 胚系基因中几个功能位点，使其形成较高的亲 水性表面，可在缺失VL 条件下保持结构稳定；
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VHH 胚系基因序列特性
• 1）对骆驼VHH 胚系基因序列分析发现， VHH 与人源VH 基因Ⅲ家族序列具有较 高的同源性；
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• 2）比较人类和骆驼IgG 重链可变区发现，在框架
FR2 区的氨基酸组成中，有4 个氨基酸显著不同。这 4 个氨基酸在VH 和VHH 中分别是V42F 或V42Y， G49E，L50R 和W52G，，
• 是含有完整抗原结合部位的最小抗体片段；
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ScFV的功能
• 1）用于治疗：可进人一般抗体不能达到的部 位, 如蛋白偶联受体、酶活性部位和病毒表面 的腔囊等；
• 2）多肽接头可设计为具有特殊功能的位点： 多肽接头是单链抗体的独特组成,可设计为具 有特殊功能的位点：如金属赘合、连接毒素或 药物等, 用于影像和临床治疗；
基因工程抗体片段之前奏曲 ———小分子抗体
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第一代小分子抗体———抗原结合片段 ( fragment with antigen binding，Fab重链的VH + CH1构成， 其大小为完整抗体的1/3,约55KD；
• 重组Fab 是将轻、重链可变区分别与人抗体的 κ 链和重链CH1重组；
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第三代小分子抗体———纳米抗体和 分子识别单位( molecular recognition unit，MRU)
• 1. 纳米抗体主要指仅由一个重链可变区 组成的单域抗体( VHH)，其体积约为完 整抗体的1 /10，故称为纳米抗体；
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• 利用这一特点, 可以对人源抗体VH 结构 域FR2 中的一些氨基酸进行VHH特征性 改造, 所得到的骆驼化单域VH 抗体不仅 保持原有的抗体的特异性和亲和力, 而且 溶解性好、稳定性好。
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2. 分子识别单位( molecular recognition unit，MRU)
• 2）兰尼单抗( lucentis)：治疗黄斑变性， 2006 年获得FDA 的 批准。
• 3）赛妥珠单抗( cimzia)：克罗恩病和风湿性关节炎，2008 年 获得FDA 的批准。
• 在临床研究中，Fab 占据了临床研发抗体片段的大多数( 30 /54 种) 。
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纳米抗体的来源
• 1993 年Hamers 等偶然发现骆驼体内存在一 • 种仅具有重链的抗体，被称为重链抗体( heavy-chain
antibodies，HCAbs) 。此后，在一些软骨鱼，如护 士鲨体内也发现类似骆驼重链抗体结构的新抗原受体 ( new antigen receptor，NAR) 。
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Fab 基因工程构建方法及其性能
• 通常是保留鼠源性的CDR区, 其余换成人源化,通 过大肠杆菌以分泌表达的方式表达L链和Fd链, 二者能在细菌的外周质腔中折叠成具有一定构象 的Fab；
• 该Fab具有抗体的活性。因为其不含有Fc段、分 子量小、结合力高、抗原性低, 故在肿瘤治疗上 有其优越性。目前已有多个片段药物获得FDA 批准上市.
• 这类抗体的抗原结合位点仅由重链的可变区 VHH( variable domainof the heavy chain of HCAbs， VHH) 单结构域形成，尽管缺失轻链可变区，却仍具 有良好和广泛的抗原结合力；
• 克隆这种抗体重链的可变区，构建仅由一个重链可变 区组成的单域抗体( VHH)。
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第二代小分子抗体———单链抗体 ( single chain Fv，ScFv)
• ScFv指在重链V区cDNA5’端与轻链V区cDNA5’ 端之间用一寡聚核甘酸连接, 在大肠杆菌中表 达成一单链多肽, 并在细菌体内折叠成只由重 链和轻链可变区构成的一种新型的抗体, 大小 仅为完整Ig的1/6(约28KD);
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Fab的临床应用
• 1）阿昔单抗( abciximab，ReoPro) • 1994 年12 月FDA 批准的第一个重组Fab 片段，该产品以血小
板糖蛋白Ⅱb /Ⅲa 为靶点，用以防止血小板聚集及血栓形成，作 为冠状动脉导管插术时预防心肌缺血的辅助用药，取得了巨大的 成功；
原结合活性，为口服治疗胃肠道功能紊乱性疾
病提供新的思路；
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• 2）纳米抗体能识别独特的抗原表位，由于具有 伸展的抗原互补结合区( CDR) 以及更高的组织 穿透性和更小的分子，VHH抗体可以结合一些 常规抗体无法接近的抗原表位。可进入酶的活 性部位及细菌或病毒表面受体裂缝中，可以利 用其模拟药物来设计小分子酶的抑制剂、受体 的激动剂或拮抗剂等；
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纳米抗体单域的性质
• 1）有高度水溶性和构象稳定性：尽管缺失轻 链可变区，却仍具有良好和广泛的抗原结合力。 并且由于在框架FR2 区存在一些不同于常规抗 体的亲水性氨基酸，使得VHH 抗体在水溶液 中具有良好的稳定性。
• 在苛刻的条件中，如胃液和内脏中仍能保持抗
• MRU 是由单个互补决定区组成的小分子抗体 片段，约为完整抗体分子的1/80 ～ 1 /70。
MRU 也具有与抗原结合的能力，且由于其穿 透力强、半衰期短、显像时本底低，在临床诊 断中具有潜在的应用前景。
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