準確的疾病診斷是指導臨床治療的關(guān)鍵步驟,納米抗體成像技術(shù)及疾病診斷研究需要較高的準確度和靈敏度,不斷地應用創(chuàng )新使得納米抗體(nanobody, Nb)成為疾病診斷的理想選擇。
VH、VHH結構示意圖
納米抗體(nanobody, Nb)抗原結合區由單個(gè)域組成,分子量小,組織滲透性高,可快速、均勻擴散,利于其穿透致密組織發(fā)揮作用,為各類(lèi)疾病提供新的治療方法。納米抗體(nanobody, Nb)的VHH域與傳統抗體的重鏈可變區(variable region of the heavy chain of conventional antibodies, VH) 域有較高的同源性,同人源抗體VH相比,VHH有較長(cháng)的互補決定區(complementarity determining region 1, CDR1) 和CDR3區,伸長(cháng)的CDR3環(huán)為納米抗體的多種研究提供了可能,且與傳統抗體的VH結構域相比,納米抗體(nanobody, Nb)的框架區(framework region, FR) 內維持VH/VL相互作用的疏水氨基酸突變?yōu)橛H水氨基酸,提高了溶解性和穩定性,因此通過(guò)設計可實(shí)現人源化改造;納米抗體(nanobody, Nb)在惡劣環(huán)境如極端溫度和pH條件下表現出優(yōu)異的耐受性,更易于儲存和運輸;納米抗體(nanobody, Nb)目前已經(jīng)容易大規模、低成本地在多種系統中表達,具備易篩選和純化、相對較低的生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn),在大腸桿菌和酵母或哺乳動(dòng)物細胞中目前已可高水平表達。目前除了單價(jià)納米抗體,人們致力于雙價(jià)VHH、雙特異性VHH、多價(jià)VHH以及融合VHH的研究,來(lái)增強其對目標的特異性以及功能性等特性,即有利于藥物發(fā)揮其高效作用。
基于納米抗體(nanobody, Nb)以上優(yōu)勢,可用放射性核素、熒光探針、酶示蹤劑、生物素或不同的藥物等分子進(jìn)行納米抗體(nanobody, Nb)標記,與分子成像技術(shù)相結合從而優(yōu)化成像系統,因此納米抗體(nanobody, Nb)作為良好的示蹤劑,成為了體外和體內成像的理想選擇。
正電子發(fā)射斷層掃描(positron emission computed tomography, PET) 和單光子發(fā)射計算機化斷層顯像(single-photon emission computed tomography, SPECT)[49-50]中,可分別用正電子發(fā)射核素(如18F、68Ga或89Zr) 和γ-發(fā)射核素(如99mTc等) 標記納米抗體(nanobody, Nb)進(jìn)行成像;在超聲成像中,可使用納米抗體(nanobody, Nb)提高造影劑(如微泡和納米泡) 的穿透力強及信號,主要用于可視化血管系統;特別是在腫瘤診斷領(lǐng)域應用廣泛,檢測癌細胞本身、生物標志物、可視化與癌細胞周?chē)h(huán)境密切相關(guān)的成分成為診斷和監測的有效策略。
有研究表明在原位臨床前模型中,抗HER2的納米抗體(nanobody, Nb) 2Rs15d成功地檢測到HER2陽(yáng)性的腦病變,除此之外,表皮生長(cháng)因子受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)、前列腺特異性膜抗原(prostate specific membrane antigen, PSMA)、CD20和CD38等也被作為癌細胞成像的目標抗原展開(kāi)研究;巨噬細胞被認為是許多免疫療法失敗的元兇,巨噬細胞甘露糖受體蛋白(MMR, CD206) 在促腫瘤的巨噬細胞上高度表達,99mTc標記的抗MMR Nbs可用于SPECT/CT對小鼠乳腺癌和肺腺癌的可視化;抗血管細胞粘附分子-1 (vasculature cell adhesion molecule-1, VCAM-1) 的納米抗體(nanobody, Nb)已被用于標記微泡,并應用于腫瘤血管的可視化超聲成像,對小鼠注射10 min后腫瘤內可見(jiàn)超聲造影信號持續,且信號明顯高于對照。
此外,還用于炎癥性疾病及中樞神經(jīng)系統等疾病的成像,為了以高靈敏度監測動(dòng)脈粥樣硬化病變,Bridoux等使用了一種基于納米抗體(nanobody, Nb)的示蹤劑(cAbVCAM1-5) 靶向血管細胞粘附分子-1 (VCAM-1),將RESCA螯合劑偶聯(lián)到cAbVCAM1-5 Nb上,并用[18F]AlF進(jìn)行標記,通過(guò)PET/CT可視化載脂蛋白e基因缺陷小鼠動(dòng)脈粥樣硬化斑塊。對于光學(xué)成像,納米抗體(nanobody, Nb)被熒光染料標記,并通過(guò)非侵入性的體內成像方式、體內顯微鏡和體外流式細胞儀進(jìn)行檢測。
在結直腸癌(colorectal cancer, CRC) 早期初篩以及輔助診斷方面,納米抗體(nanobody, Nb)作為親和試劑來(lái)開(kāi)發(fā)糞便免疫化學(xué)檢測(fecal immunochemical tests, FITs) 用于檢測人類(lèi)糞便樣品中的血紅蛋白(hHg) 顯示出優(yōu)異的再現性和精確度,可作為早期結直腸癌的大規模群體篩查工具,這克服了結腸鏡檢查前的飲食限制及檢查時(shí)的侵入性,提高了患者的可接受度。
納米抗體(nanobody, Nb)應用于疾病診斷的技術(shù)有助于我們探究疾病的發(fā)生過(guò)程及了解發(fā)病機制,在早期捕獲較高的病變信號,進(jìn)行無(wú)損傷實(shí)時(shí)成像,方便疾病的預后觀(guān)察,在內窺鏡檢查過(guò)程中或在熒光引導的手術(shù)背景下用于可視化表面病變。
納米抗體主要通過(guò)免疫羊駝?dòng)裳蝰勼w內自身的抗體成熟階段來(lái)得到抗體基因,然后通過(guò)噬菌體展示篩選技術(shù)來(lái)從羊駝抗體庫中篩選得到最適合的抗體序列。
我們擁有自建養殖基地,每年近百頭成年羊駝?dòng)糜诿庖?,穩定提供大量的免疫抗原。擁有近千億級別天然庫,最快在2周內可完成針對各類(lèi)靶點(diǎn)的特異性納米抗體快速篩選,抗體親和力可達10-9M 級別,插入正確率100%,序列正確率97%,隨機選取200個(gè)克隆測序,均無(wú)重復序列;并且免疫庫源自百余只不同種類(lèi)的駝類(lèi)樣本-羊駝(Alpaca )、駱駝(Camel)、美洲駝(Llama),提供更高抗體多樣性以構建免疫庫,獲得更高親和力VHH序列。)