VHH抗体的独特来源：骆驼科衍生的纳米抗体

基于抗体的疗法为各种疾病提供高度特异性的治疗方法。其中，源自骆驼科动物的VHH抗体因其独特的特性而备受关注。与由两条重链和两条轻链组成的传统抗体不同，VHH抗体由单个可变重链结构域组成。此前，科学家将单链可变片段（scFvs）视为最小的抗体片段，可以保持与完整Ig分子相同的抗原结合特异性。然而，骆驼科VHH和鲨鱼可变新抗原受体（VNARs）的发现表明，即使是单个V样结构域也可以维持完整抗体分子的亲和力。¹

骆驼科动物VHH抗体的进化基础

VHHs（也称为重链抗体（HCAbs））的进化出现有几种假设。最有可能的一种是，由于其独特的旁位结构，它提供了优势，该结构比传统抗体更小、更细长。这种结构使VHH能够更有效地访问隐藏的表位，例如酶催化位点或病毒腔。因此，VHH经常被报道为酶抑制剂或病毒中和剂，这表明它们非常适合靶向不同病毒株中的保守表位。非经典结构域内二硫键的存在增强了其长 CDR3 环和整个 VHH 结构域的稳定性，使 HCAbs 能够在恶劣的生理条件下发挥作用。²

大多数骆驼科 HCAbs 起源于特定的 IGHV 基因，这些基因与人类 VH3 家族非常相似，但在关键区域有所不同，无需成对的轻链即可实现功能。这些差异包括更长的 CDR-H3 环、FWR2 区域的取代（从疏水残基转变为亲水残基以获得更好的溶解度）以及非经典二硫键。尽管标志性的 FWR2 取代很常见，但它们对 HCAb 的形成并不是必需的，因为 IGHV3 和 IGHV4 家族的一些抗体可以在没有它们的情况下形成。CDR-H区域之间的非典型二硫键可提高热稳定性并减少长CDR-H3的熵损失。尽管有大量的IGHV基因，但骆驼科动物的VHH库主要来自少数种系，如IGHV3-3和IGHV3S53，通常具有标志性残基或非经典半胱氨酸。³

VHH抗体结构式

骆驼科 VHH 与 VH 结构域一样，由形成 IgV 折叠的九条 β 链组成，但 VL 结构域的缺失导致显着差异，尤其是在 FR2 和高变环中。在传统的VH区域，保守的疏水氨基酸有助于与VL结合。相比之下，VHHs用更亲水的残基代替这些残基，以避免暴露疏水界面，从而提高溶解度。VHH 的 CDR3 结构域折叠在疏水界面上以屏蔽它。VHH中的高变环延伸以补偿VL的CDR的缺失，从而提供较大的抗原相互作用表面。此外，VHH 中具有突变热点和额外二硫键的细长 CDR1 和 CDR3 增强了副位多样性，并在抗原结合中提供了灵活性，偏离了传统的抗体环结构。¹

骆驼脂衍生的 VHH 抗体的优势 

VHH 结构域比传统抗体的可变区域小，缺少 CH1 结构域和轻链。VHH抗体的小尺寸和单结构域结构使它们能够访问和结合大型抗体通常无法获得的隐秘表位。这种独特的结合能力可以更有效地靶向抗原，特别是在密集堆积的环境中，如病毒颗粒或细胞内蛋白。

这种结构简化还为VHH抗体提供了增强的稳定性和溶解度，使其能够在高温和低pH值等极端条件下保持功能。这使得它们非常适合传统抗体会变性或失去疗效的应用。它们的高溶解度进一步促进了它们在各种生化测定和治疗制剂中的使用。因为它们具有高热稳定性、卓越的复性能力以及对胃肠道、化学变性、非生理性 pH 值和高压等恶劣条件的抵抗力。这些特性使 VHH 成为口服和气雾剂疗法、抗体-药物偶联物以及集成到微芯片生物传感器中的理想选择。²

VHH 结构域的简单性有助于遗传操作，允许创建双特异性抗体、融合蛋白和其他工程构建体。这种灵活性增强了VHH抗体在诊断和治疗应用中的潜力，使设计高特异性和多功能药物成为可能。

VHH 抗体的应用

VHH 抗体已被开发用于广泛的治疗应用，包括癌症、传染病和炎症性疾病。它们体积小，可以快速外渗、深部肿瘤组织穿透以及快速组织/血液从体内清除，从而降低脱靶效应和毒性的风险。

在诊断中，VHH抗体用于检测癌症和传染病等疾病中的生物标志物。它们的高特异性和稳定性使其成为各种诊断平台的理想选择，包括生物传感器和成像技术。

VHH抗体是生物医学研究中的宝贵工具，为研究蛋白质-蛋白质相互作用、信号通路和细胞过程提供了高亲和力试剂。它们与独特表位结合的能力扩展了研究人员可用的工具包，从而为复杂的生物系统提供了新的见解。

引用:

1. Asaadi，Y.，Jouneghani，F.F.，Janani，S.和Rahbarizadeh，F.（2021）。骆驼科纳米抗体与单链可变片段的综合比较。生物标志物研究，9。 https://doi.org/10.1186/s40364-021-00332-6
2. Arbabi-Ghahroudi，M.（2022 年）。Camelid 单域抗体：作为挽救生命的治疗方法的前景和挑战。国际分子科学杂志，23（9）。https://doi.org/10.3390/ijms23095009
3. Bahrami Dizicheh，Z.，Chen，I.和Koenig，P.（2023）。VHH CDR-H3 构象由 VH 种系使用决定。通讯生物学，6（1），1-11。https://doi.org/10.1038/s42003-023-05241-y