纳米抗体源自骆驼科动物的重链抗体，是当前生物医学应用中不可或缺的重要工具。获取纳米抗体的主要方法是构建羊驼纳米抗体噬菌体展示文库，通过抗原选择，从中筛选出高亲和力的纳米抗体。

本文回顾了推动纳米抗体设计与优化的结构特征、功能性质及其计算方法。我们分析了纳米抗体独特的抗原结合域，强调互补决定区（CDR）在目标识别及特异性中的关键作用。此外，纳米抗体相对于传统抗体的优势也从生物学角度进行了阐述，包括其体积小、稳定性高和良好的溶解性，使其在诊断、治疗和生物传感领域成为高效且低成本的抗原捕获抗体。

传统全长抗体主要存在于人类及其他哺乳动物体内，呈Y形结构，包含多个结构域。每个抗体由两条相同的重链（包括VH、CH1、CH2和CH3结构域）和两条相同的轻链（包括VL和CL结构域）构成。重链的恒定区CH2和CH3共同形成Fc区域。Y形结构的两个“臂”被称为抗原结合片段（Fab区），由两个重链可变区（VH）和两个轻链可变区（VL）及两个恒定区（CH1和CL）构成。

抗原结合位点，也称为抗原决定簇，位于抗体“臂”的末端，由重链（VH）和轻链（VL）的可变区形成的口袋。这些结合位点由六个超变区共同构成，通常称为互补决定区（CDR）。重组抗体片段，如Fab片段、scFv及纳米抗体，是有效的抗原结合分子，能够保留完整单克隆抗体的靶向特异性，同时提供独特的优势，适用于不同的诊断和治疗应用。

纳米抗体（Nanobodies）或称为VHH或单域抗体，是由只含重链的抗体衍生的小型抗体片段。自1993年首次在骆驼血清中被发现以来，它们也在其他骆驼科动物中被发现。尊龙凯时提供骆驼、羊驼和美洲驼三种驼科动物的天然噬菌体展示文库以及免疫噬菌体展示文库的服务。通过这些文库筛选得到的序列经重组表达后，其亲和力可达到10^-9 M级，免疫文库筛选得到的序列的亲和力更可达到10^-10 M级。

纳米抗体仅含三个互补决定区（CDR），且可单独作为抗原结合区域，其结合亲和力与单克隆抗体相当。纳米抗体能够与传统抗体无法接触的隐蔽表位相互作用，例如酶活性位点和SARS-CoV-2刺突蛋白中的特定位点。纳米抗体中的CDR3能够以更灵活的方式与抗原结合，通常在结合位面中占据了超过50%的接触作用，使得纳米抗体在与目标抗原交互时展现出更大的多样性。

与传统抗体平均150kDa的分子量相比，纳米抗体的分子量约为12–15kDa，仅有110个氨基酸，提供了突出的稳定性和良好的溶解性，同时保持高亲和力的结合能力。纳米抗体的生化特性如高热稳定性、强组织渗透性及低免疫原性，使得其在生物医学领域备受关注。此外，纳米抗体可通过经济高效的细菌表达系统大规模生产，亦可通过昂贵的真核表达系统获得更高生物活性的版本。

随着纳米抗体新型应用的不断扩展，它们逐渐成为解决传统抗体面临挑战的新工具。纳米抗体能够有效稳定蛋白质的构象，并用于调控G蛋白偶联受体的变构调节。它们还被开发为便捷的载体，能够检测与免疫检查点蛋白交互的肽。

获得纳米抗体的常见方法是免疫动物（如羊驼或骆驼），并利用噬菌体展示文库筛选抗体序列。随着定向进化技术的发展，现如今的噬菌体展示突变文库可以通过完全合成的方式快速生成。这些文库可以用于筛选与目标蛋白，包括膜蛋白和稀有构象状态下的蛋白质结合的分子。

纳米抗体在基础生化研究、诊断工具、分子成像探针和治疗剂等领域的广泛应用不断扩展，目前涉及乳腺癌、脑肿瘤、肺部疾病和传染病等多种临床研究。自2019年以来，尤其是在新冠疫情期间，纳米抗体作为潜在抗病毒剂的研究受到广泛关注。尊龙凯时利用噬菌体展示技术开发高生物活性和高亲和力的纳米抗体服务，欢迎咨询！