纳米抗体筛选技术｜单域抗体表达｜高效纯化工艺

在抗体工程快速发展的今天，纳米抗体（Nanobody）以其小巧结构、良好稳定性和强穿透能力，正成为科研和药物开发中的一颗"明星分子"。尤其是在肿瘤免疫、神经科学、靶向药物输送等领域，纳米抗体的应用价值正被不断拓展。而围绕它的一整套技术体系，也正在迅速标准化和模块化。

本文将从纳米抗体筛选技术出发，结合单域抗体表达与高效纯化工艺，全面梳理该领域中重要的实验环节与技术演进。

什么是纳米抗体？为什么越来越多科研项目选择它？

纳米抗体，学术上称为VHH抗体，是来源于Camelid科动物（如骆驼、羊驼、驼羊）的天然重链抗体（Heavy-chain only antibody, HcAb）中的可变区片段。这类抗体仅由单个可变结构域组成，因此被称为单域抗体（Single-domain antibody）。

相比传统IgG抗体，VHH抗体结构更简单、易表达、渗透性更好，适用于多种复杂靶点，比如GPCR、离子通道、酶活性位点等。这种特性也促进了Camelid抗体开发的快速成熟，从而为纳米抗体库的构建和筛选提供了丰富的资源基础。

纳米抗体筛选：从免疫到建库，核心是"精准+高通量"

在科研级抗体定制或重链抗体定制过程中，纳米抗体筛选技术是整个流程的起点。

常见流程包括：

免疫阶段：通常使用Alpaca（羊驼）进行抗原免疫，产生高亲和力抗体；

构建抗体库：提取外周血淋巴细胞，获得VHH基因片段；

噬菌体展示筛选：通过构建噬菌体展示文库，将VHH片段展示在噬菌体表面，并进行多轮panning富集，快速筛选出与靶点结合能力强的候选抗体；

初筛验证：采用ELISA、流式、BLI等方法评估结合能力和特异性。

噬菌体展示筛选目前仍是最广泛应用且高效的筛选手段，因其在保留亲和力的同时，能够在极短时间内筛选出具有靶点特异性的抗体。

表达与纯化：关键在效率与保活性

完成筛选后，进入单域抗体制备阶段。

表达系统的选择，是影响产量与功能的重要因素。目前，大肠杆菌依然是最常用的表达宿主，但也可根据需求采用**酵母、哺乳动物细胞（如HEK293、CHO）**等表达系统，以实现更好的可溶性与功能修饰。

在实际中，抗体表达纯化服务流程大致包括：

克隆VHH基因至表达载体；

优化诱导条件（IPTG浓度、温度等）；

使用Ni-NTA亲和层析等方法进行一步或多步纯化；

SDS-PAGE与功能验证。

为了获得更高活性和更好折叠结构，许多团队还结合抗体结构建模进行理性设计，预测亲和力、稳定性及构象，进一步提高抗体开发效率。

功能优化与下游开发：亲和力、人源化、成药性

一个好的纳米抗体并不是筛选出来就能直接进入应用。科研或临床前开发中，需要对其进一步优化：

抗体亲和力优化通过定点突变、饱和突变或体外进化技术（如链码随机突变+筛选），提升抗体对目标的结合强度和选择性。

抗体人源化服务为减少异种来源引发的免疫原性反应，在药物开发阶段常对Llama来源抗体进行人源化处理，以增强其在人体内的安全性和兼容性。

靶点特异性抗体工程特别针对多结构域蛋白、跨膜蛋白等复杂靶标，开发高度特异性的纳米抗体组合，有助于在检测、成像和治疗中实现更高精准度。

这些优化手段，结合纳米抗体药物开发平台，可以极大提升抗体候选物进入临床前开发或转化研究的可能性。

随着合成生物学、结构生物学与AI建模的不断进步，纳米抗体相关技术正在加速"从平台走向应用"。从抗体筛选、表达纯化，到亲和力优化与人源化，整个技术链条越来越清晰、模块化。

常见问题 FAQ

Q1：纳米抗体定制服务包括哪些主要环节？A： Camelid抗体开发（免疫Llama/Alpaca）、噬菌体展示筛选（构建VHH抗体文库）、抗体表达纯化服务、以及可选的抗体亲和力优化和抗体结构建模。

Q2：纳米抗体与常规IgG抗体相比，有哪些技术优点？A： 由于是单域抗体制备结构，纳米抗体体积仅 ~15 kDa，小尺寸使其更稳定、易穿透组织，并且能识别传统抗体无法覆盖的酶活性位点或膜蛋白结构。

Q3：噬菌体展示筛选的成功率高吗？A： 通过构建数十亿级别的VHH文库，并结合多轮标靶抗原"panning"，通常能筛出亲和力在纳摩尔甚至皮摩尔级别的候选抗体，适合作为后续流程基础。

Q4：抗体亲和力优化到底能提升多少？A： 通常可提升 5-10 倍。通过定向突变或体外进化，抗体亲和力从微摩尔提高到纳摩尔甚至皮摩尔水平，大幅增强结合能力和生物活性。

Q5：纳米抗体可以直接用于药物开发吗？A： 经过纳米抗体药物开发流程，结合技术如人源化、稳定性优化后，纳米抗体可被用于ADC、分子成像等多个医疗应用场景。