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納米抗體作為診斷工具的臨床應(yīng)用—— 用于疾病診斷

發(fā)表時間:2023-10-19 訪問次數(shù):396

準確的疾病診斷是指導(dǎo)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(yīng)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(jié)構(gòu)示意圖

納米抗體(nanobody, Nb)抗原結(jié)合區(qū)由單個域組成,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,為各類疾病提供新的治療方法。納米抗體(nanobody, Nb)的VHH域與傳統(tǒng)抗體的重鏈可變區(qū)(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有較長的互補決定區(qū)(complementarity determining region 1, CDR1) 和CDR3區(qū),伸長的CDR3環(huán)為納米抗體的多種研究提供了可能,且與傳統(tǒng)抗體的VH結(jié)構(gòu)域相比,納米抗體(nanobody, Nb)的框架區(qū)(framework region, FR) 內(nèi)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(wěn)定性,因此通過設(shè)計可實現(xiàn)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(xiàn)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(guī)模、低成本地在多種系統(tǒng)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,在大腸桿菌和酵母或哺乳動物細胞中目前已可高水平表達。目前除了單價納米抗體,人們致力于雙價VHH、雙特異性VHH、多價VHH以及融合VHH的研究,來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行納米抗體(nanobody, Nb)標記,與分子成像技術(shù)相結(jié)合從而優(yōu)化成像系統(tǒng),因此納米抗體(nanobody, Nb)作為良好的示蹤劑,成為了體外和體內(nèi)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(tǒng);特別是在腫瘤診斷領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,檢測癌細胞本身、生物標志物、可視化與癌細胞周圍環(huán)境密切相關(guān)的成分成為診斷和監(jiān)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陽性的腦病變,除此之外,表皮生長因子受體(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(yīng)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(nèi)可見超聲造影信號持續(xù),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(tǒng)等疾病的成像,為了以高靈敏度監(jiān)測動脈粥樣硬化病變,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進行標記,通過PET/CT可視化載脂蛋白e基因缺陷小鼠動脈粥樣硬化斑塊。對于光學(xué)成像,納米抗體(nanobody, Nb)被熒光染料標記,并通過非侵入性的體內(nèi)成像方式、體內(nèi)顯微鏡和體外流式細胞儀進行檢測。

 

在結(jié)直腸癌(colorectal cancer, CRC) 早期初篩以及輔助診斷方面,納米抗體(nanobody, Nb)作為親和試劑來開發(fā)糞便免疫化學(xué)檢測(fecal immunochemical tests, FITs) 用于檢測人類糞便樣品中的血紅蛋白(hHg) 顯示出優(yōu)異的再現(xiàn)性和精確度,可作為早期結(jié)直腸癌的大規(guī)模群體篩查工具,這克服了結(jié)腸鏡檢查前的飲食限制及檢查時的侵入性,提高了患者的可接受度。

 

納米抗體(nanobody, Nb)應(yīng)用于疾病診斷的技術(shù)有助于我們探究疾病的發(fā)生過程及了解發(fā)病機制,在早期捕獲較高的病變信號,進行無損傷實時成像,方便疾病的預(yù)后觀察,在內(nèi)窺鏡檢查過程中或在熒光引導(dǎo)的手術(shù)背景下用于可視化表面病變。

 

納米抗體主要通過免疫羊駝由羊駝體內(nèi)自身的抗體成熟階段來得到抗體基因,然后通過噬菌體展示篩選技術(shù)來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(yǎng)殖基地,每年近百頭成年羊駝用于免疫,穩(wěn)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(nèi)可完成針對各類靶點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個克隆測序,均無重復(fù)序列;并且免疫庫源自百余只不同種類的駝類樣本-羊駝(Alpaca )、駱駝(Camel)、美洲駝(Llama),提供更高抗體多樣性以構(gòu)建免疫庫,獲得更高親和力VHH序列。)