傳統(tǒng)的基于抗體的靶向癌癥治療是最有希望成功治療癌癥的途徑之一，有可能減少對腫瘤細(xì)胞周圍健康細(xì)胞的毒副作用。然而，由于抗體體積大、穩(wěn)定性低、清除緩慢和免疫原性高，抗體的全部潛力受到嚴(yán)重限制，因此開發(fā)新型的、成功的癌癥治療策略仍然具有挑戰(zhàn)性。

自1980年首次將單克隆抗體(monoclonal antibody，mAb)應(yīng)用于淋巴瘤患者以來，具有高度特異性的抗體已成為癌癥靶向治療和精準(zhǔn)診斷的有力工具。抗體(Abs)或免疫球蛋白(Igs)是天然衍生的治療性化合物，由脊椎動物免疫系統(tǒng)產(chǎn)生，用于識別和消除外來病原體。抗體是150 kDa的蛋白質(zhì)，由2條相同的重鏈和2條相同的輕鏈組成，它們通過二硫鍵和非共價相互作用連接在一起。一個抗體由2個抗原結(jié)合位點組成，每個抗原結(jié)合位點由2個可變結(jié)構(gòu)域組成，分別稱為VH和VL。

圖：Nb結(jié)構(gòu)的描述及其在癌癥治療和診斷中的應(yīng)用。(A)不同抗體的示意圖。傳統(tǒng)的抗體由兩條輕鏈和兩條重鏈組成。HcAb僅由兩條相同的重鏈組成。Nb是最小的自然存在的抗原結(jié)合片段。(B) Nb結(jié)合其抗原G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)的晶體結(jié)構(gòu)。GPCR為灰色，FR區(qū)域(FR2除外)為橙色，FR2區(qū)域由特征親水性氨基酸組成，CDR1、CDR2和延長的CDR3區(qū)域分別為藍色、品紅、黃色和紅色(PDB ID: 4XT1)。(C) Nb偶聯(lián)物在癌癥治療中的應(yīng)用示意圖。

抗體在癌癥的臨床治療中已經(jīng)應(yīng)用了幾十年，到2021年，美國食品和藥物管理局已經(jīng)批準(zhǔn)了79種治療性單克隆抗體，其中包括30種用于治療癌癥的單克隆抗體（monoclonal antibody，mAb）可直接與跨膜受體或可溶性配體結(jié)合，從而干擾腫瘤細(xì)胞中相應(yīng)的信號通路。此外，完整的抗體可以通過Fc功能域吸引NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等效應(yīng)細(xì)胞，引起抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性(ADCC)。此外，抗體（Abs）已被用作靶向遞送細(xì)胞毒性藥物或含有治療分子的納米顆粒的載體。除了靶向治療藥物外，抗體還用于臨床正電子發(fā)射斷層掃描(PET)、單光子發(fā)射計算機斷層掃描(SPECT)或光學(xué)成像，在這些成像中，抗體可以將放射性或熒光試劑引導(dǎo)到病變部位。然而，Abs的應(yīng)用受到限制，部分原因是由于其相對較大的尺寸(14.2 nm × 8.5 nm × 3.8 nm)，如上圖所示，這被認(rèn)為是其不理想的藥代動力學(xué)特征和腫瘤穿透性有限的主要原因抗體的另一個復(fù)雜性來自于其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包括翻譯后的聚糖修飾和分子間和分子內(nèi)的二硫鍵，導(dǎo)致大規(guī)模生產(chǎn)抗體的成本很高此外，傳統(tǒng)抗體的抗原結(jié)合位點已進化為凹形或扁平模式，無法識別具有隱式或隱藏表位的抗原。使用抗體的另一個重要問題是，它們可能會誘導(dǎo)不必要的免疫原性反應(yīng)。

納米抗體偶聯(lián)策略

小分子藥物、毒素、酶和顯像劑等效應(yīng)基團附著在納米抗體（Nbs）上會產(chǎn)生所謂的Nb偶聯(lián)物，這可以大大擴展納米抗體（Nbs）在癌癥治療和診斷中的適用性（圖C）。在這種情況下，納米抗體（Nbs）被用作一種載體，可以以低系統(tǒng)毒性特異性靶向效應(yīng)細(xì)胞群到或進入目標(biāo)部位。Nb偶聯(lián)物結(jié)合兩者優(yōu)點的分子，如組織高滲透、高特異性、強有力的抗腫瘤效果及可成像的性質(zhì)。

由于其模塊化和單體性質(zhì)，納米抗體（Nbs）易于化學(xué)修飾和分子操作。利用模塊化，通過基因融合可以簡單地構(gòu)建多價納米抗體（Nbs）、雙特異性納米抗體（Nbs）和雙異位納米抗體（Nbs），從而提高親和力、特異性和療效。Fc結(jié)構(gòu)域、酶、熒光蛋白、蛋白配體和毒素也通過基因融合成功地連接到Nbs上。

納米抗體（Nbs）的化學(xué)功能化在傳統(tǒng)上最常用的是親核半胱氨酸和賴氨酸。由于裂解素在幾乎所有的蛋白質(zhì)表面（包括納米抗體，Nbs）都有很高的表達率，因此裂解素生物偶聯(lián)是一種流行的策略。然而，基于裂解素的生物偶聯(lián)方法缺乏控制功能化的數(shù)量和位置的能力，導(dǎo)致Nb偶聯(lián)物的混合。此外，隨著異質(zhì)性的增加，如果可尋址溶菌素存在于CDR循環(huán)中，納米抗體（Nbs）結(jié)合能力將降低或喪失。

納米抗體（Nbs）的位點特異性功能化更可能通過可尋址的半胱氨酸獲得，因為它在大多數(shù)蛋白質(zhì)序列中豐度低。通過基因操作，外源半胱氨酸可以很容易地引入到羧基端。在大多數(shù)情況下，新引入的半胱氨酸被整合到納米抗體（Nbs）的c -末端，這保證了對納米抗體（Nbs）抗原識別能力的最小干擾。

圖：通過工程半胱氨酸實現(xiàn)納米體的位點特異性功能化。半胱氨酸通過基因改造進入納米體。馬來酰亞胺是應(yīng)用最廣泛的巰基反應(yīng)性化學(xué)基團之一。黃色橢圓形表示外源半胱氨酸主干。紅色球體表示與馬來酰亞胺相連的官能團(如毒素或熒光)。

琥珀抑制是實現(xiàn)納米抗體（Nbs）生物偶聯(lián)的另一種技術(shù)該方法的亮點。將獨特的非天然氨基酸引入蛋白質(zhì)序列，這些氨基酸攜帶活性化學(xué)實體，如酮類、疊氮化物和烯烴，從而實現(xiàn)了精細(xì)的選擇性。然后，這些反應(yīng)基團可以利用雙正交偶聯(lián)反應(yīng)將所需的有效載荷特異性地連接到蛋白質(zhì)位點上。

治療性納米抗體偶聯(lián)物

納米抗體（Nbs）在癌癥治療方面具有巨大的潛力，其中許多都處于臨床試驗階段。在腫瘤學(xué)領(lǐng)域，作為拮抗劑的納米抗體（Nbs）已經(jīng)得到了廣泛的研究，例如靶向表皮生長因子受體(EGFR)、52人表皮生長因子(HER2)和肝細(xì)胞生長因子受體(HGFR)的納米抗體（Nbs）。這些拮抗納米抗體（Nbs）可以與腫瘤細(xì)胞上的細(xì)胞外蛋白結(jié)合，并干擾其相應(yīng)的信號通路，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長和增殖。然而，由于Fc結(jié)構(gòu)域的缺失，單獨使用納米抗體（Nbs）的抗腫瘤效果不如傳統(tǒng)的抗體。理想的抗腫瘤藥物是非常強效和特異性的，這意味著它可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡和腫瘤消退，而不是抑制癌細(xì)胞的增殖，這種毒性作用應(yīng)嚴(yán)格限制在腫瘤部位，避免健康組織。納米抗體（Nbs）與治療藥物的結(jié)合有望開發(fā)出具有更高效力的特異性抗癌治療藥物。

納米抗體（Nbs）偶聯(lián)物在腫瘤成像中的應(yīng)用

早期診斷是很重要的在降低癌癥死亡率。單光子發(fā)射計算機斷層顯像(SPECT)、正電子發(fā)射計算機斷層顯像(PET)、計算機斷層顯像(CT)和光學(xué)成像等多種技術(shù)已被開發(fā)并應(yīng)用于臨床。由于其體積小、魯棒性強、穩(wěn)定性高、從體內(nèi)清除快等特點，基于納米抗體（Nbs）偶聯(lián)物的分子成像技術(shù)越來越受到關(guān)注，這使得其能夠規(guī)避基于單克隆抗體的示蹤劑的局限性。

盡管單藥納米抗體（Nbs）已被開發(fā)為腫瘤血管生成、代謝和轉(zhuǎn)移的拮抗劑，但將小分子藥物、毒素、顯像劑和酶等功能模塊修飾納米抗體（Nbs）可極大地拓寬納米抗體（Nbs）在腫瘤治療和診斷中的應(yīng)用。由于生物偶聯(lián)技術(shù)的進步，從現(xiàn)有的工具箱中選擇合適的生物偶聯(lián)技術(shù)，可以很容易地實現(xiàn)納米抗體（Nbs）與其他模塊的偶聯(lián)。然而，由于蛋白質(zhì)的脆性和復(fù)雜性，即使是最可預(yù)測的結(jié)合技術(shù)也可能產(chǎn)生意想不到的蛋白質(zhì)結(jié)合物。因此，應(yīng)該指出的是，仔細(xì)檢查的綁定屬性合成納米抗體（Nbs）配合進一步的臨床前和臨床應(yīng)用的先決條件。將納米抗體（Nbs）與毒素結(jié)合可能是結(jié)合納米抗體（Nbs）與功能模塊優(yōu)勢的最直接的方法。另外，Nb -酶偶聯(lián)物已被開發(fā)用于原位激活給藥的前藥。此外，由于其體積小、擴散快、從體內(nèi)洗脫快，基于納米抗體（Nbs）的成像探針可以在給藥后不久進行高對比度成像。此外，鑒于每種癌癥療法都有其自身的局限性，成功的癌癥治療最有可能通過這些技術(shù)的合理組合來建立。