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纳米抗体重组表达
单克隆抗体是一种结构复杂的多聚体蛋白，想要具有生物学功能，需要复杂的折叠机制以及适当的翻译后修饰，因此，更适合用真核系统表达，但大规模生产操作复杂且费用高昂，而纳米抗体（Nanobodies，Nbs）的结构简单，在没有修饰以及可结晶片段（Fragment crystallizable，Fc）存在的情况下仍具有活性，更适合在多种微生物表达系统中生产。Nbs的相对分子质量小，约12-15 kDa，尺寸仅为4 nm×2.5 nm×3 nm，结构简单，由4个骨架区（framework region, FR）和3个互补决定区（complementarity determining region, CDR）组成。
图1 传统抗体与骆驼重链抗体的结构
1.纳米抗体的生物学特性
纳米抗体因其尺寸相较于单克隆抗体更小，可靶向肿瘤组织中单抗难以接触到的胞内抗原。对于大分子和水溶性药物难以通过的血脑屏障，纳米抗体也具有更好的外渗和组织渗透性。但与此同时，纳米抗体在血清中的半衰期较短，易被快速清除而降低药物疗效。
Nbs序列在CDR1区内的半胱氨酸和CDR3区内的半胱氨酸之间形成二硫键，链内二硫键使其稳定性较强，在端的pH和高温条件下仍有较高耐受性，甚至一些Nbs能耐受90℃以上的高温。Nbs的FR2区有4个脂肪族氨基酸残基被亲水性氨基酸取代，亲水性相对于传统抗体更好。
2.纳米抗体常用的生产表达系统
小分子Nbs不需要翻译后修饰（Post-Translational Modification, PTM），所以可在缺乏PTM的原核表达系统中表达生产，因其具有尺寸小、单域结构稳定以及水溶性强等特点，还可在哺乳动物、昆虫细胞、真菌中生产。常用的生产表达系统如下表所示：
|
常用的表达系统 |
哺乳动物表达系统 |
大肠杆菌表达系统 |
| 优势 | 1、CHO细胞易于培养，操作方便，可在悬浮培养基中高密度生长，同时在大型生物反应器中保持高活力； 2、能在无血清培养基中高度表达蛋白，并且能够生产类似人类表达的翻译后修饰蛋白，免疫原性小。 | 1、该系统适用于生产非糖基化生物治疗蛋白，易于培养，细胞生长速度快，产量高； 2、大肠杆菌周质维持在氧化状态，较少的细胞质维持在还原状态，有利于二硫键的形成，可以促进外源蛋白的正确折叠，从而维持结构的稳定； 3、Nbs在大肠杆菌中的周质层表达具有更明显的优势，提高了产物的溶解度，增强了表达蛋白的生物活性，周质表达的Nbs可以利用渗透冲击的简易方法进行提取，不受细胞质蛋白的污染。 |
| 不足 | 1、细胞系的选择和开发过程更加复杂并且耗时，需要考虑细胞生长模式以及稳定性等； 2、成本较高，难度较大，并且可能出现动物源性培养基血清潜存病毒的情况。 | 1、蛋白在周质中表达的空间受限，导致表达受限； 2、缺少翻译后修饰，经多道纯化过程后回收率较低，在糖蛋白生产方面有局限性； 3、存在内毒素，制备的重组蛋白治疗患者后显示出免疫反应，具有潜在的安全问题。 |
泰克生物在羊驼VHH抗体的产生已有9年多的时间，并拥有一支经验丰富的技术团队，具有丰富的生物学技术背景，可提供一对一项服务。泰克生物具有稳定的哺乳动物CHO细胞和原核细胞纳米抗体表达平台，能够为客户提供从抗体序列分析、linker设计、标签选择设计、载体选择设计到重组纳米抗体表达条件的摸索和优化，重组抗体纯化等一站式服务。除此之外，泰克生物还具备完善的质量体系，建立了SDS-PAGE、HPLC等多种纯度分析方法，具有丰富的纳米抗体质量评价体系经验储备，同时，还具有亲和层析、疏水层析、离子层析等多种纳米抗体纯化方法，可灵活组合，还可提供规模化生产服务。
原创作者：泰克生物科技（天津）有限公司
