很多实验室在选择抗体时都会遇到一个问题:为什么有些论文开始不用传统 IgG,而改用一种叫 Nanobody(纳米抗体) 的新型抗体?
它只有传统抗体十分之一大小,却能识别很多普通抗体无法结合的隐藏表位,因此越来越多地出现在 Cryo-EM、CAR-T、活细胞成像、病毒研究以及创新药开发中。
Nanobody 到底是什么?什么时候应该选择 Nanobody,而什么时候仍然应该选择传统单克隆抗体?本文带你快速了解。
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什么是Nanobody?
我们熟悉的传统抗体(IgG)由两条重链和两条轻链组成,分子量约 150 kDa,也是目前科研和治疗领域应用最广泛的一类抗体。
而 Nanobody(纳米抗体),又称单域抗体(Single-domain Antibody,sdAb) 或 VHH 抗体,来源于羊驼、骆驼等驼科动物体内天然存在的重链抗体(Heavy-chain Antibody,HCAb)。
研究人员发现,这类抗体即使没有轻链,也能够高效识别抗原。进一步分离其中负责识别抗原的 VHH 结构域 后,便形成了今天广泛应用于科研和药物开发的 Nanobody。
由于仅保留了抗原结合所需的核心结构,一个 Nanobody 的分子量只有 约15 kDa,仅为传统 IgG 的十分之一,却依然能够保持优异的结合能力。
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纳米抗体(Nb)结构及其在肿瘤诊疗中的应用示意图
为什么 Nanobody 越来越受欢迎?
很多人第一次接触 Nanobody 时都会有一个疑问:只是变小了,为什么这么多人开始使用它?事实上,真正让 Nanobody 受到关注的,并不是"小",而是小尺寸带来的一系列实验优势。
① 更小,所以能够进入传统抗体到不了的地方
如果把传统抗体比作一辆汽车,那么 Nanobody 更像是一辆摩托车。
传统 IgG 体积较大,在组织内部扩散时容易受到空间限制,而 Nanobody 更容易穿过组织间隙,进入更加复杂或致密的区域。
因此,在实体瘤研究、组织成像、活细胞成像以及体内分子示踪等应用中,Nanobody 往往能够获得更好的组织穿透效果。
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纳米抗体的发现及其近五年应用与发展潜力综述
② 能识别传统抗体"看不到"的隐藏表位
这是 Nanobody 最具代表性的优势。
很多蛋白质表面并不是完全暴露的,它们往往存在一些较深的凹槽、孔道或活性中心。
由于传统 IgG 分子较大,这些位置容易受到空间位阻影响,难以有效结合。
而Nanobody通常具有更长且更灵活的CDR3区域,能够像一把"钥匙"深入这些狭窄空间,因此可以识别许多传统抗体难以结合的隐藏表位(Cryptic Epitope)。
这也是为什么在 GPCR、离子通道、病毒刺突蛋白以及 Cryo-EM 结构解析等研究中,Nanobody 已成为越来越重要的实验工具。
③ 更稳定,实验更省心
对于科研人员来说,一支抗体不仅要"能用",还要"稳定"。Nanobody 通常具有较高的热稳定性和化学稳定性,在高温、酸碱环境以及多次冻融后仍能保持较好的构象和活性,但不同序列的纳米抗体表现差异较大,实际稳定性需经实验验证。更好的稳定性意味着实验重复性更高,也更有利于长期保存和运输。(注:并非所有纳米抗体都天然耐极端条件,商业化产品建议核查具体 Tm 值。)
④ 更容易进行抗体工程改造
由于结构简单,Nanobody 也是目前抗体工程领域最灵活的平台之一。研究人员已经开发出多种基于 Nanobody 的工程化形式,例如:
· 双特异性 Nanobody
· 多价 Nanobody
· Nanobody-Fc 融合蛋白
· CAR-T 识别结构域
· ADC 靶向模块
· 放射性分子影像探针
· BioPROTAC 靶向蛋白降解工具
正因为如此,Nanobody 已不仅是一种实验抗体,更成为创新药研发的重要组成部分。
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工程化纳米抗体的主要类型示意图
Nanobody 与传统单克隆抗体有什么区别?
虽然两者都能够特异性识别目标抗原,但由于结构上的差异,它们在实验性能和应用特点上存在明显不同,这并不意味着Nanobody能够完全替代传统单克隆抗体。二者各有优势,更适用于不同的研究需求。
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纳米抗体与传统抗体的关键结构特征对比
什么情况下更推荐使用 Nanobody?
如果你的实验涉及以下方向,Nanobody 往往具有明显优势:
✅ Cryo-EM 结构解析
✅ GPCR、离子通道等膜蛋白研究
✅ 活细胞成像(Live Cell Imaging)
✅ 病毒刺突蛋白及复杂构象蛋白研究
✅ CAR-T、ADC 等抗体工程开发
而对于依赖ADCC、CDC、补体激活等 Fc 介导免疫效应的研究,裸的纳米抗体单体因缺乏 Fc 段无法直接介导这些功能,传统 IgG 是更直接的现成选择;但若需兼顾纳米抗体的靶向优势,也可通过工程化构建VHH-Fc 融合蛋白或双特异性分子来引入 Fc 效应功能。
因此Nanobody 与传统单克隆抗体不是竞争关系,而是不同实验需求下的两种互补工具。
随着抗体工程和创新药研发不断发展,Nanobody 正逐渐从一种特殊抗体,成长为生命科学研究中的重要平台。
它凭借小尺寸、优异的组织穿透能力、隐藏表位识别能力、高稳定性以及灵活的工程化潜力,已经广泛应用于基础研究、结构生物学、细胞治疗和创新药开发等多个领域。
未来,随着更多工程化策略和治疗产品的出现,Nanobody 的应用场景还将进一步扩大。
AntibodySystem Nanobody Solutions
AntibodySystem 提供覆盖肿瘤免疫、感染性疾病、神经科学、细胞治疗等多个研究方向的高质量 Nanobody 产品,支持 WB、IF、Flow Cytometry、ELISA、IP、中和实验、Cryo-EM 等多种科研应用,并可满足基础研究、抗体工程及创新药研发的多样化需求。
部分客户发表文献
①ACS Nano(IF:17.3)
Anti-Human EGFR/ERBB1/HER1 Nanobody (7D12) (货号RHB86908)
✔️Nanodiamond-Mediated Targeted Delivery of Nanobodies and Immunostimulatory RNA for Breast Cancer Therapy
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②Science Advances(IF:13.9)
Anti-Human CRP Nanobody (SAA1358) (货号:RHB99901)
✔️Weakly ionized gold nanoparticles amplify immunoassays for ultrasensitive point-of-care sensors
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