纳米抗体是克服包括严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型感染和癌症在内的各种疾病免疫逃逸的最有前途的治疗方法之一。然而，纳米抗体的较小尺寸使其易于肾脏清除，从而降低循环半衰期并阻碍治疗效果。传统的修饰技术，即生物素化和Fc融合，虽然可增强纳米抗体的药代动力学，但它们可能会引入功能受损的异构产物，并可能影响与Fc受体的结合。

在此，吉林大学魏伟教授、Xinquan Gu、清华大学刘凯教授和中国科学院大学苏娟娟副教授等人通过一种内在无序蛋白质介导的分子修饰，提出了一种通用的纳米抗体工程化策略。工程化的纳米抗体保留了其与刺突蛋白受体结合结构域的高亲和力结合，并对假型严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型变体具有亚摩尔水平的半最大抑制浓度（IC50），与未修饰的纳米抗体相当。此外，这种纳米制剂对癌症的体内治疗效果显著增强。因此，这种纳米抗体工程策略为有效对抗耐治疗癌症和未来的流行病带来了巨大的希望。相关工作以“Engineered Nanobodies Elicit Durable and Robust Bi-Therapeutic Efficacy Toward Virus and Tumors”为题发表在Advanced Functional Materials。

【文章要点】

通过一种本质上无序且带正电的富含赖氨酸的多肽（称为K蛋白）的分子修饰，作者开发了一种新的纳米抗体工程策略。K-Nb的融合蛋白保留了原始CDR构象，并能够在大肠杆菌表达宿主中产生高滴度的蛋白质，这部分得益于K蛋白的高溶解性和结构灵活性。由于K蛋白部分的多重正电荷，通过与阴离子羧酸盐封端的聚乙二醇（PEG-COOH）分子的非共价静电络合，作者可将K-Nb进一步制备成纳米制剂（图1）。值得注意的是，该纳米制剂显示出延长的半衰期，比原始纳米抗体的半衰期高出≈15倍，并且优于其他报道的改性纳米体。

图1 工程化纳米抗体的制备

研究结果表明，K-Nb和相应的纳米制剂都对严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型RBD保持了强大的亲和力，并对假型严重急性呼吸综合征冠状病毒二型变体保持了高中和效力。更重要的是，与游离Nb相比，纳米制剂显示出显著延长的血清半衰期和提高的生物利用度。这些突出的药代动力学特性主要是由纳米制剂尺寸的增加和K蛋白的生物相容性促成的，这有助于避免快速的肾脏清除，并减少网状内皮系统的识别和清除。作者还将该策略应用于癌症治疗的抗TNF-α单结构域抗体（TNF-VHH）。结果表明，TNF-VHH的纳米制剂提高了最终的治疗效果，并在体内引发了强大而持久的肿瘤治疗（图2）。这种纳米抗体工程策略突出了内在无序蛋白质-PEG-COOH载体在增强Nbs生物功效方面的优势，并有望实现广泛的临床应用。

图2 工程化纳米抗体对SARS-CoV-2及其变体的中和作用

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202407787