如何有效治疗传染病，是全球研究者持续攻关的方向。传统单克隆抗体虽已被广泛用于高危人群的预防与治疗，但其150 kDa的大分子量和高昂的生产成本，限制了更广泛的应用。近年来，一类源自骆驼科动物的小分子抗体——纳米抗体，正凭借"小体积、强穿透、易生产"的独特优势，在抗病毒领域崭露头角。
苏丹巴赫里大学研究人员在Biotechnology Reports 上发表的综述《Revolutionizing Antiviral Therapy with Nanobodies: Generation and Prospects》，系统讨论了纳米抗体的构建方法、延长半衰期的策略，及其对感染性病原体的治疗潜力。
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一、从骆驼血清到"单域奇迹"：抗体治疗的发展
工程化抗体通过靶向特定病毒或其结构，经大规模生产可用于高危人群的预防与治疗。但单克隆抗体存在两个先天短板：一是生产成本过高，二是分子量过大（通常约150 kDa），难以穿透致密组织或触及隐藏的抗原表位。
转折出现在20世纪90年代初。Hamers-Casterman团队在骆驼血清中发现了一类天然缺失轻链的"仅重链抗体"（Heavy-Chain Antibodies, HCAb）。这类抗体由两个恒定结构域、一个铰链区和一个可变重链结构域（Variable Heavy Chain Domain, VHH）构成，其可变结构域单独即可保留完整的抗原结合能力——这就是后来被广泛称为纳米抗体的分子基础。
从结构上看，VHH由围绕三个高可变互补决定区的四个保守骨架片段组成，其中60%–80%的抗原接触通过CDR3完成。相比传统抗体VH结构域，纳米抗体的CDR3环更长且向外突出，形成一个"凸形"结合面，恰好能嵌入常规抗体"凹形"或"平形"结合位点无法触及的受体间隙、结合袋乃至隐藏表位。再加上仅约15 kDa的分子量（约为IgG的1/10）、高特异性与良好的稳定性，纳米抗体成为流行病或疫情等紧急情况下快速响应的理想候选者。
图1 传统抗体（左）和仅重链抗体（右）示意图
值得一提的是，"Nanobody®"最初由比利时公司Ablynx于2003年注册商标，其首个上市产品Caplacizumab于2019年获FDA批准，用于治疗获得性血栓性血小板减少性紫癜，开启了纳米抗体成药的先河。
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二、纳米抗体是如何"造"出来的
经典构建路径是免疫文库 + 噬菌体展示：首先用目标抗原对羊驼或单峰骆驼进行多次免疫，激发体内产生多样的重链抗体；随后分离外周血单个核细胞，提取编码重链抗体可变结构域的DNA，经PCR扩增后克隆至噬菌体展示载体，构建文库。
筛选阶段，将目标蛋白固定于固体载体（如微孔板）上，与噬菌体文库共孵育——能够结合靶蛋白的噬菌体被"捕获"在载体上，未结合的则被冲走；捕获的噬菌体经洗脱后感染大肠杆菌进行扩增，如此往复多轮"淘选"以富集强结合克隆。最终挑选单一克隆测序，鉴定独特的纳米抗体序列，并通过诱变或亲和成熟技术进一步提升结合亲和力与特异性。获得的序列可在细菌表达系统或其他重组平台中大规模生产。
图2 纳米抗体的生产
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三、更简洁的路径：两步法生成纳米抗体
利用既有抗体CDR开发纳米抗体，可以规避动物免疫环节，直接在所需框架内"定制"结合剂。但传统抗体中，重链可变结构域（VH）和轻链可变结构域（VL）共同构成抗原结合位点，某些框架残基也直接参与抗原识别——这意味着简单移植CDR往往需要庞大的文库和复杂的筛选程序。
针对这一问题，Hanna等人提出了一种两步法生成策略：第一步，将CDR从传统抗体格式移植到纳米抗体框架中，得到的是结合力减弱的"次优结合物"；第二步，以这些次优结合物为模板，构建靶向合成噬菌体文库进行亲和力成熟，最终筛选出高亲和力的纳米抗体。
这一方法的价值在于：已有的大量传统抗体数据库提供了丰富的CDR集合，可作为靶向合成VHH文库的"原料库"，从而显著加速具有目标特异性和适配框架的纳米抗体的创建，对拓展基于VHH的治疗潜力极具意义。
图3 Nbs的两步生成方法
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四、破解"半衰期短"的瓶颈
药物的半衰期是指体内消除一半给药剂量所需的时间。对纳米抗体而言，小分子量和缺乏Fc区是"双刃剑"——它们使其容易被肾小球快速滤过清除，循环半衰期通常仅数分钟至数小时，需要频繁给药，还可能因在非靶组织蓄积而带来脱靶风险。
目前，业界已发展出多种成熟的半衰期延长策略：
・Fc融合：Fc区与内皮细胞上的新生Fc受体（FcRn）结合，通过pH依赖的再循环机制将纳米抗体"回收"回血浆，避免降解与清除，是当前最有效的半衰期延长方式；同时Fc融合便于Protein A亲和纯化，并赋予ADCC等效应功能。
・聚乙二醇化：将PEG链共价连接至纳米抗体，增大流体力学半径，降低肾脏清除率。
・白蛋白结合：人血清白蛋白是血浆中浓度最高的蛋白（约45 mg/mL），循环半衰期约20天，通过串联抗HSA纳米抗体或HSA融合，可将半衰期由数小时延长至3周以上。
・位点特异性偶联：将分子连接到纳米抗体表面的特定氨基酸残基，与循环蛋白结合后改善药代动力学。
・糖基化：在特定位点引入糖分子，通过增加亲水性提高稳定性并减少清除。
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五、纳米抗体的三类抗病毒玩法
5.1/靶向病毒糖蛋白，阻断进入与复制
病毒糖蛋白是位于病毒表面、介导识别与进入的关键分子。用纳米抗体靶向这些糖蛋白，可直接阻断病毒的进入与复制。最成功的案例莫过于SARS-CoV-2——研究者已分离出多种与刺突蛋白不同区域结合并抑制其功能的强效纳米抗体，在临床前研究中显示出令人鼓舞的中和活性，具备开发为治疗药物的潜力。
5.2/阻断"病毒—宿主"相互作用
另一思路是靶向病毒附着与进入过程中不可或缺的宿主细胞蛋白。例如Siqi H.等人开发了结合血管紧张素转换酶2（ACE2）的纳米抗体，通过"占位"ACE2，阻止病毒与受体的结合，从而阻断感染。
5.3/作为免疫调节剂
不同于传统抗病毒药物仅针对特定病毒蛋白或酶，纳米抗体还可以通过调节免疫反应发挥广谱活性，并降低耐药风险。常见机制包括：
1.增强抗体依赖性细胞毒性（ADCC），提升对感染细胞的杀伤；
2.结合并增强参与抗病毒应答的免疫细胞或分子活性；
3.与检查点抑制剂或细胞因子等免疫疗法联用，协同放大抗病毒免疫；
4.靶向聚合酶或蛋白酶等病毒功能蛋白，直接抑制复制；
5.阻断特定细胞因子或其受体，防止过度炎症与组织损伤。
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六、走向临床：机遇与挑战并存
要推动候选纳米抗体进入临床试验，必须回答三个关键问题：药物能否有效到达目标器官并达到足够浓度？与靶标的结合是否具备足够特异性以引发生物活性？化合物能否有效调节靶标功能？
现实挑战主要有两个：一是合适的靶点选择——尽管许多病原体已在分子层面被充分表征，但找到纳米抗体可靶向的关键表位依然不易；二是药代动力学与生物分布的优化——纳米抗体虽然稳定、可通过重组DNA技术大规模生产，却仍需解决肾脏快速清除的问题。
但方向已经清晰：凭借低免疫原性、高稳定性、可多价/多特异性改造以及微生物表达的先天适配性，纳米抗体正在成为抗病毒乃至更广泛药物治疗领域的"新势力"。
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七、结语
纳米抗体之所以能在疫情等紧急场景下快速响应，关键在于其天然适配微生物表达系统——大肠杆菌、酵母等平台即可实现高产量、低成本的大规模生产。依托微生物表达体系CRDMO定位，耀海生物可提供从菌株构建、表达纯化到GMP生产与申报支持的一站式纳米抗体CDMO服务，同时掌握E. coli原核表达与毕赤酵母真核表达两大平台，已积累20+纳米抗体成功表达经验，可根据分子特性选择胞质或周质表达策略，并针对scFv/Fab等易聚集片段提供专属复性技术方案，让每一次"小分子"的突破，更快走向临床、走向患者。
