综述：纳米抗体在抗病毒治疗中的新前沿

这篇综述系统阐述了纳米抗体（Nanobodies, Nbs）在抗呼吸道病毒（如SARS-CoV-2和流感病毒）治疗中的独特优势，包括其小分子量（约12 kDa）、高稳定性、低成本生产特性，以及通过靶向病毒刺突蛋白（Spike RBD）等关键抗原表位阻断病毒入侵的机制。文章还探讨了噬菌体展示（phage display）等技术在纳米抗体开发中的应用，并展望了其与疫苗、小分子药物联用的临床潜力。

　　

摘要

纳米抗体源自骆驼科动物（如羊驼）免疫系统，是一类分子量仅12 kDa的单域抗体片段。与传统抗体（150 kDa）相比，其缺乏轻链的简化结构赋予更高稳定性，且能穿透传统抗体难以到达的病毒表位。研究表明，纳米抗体通过靶向SARS-CoV-2刺突蛋白受体结合域（RBD）和流感病毒血凝素（Hemagglutinin），可有效阻断病毒与宿主细胞ACE2受体的结合，抑制膜融合过程。此外，其在大肠杆菌（E. coli）中的低成本量产优势，为应对全球新发传染病提供了极具前景的治疗策略。

1. 引言

呼吸道病毒如SARS-CoV-2和流感病毒的快速变异对传统抗体疗法提出挑战。纳米抗体因其体积小、结合表位隐蔽的特性，可靶向病毒保守区域，减少逃逸突变风险。例如，靶向SARS-CoV-2刺突蛋白N端结构域（NTD）的纳米抗体VHH-72，在临床前研究中显示出对Omicron变异株的交叉中和能力。

2. 纳米抗体的结构特征

纳米抗体仅含重链可变区（VHH），通过3个互补决定区（CDRs）实现高亲和力结合。冷冻电镜（cryo-EM）解析显示，其与病毒抗原的相互作用精度可达原子级别（如PDB:7EOW结构）。这种结构特性使其能稳定结合高温或极端pH环境下的靶点，适用于吸入式给药。

3. 功能优势

• 高效中和：双特异性纳米抗体可同时结合SARS-CoV-2的RBD和S2亚基，抑制构象变化。

• 诊断应用：基于纳米抗体的快速检测试剂能在症状出现前识别低浓度病毒抗原，灵敏度较传统ELISA提升10倍。

• 穿透性：12 kDa的小分子量使其可穿过呼吸道上皮黏液层，直达感染部位。

4. 抗病毒机制

纳米抗体通过多种途径发挥抗病毒作用：

• 直接中和：如ALX-0171通过结合呼吸道合胞病毒（RSV）F蛋白，阻断膜融合。

• 免疫激活：招募自然杀伤细胞（NK细胞）介导ADCC效应，清除感染细胞。

• 聚集病毒颗粒：促进病毒聚集体形成，降低感染性。

5. 临床案例

• COVID-19治疗：纳米抗体鸡尾酒疗法（如靶向RBD的VHH-E和VHH-U组合）在动物模型中使病毒载量下降99%。

• 流感防控：针对H1N1血凝素的纳米抗体Nab-1，可中和跨越20年流行的H1N1变异株。

6. 开发技术

噬菌体展示技术是核心筛选手段：

1. 免疫羊驼后分离淋巴细胞RNA，逆转录为cDNA。

2. 通过PCR扩增VHH基因，克隆至M13噬菌体载体。

3. 经3-6轮生物淘选（Biopanning），获得高亲和力克隆。

4. 大肠杆菌表达后，镍柱（Ni-NTA）纯化获得活性蛋白。

7. 挑战与展望

当前瓶颈包括：

• 免疫原性：4%的受试者产生抗药物抗体（ADA），需人源化改造。

• 半衰期短：PEG化或Fc融合可将半衰期从2小时延长至7天。

  未来方向包括开发广谱纳米抗体药物和雾化吸入制剂，以应对呼吸道病毒的持续威胁。

结论

纳米抗体以其独特的结构可塑性、低成本生产优势和快速适应病毒变异的能力，正成为抗病毒领域的新一代生物武器。随着冷冻电镜等技术的进步，其临床转化将加速推进，为全球公共卫生安全提供创新解决方案。