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Sci Immuno | 一种应用抗免疫球蛋白轻链纳米抗体的治疗流感病毒感染的新策略
骆驼科动物（如羊驼、美洲鸵、骆驼、单峰骆驼）除表达具有两条相同的重链和轻链组成的经典免疫球蛋白 (抗体) 外，还产生仅有两条重链的抗体。后者的可变区在重组表达时被称为Variable domain of Heavy chain of Heavy chain-only antibodies (VHH) 或纳米抗体。纳米抗体的大小只有传统抗体的十分之一，但是却有与其相当的抗原亲和力。纳米抗体由于具有分子量小，易于表达和修饰的特性，使得其被广泛应用于基础研究和药物研发领域。
近日，Science Immunology报道了来自波士顿儿童医院和哈佛大学医学院的研究人员的工作，题为：An armed anti-immunoglobulin light chain nanobody protects mice against influenza A and B infection。研究开发一种基于纳米抗体的抗流感新策略 。
他们首先找到一个能够结合到小鼠免疫球蛋白κ轻链恒定区的纳米抗体，称为VHHkappa。通过研究发现，VHHkappa可以以皮摩尔级别的亲和力广泛结合于含有κ轻链的多种亚型的抗体上（包括IgG， IgM和IgA），并且不受抗体的抗原特异性的限制。人体和小鼠中含有κ轻链的抗体多于含有λ轻链的抗体，并且它们的含量远高于一般药物的给药剂量，因此仅有很小一部分抗体会被进入体内的VHHkappa所结合。研究人员假设通过构建VHHkappa与流感病毒包膜蛋白抑制剂的偶联物，可以在未被事先免疫的小鼠体内实现 （1）延长病毒包膜蛋白抑制剂在体内的半衰期从而降低给药频率并且提高药效，（2）将被VHHkappa识别的多种亚型的抗体靶向至病毒和被病毒感染的细胞表面从而发挥其介导的免疫效应 （图1）。
这一预测是正确的，实验证明：单次腹腔注射0.3毫克每千克（即约每只小鼠6微克）的VHHkappa与经氨酸酶抑制剂扎那米韦的偶联物（VHHkappa-zanamivir）不仅能够保护小鼠抵抗由10倍半数致死剂量（LD50）的多种甲型流感病毒引起的感染，还能够保护其抵抗乙型流感病毒引起的感染。传统的抗流感广泛中和单克隆抗体无法取得这样显著的效果。此外，VHHkappa-zanamivir可以在感染后至少延迟三天给药，即在动物开始出现体重减轻的症状时才进行，即使在这种情况下，VHHkappa-zanamivir仍然具有完全的保护效果。这克服了神经氨酸酶抑制剂必须在感染初期给药的局限性。为了验证这一策略的通用性，研究人员将神经氨酸酶抑制剂替换为一种能够识别甲型流感病毒血凝素蛋白茎部区域的纳米抗体SD36，产生了一种同样能够保护小鼠抵抗甲型流感病毒感染的VHHkappa偶联物。最后，研究人员通过一系列实验证实了偶联了流感病毒包膜蛋白抑制剂的VHHkappa能够有效招募非抗原特异性的多克隆抗体到病毒感染细胞表面并诱发免疫效应反应如抗体介导的细胞毒效应和补体介导的细胞毒效应，并且在小鼠体内其疗效远高于仅能够提高包膜抑制剂半衰期的纳米抗体偶联物的策略。另外，通过放射性同位素标记技术，研究人员证实了VHHkappa能够显著延长其偶联物的在体内的半衰期并且帮助它们更多富集于病毒感染组织。
图1. 通过将抗免疫球蛋白轻链纳米抗体（VHHkappa）与流感病毒神经氨酸酶抑制剂扎那米韦（Zanamivir）或者抗血凝素纳米抗体SD36相偶联从而实现（1）延长病毒包膜蛋白抑制剂在体内的半衰期从而降低给药频率并且提高药效，（2）将被VHHkappa识别的多种亚型的抗体靶向至病毒和被病毒感染的细胞表面从而发挥其介导的免疫效应。
在文章最后作者表示，这种应用VHHkappa的治疗策略或许可以应用于在体内选择性靶向消除任何细胞群体。人们可以考虑将VHHkappa与针对寄生虫如疟疾，或者针对其它病毒病原体如新冠病毒、HIV或埃博拉病毒的纳米抗体相偶联从而达到治疗相关疾病的目的。纳米抗体的乐高式模块化特性使我们能够轻松地将识别不同病原体表位的多个纳米抗体体组装到一个分子中从而更好的克服病原体的耐药性。由于基于纳米抗体的药物在制造和成本方面相较于传统单克隆抗体具有显著优势，当遇到紧急情况时（例如流感大流行或埃博拉爆发），VHHkappa-zanamivir或类似的偶联物可以被快速经济地生产出来。
（来源：BioArt）
原文出处：Liu X, Balligand T, Carpenet C, Ploegh HL. An armed anti-immunoglobulin light chain nanobody protects mice against influenza A and B infections. Sci Immunol. 2023 Jun 23;8(84):eadg9459. doi: 10.1126/sciimmunol.adg9459. Epub 2023 Jun 23. PMID: 37352373; PMCID: PMC10357953.