羊驼属于骆驼科动物,其免疫系统有一项特殊特征:可产生天然缺失轻链的重链抗体(HcAb) 。常规 IgG 抗体由重链、轻链配对组成,而羊驼重链抗体仅保留重链二聚体,它的抗原结合区域为 VHH 结构域,也就是我们常说的纳米抗体。VHH 分子量仅约 15 kDa,是已知最小的完整抗原结合单元,这一切都建立在羊驼有效的体内免疫应答之上。
一、羊驼免疫基本流程
羊驼免疫是获得特异性纳米抗体的第一步,核心是通过抗原多次免疫,刺激机体产生靶向该抗原的重链抗体,后续再完成文库构建与筛选。
- 抗原准备:将纯化后的靶蛋白、多肽或者细胞抗原,搭配佐剂混匀。佐剂用来增强羊驼的免疫应答,提升抗体滴度。
- 多次免疫接种:采用皮下多点免疫,间隔 2‑3 周进行加强免疫,一般完成 4‑6 轮免疫。多次刺激可以持续激活 B 淋巴细胞,诱导靶向抗原的 B 细胞发生增殖分化。
- 免疫效价监测:每轮免疫后采集羊驼外周血,用 ELISA 检测血清中针对目标抗原的抗体滴度。当滴度达到预期水平,说明羊驼体内已经产生足量特异性重链抗体。
- 样本采集:效价达标后,采集羊驼外周淋巴细胞,提取总 RNA,反转录得到 cDNA,扩增 VHH 基因片段,以此构建纳米抗体噬菌体展示文库,开展后续筛选工作。
注意:羊驼免疫得到的是体内经过机体成熟过程的 VHH 基因文库,和完全体外合成的随机文库相比,阳性克隆占比更高,更容易拿到高特异性的候选纳米抗体。
二、羊驼来源纳米抗体的核心优势
经过羊驼体内免疫筛选得到的 VHH,继承了骆驼科重链抗体的诸多优良特性:
- 分子量小,组织穿透能力强,可以穿透致密肿瘤间质,部分可以识别蛋白裂隙、PPI 互作界面这类传统抗体难以结合的表位;
- 理化稳定性突出,耐高温、耐酸碱,可溶性好,不易聚集;
- 免疫原性相对较低,便于后续人源化改造;
- 可在原核系统高效表达,生产成本低于完整 IgG 单抗。
三、羊驼免疫的局限
- 免疫依赖抗原的免疫原性:部分小分子、高度保守抗原很难激发羊驼产生强免疫应答,容易出现免疫失败;
- 动物个体差异大,不同羊驼对同一抗原应答水平参差不齐;
- 受动物伦理、饲养条件约束,实验周期较长,整套免疫流程往往需要 2‑3 个月;
- 免疫得到的 VHH 虽经过体内亲和力成熟,但部分克隆亲和力依旧有限,后续仍需要体外亲和力成熟进一步优化。
四、主要下游应用
羊驼免疫产出的 VHH 序列,经过噬菌体 / 酵母展示筛选、亲和力成熟、人源化改造之后,可用于多个方向:纳米抗体药物、诊断检测试剂、CAR‑T 靶向模块、蛋白互作研究工具,也可作为 PDC、ApDC 之外新型偶联药物的靶向配体。
总结
羊驼独特的免疫系统可以天然产生重链抗体,羊驼体内免疫是获取功能性纳米抗体最经典的手段。通过抗原诱导 B 细胞应答,再结合展示筛选技术,能够快速获得靶向靶标的 VHH 片段;但受抗原免疫原性、动物周期限制,常需要搭配体外亲和力成熟进一步提升分子性能,为抗体药物、体外诊断等开发提供候选分子。