美洲驼给抗体发现带来的启示

美洲驼（llama）是Twist Bioscience的非官方吉祥物。它们不仅是宠物动物园内最受欢迎的动物，还能够产生抗体，并以此来开发癌症、自身免疫性疾病和病毒性疾病的候选药物。

我们带着美洲驼参观了我们位于南旧金山的办公园区，让我们的团队聚在一起，了解有关美洲驼的更多信息，并提醒我们生物制药团队正使用一种重要工具来发现新抗体——骆驼科动物抗体序列的合成文库，骆驼科包括美洲驼和羊驼在内。

除了南旧金山的团队，我们在波士顿的同事也依靠骆驼科动物来发现抗体。Twist Boston开发并优化了一种发现VHH（骆驼科产生的抗体）的体内方法，这种方法能够快速鉴定与细胞表面的生物靶点相结合的VHH抗体，并有望最大限度提高将这些抗体开发成治疗药物或诊断试剂的成功机会。

单链 vs. 双链抗体

一想到抗体，大多数人可能会想到传统的免疫球蛋白G（IgG）抗体（下图左）。IgG抗体有两种链：重链和轻链。当这两种链结合在一起时，可变结构域VH（位于重链上）和VL（位于轻链上）形成互补决定区（CDR），也就是抗体与各种靶点结合的区域，比如蛋白质、糖类和小分子。

骆驼科动物则产生VHH抗体（上图右），又称为单域抗体，它只有重链和可变结构域VHH。与对应的IgG抗体相比，VHH抗体存在结构差异，这使得它们更稳定，并且能以高亲和力与靶点结合。它们的体积也更小，因此能够与较大的IgG抗体难以结合的靶点相结合（比如与癌症等疾病相关的GPCR，它们带有深的凹槽，暴露表面小）。

尽管VHH抗体本身可作为候选治疗药物来开发，但它们的模块化性质特别适合构建双特异性和多特异性抗体，在开发癌症、自身免疫性疾病和病毒性疾病的新一代疗法时，这些抗体是理想选择。

构建VHH抗体库

Twist Biopharma团队已经开发出一套VHH抗体库，每个库中包含多达100亿个抗体。Twist采用将合成和天然方式相结合的新方法来最大限度提高抗体多样性，构建可用于任何蛋白质靶点的VHH抗体库。

VHH抗体库包括

▪ VHH Ratio – 旨在模拟天然VHH库的合成寡核苷酸池
▪ VHH Shuffle – 在美洲驼共有序列框架的背景下，重组天然的美洲驼CDR序列
▪ VHH hShuffle – 在部分人源化的VHH框架的背景下，重组天然的美洲驼CDR序列
▪ VHH hShuffle HI – 在部分人源化的VHH框架的背景下，将天然的美洲驼CDR1/2与数百万条人类HCDR3序列重组
▪ VHH hShuffle GPCR – 在部分人源化的VHH框架的背景下，将天然的美洲驼CDR1/2与hCDR3中近30亿个GPCR结合基序重组

由于VHH抗体能够与难以接触的靶点相结合并具有高的亲和力，它们拥有巨大的潜力，本身可开发成候选药物，或作为通用组件来开发双特异性或多特异性抗体，用于癌症、自身免疫性疾病或病毒性疾病的治疗。