纳米抗体，为神经退行性疾病带来的新机遇

哺乳动物的免疫系统分为先天性和适应性免疫系统（图1），其唯一目的是保护宿主免受有害者的侵害。有许多方法可以激活先天性免疫应答；例如，通过抗原呈递细胞（Antigen-presenting Cells, APC）检测外源性病原体，招募中性粒细胞和细胞因子。适应性免疫在APC的抗原摄取后启动，然后迁移至淋巴结并呈递给幼稚T细胞。

但在自身免疫性疾病中，这些免疫应答机制却未能有效保护宿主。自身免疫的发病机制涉及炎症、遗传倾向、环境因素等多个方面。这些机制中，由癌症和ND相关的细胞或蛋白质组学功能障碍所引发的慢性炎症和凋亡尤为关键。特别是，当病原体相关分子模式（Danger-associated Molecular Patterns, DAMPs）的识别增强时，会诱发对自身抗原的过度反应，进入了超敏状态。那些因ND导致的DAMP水平升高而自我耐受受损的个体，在症状显现前便进入漫长的临床前期，不仅使得病情难以被及时发现，还推动了疾病的发展[1]。朊病毒疾病在健康和感染性蛋白质构象之间具有相同的氨基酸序列，这阻碍了针对哺乳动物朊蛋白（Prion Protein, PrP）的任何持续或特异性免疫应答。大多数ND被归类为朊病毒或朊病毒样疾病，具有由级联蛋白质错误折叠事件引起的神经病理学特征。由于大多数自身反应性B和T淋巴细胞在离开到外周前被消除，所以对于许多ND，特别是CNS的ND，不存在体液免疫应答。

哺乳动物免疫系统在应对ND时，面临着抗体大小所带来的特殊挑战。传统抗体的分子量大约在150至950 kDa之间。mAb的大尺寸和不溶性特性也成为了其深入组织，尤其是进入大脑的一大阻碍。这一障碍源于转胞吞作用受限，从而限制了mAb在深层组织的渗透能力。对于需要通过血脑屏障（Blood-brain Barrier, BBB）的mAb而言，其递送方式仅限于通过特异性Fc受体，这不仅限制了能够进入大脑的mAb数量，还与mAb药物递送的低效率和高昂成本紧密相关。大多数动物的生理屏障结构错综复杂，尤其是BBB，其难以逾越的特性构成了巨大的挑战。在多数ND中，BBB的破坏被频繁记录，这会导致内皮损伤、毛细血管渗漏、葡萄糖转运等功能受损，以及免疫细胞浸润引发的微血管扩张。因此，解决ND的其他神经病理学特征，如神经元的大量损失和神经炎症，变得愈发迫切。

在骆驼科动物中发现了一类新的免疫原性可变重链抗体（Variable-heavy-chain-only Antibodies, VHH），为Nbs的特异性高亲和力打开了大门。VHH Nbs由两个恒定结构域组成，铰链区和可变重链结构域；它具有高度保守的可变结构域区域，称为互补决定区（Complementarity-determining Regions, CDR），是参与抗原结合的中心实体。在软骨鱼类中发现了另一种仅重链的新抗原受体IG亚型，即可变新抗原受体（Variable New Antigen Receptors, VNARs）。VNAR由介导抗原结合相互作用的两个高度可溶的可变结构域组成。每个独立可变结构域约为12 kDa，显著小于mAb。其固有的稳定性、溶解性和对其靶点的高亲和力，使VNAR被用于诊断和治疗。

联邦政府批准的人类和动物诊断方法受到单克隆抗体灵敏度较低的制约，这导致仅能在含有高浓度靶蛋白的CNS组织中应用，限制了早期检测的可能性。有五分之一的痴呆样疾病患者被误诊，大约20%的患者使用了不适当的药物。许多ND都有神经元异常作为疾病的特征，导致相似的非特异性临床表型，无法引起免疫应答，使预防、干预和治疗无从下手。各种错误折叠蛋白与多种条件的并存，使得诊断变得复杂且难以明确，这暗示了不同神经退行性疾病（ND）之间可能存在相互交叉的情况。（图2）。

朊病毒病或传染性海绵状脑病（Transmissible Spongiform Encephalopathies, TSE）是哺乳动物的快速进行性神经退行性疾病，具有100%的致死率。与TSE相关的病原体来源于由PRNP基因表达的高度保守的PrP。目前，PRN 100是唯一一种进入人体临床试验的抗PrPC mAb，其中PrPSc清除的迹象可能归因于mAb治疗。目前已在体外产生了对PrPSc具有特异性的基于RNA的PrP适体，包括DP 7，SAF-93，以及R24。在所有抗朊病毒材料（Nbs、适体等）中，R24在基于朊病毒感染细胞的测定中显示出迄今为止记录的最低IC 50值和最高抗朊病毒能力之一，提供了一种新的抑制机制以及对朊病毒病理学和潜在治疗方法的深入了解。

阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease，AD）特征为痴呆、认知功能减退和突触病变。大家认为AD是由于细胞外β淀粉样蛋白（Extracellular Beta-amyloid，Aβ）聚集体错误折叠成斑块导致了神经变性，所以Aβ是AD的标志。目前的mAb仅靶向健康的Aβ肽，不能靶向AD患者中的神经毒性Aβ种类，这妨碍了疾病的治疗。后续研究产生了具有淀粉样蛋白生成肽移植基序的VHH库，可消除抗体与其他淀粉样蛋白的交叉反应性，并在体外中和各种Aβ构象异构体的毒性。Haynes等人表明靶向神经退行性疾病中可溶性神经毒性肽的小分子可以促进更高的临床疗效，并改善早期神经退行性疾病的生活质量[2]。并使用将淀粉样蛋白基序移植到VHH γ抗体中增加了特异性并降低了毒性，为特异于其他ND蛋白的Nbs提供了方法。

微管相关蛋白tau是一个天然可溶性蛋白质家族，可促进人脑中MAPT基因表达的微管组装。tau蛋白（pTau）自组装成成对螺旋丝（Paired-helical Filaments, PHF-tau）和神经元缠结（neurofibrillary tangles, NFT）的异常或过度磷酸化导致许多tau蛋白病。pTau变异在其他tau蛋白病如FTD、CTE和DLB中具有临床和神经病理学异质性。pTau内含物中的杂合性在辨别哪些表位对诊断和潜在治疗有意义方面存在困难。最近使用单链DNA鉴定tau特异性适体的探索性研究，显示了tau可以结合ssDNA和双链DNA。高亲和力和特异性的tau-ssDNA相互作用具有序列特异性，并促进DNA解离，这表明ssDNA适体可能是tau检测和治疗的理想候选物[3]。

路易体痴呆（Dementia with Lewy Bodies, DLB）的标志性临床表现是由α-突触核蛋白（α-synuclein, α-syn）或路易神经突聚集体组成的细胞内纤维状，引起多巴胺能神经元的损失。帕金森氏病（Parkinson’s Disease, PD）归因于称为帕金森综合征的特定运动临床体征，定义为运动迟缓伴张力亢进、痉挛和震颤。DLB可能类似于AD，并且由于病原异质性，在临床情况下区分PD可能具有挑战性（图3）。

传统的基于mAb的ND诊断和治疗方法存在显著的局限性。当考虑潜在的免疫诊断和治疗蛋白靶点时，几种ND涉及多种内源性错误折叠蛋白，越来越多的证据表明蛋白种类的交叉接种在疾病进展中起作用。这一观察结果表明，未来在ND的检测和预防方面的突破必须在疾病的最早阶段确定关键的蛋白质生物标志物和防止蛋白质错误折叠级联的机制。

Nbs和适体可以结合隐藏或隐藏在错误折叠形式中的表位，并保护BBB的结构完整性。这些分子可以一起使用，为多方面的疾病创造一个强大的诊断工具。我们认为，Nbs和适体在ND诊断和治疗上具有很大的潜力。