导读
乳腺癌是全球女性最常见的恶性肿瘤之一，传统的化疗和放疗存在脱靶效应等缺点，虽然能够杀死癌细胞，但同时也会对正常细胞造成损伤，导致一系列的副作用，严重影响患者的生活质量。此外，乳腺癌细胞的异质性和耐药性也是治疗过程中面临的重要挑战。为了克服这些挑战，科学家们一直在寻找更加精准、有效的治疗方法。靶向药物递送就是其中一种很有前途的策略，它可以将药物准确地递送到癌细胞，减少对正常细胞的损伤，提高治疗效果。近年来，纳米抗体（Nanobody，Nbs）作为一种新型的生物分子，因其独特的优势在乳腺癌靶向药物递送中展现出了巨大的潜力。
今天，我们就来深入了解一下纳米抗体在乳腺癌治疗中的应用，看看它是如何成为乳腺癌治疗的新锐力量的。
一、纳米抗体的结构与特性
纳米抗体是一种从骆驼重链抗体中衍生出来的单链抗体片段，由4个保守序列段（FR1/2/3/4）和3个高度可变环（互补决定区1/2/3，Complementary determining regions 1/2/3，CDR1/2/3）组成（图1）[1]。与传统抗体相比，纳米抗体的CDR3环更长，通常含有约18个氨基酸，这使得它能够与抗原发生更多的相互作用，增加潜在的靶点。
图1 纳米抗体的结构
纳米抗体的特性使其在乳腺癌治疗中具有很大的优势。首先，它的小尺寸使其能够快速扩散和渗透到肿瘤组织中，更好地发挥作用。其次，纳米抗体具有高稳定性、低免疫原性等特点，可在大肠杆菌和酿酒酵母等生产系统中大量表达，降低了生产成本。此外，纳米抗体还可以通过修饰来延长其半衰期，提高其疗效。
二、纳米抗体在乳腺癌靶向药物递送中的应用
纳米抗体药物偶联（Nanobody drug conjugation，NDs）
化疗相关的细胞毒性副作用和耐药性一直是乳腺癌治疗中的难题，对纳米抗体的研究为开发基于纳米技术的靶向药物递送工具和用于个性化治疗的超灵敏传感器提供了可能性。纳米抗体可以通过化学接头与化疗药物结合（图2），形成载体或运载分子，靶向癌症部位，识别癌症抗原，通过受体介导的内吞作用释放活化的化疗药物，诱导细胞凋亡。Xu等人开发了一种用于治疗滋养层细胞表面抗原2（(Trophoblast cell surface antigen 2，TROP2）阳性胰腺癌的新型纳米抗体药物偶联物（Nanobody drug conjugate，NDC），由针对TROP2的纳米抗体和人血清白蛋白组成，能够在细胞内释放出化疗药物MMAE，诱导肿瘤细胞凋亡[2]。在胰腺癌移植模型中，该NDC显示出了显著的抗肿瘤效果，为癌症治疗提供了一种很有前途的选择。
图2 纳米抗体通过化学接头与化疗药物结合
（1）NDs的连接子
连接子对维持Nbs和化疗药物的偶联至关重要，理想的连接子应在人血浆中具有高稳定性、疏水性以减少副作用，并在肿瘤特有的特定环境中具有自裂解能力。例如在纳米体偶联物中使用聚乙二醇链作为连接子，显著增加了循环的半衰期，也明显降低了偶联物的细胞毒性。
（2）位点特异性偶联策略
Nbs与化疗药物的化学偶联扩展了其适用性，改善了临床疗效，其修饰重点是利用Nbs蛋白骨架上天然存在的氨基酸，如半胱氨酸、赖氨酸、天冬氨酸和谷氨酸。这可能会导致更高的药物与纳米抗体的比例，但也可能会产生异质混合物，潜在地影响NDCs的整体疗效。蛋白质化学的进展有助于控制偶联并形成同质 NDC混合物。目前已开发了多种基于化学、遗传学和肽的位点特异性偶联技术，如共组装肽标签。Moeglin等人使用肽标签K3和E3对VHHs进行位点特异性标记，这些分子探针在流式细胞术中对HER2过表达细胞表现出极大的结合选择性[3]。此外，纳米抗体的位点特异性荧光标记可提高单分子定位显微镜技术的空间分辨率，相关技术可用于分子靶向和药物递送应用。
基于纳米抗体的药物递送
（1）纳米抗体连接药物和毒性分子
如表1所示，纳米抗体可以直接连接药物和毒性分子，将其递送到乳腺癌细胞中。研究人员设计并生产了抗CD147的纳米抗体（VHH-11-1），并与阿霉素成功偶联，在体内外实验中显示出潜在的抗癌效果，能够抑制乳腺癌细胞的生长、转移和侵袭。此外，利用靶向人表皮生长因子受体2（Human epidermal growth factor receptor 2，HER2）的纳米抗体进行光动力治疗（Photodynamic therapy，PDT）也是一种很有前途的治疗方法，为治疗HER2阳性乳腺癌提供了新途径。
表1 在与药物和毒性分子直接连接
的纳米体靶向药物递送领域进行的研究
肿瘤环境中的炎症因子如细胞因子可促进肿瘤进展，因此靶向细胞因子可能对治疗转移性乳腺癌很重要。例如，使用纳米抗体技术生产高亲和力的TNF -α特异性VHH，可中和肿瘤微环境中的TNF -α水平，抑制乳腺癌细胞增殖、转移和侵袭，与紫杉醇联合使用可提高疗效。抗TNF-α纳米抗体与RGD4C肽结合的创新杂合纳米抗体，在体外和体内实验中能够抑制三阴性乳腺癌的肿瘤转移和增殖，为三阴性乳腺癌治疗提供了新的研究方向。
（2）纳米抗体连接纳米载体
如表2所示，纳米抗体还可以与纳米载体结合，提高药物的递送效率。利用纳米抗体结合的脂质体靶向HER2过表达的乳腺癌细胞，可提高药物结合能力和恶性细胞的细胞毒性。例如用荧光标记的抗HER2 VHH脂质体不仅可以实时监测药物递送和肿瘤细胞跟踪，还可以减少副作用。
虽然HER2在20-25%的乳腺癌中过表达，但由于遗传漂变，该抗原的许多重要表位的隐藏使得靶向HER2成为一个重要的挑战。Nikkhoi等人开发了二价双特异性、二价单特异性和单价纳米抗体，其中二价双特异性纳米抗体对HER2 +细胞具有最高的亲和力[4]。
表2 纳米体靶向药物递送领域的研究
（3）放射性标记纳米抗体
纳米抗体因其小尺寸、高亲和力可用于放射性标记（表3），但其从血液中快速清除会导致一些问题，如需要多次注射和在肾脏中积累。研究人员开发了多种放射性标记的纳米抗体，如iso-[131I] SGMIB-VHH_1028、iso-211At-SAGMB-5F7等，这些放射性标记的纳米抗体在动物实验中显示出了很好的肿瘤靶向性和治疗效果。目前，一些放射性标记的纳米抗体已经进入了临床试验阶段，如131I -GMIB-Anti-HER2-VHH1等，这些临床试验将为纳米抗体在乳腺癌治疗中的应用提供更多的依据。
表3 在放射性标记纳米体
靶向药物递送领域进行的研究
基于纳米抗体的免疫毒素
纳米抗体与免疫毒素结合的构建体可提供细胞毒性和分子靶向的癌症治疗，如针对表皮生长因子受体（Epidermal growth factor receptors，EGFR）的纳米抗体在EGFR过表达癌细胞治疗中的应用。如图3所示，研究人员引入了三种具有靶向EGFR（VHH 7D12）和免疫毒素部分的重组蛋白，建立了基于α-sarcin的纳米免疫毒素，对结直肠癌具有高质量的治疗效果[5]。
图3 三种类型纳米抗体
和免疫毒素的排列示意图
尽管纳米抗体在乳腺癌治疗中展现出了巨大的潜力，但它也面临一些挑战。例如，纳米抗体的低特异性和脱靶效应可能会导致其与一些保守位点结合，从而影响治疗效果。此外，纳米抗体的短半衰期也是一个问题，需要通过一些方法来延长其半衰期。为了克服这些挑战，研究人员通过基因工程技术来改造纳米抗体，提高其特异性和稳定性；开发新的连接子和纳米载体，提高药物的递送效率；探索联合治疗的方法，将纳米抗体与其他治疗方法结合起来，提高治疗效果。
纳米抗体作为一种新型的生物分子，在乳腺癌靶向药物递送中具有很大的潜力。随着研究的不断深入，相信纳米抗体将会在乳腺癌治疗中发挥越来越重要的作用，为乳腺癌患者带来更多的希望。
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参考文献
[1] Ebrahimizadeh W, et al. Isolation and characterization of protective anti-LPS nanobody against V. cholerae O1 recognizing Inaba and Ogawa serotypes. Appl Microbiol Biotechnol. 2013, 97:4457-4466.
[2] Xu C, et al. TROP2-directed nanobody-drug conjugate elicited potent antitumor effect in pancreatic cancer. J Nanobiotechnol. 2023, 21(1):410.
[3] Moeglin E, et al. Modular site-specific conjugation of nanobodies using two co-associating tags. Int J Mol Sci. 2022, 23(22):14405.
[4] Nikkhoi SK, et al. Liposomal nanoparticle armed with bivalent bispecific single-domain antibodies, novel weapon in HER2 positive cancerous cell lines targeting. Mol Immunol. 2018, 96:98-109.
[5] Narbona J, et al. Nanobody-based EGFR-targeting immunotoxins for colorectal cancer treatment. Biomolecules. 2023, 13(7):1042.
