近年来，随着抗体药物不断应用于更多治疗领域，抗体药物的治疗机理变得更为复杂，同时抗体药物的结构也变得更为多样化。纳米抗体(nanobodies，Nbs)因具有较小的相对分子质量，其分子结构使其适用于疾病诊断治疗等诸多领域，当前得到了广泛的关注。
与常规单克隆抗体的VH折叠结构相似，纳米抗体的晶体和水溶性结构两个β片层组成支架。VHH的CDR3区较长，人和小鼠抗体VH的CDR3区平均长度为9-12个氨基酸，VHH的CDR3区为16-18个氨基酸。可变区的扩大能够形成更丰富的抗原结合构象，在一定程度上弥补了轻链缺失导致结合力下降的不足，从而使得纳米抗体本身具有较强的抗原结合能力。纳米抗体的CDR3区可形成一个特殊的凸环，凸环大部分折叠在FR2上，这里疏水残基受到保护，可避免与外界水环境接触。凸环中的半胱氨酸与CDR1(或FR2)区的半胱氨酸形成二硫键从而使其结构稳定。该凸环结构能够结合酶的裂隙或是凹穴，因此能够很好的成为酶的抑制剂、受体的激动剂或拮抗剂。
在常规单克隆抗体VH的FR2区，有四个氨基酸参与了与VL的相互作用，这四个氨基酸分别为V37、G44、L45、W47。而在纳米抗体VHH中，这四个氨基酸发生了突变，分别为F(Y)37、E44、R45、G47。这四个位点的变化不但使VHH保持了较好的特异性和亲和性，还使其具有高亲水性，从而能够保持稳定的结构。
纳米抗体VHH基因由VH家族的亚族III进化而来，其丰富的基因序列多样性使得重链抗体可形成大量不同结构形式的凸环。人类VH3与骆驼VHH胚系基因具有高度的同源性，因此只需对VHH基因进行较少的改变即可实现抗体人源化，通过基因工程技术获得高亲和力、高特异性、高稳定性的纳米抗体。
纳米抗体制备的生化特性：可溶性高、耐受性强。纳米抗体的FR2中四个位点的突变，使自身的溶解性增加，成药性更好。纳米抗体内部的二硫键使其抗热性和耐酸碱能力变得强。常规单克隆抗体稳定性差，容易出现聚集现象，并发生不可逆的热聚合。而纳米抗体在高温环境中长期放置仍然具有生物活性，并且在强变性剂条件下也表现出较高的耐受性。
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