納米抗體 (Nanobody，即重鏈單域抗體VHH: variable domain of heavy-chain antibody) 因其具有分子量小 (約15 kDa) 、親和力強、溶解性好和生產成本低等特性，已成為大分子創新藥物研發的重要新興方向。為延長納米抗體VHH在血液中的半衰期，通常把VHH與全長抗體的Fc片段融合，構建VHH-Fc抗體。然而，VHH-Fc抗體的融合蛋白常常存在穩定性缺陷，導致藥物製劑聚集或降解，從而引發安全性問題，這已成為製約VHH-Fc抗體藥物成功上市的主要障礙。目前VHH-Fc抗體開發領域缺乏係統性評估蛋白質穩定性的方法，使得抗體分子難以實現精準優化，嚴重阻礙了其臨床轉化和產業化進程。因此，開發精準的VHH-Fc抗體優化改造方法具有重要的意義。
近日，万博英超狼队网官方网 黃強課題組與複宏漢霖技術運營團隊合作，於Advanced Science發表題為“Enhancing the Protein Stability of an Anticancer VHH-Fc Heavy Chain Antibody through Computational Modeling and Variant Design” 的論文。該研究針對抗腫瘤治療用VHH-Fc抗體 VFA01，構建了一套多維度的計算分析流程，用於係統評估其蛋白質穩定性，並結合實驗驗證，成功設計出穩定性顯著提升的蛋白變體。
研究人員首先通過同源建模和分子動力學模擬構建了VFA01的動態三維結構模型，為後續穩定性分析奠定了結構基礎。隨後，采用計算分析方法全麵評估了VHH-Fc抗體的構象穩定性、二硫鍵還原狀態以及聚集和降解傾向，精準識別出影響穩定性的關鍵氨基酸位點。這一過程在以往研究中常被忽視或僅能通過實驗手段進行粗略評估。進一步結合肽圖分析和構建抗體聚集與降解的機理模型，研究人員確認了五個影響抗體蛋白穩定性的關鍵氨基酸位點：C130、F57、Y106、L120和W111。
基於這些關鍵氨基酸位點，研究人員對VFA01進行了係列變體設計，最終獲得經實驗驗證的高穩定性新變體M11 (C130S/W111F/F57K) 。與原抗體VFA01相比，變體M11的穩定性得到顯著提升：亞微米級蛋白顆粒的聚集速率降低了6.2倍，100 nm及以下蛋白顆粒的聚集速率降低了3.4倍，蛋白質裂解速率降低了1.5倍。此外，M11的抗原結合親和力和蛋白質產量均提高了1.5倍。 因此，該論文的研究為VHH-Fc類融合抗體的開發提供了一種有效的蛋白質穩定性優化策略，有助於促進VHH大分子藥物的臨床應用。
圖1. VHH-Fc融合抗體的蛋白質穩定性評估與變體設計流程 (源於Advanced Science).
万博英超狼队网官方网 博士研究生方源同學為該論文的第一作者，狗万外围充值 黃強教授與複宏漢霖韓冬梅博士為通訊作者。
原文鏈接：
Y. Fang, M. Song, T. Pu, X. Song, K. Xu, P. Shen, T. Cao, Y. Zhao, S. Hsu, D. Han*, Q. Huang*. Enhancing the Protein Stability of an Anticancer VHH-Fc Heavy Chain Antibody through Computational Modeling and Variant Design. Advanced Science. 2025. https://doi.org/10.1002/advs.202500004