抗体偶联脂质纳米颗粒：一种新型靶向药物递送平台

随着纳米医学技术的飞速发展，抗体偶联脂质纳米颗粒（Ab-LNPs）正成为精准医疗领域的热点。Ab-LNPs技术在药物递送方面具有独特的潜力和市场前景，并在精准医疗领域拥有广泛的应用前景。

什么是抗体？

抗体是由B淋巴细胞产生的球状蛋白质，能够特异性地识别并结合特定的蛋白质或其他生物分子——抗体正是利用这一特性，在目标分子的纯化、检测和定量方面发挥着重要作用。多克隆抗体或单克隆抗体可以通过免疫小鼠、大鼠、兔子和山羊等动物来制备。研究中常用的抗体通常与荧光染料或生物素染料偶联，以便在实验中显示和放大信号。这些抗体因其通用性和特异性，在生物医学研究中不可或缺。

抗体偶联

抗体偶联是指将抗体通过化学方式连接到其他物质（例如药物、纳米颗粒或脂质体）上。在偶联过程中，抗体不仅保持其抗原结合功能，还可以用于将治疗药物递送至靶细胞。这确保了治疗更具特异性和有效性，并减少全身副作用。抗体偶联的方法有多种，它们在稳定性、有效性和应用方面差异很大。最常用的偶联技术包括：

• 共价键合：化学连接剂在抗体和偶联分子之间形成稳定的共价键。例如，硫醇-马来酰亚胺键和NHS酯-胺键是抗体与其他靶标之间常用的连接方式。

• 非共价键合：这种方法中，抗体通过静电力、疏水作用力或范德华力等弱相互作用与纳米颗粒等表面结合。这种方法虽然具有灵活性，但稳定性不如共价偶联。

你使用的偶联方案将根据治疗目的、稳定性要求和目标分子的性质而有所不同。

抗体偶联脂质纳米颗粒

抗体偶联脂质纳米颗粒（Ab-LNPs）是一种新型药物递送系统，它通过将药物包覆在抗体增强的脂质纳米颗粒上，实现药物靶向递送并被感染细胞或组织吸收；这些药物的疗效显著提高，同时还能保护正常细胞。Ab-LNPs的设计非常复杂，脂质纳米颗粒的结构、抗体的性质以及脂质纳米颗粒表面抗体的数量都会影响其靶向效率、抗原结合能力和内化程度。从最初的免疫脂质体开始，科学家们就尝试将抗体连接到脂质体表面，以增强其对靶细胞的特异性。这项早期对免疫脂质体的研究为后来的Ab-LNPs技术奠定了基础。随着技术的进步，研究人员开发了多种偶联技术和配方，显著提高了Ab-LNPs的稳定性和靶向效率。例如，针对多种受体的抗体-脂质纳米颗粒（Ab-LNPs）已被开发用于递送不同类型的治疗药物，包括化疗药物、蛋白质和基因治疗药物。Ab-LNPs的核心优势在于融合了两种强大的治疗工具：抗体和脂质纳米颗粒。

脂质纳米颗粒

脂质纳米颗粒已被证实是一种有效的递送疏水性和亲水性药物、核酸（如mRNA、siRNA和CRISPR组分）以及疫苗的载体。其良好的生物相容性、稳定性以及对多种治疗剂的包封能力，使其成为许多药物递送系统的首选平台。

抗体

然而，如果没有靶向机制，这些脂质纳米颗粒通常缺乏特异性，导致细胞摄取率低和非特异性药物分布。抗体在此发挥着关键作用。通过将抗体偶联到脂质纳米颗粒表面，抗体的特异性能够引导纳米颗粒靶向特定的细胞或组织，从而将治疗有效载荷递送至目标部位。这种组合利用了抗体对特定细胞表面抗原的选择性结合能力，确保药物或遗传物质被递送到目标位置。

抗体偶联脂质纳米颗粒功能

抗体偶联脂质纳米颗粒的主要功能是实现靶向药物递送。通过利用抗体的独特特性，Ab-LNPs 可以：

• 高靶向特异性：通过引入识别特定抗原的抗体，Ab-LNP 可以将药物直接输送到病变细胞，从而降低对健康组织造成损害的风险。

• 提高药物疗效：将药物直接输送到靶点的能力增强了治疗效果，提高了生物利用度，特别是对于溶解度差或不稳定的药物而言。

• 降低全身毒性：通过将药物集中输送到靶点，Ab-LNP 可减少传统治疗中常见的毒副作用。

• 多功能性：Ab-LNP 可针对各种治疗剂进行定制，包括小分子、蛋白质、核酸（如 siRNA 或 mRNA），甚至疫苗。

• 可扩展性：Ab-LNP 的生产可以扩大规模，用于临床和商业应用，并且有成熟的大规模生产方法。

因此，Ab-LNP 在治疗需要精确靶向的疾病（包括癌症、遗传性疾病和传染病）方面具有多方面的优势。

如何将抗体与LNP偶联？

将抗体与脂质纳米颗粒（LNP）偶联是开发用于靶向药物递送的抗体偶联脂质纳米颗粒（Ab-LNP）的关键步骤。偶联过程确保LNP能够与特定的细胞表面受体结合，从而实现治疗药物的高效选择性递送。目前有多种方法可用于将抗体与LNP偶联，每种方法都有其自身的优势和注意事项。在深入探讨具体的偶联策略之前，需要考虑以下关键因素：

• 抗体选择：第一步是选择合适的抗体进行偶联。这取决于靶抗原（例如，癌症特异性标志物或病毒受体）。根据所需的特异性、亲和力和药代动力学，抗体可以是全人源抗体、单克隆抗体或工程化片段（如Fab、scFv）。

• 脂质纳米颗粒 (LNP) 的组成：脂质纳米颗粒的配方应进行优化，以封装治疗性有效载荷（例如药物、mRNA 或 siRNA），同时提供抗体偶联所需的必要特性。LNP 中常用的脂质包括可电离脂质（用于转染）、磷脂（用于提高稳定性）和聚乙二醇 (PEG) 脂质（用于延长循环时间）。脂质配方还必须支持偶联抗体在纳米颗粒表面的正确取向和保留。

• 功能化位点：为保持抗体的结合亲和力和活性，偶联反应应发生在抗体的特定位点。通常，抗体上的功能基团（例如，巯基、氨基或羧基）是偶联的目标位点。

共价结合：交联剂

利用交联剂进行共价偶联是目前最常用的将抗体连接到脂质纳米颗粒（LNP）的方法之一。该策略采用双功能交联剂，这种交联剂既能与抗体反应，也能与脂质纳米颗粒上的功能基团反应。这确保了稳定持久的连接。

• 胺反应性交联剂：一种常用的方法是使用胺反应性交联剂，例如 N-羟基琥珀酰亚胺 (NHS) 酯。抗体上的胺基（通常位于赖氨酸残基上）与交联剂上的 NHS 基团反应，后者进而与 LNP 脂质表面的羧基结合。

• 硫醇-马来酰亚胺化学：另一种常见的共价偶联方法是硫醇-马来酰亚胺化学。该方法利用抗体中半胱氨酸残基（天然存在或人工引入）的硫醇基团和马来酰亚胺功能化的脂质形成稳定的硫醚键。

非共价结合：静电相互作用

非共价偶联方法利用带负电荷的脂质纳米颗粒与抗体带正电荷区域之间的静电相互作用。这种方法对于含有大量碱性氨基酸残基（例如赖氨酸或精氨酸）的抗体尤其有效。

• 用阴离子脂质（例如磷脂酰丝氨酸或带负电荷的PEG脂质）对LNP进行功能化。

• 将 LNP 与带正电荷的抗体在合适的缓冲液中孵育。

• 静电相互作用将驱动抗体与 LNP 表面之间的结合。

点击化学抗体偶联

点击化学，特别是叠氮-炔环加成反应，为将抗体偶联到脂质纳米颗粒上提供了一种高效且选择性的方法。“点击”反应无需使用有毒试剂或复杂的纯化步骤，即可实现高度特异性的偶联。

• 用炔基或叠氮基对抗体进行功能化修饰。

• 用互补的叠氮基或炔基（通过脂质连接剂）修饰 LNP。

• 在催化剂存在下将抗体和 LNP 混合，以引发“点击”反应，形成稳定的共价键。

生物素-链霉亲和素偶联

生物素-链霉亲和素相互作用为抗体偶联提供了另一种方法，尤其适用于需要更灵活、可逆的连接的情况。

• 用生物素对抗体进行功能化（通过直接标记或通过生物素化试剂）。

• 用链霉亲和素或亲和素修饰 LNP。

• 生物素-链霉亲和素结合可将抗体固定在 LNP 表面。

抗体偶联脂质纳米粒子的应用

靶向癌症治疗

Ab-LNPs最有前景的应用之一是靶向癌症治疗。癌细胞通常会过度表达特定的表面标志物，这些标志物可被抗体识别。通过将靶向这些肿瘤相关抗原（TAA）的抗体与脂质纳米颗粒偶联，可以将细胞毒性药物、小分子或基于RNA的疗法特异性地靶向癌细胞，从而保护健康组织并降低全身毒性。

基因疗法和RNA递送

Ab-LNPs 已成为基因治疗和 RNA 疗法（包括 mRNA、小干扰 RNA (siRNA) 和信使 RNA (mRNA) 疫苗）递送的有力工具。通过将识别细胞表面受体的抗体与脂质纳米颗粒 (Ab-LNPs) 偶联，Ab-LNPs 可以促进将遗传物质靶向递送至特定细胞类型，从而提高基因编辑技术和 RNA 疗法的治疗效果。

免疫疗法和免疫调节

抗体偶联脂质纳米颗粒在免疫疗法中的应用也日益广泛，尤其是在免疫检查点抑制剂、CAR-T细胞疗法和免疫调节药物等领域。这些疗法旨在通过增强免疫识别或刺激免疫反应，调控免疫系统靶向并摧毁病变细胞，特别是癌细胞。

疫苗研发与交付

Ab-LNPs 也被研究作为抗原疫苗的载体。LNPs 能够递送 RNA、蛋白质或肽，结合抗体的靶向能力，可以开发出高效疫苗。这些疫苗可以靶向特定的病原体或癌细胞，从而提供更具针对性和更有效的免疫反应。

诊断成像和治疗学

Ab-LNPs在诊断成像和诊疗一体化应用中也发挥着越来越重要的作用，其中同一种试剂可用于治疗和诊断目的。抗体的特异性使其能够精确靶向肿瘤或感染细胞表面过度表达的生物标志物。

用于眼部药物递送的抗体偶联脂质纳米颗粒

由于眼睛独特的解剖和生理屏障（包括血视网膜屏障），治疗眼睛疾病极具挑战性。抗体脂质纳米颗粒（Ab-LNPs）正被探索用于靶向递送眼部治疗药物，包括基因疗法、小分子药物和生物制剂。通过使用靶向眼部组织中特定受体的抗体，这些纳米颗粒可以实现局部药物递送，用于治疗视网膜疾病，例如黄斑变性或糖尿病视网膜病变。

参考

Juan, A.等。抗体偶联聚合物纳米粒子在乳腺癌治疗中的应用概述。药物学。2020, 12 (9): 802。