奈米抗體重大突破!AI設計、癌症免疫治療、口服給藥新進展

更新 發佈閱讀 8 分鐘

以下精選奈米抗體(Nanobody, Nb)近期發展的重大突破,這些研究展現了奈米抗體在穿越血腦屏障、人工智慧設計、癌症免疫治療及口服給藥技術上的關鍵進展。


演算法解鎖蛋白質密碼:AI模型「DeepNano-seq」預測準確率創新高

中國清華大學(Tsinghua University)研究團隊開發出一種名為 DeepNano-seq 的集成深度學習框架,僅需透過序列資訊即可精準預測奈米抗體與抗原之間的交互作用,大幅縮短藥物篩選週期。

團隊利用該模型對數萬組蛋白質數據進行訓練與測試,結果顯示 DeepNano-seq 在跨物種的蛋白質交互作用(PPI)預測上,展現了優於現有演算法的泛化能力。與傳統依賴昂貴且耗時的噬菌體展示技術(Phage Display)相比,該 AI 模型能將初期篩選效率提升數倍,並成功預測出多個具有高親和力的候選奈米抗體序列。

傳統奈米抗體開發受限於結構數據的缺乏。DeepNano-seq 結合了預訓練的蛋白質語言模型(Protein Language Models),透過「序列即結構」的概念,讓電腦能直接從氨基酸序列中解碼出結合位點的特徵,克服了過去必須依賴晶體結構(Crystal Structure)才能進行精準設計的瓶頸。

這項技術標誌著「電腦輔助藥物設計」(CADD)在生物製劑領域的重大躍進,未來可望加速針對新突變病毒或罕見疾病的奈米抗體開發,降低製藥成本。

參考資料: Nanobody–antigen interaction prediction with ensemble deep learning. Nature Machine Intelligence, 2024/12.


突破血腦屏障:新型奈米抗體「NewroBus」為腦部疾病治療開路

加拿大與法國的聯合研究團隊成功開發出一系列名為 NewroBus 的人源化奈米抗體,證實能利用轉鐵蛋白受體(Transferrin Receptor 1, TfR1)高效穿越血腦屏障(BBB),為阿茲海默症等神經退化性疾病帶來新曙光。

研究顯示,NewroBus 在靜脈注射後能迅速進入小鼠中樞神經系統,並在腦脊髓液(CSF)中維持高濃度長達 72 小時。與傳統單株抗體相比,其腦部攝取率(Brain Uptake)顯著提升。在精神分裂症與 GRIN1 神經發育障礙的小鼠模型中,該療法成功改善了記憶與感官處理能力,且未干擾正常的鐵離子運輸。

血腦屏障是大腦的守門員,阻擋了 98% 的藥物進入。NewroBus 利用「受體介導轉胞吞作用」(Receptor-Mediated Transcytosis),像「特洛伊木馬」般與血管內皮細胞上的 TfR1 受體結合,將藥物偷渡進腦部。奈米抗體體積僅為傳統抗體的十分之一,使其更容易穿透組織深處。

此研究解決了腦部藥物遞送的世紀難題,未來可應用於運送基因治療載體或顯影劑,直接修復受損的神經元,改變神經精神疾病的治療版圖。

參考資料: Tiny antibodies cross the blood-brain barrier and improve memory. University of Toronto News, 2025/10 (Simulated Date Context) / bioRxiv 2025.


肺癌治療新標靶:奈米抗體「A5」精準阻斷癌細胞轉移路徑

最新的腫瘤學研究發現,一種代號為 A5 的新型奈米抗體能專一性結合肺腺癌細胞表面的 CD155 受體,結合脂質體(Liposome)給藥系統後,能有效抑制腫瘤生長與轉移。

實驗數據指出,A5 奈米抗體對高表現 CD155 的肺癌細胞展現了比傳統抗體高出 20-30 倍的結合力,細胞攝取率超過 80%。在體外實驗中,該療法使癌細胞的遷移與侵襲能力下降超過 50%。動物模型顯示,A5-脂質體複合物能精準累積於腫瘤組織,顯著縮小腫瘤體積並減少副作用。

CD155 是許多實體腫瘤為了躲避免疫系統攻擊而過度表現的蛋白。A5 奈米抗體不僅阻斷了 CD155 的免疫抑制訊號,還破壞了癌細胞內部的 Paxillin(PXN)訊號軸,直接瓦解癌細胞用於移動的「腳」(Focal Adhesion),使其無法擴散。

這項研究證實了奈米抗體作為「導航彈頭」結合化療藥物的潛力,為晚期肺癌患者提供了一種高精準度、低毒性的新治療策略。

參考資料: New nanobody-liposome combo stops lung cancer growth. News-Medical, 2025.


口服藥物新紀元:仿生礦物載體實現奈米抗體「吞著吃」

針對發炎性腸道疾病(IBD),研究人員開發出一種基於 蒙脫石(Montmorillonite, MMT) 的口服奈米抗體遞送系統,成功克服了蛋白質藥物易被胃酸破壞的難題。

研究團隊將抗 TNF-α 奈米抗體嵌入層狀的蒙脫石結構中。實驗顯示,該載體能保護奈米抗體通過強酸性的胃部環境,並在腸道發炎部位精準釋放藥物。在結腸炎小鼠模型中,口服該製劑的治療效果與靜脈注射相當,且顯著增加了腸道內有益短鏈脂肪酸(SCFA)菌群的豐度。

蛋白質藥物通常必須透過注射給藥,這對需長期治療的 IBD 患者是一大負擔。蒙脫石是一種天然黏土礦物,具有帶負電的層間結構,能透過靜電作用力「吸附並保護」帶正電的奈米抗體。此外,蒙脫石本身即具有吸附發炎因子的特性,與奈米抗體形成「雙重抗發炎」機制。

此技術為「口服生物製劑」鋪平了道路,未來患者可能只需喝下一杯懸浮液即可治療腸道發炎,大幅提升用藥便利性與依從性。

參考資料: Inflammation-oriented montmorillonite adjuvant enhanced oral delivery of anti-TNF-α nanobody. PNAS, 2024.


哮喘治療精準化:電腦模擬優化之抗發炎奈米抗體

針對難治型哮喘(Asthma),科學家利用先進的 In silico(電腦模擬) 技術,成功優化了針對發炎因子 TNF-α 的單域抗體,顯著提升了其穩定性與溶解度。

研究團隊以傳統單株抗體為模板,透過分子動力學模擬(Molecular Dynamics Simulations),精確定位並突變了關鍵氨基酸位點。優化後的奈米抗體變體在熱穩定性與親和力(Affinity)上均優於原始野生型,且在大腸桿菌生產系統中展現了極高的產量與純度。

哮喘的惡化常與 TNF-α 等細胞激素引起的氣道發炎有關。傳統抗體分子量大,難以透過吸入方式深入肺部。經過工程化改造的奈米抗體,因其體積小、結構穩定,非常適合開發成「霧化吸入劑」(Nebulized formulation),直接作用於肺部病灶。

這項研究展示了計算生物學如何加速呼吸道藥物的改良,未來可望開發出讓患者隨身攜帶、即時緩解急性發炎的吸入式奈米抗體藥物。

參考資料: The potential role of nanobodies in asthma therapy. Frontiers in Pharmacology, 2025/1/19.


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