17 mRNA反轉錄成雙鏈的互補（cDNA / complementary DNA），然後在聚合酶鏈反應（PCR / polymerase chain reaction）中使用專門設計的引物複製可變區的 DNA 序 列。接著，科學家會將攜帶不同可變區序列的重組質粒引 入噬菌體（病毒的一種），使它們在其表面表達相應的奈 米抗體。有些噬菌體表面會表達能與目標抗原結合的奈米 抗體，所以最後一步就是挑出這些噬菌體，並以 DNA測 序法找出目標奈米抗體的 DNA 序列。有了這項資訊，我們 就可以對大腸桿菌（Escherichia coli）進行基因改造，大 量生產所需的奈米抗體 [5]。 對癌症患者來說，找出癌組織在體內的分佈對診斷 和後續治療至關重要。要以正電子放射斷層掃描（PET / positron emission tomography）拍攝腫瘤組織，我們 需要一種可被檢測的放射性追蹤劑（探針），它應能專一地 與目標腫瘤抗原結合。毫無疑問，具有高度專一性的奈米 抗體正是理想的探針。為了使奈米抗體得以被探測，科學 家提出了一個巧妙的解決方案，就是以氟 -18 或鋯 -89 等 放射性同位素標記奈米抗體 [6]。奈米抗體比傳統抗體的 優勝之處在於體積細小，這讓奈米抗體得以輕鬆穿透腫瘤 組織，從而揭示更多隱藏的癌細胞。 奈米抗體跟傳統抗體一樣，也能用於治療用途。在 2020 年，瑞典科學家報告了一項激動人心的發現：一種羊 駝製造的奈米抗體可以通過阻斷 SARS-CoV-2 與宿主細 胞受體的相互作用來中和新型冠狀病毒，從而阻止病毒進 入和感染宿主細胞 [7]。奈米抗體也有望成為新一代癌症 療法。事實上，科學家一直在開發針對結腸癌、乳癌和肝癌 的奈米抗體藥物 [4]，他們相信這些藥物能阻斷重要的癌 細胞信號，或在化療和放射治療中作為載體，運送藥物分 子及放射性化合物到腫瘤組織以消滅癌細胞。 除了在疾病相關的應用外，科學家們亦在活細胞成像 （live cell imaging）中使用奈米抗體。透過將羊駝奈米 抗體與綠色螢光蛋白融合，研究人員便能實時觀察目標蛋 白在免疫反應中的作用 [8]。結構生物學家也對奈米抗體深 感興趣，他們在奈米抗體的幫助下通過 X 射線晶體學（註 一）和冷凍電子顯微鏡（註二）來確定蛋白質結構 [9-11]。 奈米抗體絕不只有上面提及的用途，直至今天，科學家 仍在積極探索奈米抗體的其他應用。各位讀者，當你與家 人朋友一起參觀羊駝農場時，別忘了和他們分享這些可愛 生物的奇妙之處！ 1 X射線晶體學（X-ray crystallography）：一種用於找出結晶樣本三維分子 和原子排列的常用技術。樣本會被暴露在 X 射線下，產生的 X 射線衍射圖可 用於確定樣本的結構。然而，準備結晶樣本的過程具有一定挑戰性，奈米抗 體正正能用於增加結晶成功率 [10]。 2 冷凍電子顯微術（Cryo-electron microscopy / cryo-EM）：使用傳統透 射電子顯微術時，生物分子可能會被高能量的電子燃燒或破壞，而冷凍電子 顯微術則使用冷凍樣本和強度較低的電子束 [12]。過去研究小蛋白質（<100 kDa）在技術上極具挑戰性，但現在奈米抗體能讓結構生物學家通過冷凍電 子顯微術研究小蛋白質 [11]。 References 參考資料： [1] Hamers-Casterman C, Atarhouch T, Muyldermans S, et al. Naturally occurring antibodies devoid of light chains. Nature. 1993;363(6428):446-448. doi:10.1038/363446a0 [2] Muyldermans S. Single domain camel antibodies: Current status. Reviews in Molecular Biotechnology. 2001;74(4):277-302. doi:10.1016/s1389-0352(01)00021-6 [3] Salvador J-P, Vilaplana L, Marco M-P. Nanobody: Outstanding features for diagnostic and therapeutic applications. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2019;411(9):1703-1713. doi:10.1007/s00216-019-01633-4 [4] Sun S, Ding Z, Yang X, et al. Nanobody: A Small Antibody with Big Implications for Tumor Therapeutic Strategy. International Journal of Nanomedicine. 2021;16:2337-2356. doi:10.2147/ijn.s297631 [5] de Marco A. Recombinant expression of nanobodies and nanobody-derived immunoreagents. Protein Expression and Purification. 2020;172:105645. doi:10.1016/j.pep.2020.105645 [6] Yang EY, Shah K. Nanobodies: Next generation of cancer diagnostics and therapeutics. Frontiers in Oncology. 2020;10:1182. doi:10.3389/fonc.2020.01182 [7] Hanke L, Vidakovics Perez L, Sheward DJ, et al. An alpaca nanobody neutralizes SARS-COV-2 by blocking receptor interaction. Nature Communications. 2020;11(1):4420. doi:10.1038/s41467-020-18174-5 [8] Schmidt FI, Lu A, Chen JW, et al. A single domain antibody fragment that recognizes the adaptor ASC defines the role of ASC domains in inflammasome assembly. Journal of Experimental Medicine. 2016;213(5):771-790. doi:10.1084/jem.20151790 [9] Domanska K, Vanderhaegen S, Srinivasan V, et al. Atomic structure of a nanobody-trapped domainswapped dimer of an amyloidogenic B2-microglobulin variant. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2011;108(4):1314-1319. doi:10.1073/ pnas.1008560108 [10] Koide S. Engineering of recombinant crystallization chaperones. Current Opinion in Structural Biology. 2009;19(4):449-457. doi:10.1016/j.sbi.2009.04.008 [11] Wu X, Rapoport TA. Cryo-EM structure determination of small proteins by nanobody-binding scaffolds (Legobodies). Proceedings of the National Academy of Sciences. 2021;118(41):e2115001118. doi:10.1073/ pnas.2115001118 [12] Broadwith P. Explainer: What is cryo-electron microscopy. Chemistry World. https://www. chemistryworld.com/news/explainer-what-is-cryoelectron-microscopy/3008091.article.
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