Der VHH-Antikörper ist ein natürlich vorkommender Antikörper ohne leichte Kette (VL) im Serum von Kamelen. Seine Struktur ist einfach und besteht aus nur zwei schweren Ketten (VH). Nanobodies umfassen die variable Region der schweren Kette (VHH) mit einem Molekulargewicht von etwa 15 kDa. Der VHH-Antikörper erkennt Antigene normal und zeichnet sich durch hervorragende Affinität, Spezifität, Stabilität und Penetration aus. Antikörper gegen diese Struktur wurden inzwischen auch in anderen Tieren wie Alpakas und Haien gefunden. Nanobodies, die nur eine variable Region der schweren Kette und zwei konventionelle CH2- und CH3-Regionen enthalten, stellen trotz fehlender VL-Domäne hochstabile Einzeldomänen-Antikörper und die kleinste bekannte Bindungseinheit mit Antikörperaktivität dar. Alpha Lifetech bietet seinen Kunden Dienstleistungen wie die Herstellung, den Aufbau und das Screening von Nanokörperbibliotheken, die Expression von VHH-Nanokörpern sowie eine Reihe weiterer Services. Mithilfe unserer Plattform für Nanokörpersynthese und Phagen-Display-Entwicklung können wir effizient verschiedene Phagen-Antikörperbibliotheken erstellen und screenen und unseren Kunden spezifische Antikörperlösungen mit hoher Spezifität anbieten. Wir entwickeln außerdem professionelle Strategien zur Humanisierung von Antikörpern, die für die Humanisierung von Nanokörpern geeignet sind und eine nahezu gleichwertige Qualität wie humane Antikörper aufweisen.

Zunächst ermöglicht ein gesundes Alpaka die Stimulation seines Immunsystems durch Immunogene, wodurch eine Immunantwort ausgelöst wird. Diese Tiere können Einzeldomänen-Antikörper produzieren. Anschließend isolierten wir einzelne B-Zellen aus den peripheren mononukleären Blutzellen (PBMC) von Alpakas. Die RNA dieser B-Zellen wurde extrahiert und in cDNA transkribiert. Diese diente schließlich als Vorlage für die Identifizierung unserer Ziel-VHH-Sequenz mittels Gelelektrophorese. Im nächsten Schritt führten wir eine Sequenzanalyse der identifizierten VHH-Antikörpersequenz durch, wodurch die Stabilität und Affinität des hergestellten VHH-Antikörpers verbessert werden konnte. Gleichzeitig konnten wir gezielte Mutagenese und Stabilitätsprüfungen der VHH-Antikörper durchführen. Durch die Anwendung spezieller Methoden, wie z. B. gezielter Mutationen, konnten wir eine höhere Stabilität der VHH-Antikörpermutanten erzielen. Die resultierende VHH-Sequenz wurde anschließend in einen geeigneten Expressionsvektor (z. B. Plasmid, Virus) für die VHH-Antikörperexpression kloniert. Schließlich werden VHH-Antikörper mittels Phagen- oder Hefedisplay-Technologie auf der Oberfläche des Wirts exprimiert. Anschließend werden Nanoantikörper, die spezifisch an das Zielantigen binden können, mithilfe beschichteter Antigene und ELISA selektiert. Alpha Lifetech sequenziert und verifiziert die selektierten Nanokörper, um die Korrektheit und funktionelle Aktivität der an die Kunden gelieferten Nanokörpersequenzen sicherzustellen.

Die VHH-Technologie nutzt verschiedene Fortschritte in der Gentechnik, um das Zielgen unter normalen Bedingungen neu zu spleißen und zu rekombinieren. Dadurch entsteht ein hochbindendes Werkzeug für andere Technologien, das verschiedene Markierungen tragen kann. Die mittels VHH-Technologie produzierten Antikörper lassen sich zudem leicht aufreinigen. Alpha Lifetech kann mithilfe von Hochdurchsatz-Screening-Verfahren innerhalb kurzer Zeit aus einer großen Anzahl von Antikörpern diejenigen VHH-Antikörper mit den von Kunden benötigten spezifischen Funktionen identifizieren. VHH-Antikörper können durch Einwirkung hoher Temperaturen und anderer Lösungsmittel unbegrenzt und kostengünstig produziert werden. Sie lassen sich gentechnisch so verändern, dass sie weitere Anwendungen ermöglichen, beispielsweise als Gerüststrukturen, Markierungen oder durch den Austausch spezifischer Aminosäuren. VHH-Antikörper eignen sich für alle gängigen Plattformen, die konventionelle Antikörper verwenden, wie Mikrotiterplatten, elektrochemische Biosensoren und Lateral-Flow-Tests. Aufgrund ihrer geringeren Größe weisen VHH-Antikörper eine höhere Dichte in der Bindungsdomäne auf, was zu einem deutlich verstärkten Signal und somit zu einer höheren Sensitivität führt. Gleichzeitig findet der VHH-Antikörper ein breites Anwendungsgebiet in der Tumordiagnostik und -therapie, der Entzündungsdiagnostik, der Behandlung von Erkrankungen des zentralen Nervensystems und weiteren Bereichen. VHH-Antikörper eignen sich besonders gut zur Überwachung von Mykotoxinen in Lebens- und Futtermitteln, da sie leicht gentechnisch hergestellt werden können und eine ausgezeichnete Stabilität aufweisen.

Im Rahmen der Immunisierung werden verschiedene Immunogene eingesetzt. Je nach ihren Eigenschaften lassen sie sich in natürliche, rekombinante, synthetische und niedermolekulare Antigene unterteilen. Zu den natürlichen Antigenen zählen virale Immunogene. Deren Aufreinigung ist komplex und aufwendiger als die anderer Immunogene, was mit höheren Kosten verbunden ist. Virale Immunogene werden in Ganzvirusimpfstoffe, Subunit-Impfstoffe, Vektorimpfstoffe und mRNA-Impfstoffe unterteilt. Ganzvirusimpfstoffe regen den Körper zur Immunantwort an, erfordern jedoch die vollständige Inaktivierung des Virus, was die Herstellung aufwendiger macht. Subunit-Impfstoffe nutzen lediglich virale Oberflächenproteine ​​als Antigen und bieten daher eine hohe Sicherheit. Allerdings ist die Zugabe eines Adjuvans zur Verstärkung der Immunwirkung notwendig. Nach genetischer Modifikation werden Adenoviren und Lentiviren als Vektoren eingesetzt, um durch Virusreplikation und -expression eine Immunantwort auszulösen. Die Immunwirkung ist effizient und anhaltend, der Herstellungsprozess jedoch komplex, weshalb strenge Biosicherheitsmaßnahmen erforderlich sind. mRNA kann zwar direkt in Zellen eingeschleust werden, sodass diese Antigene exprimieren und eine Immunantwort auslösen können, dieser Prozess ist jedoch schwieriger und erfordert die Gewährleistung der Stabilität und Effizienz der mRNA-Übertragung. Obwohl sich rekombinante Antigene in ihrer Konformation von natürlichen Antigenen unterscheiden, können sie in großem Umfang industriell hergestellt werden. Kleinmolekulare Proteine ​​oder Polypeptid-Antigene lassen sich in vitro synthetisieren. Ihre Struktur ist kontrollierbar, kann aber im Design komplex sein. Kleinmolekulare Antigene sind meist niedermolekulare Verbindungen wie Peptide und Nukleotide, da sie selbst nicht immunogen sind und daher erst nach der Kopplung an makromolekulare Träger als Immunogene eingesetzt werden können.

Nanoantikörper weisen ein sehr geringes Molekulargewicht auf, üblicherweise etwa 12–15 kDa, also nur ein Zehntel des Molekulargewichts herkömmlicher IgG-Antikörper. Ihre Kristallstruktur ähnelt einem Rugbyball mit einem Durchmesser von ca. 2,5 nm und einer Länge von ca. 4,2 nm. Diese einzigartige Molekularstruktur ermöglicht eine gute Gewebepenetration, eine kürzere Halbwertszeit und eine höhere renale Clearance, da sie die Blut-Hirn-Schranke überwindet. Nanoantikörper bestehen aus komplementären Determinantenregionen (CDR) und einem Rückgrat. Zu den CDR-Regionen gehören CDR1, CDR2 und CDR3. Die Länge der CDR3-Region von 3 bis 28 Aminosäuren gewährleistet die Speicherkapazität der Nanoantikörperbibliothek. Im Vergleich zur CDR3-Region herkömmlicher Antikörper mit nur 8 bis 15 Aminosäuren ermöglichten längere CDR3-Regionen die Identifizierung verborgener Epitope auf der Oberfläche des Antigens. Die Rückgratregion der Nanokörper umfasst FR 1, FR 2, FR 3 und FR 4, wobei FR 2 vier hydrophile Aminosäuremutationen aufweist. Diese Mutation erhöht die Wasserlöslichkeit des Antikörpers. Die spezielle Disulfidbrücke zwischen CDR 1 und CDR 3 verbessert die Stabilität der Antikörper unter hohem Druck, hohen Temperaturen, Denaturierungsmitteln und anderen Bedingungen. Dies begünstigt die Herstellung und Konservierung der Nanokörper und eröffnet zudem neue Verabreichungsmöglichkeiten.