「ナノボディ」の版間の差分

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''Harvard University''<br>

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英：nanobody　独：Nanobody, Nanoantikörper　仏：nanobody　中：纳米抗体　西：nanoanticuerpo

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　最も一般的な免疫グロブリンIgGは重鎖と軽鎖からなっているが、ラクダ科や軟骨魚は重鎖のみでできた免疫グロブリンも持っている。この重鎖抗体は可変領域のみで抗原と結合でき、この小さな単一ドメインはナノボディ（またはVHH）と呼ばれる。ナノボディは、それぞれアミノ酸配列が厳密に定義され、通常の抗体と同じように、免疫沈降法などの生化学的解析や免疫組織化学などに利用できる。また、細胞内でも抗原と結合できる細胞内抗体などとして機能的に発現させることで、神経細胞を含めたさまざまな細胞生物学的分析に利用可能である。診断や抗体医薬への応用も期待される。}}

==単鎖抗体、重鎖抗体 、ナノボディ==

　最も一般的な抗体分子（免疫グロブリンG, IgG）は、別々の[[wj:可変領域|可変領域]]（Variable region）ドメインを持った重鎖と軽鎖からなるヘテロダイマーが１つの抗原を認識し、重鎖の[[wj:定常領域|定常領域]]（Constant region）ドメインを介した[[ジスルフィド結合]]で、もう一つの同じ重鎖と軽鎖 のヘテロダイマーと一緒になって、分子量150kDaほどのY字型のヘテロテトラマーとなっている。

　一方、1993年、[[wj:ヒトコブラクダ|ヒトコブラクダ]]（''Camelus dromedarius''）は、 例外的に軽鎖がない重鎖のみでできた特殊な抗体（'''重鎖抗体''' Heavy chain antibodies ）も持っていることが、Hamers-Castermanらによって報告された<ref><pubmed>8502296</pubmed></ref><ref name=Muyldermans2013><pubmed>23495938</pubmed></ref>。 これは、現存するラクダ科の動物（ヒトコブラクダ、[[wj:フタコブラクダ|フタコブラクダ]]（''Camelus bactorianus''または''ferus''）、[[wj:リャマ|リャマ]]（''Lama glama''）/[[wj:グアナコ|グアナコ]]（''Lama guanicoe''）、[[wj:アルパカ|アルパカ]]（''Vicugna pacos''）/[[wj:ビクーニャ|ビクーニャ]]（''Vicugna vicugna''））に共通して見られる抗体である。その後、[[wj:軟骨魚綱|軟骨魚類]]（[[wj:サメ|サメ]]、[[wj:ギンザメ|ギンザメ]]など）でも類似した重鎖抗体の存在が確認された<ref><pubmed>7877689</pubmed></ref><ref><pubmed>19997068</pubmed></ref>。

　将来的には人工知能などを使ったナノボディのデザインなども可能になるのかもしれない<ref><pubmed>29672675</pubmed></ref><ref><pubmed>28953867</pubmed></ref>。

===既知ナノボディ===

　１つのナノボディは、120アミノ酸（cDNAとして360bp）ほどなので、クローニングなどに利用するための配列を付加しても500bp未満の長さに収めることができる。したがって、利用したい特定ナノボディのアミノ酸配列がわかっていれば、いくつかの民間会社が提供している長鎖DNAを化学合成するサービスなどを利用することで短期間のうちにcDNA配列が入手可能である。

　免疫組織化学に最もよく用いられているのは、ナノボディをタンパク質として精製後、色素分子などを化学的にカップリングするという方法である。このような試薬は既製のナノボディ試薬として市販もされている（例、ChromoTek社<ref>https://www.chromotek.com/</ref> ）。最近、1次抗体を認識する「2次抗体」の活性を持つナノボディが報告されている<ref><pubmed>29263082</pubmed></ref> 。ナノボディの多くは、大腸菌で活性あるものを大量産生、精製することができるので、一度、配列がわかれば、動物を使用する必要がなくなる。

　化学的カップリング反応は、しばしばナノボディの活性を消失させるが、実験的にも条件決定など必ずしも容易ではない。この問題を克服するために開発されたプラットフォームがRANbody（Receptor-and-Nanobody)である<ref name=yamagata2018><pubmed>29440485</pubmed></ref>。

===免疫沈降法===

===イントラボディ、クロモボディ===

　また、GFPナノボディのあるものは、GFPを2つに分割した断片と再構成したGFPを区別できる<ref name=yamagata2018/>。

　ナノボディは、[[分子間相互作用]]（Protein-protein interaction, [[PPI]])の研究ツールとしても有用である<ref><pubmed>24115738</pubmed></ref><ref><pubmed>29949961</pubmed></ref>。このために、１つの効果的な使用法は、イントラボディとして発現させ、[[FRET]]、[[LRET]]といった分子間相互作用を検出するための方法と組み合わせたバイオイメージングである<ref><pubmed>28725224</pubmed></ref><ref><pubmed>27510808 </pubmed></ref><ref><pubmed>27249560 </pubmed></ref>。また、細胞外分子の分子間相互作用研究のツールとしても利用されている<ref><pubmed>27644106</pubmed></ref><ref><pubmed>30033369</pubmed></ref>。   

　また、特定の分子間相互作用を阻害するナノボディを細胞内で発現させたりすることも可能である。このような方法は、分子機能の研究において、タンパク質の数を調整する[[RNAi]]や[[ゲノム編集]]による変異法とは違ったアプローチである<ref><pubmed>28913971</pubmed></ref> 。

==ナノボディー以外の組み換え結合体==

　免疫グロブリンを利用しない組み換え結合体には、このほかにも、アンキリンリピートを利用した'''DARPin'''（Designed ankyrin repeat proteins)などの方法がある<ref name=Helma2015/>。DARPinは認識に関わる構造が凹型になりやすく、パラトープが凸型でタンパク質中に埋もれた構造を認識しやすいナノボディとは対照的である。一般にナノボディは小分子を認識するものは作製が困難であるとされており<ref name=Arbabi2017/>、ナノボディー以外の組み換え結合体はこのようなナノボディの弱点を克服するのに有用であろう。

　近年、生命科学系の研究では、論文発表された実験結果の一部が容易に再現できないとされる問題がしばしば指摘されている。抗体の利用は、この再現性問題の重要な要因の１つであるとされる<ref><pubmed>25993940</pubmed></ref><ref><pubmed>29688318</pubmed></ref>。

　ナノボディは、アミノ酸配列レベルで定義されるので質は同じであり、DNAという形で安価で長期保存が可能である。万一DNAが失われても、登録されたアミノ酸配列をもとにして容易に再生できるので、抗体の利用研究の再現性問題の解決法として注目されている。