抗体药物在过去几十年重塑了现代医学，尤其在囊性纤维化等疾病领域。早期进展源于识别疾病背后的基因突变，随后开发出部分修正缺陷蛋白的疗法。尽管这些治疗改善了临床结局，却未能完全恢复正常功能。最新进展通过将抗体技术的应用范围延伸至细胞内部——许多疾病过程的实际起点——进一步推动了这一领域发展。
该方法采用纳米抗体（一种更小、更紧凑的抗体片段），因为完整抗体无法穿过细胞膜，只能结合细胞表面靶点。这种纳米抗体进入细胞内部并稳定突变的囊性纤维化蛋白，帮助其正常运作。在囊性纤维化中，调节盐分和水分运输的蛋白结构异常，现有药物虽能改善其折叠或活性，却无法完全修复。早期研究曾探索使用工程化系统（包括AI引导设计）开发细胞内纳米抗体，但核心挑战始终在于：如何将蛋白质以活性形式递送至细胞内部。本研究通过使纳米抗体自身具备穿膜能力，成功解决了这一难题。
新研究结合精准蛋白质靶向与膜运输技术，将纳米抗体与专为穿越细胞膜设计的分子标签融合。这种杂合分子能够触及长期被认为难以修复的细胞内蛋白，并恢复其大部分功能。当与现有药物联用时，患者源性细胞中的效果接近正常活性水平，表明这是扩展当前治疗范围的强有力新途径。
转化纳米抗体为细胞内药物
纳米抗体经工程化设计，可像传统抗体一样紧密结合特定蛋白质。其微小尺寸使其比大型抗体更稳定且更易穿透组织。
为将纳米抗体转运至细胞内部，研究人员将其与一段由10个带正电荷精氨酸氨基酸组成的短穿膜肽融合。这些肽与带负电荷的细胞表面相互作用并被摄取，同时携带纳米抗体进入细胞。随后部分蛋白逃逸至细胞内部，使纳米抗体能够到达靶点。若无此肽段，纳米抗体完全无法进入细胞。
修复囊性纤维化中的错误折叠蛋白
寓性纤维化由一种突变引发，该突变扭曲了名为CFTR（囊性纤维化跨膜传导调节因子）的蛋白，阻碍其正确折叠并抵达细胞表面——此处CFTR负责调节氯离子运动。其后果是肺部产生浓稠黏液，导致慢性呼吸道疾病。
本研究使用的纳米抗体直接结合CFTR中因该突变而不稳定的区域。进入细胞后，它稳定错误折叠的蛋白，使其能正常成熟并转运至细胞膜。在此位置，CFTR得以恢复功能性通道的作用。
经纳米抗体处理的细胞产生更多成熟CFTR蛋白，并在细胞表面显示更高水平的蛋白表达。最重要的是，修复后的蛋白具有功能性：随着更多纳米抗体进入细胞，氯离子转运（囊性纤维化中受损的关键过程）显著增强。
现有疗法的协同增效
尽管现有小分子药物能稳定蛋白其他区域，但纳米抗体直接靶向突变直接影响的特定结构域。两者联用可相互强化。
在细胞模型中，纳米抗体与获批药物组合联用，使CFTR活性大幅提升——远超单一方法的效果。在患者源性气道细胞中，这种联合治疗将功能恢复至接近正常水平，达到健康细胞中观察值的近90%。
突破细胞膜屏障
将蛋白质药物递送至细胞内部一直是医学领域的重大挑战。许多实验方法依赖基因疗法迫使细胞内部产生治疗性蛋白，但该策略本身引入复杂性和风险。
本方法选择直接递送蛋白质，无需改变细胞遗传物质。穿膜肽将纳米抗体带入细胞，使其能够与靶点相互作用。
此递送方式在原代人源气道细胞中同样有效——这类细胞通常更难操控。即使在这些更贴近实际的模型中，纳米抗体仍能进入细胞并改善CFTR功能。
超越囊性纤维化的应用前景
尽管该纳米抗体靶向CFTR，其意义远不止于此。可穿透细胞的纳米抗体为靶向细胞内功能障碍蛋白提供了潜在途径，这对从罕见遗传病到常见疾病均至关重要。通过结合精准蛋白质识别与穿越细胞屏障的能力，它们为从源头纠正疾病机制开辟了可能。
后续研究将优化递送方式，特别是在肺部等复杂环境（黏液可能阻碍细胞接触）中。但原理现已明确：蛋白质药物可被设计为抵达细胞内部靶点。将蛋白药物送入细胞内部，极大拓展了这些疗法的作用范围——以及未来可能治疗的疾病谱系。
本文是纳米抗体医学应用系列文章的第二篇。
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