顶刊重磅研究｜突破胞内屏障！可穿透细胞的纳米抗体，让“折叠错误”的CFTR重获功能

囊性纤维化（Cystic Fibrosis, CF）作为一种常见的致死性常染色体隐性遗传病，困扰着全球众多患者，而F508del-CFTR（囊性纤维化跨膜传导调节因子）突变是引发该病最主要的“元凶”，约90%的CF患者都携带这一突变。长期以来，如何修复这一突变导致的蛋白功能缺陷，是CF治疗领域亟待攻克的难题。

近期，国际顶级期刊Nature Chemical Biology刊发了一项重磅研究，德国柏林夏里特医学院与莱布尼茨分子药理学研究所团队联手，开发出可穿透细胞的CFTR靶向纳米抗体，首次实现“胞外给药、胞内修复致病蛋白”，为囊性纤维化治疗带来全新范式，也让纳米抗体的应用从胞外靶点正式迈入胞内蛋白领域。

CF治疗的核心困境：F508del突变让CFTR “夭折”在内质网

• CFTR及治病机制： 其全称为囊性纤维化跨膜传导调节因子，是定位在细胞膜上的氯离子通道，负责调控气道、消化道等上皮组织的水盐平衡，维持黏液正常流动性。一旦CFTR基因发生F508del突变，编码的氯离子通道会出现折叠错误，无法完成正常的成熟加工，被细胞质控系统识别后提前降解，极少能转运到细胞膜上发挥功能。
• F508del-CFTR 突变：这一突变直接导致患者肺部黏液异常黏稠，堵塞气道，引发反复感染、慢性炎症，最终造成肺功能不可逆损伤；同时还会伴随胰腺功能不全、营养不良等多系统症状，严重威胁患者生命。
• 目前临床一线治疗方案：为ETI三联疗法，即小分子化药Elexacaftor/Ivacaftor/Tezacaftor（依来卡托/替扎卡托/依伐卡托），虽能部分修复F508del-CFTR功能，但仅能恢复约55%的正常通道活性，无法从根本上稳定CFTR的NBD1（ATP结合部位） 结构域，疗效存在明显天花板。且小分子药物难以精准靶向胞内错误折叠蛋白，存在一定的局限性，临床亟需全新机制的治疗手段。

纳米抗体破局：从“胞外卫士”到“胞内工匠”的华丽转型

• 纳米抗体（Nanobody）是源自骆驼科动物重链抗体的可变区，具备分子量小、稳定性高、特异性强、易改造等优势[4]，是当下生物医药领域的明星分子。但长期以来，纳米抗体的应用被局限在胞外靶点，无法穿透细胞膜靶向胞内致病蛋白，成为其临床转化的最大瓶颈。
• 本研究团队巧妙破解这一难题，构建了CPP（细胞穿透肽） -纳米抗体偶联物（见图1）：
• 筛选获得靶向CFTR NBD1结构域的纳米抗体NB1，该纳米抗体能精准结合F508del-CFTR，发挥分子伴侣作用，稳定错误折叠的蛋白结构；
• 通过二硫键将细胞穿透肽R10（CPP） 与NB1偶联，赋予纳米抗体高效胞内递送能力，无需基因递送，直接通过胞外给药穿透细胞膜；
• 进入细胞后，二硫键在胞内还原环境中断裂，释放功能性NB1，精准结合并修复F508del-CFTR。

这一设计既保留了纳米抗体的高特异性，又突破了细胞膜屏障，让纳米抗体首次成为“胞内蛋白修复工匠”，为折叠错误类遗传病治疗提供了全新思路。

图1 细胞通透纳米抗体作用机制图

硬核数据验证：纳米抗体让CFTR功能恢复至近正常水平

研究团队通过细胞实验、患者原代细胞实验等多维度验证了该可穿透纳米抗体的疗效，数据极具说服力：

• 高效胞内递送，安全无毒性纳米抗体可高效穿透CFBE细胞（人囊性纤维化支气管上皮细胞） 、HEK（人胚肾细胞）、患者原代气道上皮细胞等多种细胞，给药24小时后仍能在胞质内稳定存在（见图2a）；浓度≤75μM时，细胞存活率超80%，无明显膜损伤，具备良好的成药安全性（见图3）。
• 精准靶向，特异性结合F508del-CFTR共定位实验显示，纳米抗体与胞内F508del-CFTR共定位系数达0.65，而对照纳米抗体无特异性结合，证明其胞内靶向的精准性，避免脱靶效应（见图2b）。

图2 细胞递送CFTR结合纳米抗体

图3 NB1向CFBE41o-细胞的递送存活率分析

• 恢复CFTR成熟与膜定位Western blot结果显示，纳米抗体处理后，F508del-CFTR从核心糖基化的未成熟B带，转变为复合糖基化的成熟C带，成功从内质网转运至细胞膜；流式细胞术证实，细胞膜表面CFTR表达量显著提升，效果媲美低温拯救（27℃）的经典阳性对照（见图4d,e）。

图4 纳米抗体处理挽救了F508del-CFTR的成熟、运输和氯离子通道功能，并增强了CFBE41o-细胞对CFTR调节剂的反应

• 恢复氯离子通道功能，疗效显著Ussing室功能实验表明，纳米抗体可剂量依赖性恢复F508del-CFTR的氯离子转运活性，最优浓度下（75μM NB1-R10+30μM TNB-R10），通道活性大幅回升，且具备CFTR抑制剂敏感性，证实功能修复的特异性（见图5a,b）。

图5 CFTR成熟度与转运分析

• 与ETI协同，突破临床疗效天花板最具转化价值的是，该纳米抗体与临床ETI三联疗法联用，在CF患者原代气道上皮细胞中，将CFTR功能从ETI单药的55%，提升至近89%的正常水平，提升幅度达1.8-3.8倍，实现协同增效，为临床联合治疗提供了关键依据（见图6e,f）。

图6 纳米抗体处理挽救了F508del-CFTR氯离子通道功能，并增强了CFTR调节剂在囊性纤维化原级气道培养中的反应

纳米抗体的核心价值：重新定义胞内蛋白靶向治疗

这项研究不仅攻克了囊性纤维化的治疗难题，更重塑了纳米抗体的应用边界，其核心价值体现在三大维度：

• 突破应用壁垒首次实现胞外给药、胞内起效的可穿透纳米抗体，打破纳米抗体仅能靶向胞外靶点的局限，为胞内致病蛋白（如折叠错误、功能异常蛋白）提供了全新治疗工具。
• 机制互补，疗效升级小分子药物靶向CFTR跨膜区，纳米抗体靶向NBD1结构域，二者机制互补，从不同位点稳定蛋白结构，协同提升疗效，解决现有小分子药物疗效不足的痛点。
• 广谱适配，拓展疾病版图该胞内递送策略不局限于CFTR，可推广至阿尔茨海默病、帕金森病、溶酶体贮积症等多种蛋白折叠异常引发的遗传病，具备极强的通用性和拓展性。
• 临床转化潜力巨大纳米抗体可通过雾化吸入给药，直接作用于肺部气道上皮细胞，靶向性更强、全身副作用更低，契合CF肺部局部治疗的临床需求，具备快速临床转化的潜力。

总结：纳米抗体开启胞内治疗新时代

从囊性纤维化的精准治疗，到纳米抗体的应用革新，这项研究，无疑是生物医药领域的里程碑式突破。可穿透细胞的CFTR靶向纳米抗体，既解决了F508del-CFTR折叠错误的核心致病机制，又突破了纳米抗体胞内应用的技术瓶颈，为囊性纤维化患者带来了更高效、更精准的治疗希望，也为全球众多蛋白折叠异常疾病提供了可复制的治疗范式。未来，随着递送系统优化、吸入制剂开发，这类胞内靶向纳米抗体有望从实验室走向临床，成为继小分子药物、传统抗体后，又一重磅生物药类型，让更多罕见病、遗传病患者迎来治疗曙光。

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