抗体是与抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白，由B细胞分化成的浆细胞所产生，存在于脊椎动物的血液等体液中，及其B细胞的细胞膜表面。抗体由2条相同重链（H链）和2条相同的轻链（L链）组成，重链较长，相对分子量较大，而轻链较短，相对分子量较小，抗体呈Y字形对称结构。

纳米抗体（nanobodies，Nbs）是由比利时科学家Hamers等人在骆驼血液内首次发现的一种新型抗体，与传统抗体相比，这种抗体不存在轻链，只有重链可变区（VHH）和两个常规的CH2和CH3区组成，分子量只有15 KDa左右，因此被称为纳米抗体，是目前已知的可结合目标抗原的最小单位。

纳米抗体具有独特的结构优势：

1. 相对分子质量小与免疫原性低

Nbs的骨架区（FRs）与人类VH区的序列同源性超过80%，并且它们的三维结构能够重叠。已经在小鼠体内证明，Nbs因与传统的VH区具有高度的同源性，而且具有很高的构象稳定性，使得其免疫原性很低。

2. 可溶性好

Nbs的VHH与传统抗体的VH存在一些重要的不同，与VH相比，VHH骨架区2（FR2）的4个氨基酸残基（V37F或V37Y、G44E、L45R、W47G）被替换，这4个氨基酸是亲水性的，因此使得Nbs的表面更亲水，增加了它的水溶性。

3. 抗原识别能力强

与传统的VH类似，VHH包括4个FRs和3个互补决定区（CDRs）。与VH相比，VHH的CDR1与CDR3更长，CDR3与CDR1或FR2的半胱氨酸残基结合是通过二硫键实现的，这样使得其结构非常稳定。传统的Fab片段和典型的单链抗体（scFv）只能识别表面抗原，因为它们的抗原结合位点是凹陷或平面的。而VHH有一个主要由CDR3环组成的凸出的抗原决定簇，可以结合凹进去的抗原表位，因此Nbs能够特异性识别一些隐藏的抗原表位，而这些表位是传统抗体无法识别的。所以Nbs比scFv抗体结合部位更适合结合抗原表面的凹槽部分，例如酶的催化反应位点，从而阻断其催化活性。

4. 稳定性高

Nbs能够形成不同的构象模式来保护氨基酸的稳定性。在极端环境条件下，如高温或极酸极碱，普通的多聚抗体会暴露出疏水表面，形成大分子发生沉淀，失去原来的正常功能；而纳米抗体在化学及热变性后可以重新折叠，通过在CDR1与CDR3间重新形成一个二硫键，结构稳定性，保障了其功能活性的稳定。

5. 穿透性强

Nbs能够穿透血脑屏障。研究证实，用骆驼来源的Nbs免疫脑血管内皮细胞，发现Nbs能够通过转胞吞作用，在血管内皮细胞的基底外侧释放。体外研究表明纳米抗体能够穿透血脑屏障，并且能携带M13噬菌体颗粒等一些物质到达脑部。

6. 易于生产

纳米抗体由于其结构简单、相对分子质量小且没有糖基化，易于在酵母表达系统和原核表达系统等蛋白表达系统中大量表达。纳米抗体生产成本较低，易于推广和应用。

纳米抗体凭借其独特的优势在基础研究、疾病诊断与治疗方面应用广泛，一些已进入临床Ⅰ期或Ⅱ期试验，包括肿瘤学、神经学及免疫学等。此外，Nbs还可用于病毒检测与诊断，例如HIV、牛痘病毒、青猴病病毒及登革热等；纳米抗体在环境污染物、生物毒素等小分子化合物的检测中方面也有所应用，提高了检测的灵敏度和操作的简便性；此外，纳米抗体在食品毒理学研究、食品分析检测等方面也有一些研究和应用，例如有研究表明一些Nbs可以和细菌进行结合，抑制细菌的产酶能力，从而发挥一定的治疗作用。