Single-Chain Fragment Variable (ScFv)
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发布时间：2024-10-01 15:27
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时间：2024-10-14 07:56
ScFv，全称为“Single-Chain Fragment Variable”，是一种基因工程融合蛋白，由抗体重链的可变区与轻链的可变区在一段肽链的连接下构成的小分子。Fv片段是具有抗原结合活性的最小免疫球蛋白分子单位。ScFv抗体包含重链可变区（VH）和轻链可变区（VL），在两个可变区之间通过人工合成的肽连接物连接。这种肽连接物在大肠杆菌中容易表达，使得ScFv抗体可以通过蛋白质工程进行改善，如提高亲和性或改变其特异性。
ScFv的结构与应用
ScFv抗体具有分子量小（仅为完整抗体的1/6）、穿透力强、体内半衰期短、免疫原性低、可在原核细胞系统表达以及易于基因工程改造等特点，因此在生物学、医学领域、实验室研究以及疾病诊治方面得到广泛应用。然而，单链抗体也存在一些不足，如亲和力低、功能单一、稳定性较差以及体内清除过快等。
ScFv多聚体发展
为了克服单链抗体的缺点，近年来发展出了ScFv多聚体，如Diabodies和Triabodies。Diabodies是通过人工合成的肽连接物连接两个不同ScFv分子的VH和VL区形成，能够与两种不同的抗原特异性结合。Triabodies则是在Diabodies的基础上进一步形成，可以与三种抗原结合。这些多聚体结构在功能上表现出与完整抗体类似的能力，如提高亲和性、多重特异性结合等。
双特异性Diabodies
双特异性Diabodies是Diabodies的一种特殊形式，由两种不同ScFv分子构成，具有双特异性，能够同时与两种抗原特异性结合。与传统双特异性抗体相比，双特异性Diabodies具有如减少非特异性结合、降低宿主抗异源抗体反应、提高穿透力、简化制备过程等优点，适用于免疫诊断及免疫治疗方法。
ScFv表达与纯化
ScFv的表达与纯化通常采用噬菌体展示技术。噬菌体展示技术是一种筛选和改造功能性多肽、蛋白质和抗体的生物技术，能够将蛋白质或多肽的编码基因插入噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置，使外源蛋白与外壳蛋白融合表达，并展示在噬菌体表面。对于ScFv片段的纯化，通常在C端添加HIS-tag，利用金属螯合亲和层析进行纯化。此外，蛋白L也可用于ScFv的纯化，因为它与轻链的可变区有相互作用。
ScFv应用实例
ScFv在结构生物学领域中的应用包括增强冷冻电镜标本玻璃化稳定性、进一步稳定无核苷复合物等。例如，ScFv16的存在能够增强对冷冻电镜标本玻璃化的复杂稳定性，使高质量的单颗粒重建成为可能。在研究μ受体的结构时，通过复合物μOR-Gi-ScFv16使用冷冻电镜技术获得3.5Å的分辨率，ScFv16进一步稳定了所得到的无核苷复合物，防止了GTP介导的无核苷复合物解离。
总结
ScFv作为一种基因工程融合蛋白，具有多种优点，如分子量小、体内半衰期短、易于基因工程改造等，在生物学、医学领域、实验室研究以及疾病诊治方面具有广泛的应用前景。通过发展ScFv多聚体，如Diabodies和Triabodies，进一步提高了其功能特异性，使其在免疫诊断及免疫治疗方法中展现出广阔的应用前景。ScFv的表达与纯化通常采用噬菌体展示技术，通过添加特定标签进行纯化。ScFv在结构生物学领域中的应用证明了其在增强冷冻电镜标本稳定性等方面的重要作用。
