單鏈抗體（single-chain variable fragment， scFv）是由抗體重鏈的可變區(qū)與輕鏈的可變區(qū)在一段肽鏈的連接下構(gòu)成的小分子，是具有抗體活性的最小功能結(jié)構(gòu)單位。單鏈抗體可以由表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行表達(dá)，也可以用噬菌體展示技      術(shù)進(jìn)行制備。由于其分子質(zhì)量小，穿透力強(qiáng)，半衰期短，免疫原性低等特點(diǎn)，在疾病臨床診斷、治療、預(yù)防等方面      具有重要作用和廣闊的應(yīng)用前景。本文就單鏈抗體的結(jié)構(gòu)、制備、應(yīng)用等方面做一個(gè)概述。

scFv 結(jié)構(gòu)

       完整的抗體由兩條重鏈（heavy chain，H）和兩條輕鏈（light chain，L）構(gòu)成，透過(guò)人工改造，可使其只表達(dá)可變區(qū)，通過(guò)人工合成的連接肽（Linker）基因?qū)⒖贵w重鏈可變區(qū)（V_H）和輕鏈可變區(qū)（V_L）連接成重組基因，由該重組基因表達(dá)的抗體就稱為單鏈抗體（scFv）。在結(jié)構(gòu)上，可以將重鏈的 N 端與輕鏈的 C 端相連，也可以將輕鏈的 N 端與重鏈的 C 端相連。Linker 長(zhǎng)度通常為 15~25 個(gè)氨基酸，通常由甘氨酸（Gly）和絲氨酸（Ser）構(gòu)成，具有一定彈性及蛋白酶抗性，Linker 的作用是連接 V_H，V_L，并保持一定的彈性，使 V_H，V_L 的功能區(qū)折疊后仍可配對(duì)， 構(gòu)成單價(jià)抗原結(jié)合位點(diǎn)。

scFv 片段為一價(jià)，可以通過(guò)連接兩個(gè) scFv 片段制作出二價(jià)的 scFv。二價(jià) scFv 一般有兩種結(jié)構(gòu)，一種是形成一條含有兩個(gè)重鏈可變區(qū)與兩個(gè)輕鏈可變區(qū)的單肽鏈，叫做串聯(lián)抗體（tandem di-scFvs）；另一種是將 Linker 的長(zhǎng)度從 15 縮短到 3~12 個(gè)，使來(lái)自兩個(gè)不同分子的 V_H 和 V_L 功能區(qū)相互配對(duì)，形成一個(gè)二聚體結(jié)構(gòu)，叫做 Diabodies

（如果 Diabodies 是由來(lái)自兩個(gè)不同抗原的可變區(qū)組成，那么就會(huì)形成雙特異性抗體）。與此類似，可以生產(chǎn)一條具有三個(gè)重鏈可變區(qū)與三個(gè)輕鏈可變區(qū)的串聯(lián)抗體（tandem di-scFvs），也可以通過(guò)進(jìn)一步縮短 Linker 長(zhǎng)度，從而使來(lái)自三個(gè)不同分子的 V_H 和 V_L 功能區(qū)相互配對(duì)，形成一個(gè)三聚體（triabodies）。與一般的 scFv 片段相比，scFv 多聚體抗原結(jié)合價(jià)增加，具有更高的親和力。

單鏈抗體的制備與高親和力scFv 片段篩選

scFv 可在多個(gè)表達(dá)系統(tǒng)中進(jìn)行表達(dá)，目前比較常用的，是大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)和哺乳動(dòng)物表達(dá)系統(tǒng)。通過(guò)噬菌體展示技術(shù)也可生產(chǎn)得到 scFv 片段。通過(guò)免疫動(dòng)物實(shí)驗(yàn)得到雜交瘤細(xì)胞，從中提取 cDNA，利用逆轉(zhuǎn)錄 PCR（RT-PCR） 得到全套抗體的重鏈可變區(qū) V_H 與輕鏈可變區(qū) V_L，利用重疊 PCR（SOE-PCR）將 V_H，V_L 片段拼接擴(kuò)增得到單鏈抗體可變區(qū)基因片段（scFv）。將 scFv 基因克隆到合適的噬菌體載體中，電轉(zhuǎn)感受態(tài)大腸桿菌，輔助噬菌體超染， 得到的上清液即為單鏈抗體庫(kù)。以特異性抗原為固相，經(jīng) 3~5 輪的“吸附-洗脫-擴(kuò)增”篩選，即可得到富集的能與抗原特異性結(jié)合的單鏈抗體。（噬菌體展示技術(shù)制備 scFv 詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟）

單鏈抗體的純化

單鏈抗體缺乏在完整抗體中含有的 Fc 片段，因此普通的結(jié)合位點(diǎn)（Protein G）不能用來(lái)純化抗體。通常，在 scFv 片段的 C 端加上 6 個(gè)組氨酸，然后利用金屬螯合親和層析（IMAC）可以對(duì)單鏈抗體進(jìn)行純化。除此之外，蛋白 L 可以和輕鏈的可變區(qū)相互作用，因此也可以用蛋白 L 進(jìn)行抗體的純化。

某些特殊的 ScFv 片段也可以被 Protein A 捕獲并純化，但其中的原理處于未知狀態(tài)。
 

單鏈抗體的應(yīng)用

scFv 具有分子質(zhì)量小、穿透力將強(qiáng)、特異性較高等優(yōu)點(diǎn)，在靶向治療、影像診斷、細(xì)胞內(nèi)免疫、生物檢測(cè)等方面有著重要的應(yīng)用。在靶向治療方面，可以將藥物和毒素與 scFv 鏈接，形成免疫藥物或者免疫毒素等，利用抗原與抗體特異性結(jié)合的特點(diǎn)，定位于靶細(xì)胞，對(duì)靶細(xì)胞進(jìn)行特異性免疫殺傷；在影像診斷方面，由于 scFv 穿透力強(qiáng)，在腫瘤組織中的分布指數(shù)較完整抗體分子分子高，在放射顯像時(shí)，放射性核素排出較快，對(duì)身體危害小，可用于腫瘤的顯像定位診斷；在細(xì)胞內(nèi)免疫方面，病毒感染生物體后，細(xì)胞內(nèi)表達(dá)能識(shí)別某種病毒編碼蛋白的抗體，從而阻止病毒在細(xì)胞間傳遞，抗病毒蛋白的單鏈抗體可以在細(xì)胞內(nèi)克隆與表達(dá)，從而可用于病毒感染性疾病的診斷和治療；      在生物監(jiān)測(cè)方面，scFv 親和力好，易于制備，因此被用來(lái)快速準(zhǔn)確食物和水等物質(zhì)中的有害物質(zhì)。

目前，scFv 已經(jīng)成為基因工程研究的熱點(diǎn)。隨著對(duì) scFv 研究的不斷深入，相信在不久的將來(lái)，scFv 將憑借自身的優(yōu)勢(shì)，在醫(yī)學(xué)、食品等領(lǐng)域發(fā)揮更巨大的應(yīng)用。