在当前药物研发版图中，膜蛋白靶点始终占据核心位置。无论是G蛋白偶联受体（GPCR）、离子通道，还是转运蛋白，它们与信号转导、细胞通讯和疾病发生机制联系紧密。据统计，超过60%的已上市小分子药物靶向膜蛋白，但在抗体药物领域，膜蛋白由于其高度疏水、结构复杂、天然构象依赖脂质环境等特性，一直被视为“难以对付的靶点”。膜蛋白一旦脱离膜环境，往往会出现构象塌陷、表位丢失或功能失活。这直接影响抗体研发中的两个关键环节：免疫阶段与筛选阶段。为了解决膜蛋白表达的问题，研究者们开发了Nanodisc制备技术，这一技术也逐渐成为膜蛋白抗体开发的重要工具，并在近年来的多项研究中展现出可复制的应用价值。
1、Nanodisc技术简介
Nanodisc指的是一类用于稳定和呈现膜蛋白的仿生脂质颗粒体系。其共同特征在于：通过不同类型的膜稳定剂或支架分子，在水相环境中为膜蛋白构建一个尺度可控、成分可定义的脂质双层微环境，从而最大程度保留膜蛋白的天然构象和功能状态。随着技术的发展，Nanodisc 体系已经从早期的膜支架蛋白（MSP）依赖型结构，逐步扩展到多种不同的膜稳定策略。更多关于Nanodisc的分类与特性，请阅读>>
正是这种功能统一、实现路径多样的特性，使Nanodisc成为当前膜蛋白研究与抗体开发中广泛采用的通用解决方案，而非单一技术路线。与传统的去垢剂溶液或膜片段相比，Nanodisc 的核心优势在于：既保持膜蛋白在膜中，又具备可操作性。这使其在结构生物学、药物筛选，以及近年来的抗体免疫与筛选中被越来越多地采用。但Nanodisc是否真的能够在抗体研发中发挥决定性作用？一个来自GPCR单域抗体研究的真实案例，给出了清晰答案。
2、APJ-Nanodisc如何推动单域抗体JN241-9的发现？
在一项发表于Science Advances的研究中，研究团队聚焦于Apelin receptor（APJ），一种典型的A类GPCR。尽管该APJ在心血管和代谢疾病中具有重要治疗潜力，但其抗体开发长期受限于构象不稳定、功能表位难以保持等问题。在这项研究中，APJ-Nanodisc被分别用于免疫原免疫和噬菌体展示筛选。
2.1 APJ-Nanodisc作为免疫原
研究者首先将热稳定化的人源APJ膜蛋白重构到Nanodisc中，形成APJ-Nanodisc复合物。随后，他们直接使用这一复合物免疫羊驼，构建单域抗体（VHH）文库。这一策略的关键意义在于：
- 免疫系统接触到的是嵌于脂质环境中的完整GPCR构象
- 多跨膜区及构象依赖型表位得以保留
- 避免了仅针对胞外片段或非天然折叠区域产生抗体
换句话说，Nanodisc在免疫阶段就已经显著提高了获得功能性抗体的起点概率。
2.2同款APJ-Nanodisc，用于噬菌体展示筛选
更值得注意的是，研究中并未在筛选阶段“更换抗原形式”。在后续的噬菌体展示筛选中，APJ-Nanodisc再次被用作抗原，用于富集高亲和力、构象敏感型的抗体克隆。这种免疫即筛选抗原的一致性设计，使得：
- 免疫产生的抗体与筛选靶标高度匹配
- 筛选偏向于真正识别天然APJ构象的抗体
- 大幅减少免疫有效、筛选失效的情况
最终，研究者获得了多个APJ结合的单域抗体，并在此基础上结合结构解析与理性设计，开发出具有激动剂活性的候选分子JN241-9。这一案例清晰展示了Nanodisc并非仅是一个载体，而是贯穿免疫与筛选全流程的核心技术组件[1]。
3、Nanodisc在膜蛋白抗体开发中的核心价值总结
结合该文献及近年来的研究实践，Nanodisc在膜蛋白抗体开发中主要体现出以下几方面作用：
01 保留天然构象，提高功能性抗体比例
Nanodisc里的膜稳定剂，有助于维持GPCR、离子通道等膜蛋白的构象完整性，使抗体更可能识别真实药理相关表位。
02 同时适用于免疫与筛选，流程高度一致
避免免疫抗原与筛选抗原不一致导致的“假阳性”或功能缺失问题。
03 特别适配单域抗体、纳米抗体开发
VHH对构象高度敏感，Nanodisc与驼类免疫体系具有天然协同优势。
04 对复杂靶点（GPCR /多跨膜蛋白）尤为友好
相比胞外片段蛋白，Nanodisc更适合难靶点[2][3][4]。
随着Nanodisc技术在膜蛋白抗体开发中的应用逐渐成熟，一个更现实的问题也随之浮现：在具体项目中，是否应该优先选择Nanodisc作为免疫原？
4、Nanodisc vs多片段蛋白：膜蛋白抗体开发中的两种免疫原策略
在多数研发实践中，多片段蛋白（更多关于多片段蛋白在治疗性抗体开发中的应用>>）仍然是被广泛采用的传统方案。与Nanodisc相比，这两种免疫原形式各自解决的问题并不完全相同。理解它们的差异，有助于在不同阶段为膜蛋白抗体项目选择更合适的起点[5]。
在实际抗体研发项目中，免疫原策略的选择应服务于最终研发目标。当靶点构象复杂、功能依赖跨膜区协同变化，或目标是获得具有调节活性的治疗性抗体时，Nanodisc往往具备更高的长期成功率；而在项目早期需要快速获取抗体资源、验证靶点可行性或进行表位探索时，多片段蛋白依然是高效且实用的选择。
参考文献：
- Ma Y, et al. Structure-guided discovery of a single-domain antibody agonist against the apelin receptor. Science Advances. 2020.
- Kijimoto-Ochiai S, et al. Nanodisc-based immunization strategies for membrane protein antibody discovery. Front Immunol. 2021.
- Hino T, et al. Antibody-based GPCR modulation: structural insights and therapeutic potential. Nat Struct Mol Biol. 2019.
- Manglik A, et al. Structural insights into GPCR signaling using nanodisc technology. Nature. 2015.
- Lee SC, et al. Strategies for antibody discovery against challenging membrane proteins. mAbs. 2021.
