Nanobodies: Wie Alpaka- und Lama-Antikörper die Medizin verändern

Was ein Nanobody von einem normalen Antikörper unterscheidet

Ein klassischer Antikörper besteht aus zwei schweren und zwei leichten Proteinketten. Kameliden besitzen zusätzlich sogenannte Schwere-Ketten-Antikörper, denen die leichten Ketten vollständig fehlen. Entdeckt wurde diese Antikörperklasse von einem belgischen Forschungsteam; die Veröffentlichung erschien 1993 in Nature.

Die einzelne antigenbindende Domäne eines solchen Antikörpers wird VHH oder Nanobody genannt. Sie wiegt ungefähr 15 Kilodalton, ein vollständiger konventioneller IgG-Antikörper etwa 150 Kilodalton. Trotz dieses Größenunterschieds erkennt ein Nanobody sein Ziel weiterhin hochspezifisch. Das macht ihn nicht automatisch besser, eröffnet aber Anwendungen, für die große Antikörper zu sperrig oder zu empfindlich sind.

Warum die winzige Größe medizinisch interessant ist

Nanobodies sind robust, gut löslich und lassen sich vergleichsweise einfach in Mikroorganismen herstellen. Durch ihre kompakte Form können sie Spalten und Bindetaschen erreichen, an die ein vollständiger Antikörper schlechter herankommt. Forschende können mehrere Nanobodies außerdem wie Bausteine verbinden. So entsteht ein Molekül, das verschiedene Stellen desselben Erregers oder sogar mehrere Ziele zugleich bindet.

Die geringe Größe hat auch eine Kehrseite: Ein einzelner Nanobody wird von den Nieren meist schneller aus dem Blut gefiltert als ein großer Antikörper. Für Medikamente muss seine Verweildauer deshalb oft gezielt verlängert werden, etwa durch Kopplung an weitere Proteindomänen. Nanobody bedeutet also nicht automatisch lange Wirkung oder einfache Therapie; die konkrete Konstruktion entscheidet.

Vom Kameliden zum Wirkstoff: So entstehen Nanobodies

In einem klassischen Forschungsablauf wird ein Alpaka oder Lama mit einem ungefährlichen Zielprotein immunisiert. Das Immunsystem bildet passende Antikörper, anschließend genügt eine Blutprobe. Aus den darin enthaltenen Immunzellen wird die genetische Information der VHH-Domänen gewonnen und zu einer Bibliothek zusammengefasst. Im Labor lassen sich daraus die Kandidaten auswählen, die am stärksten und spezifischsten an das gewünschte Ziel binden.

Ist die Sequenz bekannt, muss das Tier den späteren Wirkstoff nicht fortlaufend liefern. Die ausgewählten Nanobodies werden rekombinant, also mithilfe gentechnisch programmierter Zellen, produziert. Für eine Anwendung am Menschen werden sie häufig weiter optimiert oder humanisiert, damit das menschliche Immunsystem sie möglichst nicht als fremd erkennt.

Der erste zugelassene Nanobody: Caplacizumab

Der Schritt von der interessanten Labortechnik zum echten Medikament gelang mit Caplacizumab, bekannt unter dem Handelsnamen Cablivi. Die EU ließ es 2018 zu, die US-amerikanische FDA folgte 2019. Eingesetzt wird der Wirkstoff bei erworbener thrombotisch-thrombozytopenischer Purpura, kurz aTTP, einer seltenen und lebensbedrohlichen Erkrankung, bei der sich kleine Blutgerinnsel in Gefäßen bilden.

Caplacizumab bindet den von-Willebrand-Faktor und verhindert dadurch, dass sich Blutplättchen unkontrolliert anlagern. Das Beispiel ist wichtig, weil es zeigt: Nanobodies sind nicht nur Werkzeuge für Experimente, sondern können als regulär geprüfte Arzneimittel einen konkreten klinischen Nutzen haben. 2021 kam in China mit Envafolimab zudem ein humanisierter VHH-Wirkstoff gegen PD-L1 für bestimmte fortgeschrittene Tumoren auf den Markt.

Lamas gegen Grippe und Coronaviren

Besonders anschaulich ist die Virusforschung. 2018 beschrieben Forschende in Science den Multidomän-Antikörper MD3606, der aus vier Lama-Nanobodies zusammengesetzt war. Im Labor neutralisierte er 60 verschiedene Influenza-A- und -B-Viren und schützte Mäuse in den untersuchten Modellen. Der Ansatz war damit kein zugelassener Universal-Grippeimpfstoff, zeigte aber, wie mehrere kleine Bindedomänen zu einer außergewöhnlich breiten Wirkung kombiniert werden können.

Während der COVID-19-Pandemie wurde die belgische Lama-Stute Winter bekannt. Ein aus ihrer früheren Immunisierung stammender Nanobody namens VHH72 erkannte nicht nur SARS-CoV-1, sondern in angepasster Form auch das Spike-Protein von SARS-CoV-2. Ein weiteres Lama, Wally, lieferte besonders stabile Kandidaten, die sich experimentell sogar für die Vernebelung und damit für eine direkte Gabe in die Atemwege eigneten. Auch hier gilt: Vielversprechende präklinische Forschung ist noch keine Zulassung als Medikament.

Ein neues Gegengift aus Alpaka- und Lama-Nanobodies

Einen aktuellen Entwicklungsschritt veröffentlichte ein internationales Team 2025 in Nature. Nach der Immunisierung eines Alpakas und eines Lamas mit Bestandteilen aus 18 Schlangengiften wählten die Forschenden acht Nanobodies aus und kombinierten sie zu einem rekombinanten Antivenin. In Mausmodellen schützte die Mischung vor den tödlichen und gewebeschädigenden Wirkungen von 17 afrikanischen Giftnattern, darunter Kobras und Mambas.

Der Ansatz könnte klassische Gegengifte eines Tages ergänzen, die meist aus dem Plasma immunisierter Pferde gewonnen werden und je nach Produkt unerwünschte Immunreaktionen auslösen können. Noch handelt es sich aber um präklinische Ergebnisse. Ob Sicherheit, Dosierung und Wirksamkeit beim Menschen überzeugen, müssen erst klinische Studien zeigen.

Nicht nur Nanobodies: Auch die roten Blutkörperchen sind besonders

Die Antikörper sind nicht die einzige Besonderheit im Kamelidenblut. Alpakas und Lamas besitzen elliptische statt runde rote Blutkörperchen. Die flachen Zellen bleiben selbst bei starker Dehydratation gut beweglich und vertragen bei rascher Wasseraufnahme eine außergewöhnliche Volumenzunahme. Zusammen mit ihrer hohen Zahl unterstützt das den Sauerstofftransport unter den trockenen, sauerstoffarmen Bedingungen der Anden.

Nanobodies und ovale Erythrozyten haben unterschiedliche Aufgaben, erzählen aber dieselbe biologische Geschichte: Kameliden sind an extreme Lebensräume angepasst, und einige dieser Anpassungen erweisen sich heute weit außerhalb der Anden als wissenschaftlich wertvoll.

Quellen und Einordnung

Zentrale Grundlagen sind die Erstbeschreibung der Schwere-Ketten-Antikörper von Hamers-Casterman und Kollegen in Nature (1993), die Übersichtsarbeit zu Nanobodies von 2022 (PMCID: PMC9100996), die Influenza-Studie von Laursen und Kollegen in Science (2018), die Coronavirus-Arbeit von Wrapp und Kollegen in Cell (2020) sowie die Antivenin-Studie in Nature (2025, doi:10.1038/s41586-025-09661-0). Angaben zu Zulassungen stammen von FDA und den jeweiligen Arzneimitteldokumentationen. Ergebnisse aus Zellkultur und Tiermodellen sind im Artikel bewusst nicht als bereits verfügbare Therapie dargestellt.