纳米抗体(nanobody,Nb),即重链单域抗体VHH(variable domain of heavy chain of heavy-chain antibody),是目前已知的拥有完全抗原结合能力的最小抗体片段,具有稳定性强、溶解度高、组织穿透性强、易于改造及人源化等优良特性,为其在生物传感器、疾病诊断和治疗等生命科学领域的应用奠定了扎实的基础。目前常规的纳米抗体制备主要依赖于噬菌体展示技术,然而该方法需要对抗原进行纯化,并且需要多次富集以缩小文库来筛选亲和力较强的纳米抗体。为解决上述问题,本研究根据合成生物学原理,利用抗原-抗体相互作用的信号激活抗性基因,实现了特异性纳米抗体的高效筛选,同时克服了免疫文库构建中致死性、高毒性或者低免疫原性等抗原无法进行动物免疫的缺点。本论文首先根据LexA408/LexAWT基因元件构建了新型细菌双杂交系统,该系统主要含有两个质粒pMHA2和pMHN2,分别用于表达目的抗原(Bait)和纳米抗体(Prey)文库。Bait和Prey发生特异性结合可通过嵌合型双抑制子LexA408/LexAWT间接激活抗性基因的表达以筛选出抗原特异性纳米抗体。基于亮氨酸拉链Fos-Jun以及sfGFP-NbsfGFP的阳性对照实验证实该系统的可行性,且严谨性接近100%。在此基础上,利用三核苷酸密码子盒(Trinucleotide cassettes),构建了VHH插入正确率高且基因多样性丰富的合成文库,库容量达到1.8×10~9CFU/mL。基于上述构建的筛选系统,分别针对糖化血红蛋白HbA1c、肿瘤坏死因子TNF-α和炭疽毒素保护性抗原PA63,筛选得到共计六种亲和力较强的特异性纳米抗体,并利用ELISA技术对它们进行了亲和力分析。本研究所构建的基于细菌双杂交技术的纳米抗体筛选系统以及相关操作流程,大大简化了纳米抗体的筛选过程,降低了制备成本,并且在免疫文库无法实行时为纳米抗体的筛选拓宽了途径,具有重要的研究意义和应用价值。