单链抗体属于基因工程抗体，只含有抗体可变区片段（VH和VL），不含有抗体恒定区片段（CH和CL），相对分子量约为25Kd，是完整抗体分子量的六分之一。单链抗体的连接肽通常由10～25个氨基酸组成，如由甘氨酸（Gly）和丝氨酸（Ser）组成的(Gly₄Ser)₃连接肽，在结构上具有柔韧性，使VH和VL通过共价键形成具有抗原结合功能的Fv片段。单链抗体的连接方式既可以为VH-linker-VL，也可以为VL-linker-VH。

单链抗体的结构决定了单链抗体固有的特点。单链抗体的可变区片段保持了完整抗体的抗原识别特异性，但与完整抗体相比，单链抗体与抗原的亲和力往往比较低，单链抗体稳定性相对不足，易发生聚合；单链抗体分子量小，免疫原性较低，更容易穿越组织屏障进入靶部位；单链抗体不含Fc片段，不具有ADCC和CDC效应，不能结合FcRn受体，体内半衰期较短。

作为基因工程抗体，在构建单链抗体时，可以从表达单克隆抗体的杂交瘤细胞中提取总RNA，反转录成cDNA，应用PCR技术用引物扩增获得抗体VH和VL片段的碱基序列，通过连接肽的碱基序列连接VH和VL片段。抗体VH和VL片段也可以通过噬菌体抗体库（phage antibody library）等方法筛选获取。单链抗体的表达包括以大肠杆菌为主的原核表达和以真核细胞表达系统为主的真核表达。

单链抗体具有识别抗原、分子量小、穿透性强、免疫原性低等特点，在肿瘤诊断和治疗中具有广阔的应用前景。①肿瘤的显像定位，即利用单链抗体与抗原特异性结合的能力，将单链抗体与放射性核素相结合，单链抗体与靶组织（如肿瘤标志物）特异性地结合后以便于显影定位诊断。②单链抗体可以与毒素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等因子相融合治疗肿瘤。③单链抗体可通过基因工程技术改造成双（多）特异性单链抗体，可以结合两个或多个不同抗原。改造后的单链抗体既可以结合肿瘤细胞的表面抗原，也可以结合免疫活性细胞的表面抗原，将抗体的靶向性和免疫细胞的杀伤功能相结合，例如，靶向CD3和CD19的双特异性T细胞衔接器（BiTE），即博纳吐单抗（Blinatumomab）具有独特的抗肿瘤效果。博纳吐单抗已于2014年被美国FDA批准用于治疗费城染色体阴性前体B细胞急性淋巴细胞白血病。