免疫学：抗体

免疫学有关抗体的知识，包括其种类与结构、功能，以及最前沿的人工制备抗体技术的发展。

抗体

• 概述
  • 概念
    • 在抗原诱导下，由B淋巴细胞或记忆B细胞增殖转化为浆细胞所产生、可与相应抗原特异性结合的免疫球蛋白，称为抗体 (antibody,Ab)
    • 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，称为免疫球蛋白 (immunoglobulin,Ig)
  • 类型
    • 分泌型(secreted Ig, sIg)
    • 膜型(membrane Ig, mIg)
      • mIgM = BCR(B细胞抗原识别受体)
• 抗体的结构
  • 基本结构
    • 由两条相同的重链和两条相同的轻链通过二硫键连接而成的四肽链分子
    • 重链与轻链
      • 重链（heavy chain, H链）
      • 轻链（light chain, L链）
      • 不同抗体分子中的重链
    • 可变区和恒定区
      • 恒定区(constant region,C区)
        • 概念
          • 位于Ig分子的C端，占轻链1/2和重链3/4 (IgA、IgD)或4/5(IgM、IgE)，在同一种属中，同一类重链和同一类轻链C区氨基酸的组成或排列比较恒定，介导Ig多种生物学功能
        • 类（class）
          • 根据CH抗原特异性的不同分为五大类 γ→IgG μ→IgM α→IgA δ→IgD ε→IgE
        • 型（type）
          • 根据CL抗原特异性的不同分为两个型:κ型和λ型，不同种属动物两种链的比例不同
      • 可变区(variable region，V区)
        • 概念
          • 位于Ig分子N端，占轻链1/2和重链1/4 或1/5;不同抗体其IgV区氨基酸组成和排列有较大差异，并决定抗体与抗原结合的特异性
        • 结构域（domain）
          • Ig分子的两条重链和轻链都可折叠为数个球形结构域，每个结构域一般具有其相应的功能
        • 互补决定区(complementarity-determining region, CDR)
          • 互补决定区乃抗体与抗原(表位)特异性结合的位置，此为CDR
        • 高变区(hypervariable region, HVR)
          • 在VL和VH中，某些局部区域的氨基酸组成更高变化程度，此为HVR，轻、重链各有3个HVR
        • 骨架区(framework region, FR)
          • V区中非HVR部位的氨基酸组成和排列相对保守，此为FR，VH和VL各有4个FR
      • 模式图
      • 抗体分子的二级结构
    • 铰链区
      • 位置：CH1与CH2之间（IgM和IgE无）
      • 结构特点：富含脯氨酸，易伸展弯曲
      • 理化性质：易被蛋白酶水解
      • 功能：有利于Ig两臂的活动
  • 辅助结构
    • J链(joining chain)
    • 分泌片(secretory piece, sp)
      • 保护分泌型IgA的铰链区免受蛋白水解酶的降解作用，图如上
  • 水解片段
    • 木瓜蛋白酶水解片段：2Fab段（抗原结合片段）＋Fc段（可结晶片段，能与巨噬细胞、肥大细胞表面的抗原受体结合）
    • 胃蛋白酶水解片段：F（ab’）2段＋pFc’段
    • 医学意义（Car-T技术）
• 抗体的多样性和免疫原性
  • 多样性
    • 不同抗原表位刺激所产生不同的抗体分子，其识别抗原的特异性不同 (V区不同)
    • 同一抗原表位诱生的不同类型的抗体，其识别抗原的特异性相同(C区 不同)
    • 免疫球蛋白有不同种类
    • 免疫球蛋白同时可作为抗原，其具 有不同的抗原特异性
  • 抗体的血清型
    • 同种型(isotype)
      • 不同种属来源的抗体分子对异种动物来说具有免疫原性。比如: 马血清(抗蛇毒毒素或者抗破伤风毒素)、人抗体对小鼠...... (种属保守段，占了95%，制备二抗的表位)
    • 同种异型(allotype)
      • 同一种属不同个体来源的抗体也具有免疫原性(个体标志段， 占5%，法医也许可以用)
    • 独特型(idiotype)
      • 可变区内每个抗体所特有的抗原特异性表位
• 抗体的功能
  • V区的功能
    • 特异性结合抗原
    • 抗体结合相应抗原分子，中和作用，发挥免疫效应(生理与病理)
    • BCR特异性识别并结合抗原分子，介导体液免疫应答
  • C区的功能
    • 激活补体
      • IgM、IgG1~3 → 激活补体经典途径
      • 凝聚的IgA或IgG4 → 激活补体旁路途径
    • 与细胞表面FcR结合
      • 调理作用(opsonization)
        • IgFc段与吞噬细胞表面FcR结合→促吞噬
      • 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 ADCC
      • 介导I型超敏反应
    • 穿过胎盘和粘膜
      • IgG通过胎盘;sIgA穿过粘膜C区的功能
• 五类Ig的特性和功能
  • Ig在人体内的分布
  • IgG的特性和功能
  • IgM的特性和功能
  • IgA的特性和功能
  • IgD的特性和功能
  • IgE的特性和功能
• 人工制备抗体
  • 第一代抗体
    • 概念
      • 以特异性抗原免疫动物， 制备相应的抗血清——多克隆抗体
      • 用含多种抗原决定簇的抗原物质免疫动物，刺激多个B细胞克隆所获得的免疫血清 (含多种抗体的混合物)，此为多克隆抗体
    • 特点
      • 来源广泛，制备容易;特异性不高
    • 原理
  • 第二代抗体
    • 概念
      • 将产生特异性抗体的B细胞与骨髓瘤细胞融合——单克隆抗体
      • 借助小鼠B细胞杂交瘤(hybridoma) 技术，所制备的高度均一(属同一类、 亚类、型别)、单一特异性(仅针对特 定抗原表位)的抗体
    • 特点
      • 纯度高、特异性强、可大量生产
    • 原理
  • 第三代抗体
    • 概念
      • 采用基因工程等手段对抗体 基因进行改造和重组，由此制备——基因工程抗体
    • 特点：均一性、特异性强、克服鼠源性弊端
    • 临床常用的基因工程抗体