免疫球蛋白的功能區(qū)域

1、免疫球蛋白Immunoglobulin,Ig研究儀的科學(xué)家獲諾貝爾獎(jiǎng)的情況1972EdelmanGM&PorterRR闡明Ig化學(xué)結(jié)構(gòu)1984丹麥NielsKJerne提出天然抗體選擇學(xué)說和免疫網(wǎng)絡(luò)學(xué)說；KohlerG&MilsteinC發(fā)明利用雜交瘤制備單克隆抗體-1987TonegawaS發(fā)現(xiàn)抗體形成多樣性的遺傳基礎(chǔ)Fiveconceptsantitoxin抗毒素antisera抗血j青antibody抗體gammaglobulin（丫球蛋白,丙種球蛋白）immunoglobulin(Ig)免疫球蛋白電泳遷移率（igE雖極少，不能定量表示）口總血清igGIgAigMigD正常人血清電泳分離

2、圖抗體（antibody，Ab）-機(jī)體免疫系統(tǒng)受抗原刺激后產(chǎn)生的一類能與相應(yīng)抗原發(fā)生特異性結(jié)合的球蛋白。抗體存在于血清、淋巴液、外分泌液中。-抗體介導(dǎo)的免疫稱為體液免疫。1968年和1972年世界衛(wèi)生組織(WHO)和國際免疫學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)(IUIS)的專門委員會(huì)先后決定：將具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)稱為免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)免疫球蛋白分為分泌型(secretedIg,Sig)和膜型(membraneIg,mlg)。免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)與功能區(qū)Ig的血清型免疫球蛋白的生物學(xué)活性抗體的人工制備一、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)四條對(duì)稱的多肽鏈（重鏈和輕鏈）構(gòu)成的單體免疫球蛋

3、白的鉉鏈區(qū)及其功能ImmunologyigMsigAIgM和SlgA結(jié)構(gòu)示意圖Immunology由漿細(xì)胞合成,連接鏈(joiningchain，J鏈):連接單體Ig分子使其成為多聚體,富含半胱氨酸的多肽鏈。分泌片(secretorypiece,SP):是分泌型IgA上的一個(gè)輔助成分，為糖肽鏈，由粘膜上皮細(xì)胞合成和分泌，具有保護(hù)IgA的較鏈區(qū)免受蛋白水解酶降解的作用。:、免疫球蛋白的功能區(qū)1、約110個(gè)AA殘基組成，由鏈內(nèi)二硫鍵形成環(huán)狀結(jié)構(gòu);-H鏈Vh、L鏈V-互補(bǔ)決定區(qū)CH1Ch2Ch3/Ch4Cl(CDR)絞鏈區(qū)免疫球蛋白的功能區(qū)域Vh和Vl：抗原結(jié)合功能域Ch2：補(bǔ)體結(jié)合功能域Ch3/C

4、h4：受體結(jié)合功能域絞鏈區(qū)：適應(yīng)V區(qū)同抗原的結(jié)合抗原抗體的結(jié)合抗體的互補(bǔ)決定區(qū)與抗原表位結(jié)合示意圖7Fab功能區(qū)的功能VLVHAg結(jié)合區(qū)CH和q上具有部分同種異型的遺傳標(biāo)志IgG的CQ和IgM的CQ補(bǔ)體結(jié)合區(qū)IgG的CQ與多種細(xì)胞Fc受體結(jié)合IgE的CQ及C/參與I型變態(tài)反應(yīng)較鏈區(qū)一有張合作用，適于V區(qū)與抗原的緊密結(jié)合;暴露補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)(CQ)o三、免疫球蛋白的水解片段IgFab：ProteolyticcleavagebyPapain（木瓜蛋白酶）Papain2Fab+FcfragmentofantigenbindingFc:fragmentcrystallizable用于純化:葡萄球菌蛋白A

5、(SPA)與人的IgG的Fc段結(jié)合。Fc免疫球蛋白的水解片段ProteolyticcleavagebyPepsin（胃蛋白酶）PepsinIgF(ab)2+pFcAgbindingvalent=2PepsinF（血）2水解斎Vig經(jīng)酶解或抗毒素去除Fc段后，不僅可濃縮純化，提高療效，還可明顯減少超敏反應(yīng)的發(fā)生。免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)ig的異質(zhì)性免疫球蛋白的生物學(xué)活性抗體的人工制備Ig的血清型(Serotype)I用血清學(xué)方法測定和分析:ig的抗原性質(zhì)一、同種型(isotype):同一種屬內(nèi)所有個(gè)體共有的Ig抗原特異性，可在異種體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生相應(yīng)抗體。1、類：根據(jù)同種系所有個(gè)體的也重鏈C區(qū)的抗原性分為五

6、類：IgM(g)IgG(y).IgA(a)IgD(5).IgE(e)2、亞類：同一類Ig內(nèi)重鏈抗原性及二硫鍵的數(shù)目：IgGl4；IgAl2；IgMl23、型：根據(jù)也輕鏈C區(qū)的抗原性分：k鏈和九鏈4、亞型：k鏈、九鏈多種亞型。二、同種異型(allotype)：是指同一種屬不同個(gè)體間的Ig分子抗原性的不同，主要反映在Ig分子上的C區(qū)上一個(gè)或數(shù)個(gè)氨基酸的差異，這種差異是由不同個(gè)體的遺傳基因決定的。三、獨(dú)特型(idiotype):同一個(gè)體不同B細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的免疫球蛋白分子可變區(qū)有不同的抗原特異性。五類免疫球蛋白1=IgG.IgD.IgE.血清型IgA二聚體：分泌型IgA五聚體：IgMIgDIgAIg

7、M五類免疫球蛋白的特性IgG：半衰期最長，血清中含量最高，唯一通過胎盤的Ig；具有激活補(bǔ)體、調(diào)理吞噬、ADCC作用；IgM：分子量最大(五聚體結(jié)構(gòu))，出現(xiàn)早消失快，胎兒唯一能合成Ig；激活補(bǔ)體作用強(qiáng)，無調(diào)理吞噬、ADCC作用。可用于感染的早期診斷；IgA：包括分泌型和血清型；分泌型IgA(SIgA)存在于呼吸道、消化道、泌尿生殖道分泌液及初乳、淚液、唾液中，具有抗粘膜局部感染作用；igE：普通人體內(nèi)含量低，過敏體質(zhì)或寄生蟲感染者體內(nèi)含量增高，介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)，親細(xì)胞型抗體；igD：含量低，功能不明確免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)Ig的血清型免疫球蛋白的生物學(xué)活性抗體的人工制備免疫球蛋白的生物學(xué)活性免疫球蛋白

8、的生物學(xué)活性1、中和作用NeutralizationBac艸ItoxinsToxinreceptorsHostcellNeutralizationbyantibody2、激活補(bǔ)體發(fā)揮溶細(xì)胞作用DlgG3抗體IgGFcyRIHCD16)活化的NK細(xì)胞靶細(xì)胞靶細(xì)胞靶細(xì)胞IgG與靶細(xì)胞表面相應(yīng)抗原決定基特異性結(jié)合NK細(xì)胞借助其FcyRHI與結(jié)合于靶細(xì)胞上的IgGFc段結(jié)合活化的NK細(xì)胞釋放穿孔素、顆粒酶等細(xì)胞毒物質(zhì)殺傷靶細(xì)胞NK細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC作用靶細(xì)胞凋亡ImnMjnalcgv免疫球蛋白的生物學(xué)活性免疫球蛋白的生物學(xué)活性識(shí)別、中和抗原(Recognitionofantigen)激活補(bǔ)體(Acti

9、vationofcomplement)調(diào)理作用(Opsonization):抗體與細(xì)菌或其他顆粒性抗原結(jié)合后，通過Fc段與吞噬細(xì)胞表面相應(yīng)受體的結(jié)合，促進(jìn)吞噬細(xì)胞的吞噬作用?？贵w依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用(Antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC):抗體與腫瘤細(xì)胞、病毒感染細(xì)胞表面的抗原結(jié)合，通過Fc段與NK細(xì)胞表面相應(yīng)受體結(jié)合，可觸發(fā)對(duì)靶細(xì)胞的殺傷作用。介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)(MediatehypersensitivitytypeI):IgE可通過其Fc段與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞表面相應(yīng)受體結(jié)合，介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)。免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)Ig的血清型

10、免疫球蛋白的生物學(xué)活性抗體的人工制備抗體技術(shù)多克隆抗體(polyclonalantibody,PcAb)天然抗原大多含有多種抗原決定簇，免疫后可刺激多個(gè)B細(xì)胞克隆發(fā)生免疫應(yīng)答，產(chǎn)生的多種抗體的混合物即多克隆抗體。第一代人工抗體。單克隆抗體，單抗(monoclonalantibody,McAb)由一個(gè)B細(xì)胞活化、增殖、分化產(chǎn)生的子代細(xì)胞克隆分泌的、針對(duì)一個(gè)抗原決定簇的抗體。基因工程抗體(geneengineeringantibody,GeAb)由基因重組技術(shù)制備的抗體稱為基因工程抗體，也稱第三代人工抗體。嚴(yán)7印認(rèn)卩c嚴(yán)7印認(rèn)卩cPolyclonulantiserumMijnoclonylandb

11、+HiitsPolyclonulantiserumMijnoclonylandb+HiitsHybridizeSelectAbdAb-2Ab-3Ah-41.1ag1.ooooAb-1Ab2Ab-JAb-4HAT選擇性培養(yǎng)基在HAT(含次黃卩票吟(H)、氨基喋吟(A)和胸腺卩密噪核昔(T)培養(yǎng)基中，未融合的骨髓瘤細(xì)胞因缺乏次黃卩票吟鳥瞟吟磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶不能合成DNA而死亡。未融合的淋巴細(xì)胞不能在體外長期存活也逐漸死亡。只有融合的雜交瘤細(xì)胞由于從脾細(xì)胞獲得了次黃卩票吟鳥卩票吟磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶，并具有骨髓瘤細(xì)胞能無限增殖的特性，因此能在HAT培養(yǎng)基中存活和增殖?；蚬こ炭贵w1、嵌合抗體(chimeri

12、cantibody):鼠源性抗體的V區(qū)基因與人抗體的C區(qū)基因拼接。減少了鼠源成分的免疫原性。2、人源化抗體：將人抗體的CDR代之以鼠源性抗體的CDRo3、完全人源化抗體：采用基因敲除術(shù)將小鼠Ig基因敲除，代之以人Ig基因，然后用Ag免疫小鼠，再經(jīng)雜交瘤技術(shù)即可產(chǎn)生完全人源化抗體。4、單鏈抗體(singlechainfragmentofvariableregion,scFv):是將Ig的H鏈和L鏈的V區(qū)相連，其穿透力強(qiáng)，易于進(jìn)入局部組織發(fā)揮作用。5、雙特異性抗體(bispecificantibody,Diabody):將識(shí)別效應(yīng)細(xì)胞的抗體和識(shí)別靶細(xì)胞的抗體聯(lián)結(jié)在一起，制成雙功能性抗體，稱為雙特異

13、性抗體。如由識(shí)別腫瘤抗原的抗體和識(shí)別CTL細(xì)胞或NK細(xì)胞表面分子(CD3或CD16)的抗體制成的雙特異性抗體。NatureReviews|CancerNatureReviews|Cancer基因工程抗體MouseHumanized嵌合抗體ChimericMousesequences門HumansequencesOGlycosylationComplementaritydeterminingregions基因工程抗體FabF(abB).Fab1fragmentantigenbinding)上scFv(single-chainvnriEiblc(Rigmcnlidi-scFvsdAb(single

14、domainanllbody)tifunctionalantibodychemicallylinkedF(ab)2BiTE(b-specj1icT-celleigaef)TumocellTcellEpCALIl.lacrophage.FJKcellordendriticcellThemechanismofactionofaBsMAb,exemplifiedbycatumaxomabprepresentingthefirstapprovedbispecifictrifunctionalantibody.卡妥索單抗(Catumaxomab)：一種抗CD3和抗上皮細(xì)胞粘附分子(EPCAM)的小鼠雙特

15、異性抗體，2012年在歐盟獲得批準(zhǔn)用于治療EPCAM陽性腫瘤的惡性腹水患者。Theapplicationsofmonoclonalantibodies單克隆抗體的應(yīng)用由于mcAb具有結(jié)構(gòu)均一、效價(jià)高、特異性強(qiáng)等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域：檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)診斷試劑病原微生物抗原、抗體的檢測；腫瘤抗原的檢測；各種細(xì)胞因子、激素、神經(jīng)遞質(zhì)及細(xì)胞膜分子、受體的檢測；用于淋巴細(xì)胞分類、鑒定、結(jié)構(gòu)與功能的研究；蛋白質(zhì)的提純親和層析腫瘤的導(dǎo)向治療和放射免疫顯像技術(shù)mcAb與放射性物質(zhì)、毒素或抗癌藥物偶聯(lián)，可形成生物導(dǎo)彈，用于腫瘤的體內(nèi)定位和導(dǎo)向治療；其他應(yīng)用抗T細(xì)胞單克隆抗體，可防治器官移植排斥反應(yīng)及治

16、療某些自身免疫病。單抗藥物公司謹(jǐn)用名/美國商品名抗懷類型，適應(yīng)癥靶標(biāo)批準(zhǔn)時(shí)間Johnson&JohnsonMuromonaL-CD3/Orthoclone鼠源免疫疾病CD31986CentocorAbciximab/ReoFro嵌合止血-SFIIb/IIIa1994BiogenIDECRiVuximab/Rituxan嵌合抗腫瘤CD201997ProteinDesignDaclizujiiaWZenapix人涯化免疫疾病CD251997NovartisBasiliximab/SiinulGCt嵌合免疫疾病CD251998rikdlmrriurLeFalivizumaLb/Synagis人源化抗

17、感染RCV1998CentocorInfiximaWRemicade嵌合免疫疾病TNFa1998Trastuzumb/Hercptiik人源化抗腫兩Her21998WyethGemtuzwnat/Mylotrg人源化抗腫瘤CD332000MilercTiiujTiAlemtuzumab/Camp4th人添化抗腫廟CD522001BiogenIDECIbritwriomab/Zevalin鼠源抗腫瘤CD202002AbbottAdalimwnab/HujnLra全人免疫疾病TNFcc2002GenentechOmalizunriab/Xolair人源化免疫疾病IgE2003CorixaTositwriomab-131I/Bexx鼠涯抗腫兩CD202003GenentechEfalizujtiat/Raptiva人源化免疫疾病CDlla2003Imcloi