抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座

抗體——生物體最奇妙分子●無限多樣性（diversity)●功效與結(jié)構(gòu)雙重性可變區(qū)——抗原結(jié)合恒定區(qū)——生物學(xué)效應(yīng)功效●分泌型和膜型表示抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第1頁與抗體相關(guān)諾貝爾獎取得者1901vonBering血清治療1908Ehrlich&Metchnikoff抗體生成、吞噬1972Edelman&Poter抗體分子結(jié)構(gòu)1977Yalow放射免疫測定1984Koler,Milstein&Jerne單克隆抗體1987TonegawaIg基因結(jié)構(gòu)抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第2頁抗體Γ球蛋白(丙種球蛋白）免疫球蛋白

抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第3頁免疫球蛋白分子結(jié)構(gòu)及分類免疫球蛋白功效免疫球蛋白基因結(jié)構(gòu)及多樣性產(chǎn)生機制免疫球蛋白起源抗體分子應(yīng)用抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第4頁免疫球蛋白分子結(jié)構(gòu)及分類抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第5頁一、免疫球蛋白基本結(jié)構(gòu)CLCLCH1CH1VLVLVHVHCH2CH2CH3CH3C端N端恒定區(qū)可變區(qū)FC段Fab段鉸鏈區(qū)抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第6頁1、重鏈和輕鏈

重鏈可分為μ、γ、α、δ、ε鏈；輕鏈可分為κ、λ型。2、可變區(qū)

（1）重鏈和輕鏈N端約110個氨基酸為可變區(qū)（variableregion,V區(qū))，V區(qū)存在3個高變區(qū)（hypervariableregion,HVR1~3)及4個骨架區(qū)（frameworkregion,FR1~4).三個高變區(qū)共同組成Ig抗原識別部位，形成與抗原決定基互補表位。高變區(qū)也稱互補決定區(qū)（complementarity-determiningregion,CD1~3)。

抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第7頁抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第8頁3、恒定區(qū)

重鏈和輕鏈C端為恒定區(qū)，不一樣Ig重鏈其不一樣長度，有只有CH1~3,有則由CH1~4，CH2（IgG)或CH3（IgM)有補體結(jié)合位點。相同種屬、同一類別Ig氨基酸序列基本恒定。4、鉸鏈區(qū)

鉸鏈區(qū)位于CH1和CH2之間，含有豐富脯氨酸。

IgG1,IgG2,IgG4和IgA鉸鏈區(qū)較短，而IgG3和IgD

鉸鏈區(qū)較長；IgM和IgE無鉸鏈區(qū)。

有木瓜蛋白酶和胃蛋白酶酶切位點。抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第9頁木瓜蛋白酶胃蛋白酶FabFabFcF(ab’)pFc’木瓜蛋白酶胃蛋白酶二、免疫球蛋白水解片段抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第10頁三、J鏈和分泌片1、J鏈（joiningchain)是一條多肽鏈，由漿細胞分泌，富含半胱氨酸?？蛇B接Ig單體形成二聚體、五聚體等。IgG、IgD、IgE及血清型IgA為單體，故無J鏈。分泌型IgA為二聚體；IgM為五聚體，各單體間由二硫鍵相連，并經(jīng)過二硫鍵與J鏈相連。2、分泌片（secretorypiece,SC)

是分泌型IgA分子上一個輔助分子，由黏膜上皮細胞合成和分泌，結(jié)合于二聚體后，被分泌到黏膜表面。作用：保護鉸鏈區(qū)免受酶解；介導(dǎo)分泌型IgA轉(zhuǎn)運到黏膜表面?？贵w分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第11頁免疫球蛋白功效抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第12頁一、V區(qū)功效

識別并特異性結(jié)合抗原，這種特異性是由IgV區(qū)，尤其是HVR（CDR3）空間構(gòu)象決定?？乖Y(jié)合價：單體為兩價；雙體為四價；五聚體理論上為十價，但實際為五價。免疫效應(yīng)（1）可溶性Ig可經(jīng)過V區(qū)與抗原性物質(zhì)發(fā)生特異性結(jié)合，發(fā)揮中和或催化作用。（2）做為信號抗體?？贵w分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第13頁二、C區(qū)功效1、激活補體主要是IgM、IgG1~3與抗原結(jié)合后經(jīng)過經(jīng)典途徑激活補體活化。聚合IgA可經(jīng)過旁路路徑激活補體。IgD、IgE及IgG4不能激活補體抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第14頁2、結(jié)合細胞表面Fc受體（1）調(diào)理作用是指抗體及補體促進吞噬細胞吞噬細菌等顆粒性抗原作用。IgG型抗體可經(jīng)過Fc段與中性粒細胞及巨噬細胞上Fc受體結(jié)合，增強其吞噬作用。（2）抗體依賴細胞介導(dǎo)細胞毒作用（antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC).是指表示Fc受體細胞，經(jīng)過識別抗體Fc直接殺傷被抗體包被靶細胞。如NK細胞，巨噬細胞等。（3）介導(dǎo)?型超敏反應(yīng)抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第15頁3、經(jīng)過胎盤

IgG是唯一經(jīng)過胎盤抗體，是一個主要自然被動免疫機制。三、膜型Ig為B細胞抗原識別受體維持B細胞生存與增殖維持B細胞記憶抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第16頁免疫球蛋白基因結(jié)構(gòu)及多樣性產(chǎn)生機制抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第17頁

編碼Ig基因分別位于不一樣染色體，在人類重鏈（Heavychain)基因位于14號染色體；κ鏈基因位于2號染色體；λ鏈基因位于22號染色體。每條肽鏈編碼基因可分為V區(qū)和C區(qū)兩大部分。其中V區(qū)基因是由不一樣基因片段拼接而成。重鏈V區(qū)由V、D、J片段拼接；輕鏈由V、J拼接。抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第18頁胚系重鏈基因結(jié)構(gòu)：(a)鼠(b)人抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第19頁重鏈可變區(qū)VDJ重組抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第20頁輕鏈基因胚系及重排后結(jié)構(gòu)抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第21頁三、Ig基因可變區(qū)重排發(fā)生機制

1、重組信號序列（RSS）在各基因片段兩側(cè)存在。2、B細胞發(fā)育早期重組活化基因（RAG1/2）產(chǎn)物出現(xiàn)?？贵w分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第22頁重組信號序列(recombinationsignalsequences,RSS)VκregionJκregion抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第23頁經(jīng)過RSS形成莖襻狀結(jié)構(gòu)抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第24頁12/23basepairrole(1+2turnrole)κ:V-1223-Jλ:V-2312-JH:V-2312-D-1223-J抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第25頁四、多樣性發(fā)生機制重排造成多樣性1、組合造成多樣性胚系基因所攜帶信息

VHDJHVKJK50×25×6×40×5＝1.5×106抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第26頁V(D)J重組時接頭處改變：P核苷酸和N區(qū)形成2、連接造成多樣性，個別鹼基缺失或加入，包含N區(qū)插入?？贵w分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第27頁3.D基因形成多樣性D-D融合10%,D反向連接7%,估算:1014抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第28頁體細胞突變:成熟B細胞經(jīng)抗原刺激后產(chǎn)生，即局限于V區(qū)高頻率隨機突變親和力成熟。體細胞突變(somatichypermutation)造成多樣性受體編輯(receptorediting)造成多樣性Ig可變區(qū)再次重組?；蜣D(zhuǎn)換(geneconversion)造成多樣性

主要是IgV區(qū)5’端假基因V或VD取代結(jié)構(gòu)相同重排后V或VD.抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第29頁ReubenS等人用DT40細胞系（由雞B淋巴細胞瘤中獲?。┭芯?，結(jié)果表明DT40細胞中AID缺點將造成基因轉(zhuǎn)換缺點，檢測Vλ重排后基因序列未發(fā)覺任何一個單一基因轉(zhuǎn)換，而出現(xiàn)僅有三個單核苷酸置換（頻率為10－5）可能為PCR錯配所致。而其中機制可能是因為對DNA損害，造成DNA雙鏈斷裂所致[7]。在上面提到AID-BER路徑中，當AP－核酸內(nèi)切酶切開磷酸二酯鍵，而這個切口未被BER及時修復(fù)，將在重排后V區(qū)發(fā)生核苷酸置換即將假基因置換進入，有時是插入或刪除一些核苷酸，則將造成基因轉(zhuǎn)換。（圖1）此種基因轉(zhuǎn)換機制在雞和兔是B細胞中Ig多樣性產(chǎn)生主要機制，但在人和小鼠中還未得到論證[4]。而關(guān)于基因轉(zhuǎn)換詳細機制也還未清楚說明?？贵w分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第30頁再次重組抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第31頁類別轉(zhuǎn)換(classswitching)S-S重組抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第32頁抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第33頁重鏈恒定區(qū)結(jié)構(gòu)和重組抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第34頁膜表示和可溶性表示抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第35頁抗體分子應(yīng)用抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第36頁應(yīng)用范圍：基礎(chǔ)研究應(yīng)用診療試劑臨床疾病治療抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第37頁抗體技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個階段第一代：多克隆抗血清第二代：細胞工程抗體第三代：基因工程抗體抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第38頁細胞工程抗體——雜交瘤-單克隆抗體抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第39頁基因工程抗體經(jīng)過基因重組改良抗體性能經(jīng)過噬菌體抗體庫技術(shù)研制新抗體抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第40頁經(jīng)過基因重組改良抗體性能小分子抗體（穿透力強）人源化抗體（降低抗原性）雙價或雙特異性抗體（增強抗體親和力及效－靶細胞相互作用）。抗體融合蛋白（增加蛋白半衰期；與藥品，毒性分子或酶基因融和表示，可用于腫瘤等疾病治療）。細胞內(nèi)抗體（用于胞內(nèi)治療或信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究）?？贵w分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第41頁小分子抗體小分子抗體鼠單抗人源化基因工程改造抗體抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第42頁鼠單抗人源化●恒定區(qū)人源化——人-鼠嵌合抗體●可變區(qū)人源化——人改型抗體●用抗體庫技術(shù)進行人源化抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第43頁鼠單抗人源化抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第44頁抗原表位導(dǎo)向選擇抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第45頁抗體庫技術(shù)抗體庫——在原核系統(tǒng)功效性表示多樣性抗體基因(repertoire)

經(jīng)過各種選擇伎倆篩選出特定性能抗體基因基因工程方法研制新單抗抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第46頁抗體庫構(gòu)建抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第47頁抗體庫富集篩選抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第48頁抗體庫技術(shù)產(chǎn)生三項技術(shù)基礎(chǔ)RT-PCR：能夠克隆全套抗體可變區(qū)基因抗體基因片段在大腸桿菌功效性表示噬菌體展示技術(shù)（phagedisplay)抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第49頁治療性抗體應(yīng)用抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第50頁1.雜交瘤-單克隆抗體技術(shù)誕生2.抗獨特型治療淋巴瘤成功3.OKT3被同意上市 4.單抗用于腫瘤治療效果不佳5.抗內(nèi)毒素單抗試用于敗血性休克失敗6.抗17-1A和ReoPro上市7.FDA同意6個單抗上市治療性抗體發(fā)展歷程和事件抗體分子醫(yī)學(xué)宣教專家講座第51頁抗體名稱抗體種類 靶向抗原 適應(yīng)癥 同意日期

OKT3 鼠單抗 CD3 移植排斥1986 Panorex 鼠單抗 17-1A大腸癌 1995（德國） ReoPro 人-鼠嵌合Fab 血小板受體

冠心病 1994 ⅡbⅢa Rituxan 人-鼠嵌合抗體 CD20 淋巴瘤 1997 Simulect人-鼠嵌合抗體CD25 移植排斥 1998 Remicade人-鼠嵌合抗體TNF-α炎癥性腸病、1998、 類風濕關(guān)節(jié)炎 1999Zanapax人源化抗體 CD25 移植排斥 1997 Herceptin人源化抗體 HER-2 乳腺癌 1998 Synagis 人源化抗體 RSVF蛋白 RSV感染 1998 Mylotarg人源化抗體- CD33 淋巴瘤