第4章 抗體與免疫球蛋白課件

★抗體的發(fā)現(xiàn)、命名★免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)★抗體的異質(zhì)性★免疫球蛋白的生物學(xué)活性★各類(lèi)免疫球蛋白的特性與功能★人工制備抗體第4章抗體與免疫球蛋白

(antibody,Ab&immunoglobulin,Ig)1第4章抗體與免疫球蛋白

諾貝爾獎(jiǎng)得主的獲獎(jiǎng)工作●1901年德國(guó)學(xué)者Behring因發(fā)現(xiàn)抗毒素血清，開(kāi)創(chuàng)免疫血清療法之先河●

1908年德國(guó)學(xué)者 Ehrlic提出抗體生成側(cè)鏈學(xué)說(shuō)和模板學(xué)說(shuō)

2第4章抗體與免疫球蛋白抗體是B細(xì)胞識(shí)別抗原后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的一種可特異性結(jié)合抗原的蛋白質(zhì)(免疫球蛋白）3第4章抗體與免疫球蛋白◆1968和1972的兩次國(guó)際會(huì)議上將具抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)一命名為免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)；

目前認(rèn)為抗體與免疫球蛋白完全相同。◆抗體存在于血清等體液中.◆免疫球蛋白的分布:

分泌型存在于體液中,具抗體功能;

膜型作為抗原受體存在于B細(xì)胞膜上,即BCR.4第4章抗體與免疫球蛋白一.

免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)（一）重鏈與輕鏈

(heavychain&lightchain)

免疫球蛋白基本結(jié)構(gòu)亦稱(chēng)

基本四肽單位或Ig單體，由兩條重鏈與兩條輕鏈組成.

第1節(jié)免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)5第4章抗體與免疫球蛋白

1.

重鏈

◆

重鏈的類(lèi)五類(lèi)重鏈為:相應(yīng)的免疫球蛋白分子為:◆

重鏈的亞類(lèi):IgG和IgA根據(jù)其鉸鏈區(qū)氨基酸組成和重鏈二硫鍵數(shù)目與位置的差異又分為若干亞類(lèi)，如IgG1,IgG2,IgG3,IgG4;IgA1,IgA2,2.輕鏈◆

輕鏈的型:分為

與

兩型,每個(gè)免疫球蛋白分子上的輕鏈.型別都是相同的.◆

輕鏈的亞型:

型又可分為

1、

2、

3和

4等四個(gè)亞型.

γ、α、μ、δ、ε，

IgG、IgA、IgM、IgD、IgE6第4章抗體與免疫球蛋白(二)Ig的功能區(qū)－可變區(qū)（V區(qū)）與恒定區(qū)（C區(qū)）

◆

結(jié)合抗原部位

：

VH與VL的三個(gè)高變區(qū)共同組成與抗原決定基互補(bǔ)的表面,即互補(bǔ)決定區(qū)(CDR),CDR決定抗體的特異性.

◆

獨(dú)特型（idiotype)抗原所在部位.

1.

可變區(qū)VH和VL恒定區(qū)C區(qū)可變區(qū)

V區(qū)7第4章抗體與免疫球蛋白互補(bǔ)決定區(qū)CDR8第4章抗體與免疫球蛋白◆CH區(qū)具結(jié)合補(bǔ)體和細(xì)胞的功能：

*IgG的CH2和IgM的CH3具有補(bǔ)體C1q結(jié)合位點(diǎn).*IgG的CH3可與單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞表面的IgGFc受體結(jié)合.*IgE的CH2和CH3可與肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞的IgEFc受體（FcεR）結(jié)合.

◆

CH區(qū)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定具有同種型(isotype)同種異型（allotype）的遺傳標(biāo)志；2.

恒定區(qū)CH和CL：可有CH1、CH2、CH3；有些具CH4.9第4章抗體與免疫球蛋白(三)鉸鏈區(qū)：

位于CH1與CH2之間,易伸展彎曲.10第4章抗體與免疫球蛋白（二）其他成分－

J鏈與分泌片

J鏈IgA由二硫鍵連接形成二聚體；單體IgM通過(guò)二硫鍵與J鏈連接形成五聚體分泌片

是分泌型IgA分子上的一個(gè)輔助成分，由粘膜上皮細(xì)胞合成和分泌，介導(dǎo)IgA二聚體從粘膜下通過(guò)粘膜等細(xì)胞到粘膜表面的轉(zhuǎn)運(yùn).11第4章抗體與免疫球蛋白

（三）免疫球蛋白的水解片段（一）木瓜蛋白酶水解片段

◆

2個(gè)相同的Fab段即抗原結(jié)合片段

◆

1個(gè)Fc段，即可結(jié)晶片段.Ig同種型的抗原性主要存在于Fc段.（二）胃蛋白酶水解片段

◆

一個(gè)F(ab’)2片段，為雙價(jià)，與抗原結(jié)合可發(fā)生凝集反應(yīng)和沉淀反應(yīng).

◆

Fc段被裂解為若干小分子片段，被稱(chēng)為pFc’，失去生物學(xué)活性.

僅F(ab’)2，可降低免疫原性12第4章抗體與免疫球蛋白

諾貝爾獎(jiǎng)得主的獲獎(jiǎng)工作1972年，美國(guó)學(xué)者Edelman與英國(guó)學(xué)者Porter因闡明抗體的化學(xué)結(jié)構(gòu)獲醫(yī)學(xué)生理性諾貝爾獎(jiǎng)

13第4章抗體與免疫球蛋白第2節(jié)抗體的異質(zhì)性(非均一性）(一)類(lèi)（class）:IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。（二）亞類(lèi)(subclass):IgG1~4,IgA1~2,IgM1~2

（三）型（type）:l和k

型（四）亞型（subtype）

（一）免疫球蛋白的分類(lèi)14第4章抗體與免疫球蛋白

（二）外源因素所致的抗體異質(zhì)性(heterogeneity)

－抗體的多樣性15第4章抗體與免疫球蛋白（一）同種型isotype：同一種屬內(nèi)所有個(gè)體都具有的Ig抗原特異性，存在于C區(qū)。類(lèi)（CH）,亞類(lèi)（CH）型（CL）

,

;亞型（二）同種異型allotype：同一種屬內(nèi)不同個(gè)體間Ig所具備的不同抗原異性。如Gm1-30,Am1-2,Km1-3（三）獨(dú)特型idiotype：不同抗體產(chǎn)生細(xì)胞克隆所分泌Ig的抗原特異性，存在于V區(qū)。（三）免疫球蛋白的抗原性－血清型(serotype)抗體的抗原性是由在Ig分子上不同區(qū)域的結(jié)構(gòu)差別而決定的.

16第4章抗體與免疫球蛋白抗體的抗原性——血清型17第4章抗體與免疫球蛋白18第4章抗體與免疫球蛋白第3節(jié)免疫球蛋白的生物學(xué)特性*游離Ig的V區(qū)：結(jié)合細(xì)菌、病毒、寄生蟲(chóng)、某些藥物等抗原

*B細(xì)胞表面的Ig（BCR）：是特異性識(shí)別抗原的受體

*抗體的結(jié)合價(jià)：每個(gè)抗體分子可結(jié)合抗原表位的數(shù)目。1.

V區(qū)功能－特異性識(shí)別、結(jié)合抗原(一)免疫球蛋白的主要功能19第4章抗體與免疫球蛋白溶菌酶抗原輕鏈重鏈R.J.PoliakfromScience1986233:747-5320第4章抗體與免疫球蛋白（1）激活補(bǔ)體：IgG1～3及IgM抗體與抗原結(jié)合后可激活補(bǔ)體（2）細(xì)胞親嗜性：

IgG和IgE抗體以Fc段與相應(yīng)細(xì)胞的Fc受體結(jié)合。IgE的Fc段介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)（3）調(diào)理作用：抗體、補(bǔ)體促進(jìn)吞噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌等顆粒性抗原的作用.4.抗體依賴(lài)的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用ADCC:表達(dá)Fc受體的細(xì)胞通過(guò)識(shí)別抗體的Fc段直接殺傷被抗體包被的靶細(xì)胞.5.IgG可通過(guò)胎盤(pán)；

*人與某些哺乳動(dòng)物的IgGFc段能非特異地與葡萄球菌A蛋白（staphylococcusproteinA，SPA）結(jié)合，2.Ig分子C區(qū)的功能21第4章抗體與免疫球蛋白22第4章抗體與免疫球蛋白NK細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC(antibodydependentcell-mediatedcytotoxicity)23第4章抗體與免疫球蛋白概念:

許多細(xì)胞膜表面和機(jī)體某些蛋白質(zhì)分子在DNA水平和氨基酸序列與免疫球蛋白的V區(qū)或C區(qū)有較高的同源性.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

均有1-7個(gè)Ig樣功能區(qū)，分為V,C1,C2組功能特點(diǎn):

以識(shí)別為特點(diǎn)

實(shí)例:

抗原識(shí)別受體及信號(hào)傳導(dǎo)分子,MHC及其相關(guān)分子,免疫球蛋白受體,細(xì)胞因子受體,白細(xì)胞分化抗原

免疫球蛋白超家族(ImmunoglobulinSuperfamily，IGSF)24第4章抗體與免疫球蛋白25第4章抗體與免疫球蛋白◆血清含量最高，半衰期最長(zhǎng)；◆功能最多：結(jié)合抗原、激活補(bǔ)體、調(diào)理吞噬并介導(dǎo)ADCC、通過(guò)胎盤(pán)、結(jié)合SPA.◆

為再次免疫應(yīng)答的主要抗體.抗感染的主要抗體(抗菌、抗病毒,抗毒素抗體),并介導(dǎo)II、III型超敏反應(yīng)

(二)各類(lèi)免疫球蛋白的特性

IgG26第4章抗體與免疫球蛋白

IgM◆分子量最大，為90萬(wàn),是血管內(nèi)抗感染的主要抗體.其激活補(bǔ)體的能力比IgG強(qiáng)數(shù)十倍.◆在個(gè)體發(fā)育過(guò)程和體液免疫應(yīng)答中均是最早合成和分泌的抗體.

*臍帶血IgM增高提示胎兒

有宮內(nèi)感染;*感染過(guò)程中血清IgM水平升高，說(shuō)明有近期感染.◆天然的血型抗體和類(lèi)風(fēng)濕因子亦屬I(mǎi)gM.◆膜表面IgM是B細(xì)胞抗原受體(Bcellreceptor，BCR)的主要成分.27第4章抗體與免疫球蛋白IgA

◆血清型IgA:以單體形式存在,作用不詳.◆

分泌型IgA(sIgA):

由J鏈連接的二聚體和分泌片組成.*合成和分泌的部位在腸道、呼吸道、乳腺、唾液腺和淚腺，主要存在于胃腸道和支氣管分泌液、初乳、唾液和淚液中.*是參與粘膜局部免疫的主要抗體.*嬰兒可從母親初乳中獲得分泌型IgA，是一種重要的自然被動(dòng)免疫.28第4章抗體與免疫球蛋白◆B細(xì)胞表面的mIgD

可作為B細(xì)胞分化發(fā)育成熟的標(biāo)志；

未成熟B細(xì)胞僅表達(dá)mIgM，成熟B細(xì)胞可同時(shí)表達(dá)mIgM和mIg

IgD◆血清濃度很低（0.2％），半壽期很短（僅3天）.

血清IgD的功能不清.29第4章抗體與免疫球蛋白

IgE

血清濃度極低，約為3×10-5mg/ml.

為親細(xì)胞抗體，與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞上的高親和力FcεRI結(jié)合，引起I型超敏反應(yīng)30第4章抗體與免疫球蛋白第4節(jié)人工制備抗體(一)多克隆抗體的制備(二)單克隆抗體及其制備(三)基因工程抗體

－免疫球蛋白分子上的星球大戰(zhàn)31第4章抗體與免疫球蛋白

應(yīng)用含多個(gè)不同抗原表位的抗原物質(zhì)刺激機(jī)體所產(chǎn)生的抗體。

是針對(duì)多種不同抗原表位的不同抗體的混合物，即為多克隆抗體。

(一)多克隆抗體Polyclonalantibody32第4章抗體與免疫球蛋白體內(nèi)作用:多克隆抗體是機(jī)體發(fā)揮特異性體液免疫效應(yīng)的重要分子，在中和抗原、免疫調(diào)理、介導(dǎo)CDC、ADCC中起重要作用。體外應(yīng)用:診斷、治療及應(yīng)急預(yù)防.來(lái)源:主要源于動(dòng)物免疫血清、恢復(fù)期病人血清或免疫接種人群。主要缺點(diǎn):其特異性較差，易出現(xiàn)交叉反應(yīng)，不易大量制備，故其應(yīng)用受到限制。

多克隆抗體的特點(diǎn)33第4章抗體與免疫球蛋白

特點(diǎn):純度高、特異性強(qiáng)、效價(jià)高、少或無(wú)血清交叉反應(yīng),并易于大量制備.

基本原理:

用免疫脾細(xì)胞與小鼠骨髓瘤細(xì)胞融合后，產(chǎn)生雜交瘤(hybridoma).雜交瘤細(xì)胞既具有骨髓瘤細(xì)胞能大量無(wú)限增殖的特性，又具有免疫B細(xì)胞合成和分泌抗體的能力；應(yīng)用:

診斷、治療（受限于異源性）、科研。(二)單克隆抗體Monoclonalantibody(Mab)

－由一個(gè)B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的,可識(shí)別一種抗原表位的同源抗體。

34第4章抗體與免疫球蛋白

單克隆抗體制備示意圖

35第4章抗體與免疫球蛋白36第4章抗體與免疫球蛋白1984年諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)撸旱聡?guó)學(xué)者Kohler與英國(guó)學(xué)者M(jìn)ilstei獲獎(jiǎng)工作：雜交瘤技術(shù)制備單克隆抗體37第4章抗體與免疫球蛋白

存在的問(wèn)題與解決的思路

◆異種蛋白反應(yīng):可引起抗同種型抗體產(chǎn)生.由此可導(dǎo)致:[1]迅速中和再次進(jìn)入的抗體,使治療無(wú)效;[2]超敏反應(yīng).

◆穿透力差:

影響治療及免疫組化的效果,原因:分子量大.

◆外源性Ig的體內(nèi)半衰期較短；◆特異性差或過(guò)于單一；

◆生產(chǎn)過(guò)程較長(zhǎng)；

◆價(jià)格昂貴；

◆應(yīng)用范圍有限。

存在的問(wèn)題

第4章抗體與免疫球蛋白

◆單抗技術(shù)的改進(jìn)；◆人源化單抗的研制

:

人-鼠雜交瘤,人-人雜交瘤,SCID鼠的應(yīng)用；XenoMouse的制備；異源性抗體的改造◆基因工程抗體的研制:可解決抗體的人源化及減低分子量.

◆新效能抗體:抗體融合蛋白,雙功能抗體,抗體酶

◆細(xì)胞內(nèi)抗體的研制；◆抗體庫(kù)的建立；◆抗體藥物的研制；◆抗體制備的產(chǎn)業(yè)化；◆抗體應(yīng)用范圍的拓展。(二)解決問(wèn)題的思路

第4章抗體與免疫球蛋白以DNA重組技術(shù)手段生產(chǎn)的抗體為基因工程抗體基因工程抗體包括人-鼠嵌合抗體（chimericantibody）、改型抗體（reshapedantibody）、雙特異性抗體（bispecificantibody）、小分子抗體等。

基因工程抗體有望于解決：

1．

抗體的人源化

2．

小分子抗體

3．

抗體功能的多樣性(三)基因工程抗體

Geneticengineeringantibody40第4章抗體與免疫球蛋白

基因工程抗體的種類(lèi)及其特性種類(lèi)基本結(jié)構(gòu)相對(duì)分子量（kDa）鼠源性成分人-鼠嵌合抗體鼠源V區(qū)或Fab15025-30%

人源C區(qū)或Fc

改型抗體以鼠源CDRs15015%

替換人源CDRs雙特異性抗體異源性H2/L2150－

小分子抗體

Fab完整L和部分H 50 15％

Fv VH和VL 25 15％ 單鏈抗體VH－連接肽－VL 26 15％ 單域抗體VH 12.5 7.5％最小識(shí)別單位單一CDR

2

1.5％

41第4章抗體與免疫球蛋白全鼠源性抗體

人-鼠嵌合抗體CDR移植抗體ABCDEFGH雙特異性抗體Fab抗體Fv抗體ScFv抗體單域抗體42第4章抗體與免疫球蛋白Intracellularantibody(Introbody)第4章抗體與免疫球蛋白第4章抗體與免疫球蛋白第4章抗體與免疫球蛋白1.診斷：用已知抗原查未知抗體，或反之；2.治療：抗毒素、抗病毒、抗炎、抗腫瘤等；3.預(yù)防：應(yīng)急預(yù)防；4.科研、科技開(kāi)發(fā)(提取,純化,鑒定,分析)

抗體的應(yīng)用一、多克隆抗體46第4章抗體與免疫球蛋白20世紀(jì)有關(guān)抗體的10項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)年份

19081913191919301960

19721977

19841987

成就血清療法（醫(yī)療實(shí)踐）抗體形成學(xué)說(shuō)（理論）過(guò)敏反應(yīng)（實(shí)驗(yàn)研究）補(bǔ)體結(jié)合現(xiàn)象和免疫（實(shí)驗(yàn)研究）ABO血型（醫(yī)療實(shí)踐）免疫耐受的實(shí)驗(yàn)和理論（理論）Ig的結(jié)構(gòu)（實(shí)驗(yàn)研究）放射免疫測(cè)定（方法學(xué)）單克隆抗體和免疫網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)（方法學(xué)和理論）Ig基因結(jié)構(gòu)（實(shí)驗(yàn)研究）47第4章抗體與免疫球蛋白(FDAFastTrack)ParadigmforBiomarkeridentificationStable;CheaptoproduceandpurifyAvailability;RelativelyHighsensitivity(detection)Ab-BasedMicroChipsandBioSensorsProf.PHudson48第4章抗體與免疫球蛋白(FDAFastTrack)ParadigmforBiomarkeridentificationStable;CheaptoproduceandpurifyAvailability;RelativelyHighsensitivity(detection)Ab-BasedMicroChipsandBioSensorsWhyareantibodieshot?30%ofClinicalDiagnostics30%ofBiopharmaceuticals第4章抗體與免疫球蛋白

●

Ig的結(jié)構(gòu)

◆

Ig分子是由兩條H鏈和兩條L鏈通過(guò)二硫鍵連接而成;

VH和VL是抗原結(jié)合部位；CH區(qū)可結(jié)合補(bǔ)體，結(jié)合不同細(xì)胞表面的Fc受體.

◆

水解片斷Fab可結(jié)合抗原，F(xiàn)c段可結(jié)合細(xì)胞.●Ig可分為分泌型和膜型.分泌型具有抗體的各種功能，膜型是B細(xì)胞的抗原受體,即BCR.

●

抗體的功能:

結(jié)合抗