免疫球蛋白的功能区域.ppt

免疫球蛋白Immunoglobulin，Ig,研究Ig的科学家获诺贝尔奖的情况,1972EdelmanGM&PorterRR阐明Ig化学结构1984丹麦NielsK.Jerne提出天然抗体选择学说和免疫网络学说；KohlerG&MilsteinC发明利用杂交瘤制备单克隆抗体1987TonegawaS发现抗体形成多样性的遗传基础,Fiveconcepts,antitoxin抗毒素antisera抗血清antibody抗体gammaglobulin（球蛋白,丙种球蛋白）immunoglobulin（Ig）免疫球蛋白,抗体（antibody,Ab）,机体免疫系统受抗原刺激后产生的一类能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白。抗体存在于血清、淋巴液、外分泌液中。抗体介导的免疫称为体液免疫。,1968年和1972年世界卫生组织（WHO）和国际免疫学会联合会（IUIS）的专门委员会先后决定：将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）免疫球蛋白分为分泌型（secretedIg，SIg）和膜型（membraneIg，mIg）。,免疫球蛋白的结构与功能区Ig的血清型免疫球蛋白的生物学活性抗体的人工制备,一、免疫球蛋白的基本结构,四条对称的多肽链（重链和轻链）构成的单体H链、L链可变区和恒定区铰链区可变区又分为：超变区（HVR）或互补决定区（CDR）骨架区（FR）,连接链(joiningchain,J链):连接单体Ig分子使其成为多聚体，由浆细胞合成，富含半胱氨酸的多肽链。分泌片(secretorypiece,SP):是分泌型IgA上的一个辅助成分，为糖肽链，由粘膜上皮细胞合成和分泌，具有保护IgA的铰链区免受蛋白水解酶降解的作用。,二、免疫球蛋白的功能区,1、约110个AA残基组成，由链内二硫键形成环状结构；H链VH、CH1、CH2、CH3/CH4L链VL、CL互补决定区（CDR）绞链区,补体结合区,VH和VL：抗原结合功能域,CH3/CH4：受体结合功能域,绞链区：适应V区同抗原的结合,CH2：补体结合功能域,免疫球蛋白的功能区域,CH1、CL:具有Ig同种异型的遗传标志,抗原-抗体的结合,功能区的功能（1）VL、VHAg结合区（2）CH和CL上具有部分同种异型的遗传标志（3）IgG的CH2和IgM的CH3补体结合区（4）IgG的CH3与多种细胞Fc受体结合（5）IgE的CH3及CH4参与I型变态反应（6）铰链区有张合作用，适于V区与抗原的紧密结合；暴露补体结合位点（CH2）。,三、免疫球蛋白的水解片段,PapainIg2FabFcFab：fragmentofantigenbindingFc：fragmentcrystallizable,用于纯化：葡萄球菌蛋白A（SPA）与人的IgG的Fc段结合。,ProteolyticcleavagebyPapain(木瓜蛋白酶),ProteolyticcleavagebyPepsin(胃蛋白酶),Agbindingvalent=2,PepsinIgF(ab)2+pFc,水解意义Ig经酶解或抗毒素去除Fc段后，不仅可浓缩纯化，提高疗效，还可明显减少超敏反应的发生。,免疫球蛋白的水解片段,免疫球蛋白的结构Ig的异质性免疫球蛋白的生物学活性抗体的人工制备,Ig的血清型(Serotype)用血清学方法测定和分析Ig的抗原性质,一、同种型（isotype）：同一种属内所有个体共有的Ig抗原特异性，可在异种体内诱导产生相应抗体。1、类：根据同种系所有个体的Ig重链C区的抗原性分为五类：IgM()、IgG()、IgA()、IgD()、IgE()2、亚类：同一类Ig内重链抗原性及二硫键的数目：IgG14；IgA12；IgM123、型：根据Ig轻链C区的抗原性分：链和链4、亚型：链、链多种亚型。二、同种异型（allotype）：是指同一种属不同个体间的Ig分子抗原性的不同，主要反映在Ig分子上的C区上一个或数个氨基酸的差异，这种差异是由不同个体的遗传基因决定的。三、独特型（idiotype）：同一个体不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子可变区有不同的抗原特异性。,五类免疫球蛋白,单体：IgG、IgD、IgE、血清型IgA二聚体：分泌型IgA五聚体：IgM,五类免疫球蛋白的特性,IgG：半衰期最长，血清中含量最高，唯一通过胎盘的Ig；具有激活补体、调理吞噬、ADCC作用；IgM：分子量最大（五聚体结构），出现早消失快，胎儿唯一能合成Ig；激活补体作用强，无调理吞噬、ADCC作用。可用于感染的早期诊断；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、泪液、唾液中，具有抗粘膜局部感染作用；IgE：普通人体内含量低，过敏体质或寄生虫感染者体内含量增高，介导I型超敏反应，亲细胞型抗体；IgD:含量低，功能不明确,免疫球蛋白的结构Ig的血清型免疫球蛋白的生物学活性抗体的人工制备,1、中和作用Neutralization,免疫球蛋白的生物学活性,2、激活补体发挥溶细胞作用,免疫球蛋白的生物学活性,免疫球蛋白的生物学活性,免疫球蛋白的生物学活性,免疫球蛋白的生物学活性,识别、中和抗原（Recognitionofantigen）激活补体（Activationofcomplement）调理作用（Opsonization）：抗体与细菌或其他颗粒性抗原结合后，通过Fc段与吞噬细胞表面相应受体的结合，促进吞噬细胞的吞噬作用。抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（Antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC）：抗体与肿瘤细胞、病毒感染细胞表面的抗原结合，通过Fc段与NK细胞表面相应受体结合，可触发对靶细胞的杀伤作用。介导I型超敏反应（MediatehypersensitivitytypeI）：IgE可通过其Fc段与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面相应受体结合，介导I型超敏反应。,免疫球蛋白的结构Ig的血清型免疫球蛋白的生物学活性抗体的人工制备,多克隆抗体（polyclonalantibody，PcAb）天然抗原大多含有多种抗原决定簇，免疫后可刺激多个B细胞克隆发生免疫应答，产生的多种抗体的混合物即多克隆抗体。第一代人工抗体。单克隆抗体，单抗（monoclonalantibody，McAb）由一个B细胞活化、增殖、分化产生的子代细胞克隆分泌的、针对一个抗原决定簇的抗体。基因工程抗体（geneengineeringantibody，GeAb）由基因重组技术制备的抗体称为基因工程抗体，也称第三代人工抗体。,抗体技术,HAT选择性培养基,在HAT（含次黄嘌呤(H)、氨基喋呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)）培养基中，未融合的骨髓瘤细胞因缺乏次黄嘌呤-鸟嘌呤-磷酸核糖转移酶，不能合成DNA而死亡。未融合的淋巴细胞不能在体外长期存活也逐渐死亡。只有融合的杂交瘤细胞由于从脾细胞获得了次黄嘌呤-鸟嘌呤-磷酸核糖转移酶，并具有骨髓瘤细胞能无限增殖的特性，因此能在HAT培养基中存活和增殖。,1、嵌合抗体（chimericantibody）：鼠源性抗体的V区基因与人抗体的C区基因拼接。减少了鼠源成分的免疫原性。2、人源化抗体：将人抗体的CDR代之以鼠源性抗体的CDR。3、完全人源化抗体：采用基因敲除术将小鼠Ig基因敲除，代之以人Ig基因，然后用Ag免疫小鼠，再经杂交瘤技术即可产生完全人源化抗体。4、单链抗体（singlechainfragmentofvariableregion,scFv）：是将Ig的H链和L链的V区相连，其穿透力强，易于进入局部组织发挥作用。5、双特异性抗体（bispecificantibody,Diabody）：将识别效应细胞的抗体和识别靶细胞的抗体联结在一起，制成双功能性抗体，称为双特异性抗体。如由识别肿瘤抗原的抗体和识别CTL细胞或NK细胞表面分子（CD3或CD16）的抗体制成的双特异性抗体。,基因工程抗体,基因工程抗体,嵌合抗体,人源化抗体,基因工程抗体,ThemechanismofactionofaBsMAb,exemplifiedbycatumaxomab,representingthefirstapprovedbispecifictrifunctionalantibody.卡妥索单抗(Catumaxomab)：一种抗CD3和抗上皮细胞粘附分子（EPCAM）的小鼠双特异性抗体，2012年在欧盟获得批准用于治疗EPCAM阳性肿瘤的恶性腹水患者。,Theapplicationsofmonoclonalantibodies单克隆抗体的应用,由于mcAb具有结构均一、效价高、特异性强等特点，已被广泛应用于生物医学的各个领域：1检验医学诊断试剂病原微生物抗原、抗体的检测；肿瘤抗原的检测；各种细胞因子、激素、神经递质及细胞膜分子、受体的检测；用于淋巴细胞分类、鉴定、结构与功能的