（医学PPT课件）免疫球蛋白

免疫球蛋白 Immunoglubulin Ig 1 抗体命名的演变 1890VonBehring抗毒素 抗体Antibody Ab 母细胞化分泌毒素机体B淋巴细胞浆细胞抗毒素特异性结合 2 1938Tiselius电泳证明抗体活性在 球蛋白部分40年代抗体 丙种球蛋白 3 抗体命名的演变 1968年WHO将具有抗体活性的球蛋白和化学结构与抗体相似的球蛋白 命名为免疫球蛋白 Immunoglubulin Ig Ig Ab骨髓瘤细胞分泌的免疫球蛋白在分子结构上与抗体相同 但无抗体活性 抗体 Antibody Ab 一类在抗原物质刺激机体后形成的 具有与该抗原发生特异性结合反应的球蛋白 4 第一节免疫球蛋白分子结构 一 免疫球蛋白的基本结构 四条肽链 两条重链 Heavychain H 根据抗原性不同分为五类 重链类型免疫球蛋白类型 IgG IgA IgM IgD IgE 两条轻链 Lightchain L 根据抗原性差异分为两型 型 型 5 一 免疫球蛋白的基本结构 肽链的结构 两端 N端 C端三区 恒定区 constantregion C区 绞链区 hingeregion 富含脯氨酸和双巯键 对蛋白酶敏感 易于水解 富有弹性 易于暴露补体结合位点 可变区 Variableregion V区 支架区超变区 互补决定簇区 CDR 6 互补决定簇区 互补决定簇区 complementaritydeterminingregion CDR Ig与抗原特异性结合的部位 是Ig分子所独有的遗传标记结构 故又称为Ig的独特型决定簇 又称超变区 hypervariableregion HVR 7 8 3 其他结构 J链和分泌片 连结链 joiningchain J链 由浆细胞合成分泌20KD的多肽 将Ig单体连接成多聚体 方式以双硫键形式共价结合到Ig重链上起到稳定Ig多聚体的作用 J链的成分都相同 即只有一种J链 9 分泌片 secretorypiece sp 由粘膜上皮细胞合成的60KD多肽 当IgA与J链在浆细胞内合成并连接后 IgA双体在通过粘膜上皮细胞的过程中再与分泌片结合形成具有分泌能力的双聚体IgA 即分泌型IgA SIgA 分泌片的功能是保护IgA 使之不受环境中酶的破坏 并介导IgA的转运 分泌片与IgA的形成无密切关系 10 分泌片介导IgA的转运 11 二 免疫球蛋白的功能区 Ig的H链 L链每隔110个氨基酸残基便由链内二硫键连接成一个能行使特定功能的球形单位 称为Ig的功能区 V区 结合抗原 同种异型标志 补体结合位点 FcR结合位点 12 13 三 免疫球蛋白的酶水解片段 14 1959年Poter研究的结果木瓜酶水解IgG 2Fab 具有抗体活性 与抗原结合的位点1Fc 可结晶片段功能 结合补体 通过胎盘 分泌至粘膜表面 结合肥大细胞和M 等具有Fc受体的细胞 胃蛋白酶水解片段 F ab 2 双价抗体活性 pFc 被水解为短肽 15 免疫球蛋白的酶水解片段 1959年Poter研究的结果 Poter提出 IgG是有相同的两条重链通过二巯键连接成Y型 两条相同的轻链通过二巯键连接在重链Y型双臂的两侧 电镜观察支持Poter的推测 并发现Y型Ig的两臂可伸展成180度 提出分子中存在绞链区研究水解片段的意义 理论上了解抗体的结构与功能 理论上理解抗原抗体反应的原理 实践中用于精制抗毒素 如白喉抗毒素 16 第二节Ig的生物学活性 1 结合特异性抗原 互补决定簇区 CDR 超变区 抗毒素免疫 抗体 毒素中和 抗菌体 病毒免疫 抗体 游离细菌或病毒丧失吸附宿主敏感细胞的能力 17 2 激活补体 抗体结合抗原Ig构型TY补体结合位点暴露激活补体 作用 裂解细胞 炎性介质 免疫粘附 促进吞噬作用 18 3 亲和细胞 Ig能通过其Fc段与多种细胞 肥大细胞 嗜碱性粒细胞 巨噬细胞 中性粒细胞 NK细胞等 表面的FcR结合 以FC段和FCR结合 加强吞噬作用 即调理作用 抗体依赖细胞介导的细胞毒作用 Antibodydependentcell mediatedcytotoxicity ADCC 和肥大细胞 嗜碱性粒细胞结合 无需抗原参加 抗体直接结合到细胞上超敏反应 19 表Ig经Fc受体结合到免疫细胞上Ig类型能结合的细胞IgGNK细胞 巨噬细胞 中性粒细胞IgE肥大细胞 嗜碱性粒细胞 血小板 20 4 通过膜传递作用 主动通过胎盘 近IgG的FC段和胎盘细胞膜受体可逆性结合 进入胎儿体内 所以6个月内新生儿不易感染 动物IgG通过肠粘膜细胞受体进入体内 通过粘膜分泌到外分泌液中 初乳中有大量的分泌性IgA 21 5 结合细胞蛋白质 葡萄球菌A蛋白 SPA SPA替代抗抗体 即第二抗体应用 抗原 抗体凝集 抗原 抗体 SPA 凝集 22 6 具有免疫原性 IgG的血清型 抗体的双重性 抗体活性抗原活性1 同种型 isotype 同一物种的所有个体有共同的Ig 抗原特异性 其抗原特异性存在于IgC区 类 亚类 型 亚型2 同种异型 allotype 同一种系的不同个体之间 由于遗传基因不同 同类Ig也有特异性不同的抗原决定簇 其抗原决定簇也存在于IgC区 因为显性基因 等位基因排斥 每一个Ig分子的两条H L链完全相同 人类遗传标志 多次输入与自己遗传形状不同的Ig超敏反应3 独特型 Idiotype Id 同一个体内 每个抗体形成细胞克隆产生的Ig V区的互补决定簇 超变区 抗原性不同 独特型抗原决定簇 23 从结构上看 Ig互补决定簇 超变区 抗原结合部位 独特型抗原决定簇异种抗异种Ig抗体独特型抗原决定簇同种异体抗非己Ig抗体自身体内抗独特型抗体 24 25 婴儿体内免疫球蛋白产生的动态曲线 26 第三节五类Ig特性和作用 27 28 29 第四节Ig基因结构 1 Ig基因库表Ig基因定位 三个Ig基因库 链 链H链 染色体22214 30 31 2 S S转换 B细胞由合成IgM转变为IgG时 C基因发生类别转换 此时重组酶识别并与S 区及S 区结合 切除S 区和S 区之间的碱基序列 C 区即与V D J连接 此种C区类别的转换即S S转换 抗体免疫应答与Ig类别转换现象 32 Ig重链类别转换的机制 33 34 链的产生步骤 35 链的合成步骤 36 3 抗体多样性的原因 Ig基因库中有几百个V区基因 众多的D J基因 可以随机组合 进行V D J V J重组时 连接处的碱基移位切除 整合 使互补决定簇多样性成10倍以上增长 Ig的Fab由H链及L链共同组成 致抗体的特异性类型又成倍增加 抗原刺激后的体细胞基因突变 只发生在已经重排过的V区基因上 增加了抗体的多样性 不同的Ig分子均存在结构有一定差异的膜型和分泌型 37 第五节 人工制备抗体的类型 38 多克隆抗体 Polyclonalantibody 一 概念给动物接种抗原所获得的免疫血清或抗血清是多种抗体的混合物 它是由多种抗原决定簇刺激多株B细胞增殖分化所产生的 称为多克隆抗体 39 二 多克隆抗体的应用免疫学检测被动免疫治疗和紧急预防三 存在问题特异性差 用于免疫学检测容易出现交叉反应 40 单克隆抗体 Monoclonalantibody McAb 一 概念 通过B细胞杂交瘤技术 获得特异性针对某一种抗原决定簇的细胞克隆 产生均一性的抗体 二 B细胞杂交瘤的类型小鼠 小鼠大鼠 大鼠小鼠 人人 人 41 制备单克隆抗体细胞流程图 抗原 致敏Balb c鼠 小鼠骨髓瘤细胞 HGPRT Balb c鼠脾细胞 HGPRT TK 聚乙二醇融合细胞次黄嘌呤 H HAT培养基筛选胸腺嘧啶 T 氨基喋啶 A 未融合脾细胞未融合瘤细胞 HGPRT 融合细胞 HGPRT 死亡死亡存活细胞克隆化筛选 不能利用H T 分泌单克隆抗体 42 43 三 杂交瘤技术的原理1 亲本细胞的选择小鼠骨髓瘤细胞次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核苷转移酶缺陷型 HGPRT 胸苷激酶缺陷型 TK 免疫脾细胞经抗原免疫的BALB c小鼠的脾脏 44 2 细胞融合骨髓瘤细胞PEG杂交瘤细胞脾细胞融合后细胞的类型 未融合的脾细胞杂交瘤细胞未融合的瘤细胞 45 3杂交瘤细胞的选择性培养DNA合成的途径 糖 氨基酸氨基喋呤 Aminopterin A TK核苷酸DNA胸腺嘧啶核苷TMP Thymidine T 核苷酸前体次黄嘌呤HGPRTIMP Hypoxanthine H 46 融合后细胞在HAT培养基中存活情况脾细胞 HGPRT TK 不能长期生长 骨髓瘤细胞 HGPRT TK 不能生长 杂交瘤细胞 HGPRT TK 能够生长 47 4 杂交瘤细胞的筛选和克隆化筛选 免疫荧光ELISA等克隆化 有限稀释法单个细胞显微操作法软琼脂培养法 48 5 单克隆抗体的生产体内 BALB c小鼠体内诱发含有单抗的腹水体外 无血清培养基悬浮培养等6 单克隆抗体的纯化硫酸铵沉淀法离子交换层析A蛋白 Sepharose亲和层析 49 四 单克隆抗体的特性高度均一性 纯度很高的均一性抗体高度专一性 只对抗原分子上某一抗原决定簇起反应大量产生及稳定性 杂交瘤细胞能在体内外无限繁殖之传代 50 五 单克隆抗体在医学上的应用 一 用作诊断试剂1 检测淋巴细胞表面分子 区分不同分化阶段的淋巴细胞 鉴别淋巴细胞 2 鉴定病原体 准确诊断传染病 3 用于肿瘤的诊断和分型4 激素类单抗用于测定体内激素含量 判断内分泌的功能状态 51 二 用作研究工具纯化抗原分析和探查抗原结构分析抗原决定簇分子的功能 三 用于疾病的治疗抗细胞表面分子单抗 用于移植排斥反应的防治抗细胞因子单抗用于自身免疫性疾病的治疗抗肿瘤单抗用于肿瘤的导向治疗 52 单克隆抗体用于免疫治疗存在的问题单克隆抗体的特异性由于肿瘤特异性抗原较少 缺乏对肿瘤有严格特异性的单抗 对正常组织有交叉反应异种抗体反应鼠源性单抗用于人体 导致异源性超敏反应 53 基因工程抗体 Geneticengineeringantibody 概念 根据研究者的意图 采用基因工程方法 在基因水平 对免疫球蛋白基因进行切割 拼接或修饰后导入受体细胞进行表达 产生新型抗体 主要包括嵌合抗体 单链抗体 人源化抗体 双价抗体和双特异性抗体 54 一 嵌合抗体 chimericantibody 从杂交瘤细胞分离出功能性可变区基因 与人Ig恒定区基因连接 插入适当表达载体 转染宿主细胞 表达人 鼠嵌合抗体 特点 减少了鼠源性抗体的免疫原性 同时保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力 55 二 单链抗体 singlechainantibody 用基因工程方法 将抗体重链和轻链可变区通过一个连接肽连接而成的重组蛋白 特点 能保持与抗原结合的性能 分子量小 穿透性强 体内循环半衰期短 免疫原性低 56 单链抗体的应用 用于肿瘤的导向治疗肿瘤的影像分布基因治疗细胞内抗体 在细胞内表达特异性识别某一基因产物的抗体 可干扰该基因产物的生物活性 4 研究基因结构与功能的关系 57 三 人源化抗体 humanizedantibody 1 将小鼠的CDR序列移植到人抗体可变区框架中 产生