4.免疫球蛋白

第五节 人工制备抗体
一、多克隆抗体 由多个克隆细胞产生的多种抗体的混合 物即多克隆抗体，也称第一代人工抗体 诱发多个B 天然抗原 机体 细胞克隆活 （多个抗原表位） 化
产生多种针对不同表位的相应抗体 （多克隆抗体）
多克隆抗体
• 获得途径：动物免疫血清、恢复期病人 血清或免疫接种人群 • 优点：作用全面，具有中和抗原、免疫 调理、CDC、ADCC等作用；来源广泛， 制备容易 • 缺点：特异性不高、易发生交叉反应， 不易大量制备
3. 人源化抗体(humanized antibody)
1. 将小鼠的CDR序列移植到人抗体可变区框架中， 产生的抗体称为CDR移植抗体。 2.将小鼠Ig基因敲除，转染人Ig基因，在小鼠体 内产生人Ab，再经杂交瘤技术，产生大量完全 人源化抗体
4. 双价抗体 • 许多抗原抗体反应要求双价的抗原 结合位点，使抗原分子上的两个表 位交联或使两个抗原分子连接。
Ab与Ig的区别
免疫球蛋白是化学结构上的概念
抗体是生物学功能上的概念
抗体都是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ疫球蛋白 并非所有的免疫球蛋白都具有抗体活性
分泌型：具有抗体功能 免疫球蛋白 膜型：B细胞膜上的抗原受体
第一节
一、免疫球蛋白的基本结构：
免疫球蛋白的结构
免疫球蛋白类型 IgG IgA IgM IgD IgE
(一)四条肽链 ──两条重链（Heavy chain,H） 根据抗原性不同分为五类： 重链类型 γ α μ δ ε
──两条轻链（Light chain,L）： 根据抗原性差异分为两型:κ型 λ型
一、免疫球蛋白的基本结构
(二)肽链的结构： 两端： N端 & C端 三区：
VL
1. 2. 3.
恒定区(constant region,C区) 可变区(Variable region,V区) 绞链区(hinge region):富含脯 氨酸和二硫键（对蛋白酶敏感 ，易于水 解；富有弹性，易 于暴露补体 结合位点）
• 不同抗原表位诱生的同一类型的Ig(如IgG)，其 识别抗原的特异性不同； • 同一抗原表位诱生不同类型的Ig，其识别抗原 的特异性相同，但重、轻链类型不同。
一、免疫球蛋白的类型 （一）类
– H链C区所含抗原表位不同→五类 IgG —γ(gamma) IgA — α(alpha) IgM — μ(mu) IgD — δ(delta)
– 同一种属内不同个体间的Ig所具有的不同抗
原特异性标志，为个体性标志
– 主要存在于Ig的C区。
同种异型决定 簇分布区域
（三）独特型（idiotype）
– 每个Ig分子所特有的抗原特异性标志，其表 位称为独特位 – 存在于Ig的V区。 – 独特型表位可在异种、同种异体甚至自身体 内诱导产生相应的抗体，称为抗独特型抗体。
二、免疫球蛋白的其他成分
①连结链（joining chain，J链） ──由浆细胞合成分 泌20 KD的多肽，将 Ig单体连接成多聚体 ，方式：以二硫键形 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。
• ②分泌片（secretory piece，sp）
– 原理：免疫小鼠的脾细胞（含大量B细胞）与
同系小鼠骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞。
杂交瘤细胞既有脾细胞产生特异性抗体的功能，
又有瘤细胞可长期在体外传代培养的特点。
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表位起反应 大量产生及稳定性： 杂交瘤细胞能在体内外无限繁殖和传代
•从结构上看： •Ig互补决定簇（超变区）＝抗原结合部位＝独特型表位
第三节
Ig的功能
一、 V区的功能 — 识别并特异性结合抗原
单体（IgG, IgE) — 2价 二聚体(sIgA) — 4价 五聚体(IgM) — 10价（5价）
1.抗体的结合价
中和效应 — 中和毒素和病毒、阻断病原体入侵
二、 C区的功能 1.激活补体系统 IgM、IgG+ Ag 构型改变，补体结合位点暴露 补体经典途径 IgG4、IgA和 IgE的凝聚物 补体旁路途径 2.结合Fc段受体 (1)调理作用（opsonization）：IgG + 抗原(颗粒性) FcγR（单核、巨噬细胞及中性粒细胞） 促吞噬细胞吞噬； (2)ADCC：IgG + 抗原(靶细胞) Fc γR（NK 细胞） 杀伤靶细胞； (3)介导Ⅰ型超敏反应 3.穿越胎盘和粘膜
单克隆抗体用于免疫治疗存在的问题 异种抗体反应： 鼠源性单抗用于人体，导致异源 性超敏反应发生。
三、基因工程抗体 • 由基因重组技术制备的抗体称为基因工 程抗体，也称第三代抗体。 • 在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或 修饰，导入受体细胞表达的抗体。 • 如人-鼠嵌合抗体、改型抗体、双特异性 抗体、小分子抗体等。
•
• • • • • • 白喉外毒素 动物 动物血清
中和外毒素
抗毒素
1938 Tiselius 电泳证明抗体活性在γ 球蛋白部分 40年代抗体＝丙种球蛋白
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）。 • 包括骨髓瘤、巨球蛋白血症等患者血清 中尚未证实有抗体活性的异常免疫球蛋 白、免疫球蛋白亚单位等。
VH VL
VH VL
双价Fv
5. 双特异性抗体
• 将识别肿瘤抗原的抗体和识别细胞毒性免疫效 应细胞表面分子的抗体连结在一起，可使效应 细胞更容易与肿瘤细胞结合识别，取得杀伤肿 瘤细胞的作用。
VHa VLa
VHb VLb
双特异性Fv
掌握：
抗体与免疫球蛋白的概念
免疫球蛋白的基本结构及其功能
熟悉：
各类免疫球蛋白的特性与功能
（四）亚型
– L链C区N端氨基酸排列的差异→亚型 如OZ(+) (或λ1) ：第190位(亮氨酸) OZ(-) (或λ2) ：第190位(精氨酸)
二、外源因素所致的异质性 ——Ig的多样性 • 多样性的抗原诱生出多样性的抗体。
三、内源因素所致的异质性 ——Ig的血清型
• Ig既可与相应的抗原发生特异性的结合，本身 又可激发机体产生特异性免疫应答。
免疫球蛋白
（Immunoglubulin, Ig）
抗体的概念
• 抗体（Antibody，Ab）── 介导体液免 疫的重要效应分子,是B细胞接受抗原刺 激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白, 主要存在于血清等体液中,通过与抗原特 异性结合,发挥体液免疫功能。
抗体命名的演变
• 1890 Von Behring 抗毒素（抗体 Antibody，Ab ）
(1)类
IgE — ε(epsilon)
（二）亚类
– H链抗原性、二硫键数目及位置→亚类 IgG：IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA：IgA1, IgA2 IgM、 IgD、IgE尚未发现有亚类
(2)亚类
（三）型
– L链C区所含抗原表位不同→两型 型 κ(kappa)型 λ(lambda)型
1. 嵌合抗体(chimeric antibody)
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 保留了抗体特异性结合抗原的能力。
2. 单链抗体(single chain antibody) 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。
免疫球蛋白的酶水解片段
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。
第二节
免疫球蛋白的异质性
（heterogeneity）
异质性即：免疫球蛋白分子的不均一性 可表现为：（三方面）
• 不同抗原表位诱生不同类型的Ig，其识别抗原 的特异性不同；
（3） 结构域
• 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结构域， 称为Ig的功能区。
V区：结合抗原
轻链有VL和CL 两个结构域
重链的结构域
IgG、 IgA与IgD的重链 有VH, CH1, CH2, CH3
IgM 和 IgE 重 链 多 一 个 CH4区。
(2)激活补体（裂解细胞）；
(3)调理作用（促进吞噬）；
(4)介导ADCC（细胞毒作用）；
是机体抗感染的“主力军”。
某些自身抗体，如抗甲状腺球蛋白抗体、 抗核抗体和引起II、III型超敏反应的抗 体 IgG类。
二、IgM 1.占血清Ig含量的5～10%； 2.单体IgM表达于B细胞表面，构成BCR。
• Ig分子中包含有多种不同的表位，呈现出不同
的免疫原性。
• Ig分子上有三类不同的抗原表位，分别为同种
型、同种异型和独特型抗原表位。
（一）同种型（isotype）
– 同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异 性标志，为种属型标志。 – 其抗原特异性存在于IgC区
同种型决定 簇分布区域
（二）同种异型（alltype）
二、单克隆抗体
(monoclonal antibody, McAb)
由一个B细胞克隆产生的、只作用于单一 抗原表位的高度特异性抗体称为单克隆 抗体。又称第二代人工抗体。
1975年英国科学家Milstein和Kohler成功建立了单 克隆抗体技术，获得1984年诺贝尔医学和生理学奖。
• 单克隆抗体是用杂交瘤技术制备的。
3.分泌型IgM为五聚体，分子量最大，又称巨球蛋白；
4.比IgG更易激活补体；
5.天然血型抗体为IgM;
5.人类发育过程中最早合成的Ig；初次免疫应答最先产 生的 Ig — 是抗感染的“先头部队”； 6.血清中特异性IgM 水平增高提示有近期感染； 7.IgM不能通过胎盘 脐带血IgM水平升高表明胎儿有 宫内感染；
分泌片介导IgA的转运
第四节 各类免疫球蛋白的特性和功能
一、IgG
1.一般特性
IgG1, IgG2 and IgG4
IgG3
(1)单体分子；
(2)四个亚类； (3)血清中含量最高(75%-80%Ig)； (4)半衰期最长，是再次免疫应答产生的主要抗体；
2.生物学活性
(1)通过胎盘（新生儿抗感染）；
三、IgA
两种类型
血清型： 单体，占血清Ig总量的10%-15%；
分泌型：二聚体，粘膜局部抗感染免疫，是抗 感染的“边防军”。
四、IgD 1.单体分子，占血清Ig含量的0.2%；
2.铰链区较长，易被水解，半衰期短（3天）。
3.存在形式 分泌型 — 血清中，功能不清；
膜结合型 — B细胞表面，构成BCR,
可变区
• 1. 互补决定区
（complementarity determining region, CDR) ──V H和VL各有三个区域 的氨基酸组成和排列高度 可变； Ig与抗原特异性结合的部 位，负责识别及结合抗原。 又称超变区 （hypervariable region, HVR） • 2. 骨架区：V区中除CDR 之外区域的氨基酸组成和 排列顺序相对不易变化。
•
──由粘膜上皮细胞合成的60KD多肽，结合 于IgA二聚体上，使其成为分泌型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。
三、免疫球蛋白的酶水解片段
1959年 Poter研究的结果
• 木瓜酶水解片段： 2个Fab：具有抗体活性，与抗原结合的位点 1个Fc： 可结晶片段，是Ig与效应分子或细胞 相互作 用的部位。 • 胃蛋白酶水解片段：F(ab')2 ──双价抗体活性； pFc ’ ──被水解为短肽；
是B细胞成熟的重要标志； 未成熟B细胞仅表达mIgM，成熟B细胞可同时表 达mIgM和mIgD，活化的B细胞或记忆B细胞表面 mIgD逐渐消失。
五、IgE
1.单体分子； 2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)； 3.呼吸道和胃肠道浆细胞产生； 4.介导Ⅰ型超敏反应； 5.过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异 性IgE水平增高。
多克隆抗体、单克隆抗体、基因工程抗体的概念
了解：
免疫球蛋白的异质性
免疫球蛋白分类的主要依据是 (2001,2007)