醫(yī)學(xué)免疫學(xué)第三章-抗體與免疫球蛋白課件

1

抗體

抗原

抗原結(jié)合部位抗原第三章抗體與免疫球蛋白

(antibody,Ab&immunoglobulin,Ig)★

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★各類免疫球蛋白的特性與

功能★抗體的制備1抗體抗原抗原結(jié)合部位抗原第三章抗2分泌型:血清和組織液等;發(fā)揮抗體功能跨膜型:B細(xì)胞表面；作為抗原受體

抗體是B細(xì)胞識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）

目前認(rèn)為抗體與免疫球蛋白完全相同!2分泌型:血清和組織液等;發(fā)揮抗體功能3一.

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)亦稱基本四肽單位或Ig單體，由兩條重鏈與兩條輕鏈組成.第一節(jié)抗體的分子結(jié)構(gòu)3一.

免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)第一節(jié)抗體的分子結(jié)構(gòu)4

1.

重鏈

◆

重鏈的類

五類重鏈為:相應(yīng)的免疫球蛋白分子為:◆

重鏈的亞類: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，如IgG1,IgG2,IgG3,IgG4;IgA1,IgA2。2.輕鏈◆

輕鏈的型:分為

與

兩型,每個免疫球蛋白分子上的輕鏈.型別都是相同的?！?/p>

輕鏈的亞型:

型又可分為

1、

2、

3和

4等四個亞型。

γ、α、μ、δ、ε

IgG、IgA、IgM、IgD、IgE41.重鏈2.輕鏈γ、α、μ、5(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

◆

獨特型（idiotype)抗原所在部位

◆

CH區(qū)具結(jié)合補體和細(xì)胞的功能◆

CH區(qū)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定具有同種型,同種異型的遺傳標(biāo)志1.

可變區(qū)VH和VL恒定區(qū)C區(qū)可變區(qū)

V區(qū)2.

恒定區(qū)CH和CL：CH1、CH2、CH3；有些具CH45(二)Ig的功能區(qū)－可變區(qū)（V區(qū)）與恒定區(qū)（C區(qū)）667(三)鉸鏈區(qū)：

位于CH1與CH2之間,易伸展彎曲.7(三)鉸鏈區(qū)：位于CH1與CH2之間,易伸展彎曲.8（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粘膜等細(xì)胞到粘膜表面的轉(zhuǎn)運.8（二）其他成分－J鏈分泌片9

（三）免疫球蛋白的水解片段（一）木瓜蛋白酶水解片段

◆

2個相同的Fab段即抗原結(jié)合片段

◆

1個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F(ab’)2片段，為雙價，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，被稱為pFc’，失去生物學(xué)活性.

僅F(ab’)2，可降低免疫原性9（三）免疫球蛋白的水解片段（一）木瓜蛋白酶水解10

諾貝爾獎得主的獲獎工作1972年，美國學(xué)者Edelman與英國學(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 10諾貝爾獎得主的獲獎工作11類（class）

:IgG、IgA、IgM、IgD、IgE亞類(subclass):IgG1~4,IgA1~2,IgM1~2

型（type）:

l和k

型亞型（subtype）1.免疫球蛋白的分類

（四）抗體的異質(zhì)性(非均一性）11類（class）:IgG122.外源因素所致的抗體異質(zhì)性(heterogeneity)

－抗體的多樣性122.外源因素所致的抗體異質(zhì)性(heterogenei13●

同種型isotype：

同一種屬內(nèi)所有個體都具有的Ig抗原特異性，存在于C區(qū)。類（CH）,亞類（CH）型（CL）

,

;亞型●同種異型allotype：同一種屬內(nèi)不同個體間Ig所具備的不同抗原異性。如Gm1-30,Am1-2,Km1-3●獨特型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)。3.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.

13●同種型isotype：同一種屬內(nèi)所有個體都具有的14抗體的抗原性——血清型14抗體的抗原性——血清型151516第二節(jié)抗體的生物學(xué)特性*游離Ig的V區(qū)：結(jié)合細(xì)菌、病毒、寄生蟲、某些藥物等抗原

*B細(xì)胞表面的Ig（BCR）：是特異性識別抗原的受體*抗體的結(jié)合價：每個抗體分子可結(jié)合抗原表位的數(shù)目。1.

V區(qū)功能－特異性識別、結(jié)合抗原(一)免疫球蛋白的主要功能16第二節(jié)抗體的生物學(xué)特性*游離Ig的V區(qū)：結(jié)合細(xì)菌、病17溶菌酶抗原輕鏈重鏈R.J.PoliakfromScience1986233:747-5317溶菌酶抗原輕鏈重鏈R.J.Poliakfrom18（1）激活補體：IgG1～3及IgM抗體與抗原結(jié)合后可激活補體（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)胞通過識別抗體的Fc段直接殺傷被抗體包被的靶細(xì)胞.(5)IgG可通過胎盤；

*人與某些哺乳動物的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18（1）激活補體：IgG1～3及IgM抗體與抗原結(jié)合后可191920NK細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC(antibodydependentcell-mediatedcytotoxicity)20NK細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC(antibodydepende21

高親和力：親和力成熟、穩(wěn)定球狀結(jié)構(gòu)結(jié)合抗原多樣性：V（D）J重排特異性：CDR組成立體構(gòu)象

激活補體黏膜轉(zhuǎn)移SPA、SPG結(jié)合Fc受體：促進(jìn)吞噬、ADCC、免疫調(diào)節(jié)FcRn：IgG轉(zhuǎn)運

抗體的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系21高親和力：親和力成22概念:

許多細(xì)胞膜表面和機體某些蛋白質(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:

均有1-7個Ig樣功能區(qū)，分為V,C1,C2組功能特點:

以識別為特點

實例:

抗原識別受體及信號傳導(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)22概念:許多細(xì)胞膜表面和機體某些蛋白質(zhì)分子在DNA水232324◆血清含量最高，半衰期最長；◆功能最多：結(jié)合抗原、激活補體、調(diào)理吞噬并介導(dǎo)ADCC、通過胎盤、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)各類免疫球蛋白的特性

IgG24(二)各類免疫球蛋白的特性IgG25

IgM◆分子量最大，為90萬,是血管內(nèi)抗感染的主要抗體.其激活補體的能力比IgG強數(shù)十倍.◆在個體發(fā)育過程和體液免疫應(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;*感染過程中血清IgM水平升高，說明有近期感染.◆天然的血型抗體和類風(fēng)濕因子亦屬IgM.◆膜表面IgM是B細(xì)胞抗原受體(Bcellreceptor，BCR)的主要成分.2526IgA

◆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免疫.26Ig27◆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)胞可同時表達(dá)mIgM和mIgD

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.27◆B細(xì)胞表面的mIgDIgD28

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)28IgE29結(jié)構(gòu)與分子量

特性

意義IgG

單體16Kd血清含量最高，半衰期最長（平均23天）；功能最多：調(diào)理作用、ADCC、激活補體、通過胎盤、結(jié)合SPA。是再次應(yīng)答的主要抗體?？咕⒖共糠植《?、抗毒素；介導(dǎo)Ⅱ、Ⅲ型超敏反應(yīng)，部分自身免疫病IgM五聚體900Kd分子量大，不能通過血管；半衰期短；個體發(fā)育中出現(xiàn)最早，抗原刺激后最先產(chǎn)生；抗原結(jié)合能力與激活補體能力最強IgA

單體、二聚體分泌性IgA為二聚體，存在于乳汁、唾液、淚液；呼吸道、消化道和泌尿生殖道粘膜表面。IgD單體B細(xì)胞抗原受體的組成部分是成熟B細(xì)胞的標(biāo)志。參與抗原識別IgE單體含量低，半衰期段，但與肥大細(xì)胞或嗜堿粒細(xì)胞的Fc受體結(jié)合后可穩(wěn)定數(shù)月。介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)粘膜抗感染血管內(nèi)抗感染；感染的早期診斷；天然血型抗體

五類免疫球蛋白的主要特性29結(jié)構(gòu)與特性30第三節(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)30第三節(jié)人工制備抗體(一)多克隆抗體的制備31

應(yīng)用含多個不同抗原表位的抗原物質(zhì)刺激機體所產(chǎn)生的抗體。是針對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Polyclonalantibody31(一)多克隆抗體Polyclonalantib32體內(nèi)作用:

多克隆抗體是機體發(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.來源:

主要源于動物免疫血清、恢復(fù)期病人血清或免疫接種人群。主要缺點:

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32體內(nèi)作用:多克隆抗體是機體發(fā)揮特異性體液免疫效應(yīng)的重333334

特點:

純度高、特異性強、效價高、少或無血清交叉反應(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B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的,可識別一種抗原表位的同源抗體。

34(二)單克隆抗體Monoclonalantib35

單克隆抗體制備示意圖

35單克隆抗體制備示意圖3636371984年諾貝爾獲獎?wù)撸旱聡鴮W(xué)者Kohler與英國學(xué)者M(jìn)ilstein獲獎工作：雜交瘤技術(shù)制備單克隆抗體371984年諾貝爾獲獎?wù)撸旱聡鴮W(xué)者Kohler與英國學(xué)者38

存在的問題與解決的思路

◆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；◆特異性差或過于單一；

◆生產(chǎn)過程較長；

◆價格昂貴；◆應(yīng)用范圍有限。

存在的問題

38存在的問題與解決的思路◆異種蛋白反應(yīng):可引起抗同39

◆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。解決問題的思路

39◆單抗技術(shù)的改進(jìn)；解決問題的思路40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以DNA重組技術(shù)手段生產(chǎn)的抗體為基因工程抗體(三)41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41全鼠源性抗體人-鼠嵌合抗體CDR移植抗體ABCDEFG42種類基本結(jié)構(gòu)相對分子量（kD）鼠源性成分

全人抗體1500人-鼠嵌合抗體鼠源V區(qū)或Fab；人源C區(qū)或Fc15025-30%改型抗體以鼠源CDRs替換人源CDRs15010%雙特異性抗體異源性H2/L2150小分子抗體Fab完整L和部分H50 15％FvVH和VL

2515％

單鏈抗體VH－連接肽－VL

2615％

單域抗體VH 12.5 7.5％

最小識別單位

單一CDR

2

1.5％

基因工程抗體的種類及其特性

42種類基本結(jié)構(gòu)相對分子量4343444445Intracellularantibody(Introbody)45Intracellularantibody(Int46

雙功能抗體亦稱為雙特異性抗體(Diabody)46雙功能抗體474748抗體在臨床實踐中的應(yīng)用診斷：用已知抗原查未知抗體，或反之；體液免疫功能檢測。30%的臨床診斷使用抗體。2.治療：抗毒素、抗病毒、抗炎、抗腫瘤；免疫性疾病等。3.預(yù)防：應(yīng)急預(yù)防；科研、科技開發(fā)(提取、純化、鑒定及分析)；作為藥物研發(fā)的指標(biāo)與參數(shù)48抗體在臨床實踐中的應(yīng)用49已批準(zhǔn)上市各種疾病診斷試劑盒(198種)

甲型肝炎5

乙型肝炎119

丙型肝炎18AIDS9

其他

48（結(jié)核分支桿菌、淋球菌、梅毒螺旋體、沙眼衣原體、幽門螺旋桿菌、腦膜炎、乙型腦炎、輪狀病毒、血吸蟲、過敏、妊娠、腫瘤）

診斷用抗體與試劑盒49已批準(zhǔn)上市各種疾病診斷試劑盒(198種)診斷50

◆細(xì)胞因子與細(xì)胞因子受體◆黏附分子與CD分子◆腫瘤標(biāo)志物◆自身抗原與自身抗體◆酶類◆激素與激素受體◆細(xì)胞結(jié)構(gòu)與骨架蛋白◆細(xì)胞增殖與周期蛋白◆信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與離子通道◆……

針對人或動物組織、細(xì)胞抗原的研究或診斷與輔助診斷用抗體50◆細(xì)胞因子與細(xì)胞因子受體針對人51

本校有關(guān)抗體的部分工作

珠江醫(yī)院車小燕教授課題組51本校有關(guān)抗體的部分工作珠江醫(yī)院車小燕教授52珠江醫(yī)院研發(fā)的甲型H1N1流感抗原檢測試劑盒獲準(zhǔn)上市

珠江醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗中心主任車小燕教授率先在國內(nèi)研發(fā)出甲型H1N1流感抗原檢測試劑，在國務(wù)院聯(lián)防聯(lián)控工作機制科技組綜合測評中，綜合指數(shù)排名全國第一，2009年12月30日，成功通過國家食品藥品監(jiān)督管理局注冊審批，獲準(zhǔn)投產(chǎn)上市。由南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院和華南理工大學(xué)廣州萬孚生物技術(shù)有限公司聯(lián)合研發(fā)生產(chǎn)的“甲型／乙型流感病毒抗原快速檢測試劑盒”（膠體金法）52珠江醫(yī)院研發(fā)的甲型H1N1流感抗原檢測試劑盒獲準(zhǔn)上市由南53

本教研室部分有關(guān)抗體的工作3TC

Hbζ免疫學(xué)檢測體系的建立（與遺傳教研室合作）LTang（唐磊）etal.JClinPathol2009;62:147–151

免疫學(xué)教研室文李艷等53本教研室部分有關(guān)抗體的工作THbζ免疫54

抗毒素(被動免疫法,1890年)(Behring,北里)于1891年應(yīng)用來自動物的免疫血清成功地治療了一名白喉患者，這是第一個被動免疫治療的病例。

諾貝爾獎得主的獲獎工作1901年德國學(xué)者Behring因發(fā)現(xiàn)抗毒素血清，開創(chuàng)免疫血清療法之先河

抗體用于免疫治療54抗體用于免疫治療55靶抗原

治療指癥抗體性質(zhì)FDA批準(zhǔn)時間CD3

移植排斥小鼠IgG2a198617-1A

結(jié)腸癌

小鼠IgG2a1995(德國)CD20非何杰金氏淋巴瘤嵌合抗體IgG11997CD25移植排斥人源化IgG11997CD25

移植排斥嵌合抗體IgG11998TNFαCrohn’s病嵌合抗體IgG11998TNFα

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎人源化Fab1999F蛋白RSV人源化IgG11998HER2

乳腺癌人源化IgG11998Crofab

蛇毒羊多克隆抗體2000DigiFab

地高辛中毒羊多克隆抗體Fab2001Campath-1(CD52）GVHR,自身免疫病B細(xì)胞白血病reMab2001CD20Zevalin非何杰金氏淋巴瘤小鼠2002

FDA批準(zhǔn)用于臨床治療的抗體55靶抗原治療指癥抗體性質(zhì)56靶抗原

治療指癥抗體性質(zhì)FDA批準(zhǔn)時間CD20

非何杰金氏淋巴瘤IodineI-131Mab2003.6人VEGF

轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌人源化IgG12004.2.26人EGFR

難治、轉(zhuǎn)移性嵌合抗體IgG12004.2.12人EGFR

結(jié)腸直腸癌人源化2006人VEGF-A

黃斑變性人源化2006人補體C5陣發(fā)性夜間血紅蛋白尿人源化2007TNF-αsignaling小腸Crohn's病人源化200856靶抗原治療指癥抗體性質(zhì)57中國SFDA已經(jīng)批準(zhǔn)的13個單抗藥物

銀屑病57中國SFDA已經(jīng)批準(zhǔn)的13個單抗藥物銀屑病58圖1.對放療無反應(yīng)的復(fù)發(fā)黑色素瘤（抗體治療前）。病灶內(nèi)注射全人抗體（抗GM2等神經(jīng)節(jié)糖苷成份）

圖2.同一患者完全緩解2年后58圖1.對放療無反應(yīng)的復(fù)發(fā)黑色素瘤（抗體治療前）。病灶內(nèi)59PatientNo.J205Mr.LiDiagnosis：adenocarcinomainbottomleftlungBefore131I-chTNTtherapy：tumorinbottomleftlungtumor60×40mmAfter131I-chTNTtherapy：tumorintopleftlungmostlydisappearedIodine[131I]ChimericTumorNecrosisTherapyMonoclonalAntibodyInjection

上海美恩生物制藥公司59PatientNo.J205Iodine[131I6060616162

Clinicalusesofintravenousimmunoglobulin（IVIG）

ClinicalandExperimentalImmunology142:1-11,2005Table1.Majoruseofintravenousimmunoglobuin(IVIG)神經(jīng)系統(tǒng)疾病血液系統(tǒng)疾病免疫系統(tǒng)疾病皮膚病腎病等62神經(jīng)系統(tǒng)疾病血液系統(tǒng)疾63我國體內(nèi)診斷和治療用抗體的研制63我國體內(nèi)診斷和治療用抗體的研制646465HIV-1andinfluenzaantibodies:seeingantigensinnewwaysPeterDKwong&IanAWilsonNatureImmunology2009，10(6):573-578

抗體在科學(xué)研究中的應(yīng)用65HIV-1andinfluenzaantibodi66MP1單抗.侵襲性曲霉感染病人肺組織