1、第一节第一节 抗原的基本概念和类型抗原的基本概念和类型一、抗原和免疫原 免疫原免疫原(immunogen)能使机体产生体液免疫和细胞免疫的物质称免疫原。 抗原抗原(Antigen)能和免疫应答产物发生反应的物质称为抗原（抗体和免疫细胞抗原受体）。 二者关系 免疫原概念更大（能使机体产生免疫应答并反应） 抗原概念更小（指反应不一定激活免疫应答）第1页/共63页l抗原是一类能诱导机体产生特异性抗体并能与相应抗体或免疫细胞（分子）发生特异性免疫反应的物质。l两个基本属性： 诱导免疫应答（免疫原性） 与免疫应答产物反应（免疫反应性）第2页/共63页l免疫原性和抗原性 免疫原性（Immunogenici
2、ty) 即引起机体产生抗体或激活淋巴细胞并与之进行反应的特性。 所以免疫原具有免疫原性和反应性（特异）。 抗原性（ antigenicity）是指抗原与免疫应答产物或致敏细胞结合反应的特点。 抗原和免疫原的不同之处。 免疫原一定具有免疫原性和反应性；但抗原不一定都具有免疫原性和反应性（半抗原）。 第3页/共63页l二、抗原的类型 根据来源、性质、组成分： 1、天然抗原 组成： 天然的生物、细胞、大分子物质包括细胞、细菌、病毒；蛋白抗原、糖类抗原、脂类抗原、核酸抗原。 生物间的关系： 异种抗原（xenoantigen）异种动物间。 同种异体抗原（Isoantigen）同种异体。第4页/共63页自
3、身抗原（autoantigen）机体的一部分。嗜异性抗原（heterophilic antigen）种间。 免疫原性有无： 完全抗原、半抗原。 T细胞是否参与抗体形成： 胸腺依赖抗原TD-Ag；非胸腺依赖抗原TI-Ag。 2 人工抗原 经修饰的天然抗原。研究化学基础，分析抗原决定簇，提高免疫原性。第5页/共63页3 合成抗原 聚合体，支链或直链。一般是聚氨基酸或聚糖。4 多克隆激活剂 A、超抗原（superantigen，SAg） 一类强有力的T、B细胞多克隆激活剂。 机制：MHC-SAg-TCR。 种类：外源性（G+/肠毒素,SE/SEA、SEB) 内源性（淋巴细胞刺激原）第6页/共63页研
4、究意义：毒性作用。淋巴细胞释放化学因子，毒害，休克。自身免疫病。自身反应性T细胞被激活。（过多）免疫抑制。被清除时免疫抑制（过低时）。免疫稳定。胸腺发育早期参与阳性选择，利于稳定B、丝裂原（mitogen）能引起高比例的T、B细胞产生有丝分裂的物质。第7页/共63页主要为凝集素（lectin）一种结合蔗糖的蛋白。C、脂多糖（lipopolysaccharide，LPS） 和TLR（Toll-like Receptor)受体结合激活转录因子，活化B细胞。第8页/共63页淋巴细胞多克隆激活剂淋巴细胞多克隆激活剂英文缩写英文缩写来来 源源类类 别别 靶细胞靶细胞刀豆素ACon AJack豆凝集素T细
5、胞植物血凝素PHA菜豆凝集素T细胞脂多糖LPSG阴性菌内毒素B细胞超抗原SAgG阳性菌肠毒素T细胞第9页/共63页第二节抗原的分子基础第二节抗原的分子基础一、决定免疫原性的因素（一）抗原因素 1、异物性 2、化学组成 蛋白、糖、脂、核酸 3、分子大小 100kD，5-10kD差 4、分子结构 侧链、异质、构型、电荷负相关、物理状态（凝集态好） 5、可呈递性 APC呈递第10页/共63页（二）生物学因素 1宿主的遗传背景 不同MHC背景的个体对同一抗原反应有差异。2 性别、年龄、健康等（三）引入抗原的剂量和途径（四）佐剂（adjuvent） 是一类与抗原混合共同进行免疫的物质。它不能改变抗原本身
6、的免疫原性，但可提高机体对抗原的免疫应答能力。 第11页/共63页机制：不清。可能机制：延长抗原滞留时间；增强协同信号；诱导肉芽肿形成（富含巨噬细胞），促T细胞激活；刺激淋巴细胞非特异性增值。 第12页/共63页二、抗原决定簇二、抗原决定簇1、抗原决定簇及其类型也称抗原表位（epitopes) 是抗原物质分子表面或其他部位具有一定的组成和结构的特殊化学基团组成的具有免疫活性的最小功能单位。抗原免疫活性实际上是表位的组合效应。功能特点： 与淋巴细胞上的抗原受体或相应抗体结合。 它是免疫原引起免疫应答以及与抗体或受体结合的基本单位。 氨基酸抗原3-8个组成抗原决定簇；多糖3-6个呋喃环构成。 第1
7、3页/共63页分类：顺序表位/构象表位；B细胞抗原表位/T细胞抗原表位；中和性（保护性）表位/非中和性（保护性）表位优势表位/隐蔽表位；等等。第14页/共63页第15页/共63页2、蛋白质结构与表位的关系、蛋白质结构与表位的关系一级结构与线性表位相关二级结构与反应性有关三级结构与抗原结构表位密切相关四级结构能增加结构表位的数量3 决定抗原表位的因素 亲水性 分子表面 极性、带电荷的区域。（P19表) 两亲性（amphibicity）一级结构亲水、疏水周期出现。T细胞表位。第16页/共63页分子运动性 与连续性表位联系。静态表面可及性 表面的往往是线性表位。序列的可变性 抗原表位（保护性抗原表位
8、）。 肽链两端 柔韧性好，10-15氨基酸有抗原表位 综合考虑。4 研究抗原表位的方法 计算机分析 现成的软件来分析。第17页/共63页l MG PRSSTR IPAPLMLITRIMLILGCIRPTSSLDGRPLAAAGIVVTGDKAVNVYTSSQlTGSI IVKLLPNMPRDKEACANAPLEAYNRTLTTLLTPLGDSIRKIl QGSVSTSGGRRQKRFIGAVIGSVALGVATAAQITAAAALIQANQNAANILRLKESIAAl TNEAVHEVTDGLSQLSVAVGKMQQFVNDQFNNTARELDCIKITQQVGVELNLYLTELTl TV
9、FGPQINSPALTQLTIQALYNLAGGNMDYLLTKLGIGNNQLSSLIGSGLITGYPILYl DSQTQLLGIQVNLPSVGNLNNMRATYLETLSVSTTKGYASALVPKVVTQVGSVIEELDl TSYCIESDLDLYCTRIVTFPMSPGIYSCVSGNTSACMYSKTEGALTTPYMALKGSVIAl NCKITTCRCTDPPGIISQNYGEAVSLIDRHSCNVLSLDGITLRLSGEFDATYQKNISIl LDSQVIVTGNLDISTELGNVNNSISNALDKLAESNSKLEKVNVRLTSTSALITYIVLT lVI
10、SLVFGALSLGLACYLMYKQKAQQKTLLWLGNNTLDQMRATTRA 第18页/共63页第19页/共63页第20页/共63页化学合成多肽研究抗原表位 6肽（p20 表2-4） 免疫斑点实验 高通量生物学方法研究表位 纯化蛋白、水解、分离、转膜、免疫识别、阳性肽段分离、测序、合成、免疫活性鉴定、关键氨基酸鉴定（定点突变）。PVDF膜分析抗原表位（ployvinylidine difluoride）第21页/共63页第三节抗原的免疫特性第三节抗原的免疫特性一、影响抗原免疫原性的因素1、抗原的理化性质（1）化学性质（2）大分子量（3）复杂的化学结构（4）分子构象的易接近性2、宿主因
11、素（1）异物性（2）宿主的遗传特性（3）年龄、性别、健康状态3、免疫方法第22页/共63页免疫途径、 剂量与佐剂大了死亡或免疫耐受；小量无应答；颗粒抗原好。 完全佐剂/不完全佐剂（Freunds adjuvant）非特异性免疫增强剂。 途径：皮下、腹腔；静脉；肌肉。第23页/共63页三、抗原的特异性和免疫优势1 特异性 取决于抗原结构和组成，表现为：免疫原性的特异和反应性的特异。（诊断的基础）2 免疫优势（优势表位） 同一抗原不同表位。 B细胞表位、T细胞表位、免疫优势表位（dominant epitope）、静止表位；多抗、单抗；中和（保护)性表位；交叉重叠现象。 优势表位的形成表现在氨基酸
12、水平上。氨基酸突变研究。第24页/共63页四、半抗原的免疫特性四、半抗原的免疫特性1 半抗原特点 没有免疫原性，只有特异反应性。 与大分子耦联后具有免疫原性。常用偶氮反应。 常见的小分子半抗原，如芳香族化合物、糖、氨基酸、青霉素、核酸、脂肪、多肽。 2 半抗原的转化 将半抗原与大分子载体分子连接在一起称为半抗原转化。第25页/共63页连接方法：重氮化作用，形成偶氮蛋白（azoprotein）。常用偶氮试剂包括氨基苯磺酸、氨基苯砷酸、氨基苯甲酸、硝基苯。连接的残基包括赖氨酸、组氨酸、酪氨酸。 载体效应（carrier effect） 半抗原转化作用后导致半抗原的免疫原性的改变。这种改变与载体有关
13、，载体为免疫原。 免疫原性随载体改变而改变。 特异反应性不变。第26页/共63页第27页/共63页HA-CaHA-Cb第28页/共63页3 半抗原的特异性 免疫原性不同，但特异性反应性很强。不仅有立体异构的特异，甚至能识别旋光异构体。抗血清类型 半抗原酒石酸的立体构型左旋右旋内消旋载体-L+0载体-D0+载体-M0+结论：抗原与抗体存在极强的特异性。结论：抗原与抗体存在极强的特异性。第29页/共63页第四节第四节 侵染性抗原侵染性抗原 引起人类疾病的病毒、细菌、真菌，均有极强的抗原性，能刺激机体产生抗体。因抗原成分不同反应的特异性不同可以用抗体或这些抗原鉴定这些传染病。一、细菌多种抗原的复合体
14、。典型抗原按结构和成分：1 菌体抗原 菌体胞壁部分。多糖、类脂、蛋白组成的复合物。 耐热、不易被乙醇破坏，与毒力有关。 分为特异性抗原和共同抗原。第30页/共63页2 鞭毛抗原和菌毛抗原 鞭毛抗原蛋白成分，抗原性强，不耐热，易被乙醇破坏，与毒性无关。H抗原（与菌体抗原不同）。 菌毛抗原，蛋白成分，与鞭毛抗原有差异。3 表面抗原 细胞壁的表面成分，因种而异。 荚膜抗原 多为多位多糖，与毒力和抗原性有关，荚膜有保护作用。存在种的特异性。第31页/共63页lVi抗原 伤寒沙门氏杆菌的表面抗原，糖脂，毒力弱，被石炭酸破坏。lK抗原 大肠杆菌表面抗原，A、B、L三种， 治病主要是B抗原，少数L抗原。大肠
15、杆菌抗原包括菌体抗原（O）、鞭毛抗原（H）、包膜抗原（K），可用于大肠杆菌分型。4 细菌毒素 外毒素（exotoxin）抗原性高，有毒性，免疫动物得到抗毒素。福尔马林灭菌，得到底物，具抗性的脱毒外毒素（类毒素toxoid），达到预防的目的。第32页/共63页5 细菌保护性抗原 能保护人和动物免受病原体攻击能力的抗原称为保护性抗原（protective antigen)或称中和性抗原（neutral antigen）。二、真菌 浅部真菌和深部真菌，一般免疫原性较弱，比较难治，龙胆紫、碘剂、抗真菌素。现象：癣、增生、肉芽肿性炎症、坏死等。注意卫生。第33页/共63页三、病毒三、病毒 DNA/RNA
16、病毒，动物、植物、细菌病毒（噬菌体）。1 病毒结构 核酸+蛋白+被膜（糖和脂）第34页/共63页2 病毒的致病性 感染细胞增殖病毒 附着、侵入、潜伏、复制、成熟、释放。 细胞病变 功能紊乱组织病变。细胞损伤，稳定感染，细胞膜透性改变，形成包涵体（有诊断价值）。3 病毒免疫原性 免疫原性很好，多种特异性抗体；结构蛋白和非结构蛋白抗原；引起体液和细胞免疫；调控作用；致癌作用，中和性抗原（保护性抗原）。第35页/共63页典型病毒肝炎病毒（Hepatitis virus) ，DNA病毒 基因组是不完全双链DNA，3.2Kb.HBV HBsAg,HBcAg,HBeAg HBsAb,HBcAb, HBeA
17、b小： HBsAg 阳性，HBeAb阳性，HBcAb 阳性大： HBsAg阳性，HBeAg阳性，HBcAb 阳性免疫：抗HBsAg阳性，其他阴性。第36页/共63页第37页/共63页丙型肝炎（丙型肝炎（HCV）（+）RNA病毒，9.6kD，3010氨基酸。 第38页/共63页Structural proteinNon-structural protein5-UTR3-UTRHCV genomeHCV genomeTranslation19/21kDkD31/36707237082756/5868Host cell proteoaseViral proteoaseStructural prote
18、inNon-structural protein5-UTR3-UTRHCV genomeHCV genomeTranslation19/21kDkD31/36707237082756/5868Host cell proteoaseViral proteoaseC CE1E1E2E2P7P72 23 34A4A4B4B5A5A5B5BC CE1E1E2E2P7P72 23 34A4A4B4B5A5A5B5BC CNH2Structural proteinNon-structural protein5-UTR3-UTRHCV genomeHCV genomeTranslation19/21kDkD
19、31/36707237082756/5868Host cell proteoaseViral proteoase第39页/共63页HIV(Human immunodeficiency virus)病毒病毒HIV引起人类获得性免疫缺陷综合征（Aquired immunodeficiency syndrome: AIDS)单股正链RNA病毒（两个拷贝），9.7Kb。目前发现30多种mRNA产物。 第40页/共63页艾滋病病毒艾滋病病毒 第41页/共63页主要抗原gp160（gp120/gp41)刺激机体产生中和性抗体。有两个T细胞表位（Th1和Th2细胞表位）。是CD4受体结合位点。HIV-1 病
20、 毒 结 构 示 意 图 逆转录酶外膜RNAgp120gp41p17 p24核外膜第42页/共63页第五节第五节 疫苗（疫苗（vaccine）l用牛制成的疫苗。l一切通过注射或黏膜途径接种，可以诱导机体产生针对特定致病原的特异性抗体或细胞免疫， 从而使机体获得保护或消灭该致病原能力的生物制品统称为疫苗。包括蛋白质、多糖、核酸、活载体或感染因子等。第43页/共63页 二、疫苗的分类二、疫苗的分类用途用途预防性疫苗和治疗性疫苗。预防性疫苗和治疗性疫苗。病原生物体病原生物体细菌性疫苗（菌苗）细菌性疫苗（菌苗）; ; 病毒性疫苗；类毒素。病毒性疫苗；类毒素。制造技术制造技术 传统疫苗包括灭活疫苗、减毒
21、活疫苗和亚单位疫传统疫苗包括灭活疫苗、减毒活疫苗和亚单位疫苗；新型疫苗是指用基因工程技术研制的疫苗，基苗；新型疫苗是指用基因工程技术研制的疫苗，基因工程亚单位疫苗、载体疫苗、核酸疫苗、多抗联因工程亚单位疫苗、载体疫苗、核酸疫苗、多抗联合疫苗、重组多价疫苗等。合疫苗、重组多价疫苗等。第44页/共63页一、疫苗的成份、性质和特征一、疫苗的成份、性质和特征1、基本成分 抗原（antigen）：抗原物质包括灭活株、减毒株、提取物、有效蛋白、类毒素、细菌多糖、合成多肽、核酸（DNA、RNA）。抗原应能有效地激发机体的免疫反应，包括体液免疫或/和细胞免疫，产生保护性抗体或致敏淋巴细胞，从而对同种细菌或病毒
22、的感染产生有效地预防作用。第45页/共63页佐剂（adjuvant） 1925年Ramon 淀粉、琼脂、面包屑、油等 Genny发现明矾沉淀白喉毒素产生更好效果佐剂（adjuvant）是掺入到疫苗中能促进、延长、增强机体对疫苗抗原特异性免疫应答的物质。优点： 优化免疫应答；使疫苗能粘膜接种；能促进细胞介导的免疫应答；增强弱免疫原活性；减少免疫原的量和免疫次数；提高疫苗的接种效率。 第46页/共63页佐剂类型名称佐剂类型名称凝胶型微生物油乳剂或乳化剂氢氧化铝/磷酸铝/磷酸钙DNACpG基元单磷酸脂质A（MLA）霍乱毒素（CT）大肠杆菌不耐热肠毒素（LT）百日咳毒素（PT）胞壁酰二肽弗氏不完全佐剂
23、MF96/SAF颗粒型合成体细胞因子免疫刺激复合物脂质体生物降解微球皂苷非离子型嵌段共聚物胞壁酰肽类似物聚磷脂合成多核苷酸IFN-/IL-2正在研制和试验的人用佐剂的类型正在研制和试验的人用佐剂的类型第47页/共63页佐剂的机理l储存作用。l增进抗原递呈作用。APC MHC I分子l改变抗原递呈途径。模拟病毒，避开MHCIIl刺激抗原APC分泌免疫调节细胞因子。细胞因子本身也能做疫苗佐剂。佐剂安全性第48页/共63页3）其它成分）其它成分l防腐剂：用于防治外来微生物的污染。如硫柳汞、2-苯氧乙醇、氯仿等。l稳定剂：为保证作为抗原的病毒或微生物存活并保证抗原性，在疫苗中常加入适宜的稳定剂或保护剂
24、如乳糖、明胶、山梨醇。l灭活剂：灭活病毒或细菌抗原的办法除了用物理的加热、紫外线照射外，常用化学方法灭活，如丙酮、酚、甲醛。l缓冲液、盐离子等。第49页/共63页2 疫苗的性质和特征疫苗的性质和特征l免疫原性：指疫苗接种进入机体后，引起机体抗体，产生免疫应答的强度和持续时间。受抗原性质影响，如抗原强弱、大小、稳定性；抗原理化性质；异源性。l安全性：健康人群和儿童，安全性要求极高。l稳定性：应保持稳定，在冷冻、储存、运输中保证抗原活性和有效性。第50页/共63页三、主要疫苗类型三、主要疫苗类型 1 常规疫苗 减活疫苗 变异和筛选毒力降低或无毒。第51页/共63页细菌减细菌减毒活疫毒活疫苗苗卡介苗
25、，伤寒疫苗，霍乱疫苗，卡介苗，伤寒疫苗，霍乱疫苗，布氏菌疫苗，炭疽疫苗，痢疾疫布氏菌疫苗，炭疽疫苗，痢疾疫苗苗病毒减病毒减毒活疫毒活疫苗苗牛痘疫苗，脊髓灰质炎疫苗，麻牛痘疫苗，脊髓灰质炎疫苗，麻疹疫苗，腺病毒疫苗，风疹疫苗，疹疫苗，腺病毒疫苗，风疹疫苗，黄热病疫苗，腮腺炎疫苗，甲肝黄热病疫苗，腮腺炎疫苗，甲肝疫苗，流感疫苗，水痘疫苗，轮疫苗，流感疫苗，水痘疫苗，轮状病毒疫苗，乙脑炎疫苗状病毒疫苗，乙脑炎疫苗减毒疫苗减毒疫苗第52页/共63页死疫苗 物理或化学处死或灭活第53页/共63页病毒全病毒全灭活疫灭活疫苗苗流感疫苗，脊髓灰质炎疫苗，甲流感疫苗，脊髓灰质炎疫苗，甲肝疫苗，乙脑炎疫苗，流行性
26、出肝疫苗，乙脑炎疫苗，流行性出血热疫苗，斑疹伤寒疫苗血热疫苗，斑疹伤寒疫苗细菌全细菌全灭活疫灭活疫苗苗霍乱疫苗，百日咳疫苗，鼠疫疫霍乱疫苗，百日咳疫苗，鼠疫疫苗，伤寒疫苗苗，伤寒疫苗上市的灭活疫苗上市的灭活疫苗第54页/共63页多联多价疫苗 混合制剂，方便，注意安全性第55页/共63页二 联二 联疫苗疫苗甲乙型肝炎联合疫苗，乙型肝炎、甲乙型肝炎联合疫苗，乙型肝炎、B B型流感嗜血杆菌联合疫苗，麻疹、风型流感嗜血杆菌联合疫苗，麻疹、风疹联合疫苗。疹联合疫苗。三 联三 联疫苗疫苗百白破联合疫苗，无细胞百白破联合百白破联合疫苗，无细胞百白破联合疫苗，三价口服脊髓灰质炎减毒活疫疫苗，三价口服脊髓灰质炎
27、减毒活疫苗，三价脊髓灰质炎灭活疫苗，麻疹、苗，三价脊髓灰质炎灭活疫苗，麻疹、流行性腮腺炎、风疹联合疫苗。流行性腮腺炎、风疹联合疫苗。上市的联合疫苗上市的联合疫苗第56页/共63页四 联四 联疫苗疫苗百白破、百白破、B B型流感嗜血杆菌联合疫苗，型流感嗜血杆菌联合疫苗，百白破、乙型肝炎联合疫苗，百白百白破、乙型肝炎联合疫苗，百白破、灭活脊髓灰质炎联合疫苗。破、灭活脊髓灰质炎联合疫苗。五 联五 联疫苗疫苗百白破、百白破、B B型流感嗜血杆菌、乙型肝型流感嗜血杆菌、乙型肝炎联合疫苗，联合疫苗，百白破、炎联合疫苗，联合疫苗，百白破、灭活脊髓灰质炎、灭活脊髓灰质炎、B B型流感嗜血杆菌型流感嗜血杆菌联合
28、疫苗。联合疫苗。第57页/共63页2 重组活疫苗重组活疫苗 防止失效或致病，提出重组疫苗。 基因缺失疫苗或载体疫苗。 重组多价疫苗。3 多肽疫苗 基因工程表达，化学合成。 亚单位，多表位，多价重组。 优点：稳定、安全、大规模生产、针对性强。缺点：免疫原性差（比活疫苗）第58页/共63页强化措施：B、T细胞表位联合。与大分子偶联提高免疫原性。联合应用蛋白疫苗和DNA疫苗。添加免疫活性因子。4 肽库技术和逆向免疫学简介 peptide surface display technology reverse immunology第59页/共63页4 DNA疫苗（基因免疫） 机制 操作 抗原基因（基因组
29、、基因、表位）;载体（真核启动子）;免疫途径； 影响因素 6条p37-38 优势：方便接种。激活体液和细胞免疫。诱发持久免疫。便于联合免疫。（与活体、蛋白相比，核酸性质相同）降低成本。 不会产生针对载体产生抗性反应可重复使用载体。第60页/共63页l基因免疫特点 能引发细胞免疫但无毒力复发的担忧。 免疫过程及保护类似天然，蛋白构型相当。DNA疫苗优点两个免疫被激活。不必担心毒力恢复。比蛋白疫苗方便。成本低第61页/共63页l问题安全性l整合风险l持续表达产生免疫耐受、超敏等。l可能引起抗DNA抗体和自身免疫疾病。第62页/共63页练习练习l名次解释l抗原/免疫原；半抗原；超抗原；抗原表位；保护性抗原；DNA疫苗；减活疫苗；l思考题l抗原表位筛选的主要原则和方法？l佐剂的类型lDNA疫苗的优劣势？l反向免疫学的主要内容？第63页/共63页
