1、医学资料1医学免疫学 医学资料2内容提要内容提要n概述概述n免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构n抗体的异质性抗体的异质性n五类免疫球蛋白的生物学特性五类免疫球蛋白的生物学特性n免疫球蛋白基因及抗体的多样性免疫球蛋白基因及抗体的多样性n人工制备抗体人工制备抗体医学资料3一、概一、概 述述抗体 antibody Abn是是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所 产生的一种蛋白质，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原发生产生的一种蛋白质，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白，具有免疫功能特异性结合的免疫球蛋白，具有免疫功能医学资料4 概念概念 具有
2、抗体活性或化学结构与抗体类似的球蛋白具有抗体活性或化学结构与抗体类似的球蛋白抗体和免疫球蛋白的关系抗体和免疫球蛋白的关系: : 抗体都是免疫球蛋白，并非所有免疫球蛋白都具有抗体活性抗体都是免疫球蛋白，并非所有免疫球蛋白都具有抗体活性类型类型分泌型（分泌型（secreted Ig, sIg）膜膜 型（型（membrane Ig, mIg）理化性质理化性质 属球蛋白，在电泳图谱上大部分抗体活性在属球蛋白，在电泳图谱上大部分抗体活性在 球蛋球蛋白，具有异质性白，具有异质性医学资料5医学资料6二、二、Ig的结构的结构(IgG 为例为例)n重链与轻链重链与轻链n可变区和恒定区可变区和恒定区n铰链区铰链区
3、n功能区功能区n其它成分其它成分n水解片段水解片段医学资料7n基本结构基本结构 * 由两条相同的重链和两条相同的轻链通过二硫键连接而成的四肽链分子由两条相同的重链和两条相同的轻链通过二硫键连接而成的四肽链分子n重链与轻链重链与轻链 * 重链（重链（heavy chain, H链）链） 约约450-550氨基酸氨基酸 1）根据重链恒定区抗原特异性不同，可将重链分为）根据重链恒定区抗原特异性不同，可将重链分为5种：种： 、 、 、 、 。其相应其相应Ig为为IgG、IgM、IgA、IgD、IgE * 轻链（轻链（light chain, L链）链） 约约214个氨基酸个氨基酸 1）根据轻链恒定区抗
4、原性不同，分为）根据轻链恒定区抗原性不同，分为 和和 两种。两种。一个天然的一个天然的Ig Ig 分子上分子上轻链类型是相同的轻链类型是相同的 2）在不同种属的动物）在不同种属的动物 与与 链的比例不同：链的比例不同： 人：人： 2 ：1 小鼠：小鼠：20 ：1医学资料8医学资料9医学资料10医学资料11医学资料12 医学资料13医学资料14n可变区和恒定区可变区和恒定区 1.可变区可变区（variable region，V区区）：位于）：位于Ig分子分子N端，占轻链端，占轻链1/2和和重链重链1/4或或1/5；不同抗体其；不同抗体其IgV区氨基酸组成和排列有较大差异，并区氨基酸组成和排列有较
5、大差异，并决定抗体与抗原结合的特异性决定抗体与抗原结合的特异性 * 超变区超变区（hypervariable region, HVR）：在）：在VL和和VH中，某些特定中，某些特定位置的氨基酸残基的排列顺序高度可变，此为位置的氨基酸残基的排列顺序高度可变，此为HVR。轻、重链各有。轻、重链各有3个个HVR *互补决定区互补决定区（complementarity-determining region, CDR）：超）：超变区乃抗体与抗原（表位）特异性结合的位置，此为变区乃抗体与抗原（表位）特异性结合的位置，此为CDR * 骨架区骨架区（framework region, FR）：）：V区中非区中
6、非HVR部位的氨基酸组部位的氨基酸组成和排列相对保守，此为成和排列相对保守，此为FR。VH和和VL各有各有4个个FR 2.恒定区恒定区（constant region,C区区)：位于位于Ig 分子的分子的C端，占轻链端，占轻链1/2和和重链重链3/4（IgA、IgD）或）或4/5（IgM、IgE）。在同一种属中，同一类）。在同一种属中，同一类重链和同一类轻链重链和同一类轻链C区氨基酸的组成或排列比较恒定。介导区氨基酸的组成或排列比较恒定。介导Ig多种生多种生物学功能物学功能医学资料15医学资料16超变区（超变区（ HVR）轻链轻链：24-34、50-56、89-97重链重链：31-35、50-
7、65、95-102框架区（框架区（FR）医学资料17医学资料18医学资料19医学资料20n铰链区铰链区 位于位于CH1和和CH2之间可转动的区，含丰富的脯氨之间可转动的区，含丰富的脯氨酸，易伸展弯曲，有利于酸，易伸展弯曲，有利于Ig V区与抗原互补性结合；有利区与抗原互补性结合；有利于暴露补体结合位点；对蛋白酶敏感于暴露补体结合位点；对蛋白酶敏感n其它成分其它成分 J链（链（joining chain） 分泌片（分泌片（secretory piece, sp）n水解片段水解片段n功能区功能区医学资料21医学资料22医学资料23医学资料24Flexibility of immunoglobuli
8、ns医学资料25 n链链和和分泌片分泌片医学资料26SIgA医学资料27链 joining chain由浆细胞合成的富含半胱氨酸的酸性糖蛋白，主要作用是在羧基由浆细胞合成的富含半胱氨酸的酸性糖蛋白，主要作用是在羧基端连接端连接g 单体为双聚体或五聚体，起稳定多聚体结构及参与体内单体为双聚体或五聚体，起稳定多聚体结构及参与体内转运的作用转运的作用医学资料28分泌片 secretory piece, SP分泌片是由粘膜上皮细胞合成，并在分泌片是由粘膜上皮细胞合成，并在IgA二聚体二聚体形成后通过二硫键以共价键方式连接在形成后通过二硫键以共价键方式连接在C区区C端端上。上。一般认为一般认为SIgA可
9、能以膜结合蛋白形式存在于粘可能以膜结合蛋白形式存在于粘膜表面，分泌片选择性地介导膜表面，分泌片选择性地介导IgA 二聚体的装配二聚体的装配和转运，并有稳定和转运，并有稳定SIgA的结构，避免蛋白酶的的结构，避免蛋白酶的消化水解消化水解医学资料29医学资料30 免疫球蛋白的水解片段免疫球蛋白的水解片段医学资料31医学资料32 n木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶(papain)(papain)水解水解IgGIgG：得到两个相同的：得到两个相同的FabFab段和一个段和一个FcFc段段医学资料33医学资料34医学资料35 n胃蛋白酶胃蛋白酶(pepsin)(pepsin)裂解裂解IgGIgG：得到一个具有双价活
10、性的：得到一个具有双价活性的F F（abab）2 2段和段和若干个小分子多肽碎片（若干个小分子多肽碎片（pFcpFc）医学资料36医学资料37免疫球蛋白的功能区免疫球蛋白的功能区nIg的多肽链分子可折叠成若干个由链内二硫键连接的球形的多肽链分子可折叠成若干个由链内二硫键连接的球形结构。每个球形结构约由结构。每个球形结构约由110个氨基酸组成，具有一定的个氨基酸组成，具有一定的生理功能，故称为生理功能，故称为功能区（功能区（domain）nVH和和VL：与抗原特异性结合的部位：与抗原特异性结合的部位nCL和和CH1：某些同种异型（：某些同种异型（allotype）遗传标记）遗传标记nIgG的的C
11、H2、IgM的的CH3： 补体补体C1q结合点结合点 激活补体经典途径激活补体经典途径nIgG的的CH3： 结合单核结合单核/巨噬细胞表面巨噬细胞表面FcR 不同生物学效应不同生物学效应医学资料38医学资料39免疫球蛋白的结构域医学资料40 nIg的轻、重链每隔的轻、重链每隔110个氨基酸残基即由链内二硫键连接成一个能行个氨基酸残基即由链内二硫键连接成一个能行使特定功能的球形结构使特定功能的球形结构-结构域，其二级结构是由几股多肽链折叠结构域，其二级结构是由几股多肽链折叠形成的两个反向平行的形成的两个反向平行的片层。两个反向平行的片层。两个反向平行的片层中心的两个半片层中心的两个半胱氨酸残基由
12、一个链内胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，有稳定功能区的作用，形成二硫键垂直连接，有稳定功能区的作用，形成一个一个桶状结构桶状结构医学资料41医学资料42三、免疫球蛋白的异质性三、免疫球蛋白的异质性n不同抗原表位刺激所产生不同的抗不同抗原表位刺激所产生不同的抗体分子，其识别抗原的特异性不同体分子，其识别抗原的特异性不同（V区不同）区不同） n同一抗原表位诱生的不同类型的抗同一抗原表位诱生的不同类型的抗体，其识别抗原的特异性相同（体，其识别抗原的特异性相同（C区区不同）不同）n免疫球蛋白有不同种类免疫球蛋白有不同种类n免疫球蛋白同时可作为抗原，其具免疫球蛋白同时可作为抗原，其具有不同的抗原特异
13、性有不同的抗原特异性免疫球蛋白具有异质性免疫球蛋白具有异质性医学资料43免疫球蛋白的免疫原性免疫球蛋白的免疫原性免疫球蛋白的不同结构区其免疫原性不同：免疫球蛋白的不同结构区其免疫原性不同：n同种型（同种型（isotype）：种属特异性标志：种属特异性标志n同种异型（同种异型（allotype）：个体特异性标志：个体特异性标志n独特型（独特型（idiotope）：免疫调节网络：免疫调节网络医学资料44Ig的类型的类型n类（类（class）：根据：根据CH抗原特异性的不同分为五大类抗原特异性的不同分为五大类 IgG IgM IgA IgD IgEn 亚类亚类：IgG1-G4； IgA1-A2； I
14、gM1-M2n型（型（type）：根据：根据CL抗原性的不同分为两个型：抗原性的不同分为两个型：型和型和型型n亚型亚型： 型有亚型型有亚型医学资料45Ig的血清型的血清型n同种型（同种型（isotype）指同一种属所有个体的指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，位于分子共有的抗原特异性标志，位于IgC区区n同种异型（同种异型（allotype）指同一种属不同个体间指同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同的抗原特异性标志分子所具有的不同的抗原特异性标志n独特型（独特型（idiotype）指同一个体不同指同一个体不同B细胞克隆产生的细胞克隆产生的Ig分子所特有的抗原特异性标志，独特型由
15、分子所特有的抗原特异性标志，独特型由若干个抗原决定簇组成，又称为独特位若干个抗原决定簇组成，又称为独特位（idiotope） ，主要存在于，主要存在于V区区医学资料46医学资料47同种型同种型(isotype):(isotype):同一物种内所有个体共同具有的同一物种内所有个体共同具有的IgIg抗原抗原特异性结构特异性结构n同种型同种型IgIg的抗原决定簇存在于的抗原决定簇存在于CHCH、CLCLn据据CHCH的不同，的不同，IgIg分类、亚类分类、亚类n据据CLCL的不同，的不同，IgIg分型、亚型分型、亚型医学资料48Ig 同种型同种型医学资料49医学资料50医学资料51同种异型（同种异型
16、（allotype)allotype)：同一物种内不同个体间的同一物种内不同个体间的IgIg免疫原性的免疫原性的差别差别医学资料52Ig 同种异型同种异型医学资料53独特型（独特型（idotype)idotype)：同一个体内不同同一个体内不同B B细胞克隆产生的细胞克隆产生的IgIg其超变区各自具备其超变区各自具备独特的抗原决定簇结构独特的抗原决定簇结构医学资料54Ig 独特型独特型医学资料55四、免疫球蛋白的功能四、免疫球蛋白的功能V区的功能区的功能n特异性结合抗原特异性结合抗原 n抗体结合相应抗原分子，中和作用，发挥免疫效应（生理与抗体结合相应抗原分子，中和作用，发挥免疫效应（生理与病理
17、）病理）n BCR特异性识别并结合抗原分子特异性识别并结合抗原分子 ，介导体液免疫应答，介导体液免疫应答医学资料56C C区的功能区的功能 激活补体激活补体 IgMIgM、IgG13IgG13 激活补体经典途径激活补体经典途径 凝聚的凝聚的IgAIgA或或IgG4 IgG4 激活补体旁路途径激活补体旁路途径 与细胞表面与细胞表面FcRFcR结合结合 1 1）调理作用（）调理作用（opsonizationopsonization) )； IgFc IgFc段与吞噬细胞表面段与吞噬细胞表面FcRFcR结合结合促吞噬促吞噬 2 2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 （A
18、b-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC) ) 3) 3) 介导介导I I型超敏反应型超敏反应 穿过胎盘和粘膜穿过胎盘和粘膜 IgGIgG通过胎盘；通过胎盘；s sIgA穿过粘膜穿过粘膜CC区的功能区的功能医学资料57nVHVH和和VL:VL:识别和结合抗原识别和结合抗原nCHCH和和CL:CL:同种异型的遗传标志同种异型的遗传标志nCH2:CH2:补体补体C1qC1q结合位点，结合位点， IgGIgG可通过胎可通过胎盘盘nCH3/CH4:CH3/CH4:与多种细胞表面的与多种细胞表面的FcRFcR结合结合( (免免疫调理疫调理,I,I型超敏反应型
19、超敏反应) )各功能区的作用各功能区的作用医学资料58医学资料59医学资料60医学资料61医学资料62医学资料63医学资料64医学资料65抗体的中和作用抗体的中和作用医学资料66调理作用调理作用医学资料67医学资料68ADCC效应antibodydependent cellmediated cytotoxicity：表达受表达受体的细胞通过识别抗体的体的细胞通过识别抗体的Fc段直接杀伤被抗体包被的靶细段直接杀伤被抗体包被的靶细胞胞医学资料69医学资料70五、五类五、五类Ig的特性和功能的特性和功能 医学资料71医学资料72Immunoglobulin Isotypes Are Distribu
20、ted To Different Parts Of The BodyIgM BloodIgG TissuesIgA MucosaIgE - Surfaces医学资料73性质性质IgGIgAIgMIgDIgE沉降系数（沉降系数（S）76.6-1418-1978Mr(104)1.51.64.4791.852电泳位置电泳位置-1-1111含糖量含糖量%38121312轻链轻链：2：15：43：11：61：1重链重链轻链轻链1052323232323重链重链1055.0556.36.577.5抗原结合价抗原结合价221022血清含量血清含量（mg/ml）8-161.4140.4-20.030.4745
21、ng/ml占血清免疫球蛋占血清免疫球蛋白白%8013610.002占血清蛋白占血清蛋白%185.51.6微量微量微量微量合成速度每天合成速度每天mg/kg26275.70.40.002半寿期（半寿期（d）235.85.12.82.3产生顺序产生顺序23145医学资料74IgG的特性和功能的特性和功能n血清中的主要抗体成分（血清中的主要抗体成分（75-80%）；半寿期长（）；半寿期长（20-23天）天）n出生后出生后3个月开始合成，个月开始合成，3-5岁接近成人水平岁接近成人水平n多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体均属多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体均属IgG类类n是唯一能通过胎盘的是唯一能通过胎盘的Ig
22、，发挥自然被动免疫功能，发挥自然被动免疫功能n具有活化补体经典途径的能力（具有活化补体经典途径的能力（IgG3IgG1IgG2）n具有调理作用、具有调理作用、ADCC作用和结合作用和结合SPA等等n参与参与型、型、型超敏反应，某些自身免疫病的抗体也属型超敏反应，某些自身免疫病的抗体也属IgG医学资料75IgM的特性和功能的特性和功能n五聚体，分子量最大，称为巨球蛋白（五聚体，分子量最大，称为巨球蛋白（macroglobulin）n个体发育中最先出现的个体发育中最先出现的Ig，胚胎晚期即能产生，脐带血，胚胎晚期即能产生，脐带血IgM增增高提示胎内感染（如风疹病毒、巨细胞病毒感染等）高提示胎内感染
23、（如风疹病毒、巨细胞病毒感染等）n抗原初次刺激机体时，是体内最先产生的抗原初次刺激机体时，是体内最先产生的Ig；血清；血清IgM升高说升高说明有近期感染明有近期感染n有强大激活补体能力和调理作用，在机体早期免疫防御中具有强大激活补体能力和调理作用，在机体早期免疫防御中具有重要作用有重要作用n天然血型抗体是天然血型抗体是IgMn未成熟未成熟B细胞仅表达细胞仅表达mIgM，记忆，记忆B细胞细胞mIgM消失消失医学资料76医学资料77IgA的特性和功能的特性和功能n分为单体的血清型和二聚体的分泌型分为单体的血清型和二聚体的分泌型IgAn分泌型分泌型IgA 主要由黏膜相关淋巴组织产生，存在于唾液、主要
24、由黏膜相关淋巴组织产生，存在于唾液、泪液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和黏膜泪液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和黏膜表面，是机体黏膜局部抗感染免疫的重要因素表面，是机体黏膜局部抗感染免疫的重要因素n初乳中的初乳中的sIgA可对婴幼儿发挥自然被动免疫作用可对婴幼儿发挥自然被动免疫作用n调理吞噬、中和毒素调理吞噬、中和毒素医学资料78医学资料79sIgAsIgA的合成和的合成和主要作用部位主要作用部位在黏膜在黏膜医学资料80IgD的特性和功能的特性和功能n血清中含量低（血清中含量低（1%），其生物学作用尚不清楚），其生物学作用尚不清楚nmIgD可作为可作为B细胞分化成熟标记，成
25、熟细胞分化成熟标记，成熟B细胞同时表达细胞同时表达mIgM和和mIgDmIgMmIgD成熟成熟B细胞细胞活化活化B细胞细胞未成熟未成熟B细胞细胞医学资料81IgE的特性和功能的特性和功能n是血清中含量最低的是血清中含量最低的Ign主要由呼吸道、胃肠道粘膜固有层的浆细胞产生主要由呼吸道、胃肠道粘膜固有层的浆细胞产生n属嗜细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱粒细胞表面属嗜细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱粒细胞表面FcR结合，介导结合，介导I型超敏反应型超敏反应医学资料82六、人工制备抗体六、人工制备抗体n多克隆抗体多克隆抗体n单克隆抗体单克隆抗体n基因工程抗体基因工程抗体医学资料83 克隆克隆：由一个始祖细胞
26、分化、增殖所产生的遗传性：由一个始祖细胞分化、增殖所产生的遗传性状完全相同的细胞群状完全相同的细胞群多克隆抗体多克隆抗体（polyclonal antibody, PcAb）单克隆抗体单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb）医学资料84多克隆抗体多克隆抗体（polyclonal antibody） 用含多种抗原决定簇的抗原物质免疫动物，刺激用含多种抗原决定簇的抗原物质免疫动物，刺激多个多个B细胞克隆所获得的免疫血清（含多种抗体的混细胞克隆所获得的免疫血清（含多种抗体的混合物），此为多克隆抗体合物），此为多克隆抗体 来源广泛，制备容易；特异性不高来源广泛，制备容易；特异性
27、不高医学资料85带有多个表位带有多个表位抗原抗原针对不同表位针对不同表位的的B细胞细胞克隆增殖克隆增殖多种抗体的混合物多种抗体的混合物（多克隆抗体）（多克隆抗体）刺激小鼠刺激小鼠医学资料86医学资料87单克隆抗体单克隆抗体monoclonal antibody, mAbn由一个克隆细胞产生、只作用于某一抗原决定基的均由一个克隆细胞产生、只作用于某一抗原决定基的均一抗体。结构高度均一，其抗原结合部位和同种型均一抗体。结构高度均一，其抗原结合部位和同种型均相同，纯度高、特异性强、效价高、无交叉反应相同，纯度高、特异性强、效价高、无交叉反应n借助小鼠借助小鼠B B细胞杂交瘤细胞杂交瘤（hybrido
28、ma）技术，所制备的技术，所制备的高度均一（属同一类、亚类、型别）、单一特异性高度均一（属同一类、亚类、型别）、单一特异性（仅针对特定抗定抗原表位）的抗体（仅针对特定抗定抗原表位）的抗体n纯度高、特异性强、可大量生产纯度高、特异性强、可大量生产医学资料88医学资料89医学资料90医学资料91医学资料92医学资料93 单克隆和多克隆抗体的比较和用途特异性敏感性均一性McAbPcAb低差无高强有1、用于免疫学检测，辅助临床诊断2、McAb用于亲和层析，分离微量可溶性抗原3、标记的McAb用于基础研究，了解细胞分化等4、制备生物导弹用于肿瘤、移植等的临床治疗医学资料94n应用：临床检测、抑制器官移植排斥、治疗自身免疫疾病、生物导弹等医学资料95基因工程抗体基因工程抗体n又称重组抗体又称重组抗体 借助借助DNA重组技术和蛋白质工程技术，按人们的重组技术和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对意愿在基因水平上对Ig进行切割、拼接或修筛，重新组进行切割、拼接或修筛，重新组装成为新型抗体分子装成为新型抗体分子医学资料96基因基因工程工程抗体抗体种类种类医学资料97人源抗体的生产过程人源抗体的生产过程医学资料98医学资料99
