抗体分子医学宣教培训课件.ppt

1、抗体分子医学宣教抗体分子医学宣教抗体抗体生物体最奇妙的分子生物体最奇妙的分子无限的多样性（无限的多样性（diversity)功能与结构的双重性功能与结构的双重性 可变区可变区抗原结合抗原结合 恒定区恒定区生物学效应功能生物学效应功能分泌型和膜型表达分泌型和膜型表达2抗体分子医学宣教与抗体有关的诺贝尔奖获得者与抗体有关的诺贝尔奖获得者19011901von Beringvon Bering血清治疗血清治疗19081908Ehrlich&Ehrlich&MetchnikoffMetchnikoff抗体生成、吞噬抗体生成、吞噬19721972Edelman&PoterEdelman&Poter抗体分

2、子结构抗体分子结构19771977YalowYalow放射免疫测定放射免疫测定19841984Koler,Milstein Koler,Milstein&Jerne&Jerne单克隆抗体单克隆抗体19871987TonegawaTonegawaIgIg基因结构基因结构3抗体分子医学宣教 抗体抗体球蛋白球蛋白(丙种球蛋白）丙种球蛋白）免疫球蛋白免疫球蛋白 4抗体分子医学宣教免疫球蛋白的分子结构及分类免疫球蛋白的功能免疫球蛋白基因结构及多样性产生的机制免疫球蛋白基因结构及多样性产生的机制免疫球蛋白的来源免疫球蛋白的来源抗体分子的应用抗体分子的应用5抗体分子医学宣教免疫球蛋白的分子结构及分类免疫球蛋

3、白的分子结构及分类6抗体分子医学宣教一、免疫球蛋白的基本结构一、免疫球蛋白的基本结构CLCLCH1CH1VLVLVHVHCH2CH2CH3CH3C端N端恒定区可变区FC 段Fab段铰链区7抗体分子医学宣教1、重链和轻链、重链和轻链 重链可分为、链；轻链可分为、型。2、可变区、可变区（1）重链和轻链N端约110个氨基酸为可变区（variable region,V区)，V区存在3个高变区（hypervariable region,HVR13)及4个骨架区（framework region,FR14).三个高变区共同组成Ig 的抗原识别部位，形成与抗原决定基互补的表位。高变区也称互补决定区（comp

4、lementarity-determining region,CD13)。8抗体分子医学宣教9抗体分子医学宣教3、恒定区、恒定区 重链和轻链重链和轻链C端为恒定区，不同端为恒定区，不同Ig重链其不同重链其不同长度，有的只有长度，有的只有CH13,有的则由有的则由CH14，CH2（IgG)或或CH3（IgM)有补体结合位点。有补体结合位点。相同种属、同一类别的相同种属、同一类别的Ig 氨基酸序列基本恒定。氨基酸序列基本恒定。4、铰链区、铰链区 铰链区位于铰链区位于CH1和和CH2之间，含有丰富的脯之间，含有丰富的脯氨酸。氨酸。IgG1,IgG2,IgG4和和IgA的铰链区较短，而的铰链区较短，而

5、IgG3和和IgD的的 铰链区较长；铰链区较长；IgM和和IgE无铰链区。无铰链区。有木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的酶切位点。有木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的酶切位点。10抗体分子医学宣教木瓜蛋白酶胃蛋白酶FabFabFcF(ab)pFc木瓜蛋白酶胃蛋白酶二、免疫球蛋白水解片段二、免疫球蛋白水解片段11抗体分子医学宣教三、三、J链和分泌片链和分泌片1、J链（链（joining chain)是一条多肽链，由浆细胞分泌，富是一条多肽链，由浆细胞分泌，富含半胱氨酸。可连接含半胱氨酸。可连接Ig单体形成二聚体、五聚体等。单体形成二聚体、五聚体等。IgG、IgD、IgE及血清型及血清型IgA为单体，故无为单体，故无J链

6、。链。分泌型分泌型IgA为二聚体；为二聚体；IgM为五聚体，各单体间由二硫键相为五聚体，各单体间由二硫键相连，并通过二硫键与连，并通过二硫键与J链相连。链相连。2、分泌片（、分泌片（secretory piece,SC)是分泌型是分泌型IgA分子上一个辅分子上一个辅助分子，由黏膜上皮细胞合成和助分子，由黏膜上皮细胞合成和分泌，结合于二聚体后，被分泌分泌，结合于二聚体后，被分泌到黏膜表面。到黏膜表面。作用：保护铰链区免受酶解；介作用：保护铰链区免受酶解；介导分泌型导分泌型IgA转运到黏膜表面。转运到黏膜表面。12抗体分子医学宣教免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能13抗体分子医学宣教一、一、V区功能

7、区功能 识别并特异性结合抗原，这种特异性是识别并特异性结合抗原，这种特异性是由由IgV区，特别是区，特别是HVR（CDR3）的空间构的空间构象决定的。象决定的。抗原结合价：单体为两价；双体为四价；抗原结合价：单体为两价；双体为四价；五聚体理论上为十价，但实际为五价。五聚体理论上为十价，但实际为五价。免疫效应免疫效应（1）可溶性）可溶性Ig可通过可通过V区与抗原性物质发区与抗原性物质发生特异性结合，发挥中和或生特异性结合，发挥中和或催化作用。催化作用。（2）做为信号抗体。）做为信号抗体。14抗体分子医学宣教二、二、C区功能区功能1、激活补体、激活补体 主要是主要是IgM、IgG13与抗原结合后通

8、过与抗原结合后通过经典途经典途 径激活补体活化。径激活补体活化。聚合的聚合的IgA可通过旁路途径激活补体。可通过旁路途径激活补体。IgD、IgE及及IgG4不能激活补体不能激活补体15抗体分子医学宣教2、结合细胞表面的、结合细胞表面的Fc受体受体（1）调理作用）调理作用 是指抗体及补体促进吞噬细胞吞噬细菌等颗是指抗体及补体促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。粒性抗原的作用。IgG型抗体可通过型抗体可通过Fc段与中段与中性粒细胞及巨噬细胞上的性粒细胞及巨噬细胞上的Fc受体结合，增强其受体结合，增强其吞噬作用。吞噬作用。（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（an

9、tibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC).是指表达是指表达Fc受体的细胞，受体的细胞，通过识别抗体的通过识别抗体的Fc直接杀伤被抗体包被的靶细直接杀伤被抗体包被的靶细胞。如胞。如NK细胞，巨噬细胞等。细胞，巨噬细胞等。（3）介导）介导型超敏反应型超敏反应16抗体分子医学宣教3、通过胎盘 IgG是唯一通过胎盘的抗体，是一种重要的自然被动免疫机制。三、膜型三、膜型Ig为为B细胞抗原识别受体细胞抗原识别受体维持维持B细胞的生存与增殖细胞的生存与增殖维持维持B细胞的记忆细胞的记忆17抗体分子医学宣教免疫球蛋白基因结构及多样性产生的机制18抗体分

10、子医学宣教 编码Ig的基因分别位于不同的染色体，在人类重链（Heavy chain)基因位于14号染色体；链基因位于2号染色体；链基因位于22号染色体。每条肽链的编码基因可分为V区和C区两大部分。其中V区的基因是由不同的基因片段拼接而成的。重链V区由V、D、J片段拼接；轻链由V、J拼接。19抗体分子医学宣教胚系重链的基因结构：胚系重链的基因结构：(a)鼠鼠 (b)人人20抗体分子医学宣教重链可变区的重链可变区的VDJ重组重组21抗体分子医学宣教轻链基因胚系及重排后结构轻链基因胚系及重排后结构22抗体分子医学宣教三、三、Ig基因可变区重排发生的机制基因可变区重排发生的机制 1、重组信号序列（、重

11、组信号序列（RSS）在各基因片段两在各基因片段两侧存在。侧存在。2、B细胞发育早期重组活化基因（细胞发育早期重组活化基因（RAG1/2）产物的出现。产物的出现。23抗体分子医学宣教重组信号序列重组信号序列(recombination signal sequences,RSS)V regionJ region24抗体分子医学宣教通过通过RSS形成茎襻状结构形成茎襻状结构25抗体分子医学宣教12/23 base pair role (1+2 turn role):V-12 23-J:V-23 12-JH:V-23 12-D-12 23-J26抗体分子医学宣教四、多样性发生的机制四、多样性发生的机制

12、重排造成的多样性重排造成的多样性1、组合造成的多样性、组合造成的多样性胚系基因所携带的信息胚系基因所携带的信息 VH D JH VK JK502564051.510627抗体分子医学宣教V(D)J重重组时接头处组时接头处的变化：的变化：P核苷酸核苷酸和和N区的形区的形成成2、连接造成的多样性，个别硷基的缺失或、连接造成的多样性，个别硷基的缺失或加入，加入，包括包括N区的插入。区的插入。28抗体分子医学宣教3.D基因形成的多样性基因形成的多样性D-D融合融合 10%,D反向连接反向连接 7%,估算估算:101429抗体分子医学宣教 体细胞突变体细胞突变:成熟成熟B细胞经抗原刺激后产生的，细胞经抗

13、原刺激后产生的，即局限于即局限于V区的区的高频率随机突变高频率随机突变亲和力成熟。亲和力成熟。体细胞突变体细胞突变(somatic hypermutation)造成造成的多样性的多样性 受体编辑受体编辑(receptor editing)造成的多样性造成的多样性 Ig可变区的再次重组。可变区的再次重组。基因转换基因转换(gene conversion)造成的多样性造成的多样性 主要是主要是Ig V区区5端的假基因端的假基因V 或或VD取代结构相取代结构相似的重排后的似的重排后的V 或或VD.30抗体分子医学宣教Reuben S等人用等人用DT40细胞系（由细胞系（由鸡的鸡的B淋巴细胞瘤中获取）

14、研究，淋巴细胞瘤中获取）研究，结果表明结果表明DT40细胞中细胞中AID的缺陷的缺陷将导致基因转换的缺陷，检测将导致基因转换的缺陷，检测V重排后的基因序列未发现任重排后的基因序列未发现任何一个单一的基因转换，而出现何一个单一的基因转换，而出现的仅有的三个单核苷酸的置换的仅有的三个单核苷酸的置换（频率为（频率为10105 5）可能为）可能为PCRPCR错配所错配所致。而其中机制可能是因为对致。而其中机制可能是因为对DNADNA的损害，造成的损害，造成DNADNA双链的断裂所致双链的断裂所致77。在上面提到的。在上面提到的AID-BERAID-BER途径途径中，当中，当APAP核酸内切酶切开磷酸核

15、酸内切酶切开磷酸二酯键，而这个切口未被二酯键，而这个切口未被BERBER及时及时修复，将在重排后的修复，将在重排后的V V区发生核苷区发生核苷酸置换即将假基因置换进入，有酸置换即将假基因置换进入，有时是插入或删除某些核苷酸，则时是插入或删除某些核苷酸，则将导致基因转换。将导致基因转换。（图（图1）此种基）此种基因转换机制在鸡和兔是因转换机制在鸡和兔是B细胞中细胞中Ig多样性产生的主要机制，但在人多样性产生的主要机制，但在人和小鼠中还未得到论证和小鼠中还未得到论证4。而关。而关于基因转换的具体机制也还未清于基因转换的具体机制也还未清楚阐明。楚阐明。31抗体分子医学宣教再次重组再次重组32抗体分子

16、医学宣教类别转换类别转换(class switching)S-S 重重 组组33抗体分子医学宣教34抗体分子医学宣教重链恒定区的结构和重组重链恒定区的结构和重组35抗体分子医学宣教膜表达和可溶性表达膜表达和可溶性表达36抗体分子医学宣教抗体分子的应用抗体分子的应用37抗体分子医学宣教应用范围：应用范围：基础研究的应用基础研究的应用诊断试剂诊断试剂临床疾病的治疗临床疾病的治疗38抗体分子医学宣教细胞工程抗体细胞工程抗体杂交瘤杂交瘤-单克隆抗体单克隆抗体40抗体分子医学宣教基因工程抗体基因工程抗体 通过基因重组改良抗体性能通过基因重组改良抗体性能 通过噬菌体抗体库技术研制新通过噬菌体抗体库技术研制

17、新的抗体的抗体41抗体分子医学宣教 通过基因重组改良抗体性能通过基因重组改良抗体性能小分子抗体（穿透力强）小分子抗体（穿透力强）人源化抗体（降低抗原性）人源化抗体（降低抗原性）双价或双特异性抗体（增强抗体的亲和力双价或双特异性抗体（增强抗体的亲和力及效靶细胞的相互作用）。及效靶细胞的相互作用）。抗体融合蛋白（增加蛋白的半衰期；与药抗体融合蛋白（增加蛋白的半衰期；与药物，毒性分子或酶基因融和表达，可用于肿物，毒性分子或酶基因融和表达，可用于肿瘤等疾病的治疗）。瘤等疾病的治疗）。细胞内抗体（用于胞内治疗或信号转导研细胞内抗体（用于胞内治疗或信号转导研究）。究）。42抗体分子医学宣教小分子抗体小分子

18、抗体鼠单抗人源化鼠单抗人源化基因工程改造的抗体基因工程改造的抗体43抗体分子医学宣教44抗体分子医学宣教鼠单抗人源化鼠单抗人源化45抗体分子医学宣教46抗体分子医学宣教u 抗体库抗体库在原核系统功能性表在原核系统功能性表达多样性抗体基因达多样性抗体基因(repertoire)u 通过多种选择手段筛选出特定性通过多种选择手段筛选出特定性能的抗体基因能的抗体基因基因工程方法研制新的单抗基因工程方法研制新的单抗47抗体分子医学宣教48抗体分子医学宣教49抗体分子医学宣教50抗体分子医学宣教治疗性抗体的应用治疗性抗体的应用51抗体分子医学宣教757677787980818283848586878889

19、9091929394959697989920001 12 23 34 45 56 67 71.杂交瘤杂交瘤-单克隆抗体技术诞生单克隆抗体技术诞生2.抗独特型治疗淋巴瘤成功抗独特型治疗淋巴瘤成功3.OKT3被批准上市被批准上市4.单抗用于肿瘤治疗效果不佳单抗用于肿瘤治疗效果不佳5.抗内毒素单抗试用于败血性休克失败抗内毒素单抗试用于败血性休克失败6.抗抗17-1A和和ReoPro上市上市7.FDA批准批准6个单抗上市个单抗上市治疗性抗体发展历程和事件治疗性抗体发展历程和事件52抗体分子医学宣教抗体名称抗体名称 抗体种类抗体种类 靶向抗原靶向抗原 适应症适应症 批准日期批准日期OKT3 鼠单抗鼠单抗

20、 CD3 移植排斥移植排斥 1986Panorex 鼠单抗鼠单抗 17-1A 大肠癌大肠癌 1995（德国）（德国）ReoPro 人人-鼠嵌合鼠嵌合Fab 血小板受体血小板受体 冠心病冠心病 1994 ba Rituxan 人人-鼠嵌合抗体鼠嵌合抗体 CD20 淋巴瘤淋巴瘤 1997Simulect 人人-鼠嵌合抗体鼠嵌合抗体 CD25 移植排斥移植排斥 1998Remicade 人人-鼠嵌合抗体鼠嵌合抗体 TNF-炎症性肠病、炎症性肠病、1998、类风湿关节炎类风湿关节炎 1999Zanapax 人源化抗体人源化抗体 CD25 移植排斥移植排斥 1997Herceptin 人源化抗体人源化抗

21、体 HER-2 乳腺癌乳腺癌 1998Synagis 人源化抗体人源化抗体 RSV F蛋白蛋白 RSV感染感染 1998Mylotarg 人源化抗体人源化抗体-CD33 淋巴瘤淋巴瘤 2000 化疗药物交连物化疗药物交连物Campath 人源化抗体人源化抗体 CD52 淋巴瘤淋巴瘤 2001已批准上市的治疗性单抗已批准上市的治疗性单抗53抗体分子医学宣教0 05 51010151520202525303035351997199719981998199919992000200020012001销售额(亿美圆）治疗性单抗销售概况治疗性单抗销售概况54抗体分子医学宣教治疗性抗体的发展趋势治疗性抗体的发展趋势人源抗体制备技术已经成熟，今后将进人源抗体制备技术已经成熟，今后将进入以人源抗体为主的时代入以人源抗体为主的时代基因工程抗体逐渐从研究走向临床基因工程抗体逐渐从研究走向临床靶向抗原的研究和选择已逐渐成为研制靶向抗原的研究和选择已逐渐成为研制治疗性单抗的关键治疗性单抗的关键55抗体分子医学宣教一、试述抗体多样性产生的机制一、试述抗体多样性产生的机制二、什么是人鼠嵌合抗体及人改型抗体？二、什么是人鼠嵌合抗体及人改型抗体？二者有什么不同？二者有什么不同？56抗体分子医学宣教