抗体临床教学培训课件.ppt

1、抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体人血清蛋白电泳分离图22022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 抗体的概念抗体抗体(antibody,Ab)是机体免疫系统在抗原刺激是机体免疫系统在抗原刺激下诱导下诱导B细胞活化，使之增殖分化为浆细胞后产细胞活化，使之增殖分化为浆细胞后产生的一类能与相应抗原特异性结合，而产生免疫生的一类能与相应抗原特异性结合，而产生免疫效应的球蛋白。效应的球蛋白。主要分布于血清和体液中，是介导体液免疫的重主要分布于血清和体液中，是介导体液免疫的重要效应分子。要效应分子。将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统一命名为统一

2、命名为免疫球蛋白免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)。32022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体分泌型与膜型免疫球蛋白n分泌型分泌型 Ig(secreted Ig,sIg)存在于血清和体液中的抗体；存在于血清和体液中的抗体；能与相应抗原特异性结合，在其他固有免疫细胞能与相应抗原特异性结合，在其他固有免疫细胞和免疫分子协助下产生免疫效应。和免疫分子协助下产生免疫效应。n膜型膜型 Ig(membrane Ig,mIg)表达于表达于B细胞膜表面的细胞膜表面的Ig单体，胞外区结构与血清单体，胞外区结构与血清中的中的Ig基本相同；基本相同；mIgM/mIgD具有特异性识别结合相应

3、抗原表位的具有特异性识别结合相应抗原表位的功能，构成功能，构成B细胞膜上的抗原受体细胞膜上的抗原受体(BCR)。42022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 sIgG vs mIgG52022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 提纲I.抗体的结构抗体的结构II.抗体的免疫原性抗体的免疫原性III.抗体的功能抗体的功能IV.各类抗体的特性与功能各类抗体的特性与功能V.Ig 的基因结构及其重排与表达的基因结构及其重排与表达VI.人工制备抗体人工制备抗体VII.Ig 超家族超家族62022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体I.抗体的结构1.抗体的基本结构抗体的基本结构重

4、链和轻链、可变区和恒定区、超变区/互补决定区、骨架区、铰链区、功能区/结构域2.抗体的辅助成分抗体的辅助成分 J链和分泌片3.抗体分子的水解片段抗体分子的水解片段木瓜蛋白酶水解片段 和 胃蛋白酶水解片段72022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体1.抗体的基本结构重链和轻链重链和轻链可变区和恒定区可变区和恒定区超变区超变区/互补决定区互补决定区骨架区骨架区铰链区铰链区功能区功能区/结构域结构域82022-10-20二硫键连接组成的一个二硫键连接组成的一个对称的对称的Y形四肽链分子形四肽链分子抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 重链 和 轻链n重链重链(heavy chain,H链链)根

5、据结构组成不同，分为根据结构组成不同，分为5种：种：、链链分别对应分别对应5类抗体：类抗体：IgG、IgM、IgA、IgD、IgEn轻链轻链(light chain,L链链)根据结构组成不同分为：根据结构组成不同分为：链链 和和 链链分别对应：分别对应：型型Ig 和和 型型Ig正常人血清免疫球蛋白正常人血清免疫球蛋白:2:192022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体功能区/结构域(Ig domain)102022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体超变区/互补决定区(HVR/CDR)112022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 抗原结合部位VH的的3个个HVR/

6、CDR+VL的的3个个HVR/CDRIg的抗原结合部位的抗原结合部位(antigen-binding site)一个抗体分子至少一个抗体分子至少有有2个抗原结合部位个抗原结合部位12抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 铰链区(hinge region)2022-10-2013抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 Ig各功能区/结构域的作用可变区可变区 VH和和VL(HVR/CDR)特异性结合抗原；l恒定区恒定区 CH和和CL 具有Ig同种异型遗传标志；lIgG的的CH2和和IgM的的CH3 具有补体C1q结合位点，启动补体活化的经典途径；lIgG的的CH2 介导IgG通过胎盘；lIgG的的CH3 结

7、合吞噬细胞和NK细胞表面的IgG Fc受体，介导调理作用和ADCC；lIgE的的CH2和和CH3 结合肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的IgE Fc受体，介导I型超敏反应和抵御寄生虫感染。142022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体2.抗体的辅助成分152022-10-20分泌片分泌片抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体sIgA经上皮细胞分泌到粘膜表面162022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体3.抗体分子(IgG)的水解片段17抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体木瓜蛋白酶(papain)水解IgGn2Fab(fragment,antigen binding)完整的轻链(VL+CL

8、)和 部分重链(VH+CH1)组成；只能与一个相应抗原表位结合；不能形成大分子免疫复合物。nFc(fragment,crystallizable)两条重链的CH2和CH3结构域；无抗原结合活性；是 Ig与补体或效应细胞(Fc受体)结合并相互作用的部位；Ig的同种型抗原表位主要存在于此。18抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体胃蛋白酶(pepsin)水解IgGnF(ab)22个Fab及铰链区组成；可同时结合2个抗原表位；可形成大分子免疫复合物。npFc无生物学活性。白喉/破伤风抗毒素等动物血清制品，经胃蛋白酶水解后获得的F(ab)2保留了结合相应抗原的生物学活性，同时去除了Fc段可减少超敏反应的发生

9、。19抗体临床教学抗体临床教学20抗原抗原-抗体反应的抗体反应的 等价区等价区(肉眼肉眼可见可见免疫复合物沉淀免疫复合物沉淀)抗原过剩区抗原过剩区 存在游离抗原存在游离抗原(肉眼不可见沉淀肉眼不可见沉淀)抗体过剩区抗体过剩区 存在游离抗体存在游离抗体(肉眼不可见沉淀肉眼不可见沉淀)大分子免疫复合物大分子免疫复合物抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体II.抗体的免疫原性抗体既可与相应的抗原发生特异性结合，其抗体既可与相应的抗原发生特异性结合，其本身又可激发机体产生特异性免疫应答。本身又可激发机体产生特异性免疫应答。其结构和功能基础是在抗体分子中包含有多其结构和功能基础是在抗体分子中包含有多种不同的抗

10、原表位，呈现出不同的免疫原性。种不同的抗原表位，呈现出不同的免疫原性。抗体分子上有三类不同的抗原表位，分别为：抗体分子上有三类不同的抗原表位，分别为：1.同种型同种型2.同种异型同种异型3.独特型独特型212022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体1.抗体的同种型抗原表位同一种属所有个体抗体分子共有的抗原特异性同一种属所有个体抗体分子共有的抗原特异性标志，存在于抗体的标志，存在于抗体的C区，为种属型标志。区，为种属型标志。不同种属来源的抗体分子对异种动物具有免疫不同种属来源的抗体分子对异种动物具有免疫原性，可刺激机体产生针对该异种抗体的免疫原性，可刺激机体产生针对该异种抗体的免疫应答

11、。应答。临床表现举例：大量注射异种动物抗体临床表现举例：大量注射异种动物抗体(破伤风抗破伤风抗毒素毒素)后可能引发后可能引发“血清病血清病”，主要临床症状为发热、，主要临床症状为发热、皮疹、淋巴结肿大、关节肿痛和一过性蛋白尿等。皮疹、淋巴结肿大、关节肿痛和一过性蛋白尿等。222022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 抗体的类型n根据重链根据重链C区肽链氨基酸组成不同分类区肽链氨基酸组成不同分类5类类(class)：IgG、IgM、IgA、IgD、IgE亚类亚类(subclass)：IgG1IgG4；IgA1、IgA2IgM、IgD、IgE 尚未发现存在亚类尚未发现存在亚类n根据轻链

12、根据轻链C区肽链氨基酸组成不同分型区肽链氨基酸组成不同分型2型型(type)：型型 和和 型型亚型亚型(subtype)：1、2、3、4232022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体2.抗体的同种异型抗原表位同一种属不同个体间抗体分子所具有的不同抗同一种属不同个体间抗体分子所具有的不同抗原特异性标志，存在于抗体的原特异性标志，存在于抗体的C区，由一个或区，由一个或数个氨基酸残基出现差异所致，为个体型标志。数个氨基酸残基出现差异所致，为个体型标志。同一种属但不同个体来源的抗体分子也具有免同一种属但不同个体来源的抗体分子也具有免疫原性，也可刺激机体产生特异性免疫应答疫原性，也可刺激机体产

13、生特异性免疫应答。目前仅在目前仅在IgG、IgA重链重链C区和区和型轻链型轻链C区中发区中发现有同种异型抗原标志，体现了重链和轻链现有同种异型抗原标志，体现了重链和轻链C区编码基因的遗传多样性。区编码基因的遗传多样性。242022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体3.抗体的独特型抗原表位每个每个抗体抗体分子所分子所独独有的抗原特异性标志，存在有的抗原特异性标志，存在于于抗体的抗体的V区区，为细胞型标志。，为细胞型标志。独特型独特型表位又称为独特位表位又称为独特位(idiotope)，在异种、在异种、同种异体甚至同一个体内均可同种异体甚至同一个体内均可能能刺激刺激机体机体产生产生相应抗

14、体，即抗独特型抗体相应抗体，即抗独特型抗体(anti-idiotypic antibody)。自身体内产生的自身体内产生的抗独特型抗体抗独特型抗体可参与体液免疫应答可参与体液免疫应答的调控。的调控。252022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体III.抗体的功能激活补体激活补体结合结合Fc受体受体V区的作用区的作用C区的作用区的作用识别结合抗原识别结合抗原26抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 抗体的功能nV区的作用区的作用识别结合抗原识别结合抗原 中和毒素并阻断病原体入侵中和毒素并阻断病原体入侵nC区的作用区的作用激活补体激活补体结合结合Fc受体受体 调理作用、调理作用、ADCC、介

15、导、介导I型超敏型超敏反应反应穿过胎盘和黏膜272022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 中和毒素282022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 阻断病原体入侵292022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 阻断感染扩散302022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 激活补体系统31抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 Fc受体IgG、IgE、IgA抗体，可通过其抗体，可通过其Fc段与段与表面具有相应表面具有相应Fc受体受体(FcR)的细胞结合，的细胞结合，产生不同的生物学作用。产生不同的生物学作用。IgG、IgE、IgA的的Fc受体分别为：受体分别为：F

16、cR、FcR、FcR322022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 抗体介导的调理作用332022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity342022-10-20ADCC抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 介导I型超敏反应35表面结合表面结合IgE的的致敏肥大细胞致敏肥大细胞被变应原激发被变应原激发的肥大细胞的肥大细胞多价变应原使几个多价变应原使几个IgE/FcRI“交联交联”组胺组胺,脂类介质脂类介质细胞因子细胞因子2022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗

17、体抗体穿过胎盘(IgG)和黏膜(sIgA)362022-10-20FcRn介导介导IgG穿过胎盘穿过胎盘pIgR介导介导sIgA穿过黏膜穿过黏膜抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体 抗体的主要生物学功能37抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体IV.各类抗体的特性与功能38抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体1.IgG血清含量最高血清含量最高(7580%)，半衰期最长，半衰期最长(23天天)，单体，单体，4个亚类个亚类(IgG1IgG4)，出生后，出生后3个月开始合成。个月开始合成。1.激活补体激活补体 主要是经典途径；主要是经典途径；2.通过结合通过结合FcR，发挥调理作用、，发挥调理作用、ADCC；3.

18、唯一能穿过胎盘的抗体唯一能穿过胎盘的抗体 新生儿抗感染免疫；新生儿抗感染免疫；4.结合抗原的亲和力高，是机体抗感染的结合抗原的亲和力高，是机体抗感染的“主力军主力军”，也是，也是再次体液免疫应答时产生的主要抗体；再次体液免疫应答时产生的主要抗体；5.参与参与II、III型超敏反应，某些自身抗体属于型超敏反应，某些自身抗体属于IgG；6.可利用其可利用其Fc段与葡萄球菌蛋白段与葡萄球菌蛋白A(SPA)的可逆性结合，的可逆性结合，纯化纯化IgG，用于免疫诊断。，用于免疫诊断。392022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体初次应答初次应答再次应答再次应答41抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体

19、体液免疫的初次应答和再次应答特点特点初次应答初次应答再次应答再次应答应答速度慢（初始B细胞）快（记忆性B细胞）应答强度/抗体含量低高持续时间短长抗体类别通常 IgM IgGIgG 为主，特定情况下为 IgA 或 IgE抗体亲和力平均亲和力低平均亲和力高（亲和力成熟）42抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体3.IgA占血清抗体总量占血清抗体总量1015%，半衰期短半衰期短(6天天)，血清型血清型为单体，分泌型为二聚体，出生后为单体，分泌型为二聚体，出生后46个月开始合成。个月开始合成。sIgA(人体产生抗体总量的人体产生抗体总量的2/3)是外分泌液中的主要是外分泌液中的主要抗体类别，存在于胃肠道、呼

20、吸道、泌尿生殖道的抗体类别，存在于胃肠道、呼吸道、泌尿生殖道的分泌液，以及唾液、泪液、乳汁中，在黏膜局部抗分泌液，以及唾液、泪液、乳汁中，在黏膜局部抗感染免疫中发挥重要作用。感染免疫中发挥重要作用。新生儿易患呼吸道、胃肠道感染，可能与新生儿易患呼吸道、胃肠道感染，可能与sIgA合成合成不足有关，婴儿可从母乳中获得不足有关，婴儿可从母乳中获得sIgA，是一种重要，是一种重要的自然被动免疫。的自然被动免疫。432022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体4.IgD血清含量很低，半衰期很短血清含量很低，半衰期很短(3天天)，血清型和膜结合，血清型和膜结合型均为单体，个体发育的任何时间均可产生

21、。型均为单体，个体发育的任何时间均可产生。血清型血清型IgD的生物学功能尚不清楚；的生物学功能尚不清楚；mIgD是构成是构成BCR的成分，是的成分，是B细胞发育成熟的标志：细胞发育成熟的标志：未成熟未成熟B细胞仅表达细胞仅表达mIgM，成熟，成熟B细胞可同时表达细胞可同时表达mIgM和和mIgD，又称为初始，又称为初始B细胞；细胞；B细胞活化后，细胞活化后，其表面其表面mIgD逐渐消失。逐渐消失。442022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体B细胞发育分化过程中Ig的表达45抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体5.IgE血清含量最低，半衰期很短血清含量最低，半衰期很短(2.5天天)，单体

22、。，单体。过敏或寄生虫感染时，特异性过敏或寄生虫感染时，特异性IgE含量显著升高。含量显著升高。亲细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面的亲细胞抗体，可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面的FcRI结合，使上述细胞致敏；当机体再次接触相同结合，使上述细胞致敏；当机体再次接触相同的过敏原后，可引起的过敏原后，可引起I型超敏反应。型超敏反应。与机体抗寄生虫感染有关。与机体抗寄生虫感染有关。462022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体各类抗体的主要功能Antibody IsotypeIsotype-Specific Effector FunctionsIgG1.Activation of th

23、e classical pathway of complement2.Opsonization of antigens for phagocytosis by macrophages and neutrophils3.Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity mediated by natural killer cells4.Neonatal immunity:transfer of maternal antibody across the placenta and gutIgM1.Activation of the classical pat

24、hway of complement2.Antigen receptor of naive B lymphocytes*IgAMucosal immunity:secretion of IgA into the lumens of the gastrointestinal and respiratory tractsIgDAntigen receptor of naive B lymphocytes*IgEMast cell degranulation(immediate hypersensitivity reactions)47抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体V.Ig基因结构及其重排与表达1

25、.Ig胚系基因结构和定位胚系基因结构和定位2.Ig基因重排与表达基因重排与表达3.Ig的类别转换的类别转换/同种型转换同种型转换482022-10-20抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体1.人Ig胚系基因结构和定位49抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体2.Ig基因重排和表达Ig的胚系基因是以被分隔开的基因片段形式成簇存的胚系基因是以被分隔开的基因片段形式成簇存在的，只有通过基因重排形成在的，只有通过基因重排形成V-D-J(重链重链)或或 V-J(轻链轻链)连接后，再与连接后，再与C基因片段连接，才能编码完整基因片段连接，才能编码完整的的Ig多肽链，进一步加工、组装成有功能的多肽链，进一步加工、组装

26、成有功能的Ig分子。分子。在在重组酶的作用重组酶的作用下下，在在众多的众多的V(D)J基因片段中基因片段中随随即选取即选取1个个V基因基因片段片段、1个个D基因基因片段片段(轻链无轻链无D基因基因片段片段)和和1个个J基因基因片段重排在一起，形成片段重排在一起，形成V(D)J连接，连接，再与再与C基因片段连接，基因片段连接，最终表达为有功能的最终表达为有功能的Ig分子分子。50抗体临床教学抗体临床教学胚系基因胚系基因重排基因重排基因初级初级RNA模板模板信使信使RNA新生多肽新生多肽成熟多肽成熟多肽组装成组装成Ig分子分子51抗体临床教学抗体临床教学抗体抗体3.Ig的类别转换B细胞在细胞在Ig

27、可变区基因重排完成后，其子代细胞均表可变区基因重排完成后，其子代细胞均表达同一个可变区基因，但恒定区基因的表达在子代达同一个可变区基因，但恒定区基因的表达在子代细胞受抗原刺激而增殖并分化的过程中是可变的。细胞受抗原刺激而增殖并分化的过程中是可变的。每个每个B细胞最初均表达细胞最初均表达IgM，在免疫应答中首先分泌，在免疫应答中首先分泌IgM，但随后可表达，但随后可表达IgG、IgA或或IgE，而其，而其Ig V区不区不发生改变，这种发生改变，这种V区相同区相同(结合抗原的特异性相同结合抗原的特异性相同)而而Ig(重链重链)类别发生变化的过程称为类别发生变化的过程称为Ig的类别转换的类别转换(class switching)或或 同种型转换同种型转换(isotype switching)。52抗体临床教学抗体临床教学类别转换的遗传学基础是类别转换的遗传学基础是同一重链可变区基因同一重链可变区基因(DVJ)与不同重链与不同重链C基因基因片段的重排。片段的重排。在在C基因片段的上游内含基因片段的上游内含子中有一段称为转换区子中有一段称为转换区(switch region,S区区)的序的序列，不同的转换区之间可列，不同的转换区之间可发生发生S-S重排。重排。Ig类别转换的机制类别转换的机制53抗体临床教学抗体临床教学Ig的类别转换的类别转换54抗体临床教学抗体临床教学