《生物制药》PPT课件.ppt

CHAPTER 3 免疫球蛋白免疫球蛋白抗体（抗体（Antibody,Ab)是由是由B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合，具有免疫功能的球蛋白。抗原特异性结合，具有免疫功能的球蛋白。免疫球蛋白（免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig)：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，亦称具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，亦称 球蛋白。球蛋白。分泌型：存在于体液中，具有抗体的各种功能分泌型：存在于体液中，具有抗体的各种功能 膜型：膜型：B细胞膜上的抗原受体细胞膜上的抗原受体wAbAb=Ig,IgAbIg,IgAb；AbAb是功能描述，是功能描述，IgIg是化学结构描述；是化学结构描述；第一节第一节 概念概念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Rodney Porter 1917-1985Nobel Prize in 1972Gerald Edelman 1929-Nobel Prize in 1972Susumu TonegamaNobel Prize 1987第二节第二节 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构一一 免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的基本结构IgG,IgD,IgE为单体分子为单体分子CLCLCH1VLVLVHVHCH2CH3C端N端恒恒定定区区可可变变区区FC 段Fab段铰铰链链区区补体结合补体结合FcFc受体结合受体结合抗原结合部位抗原结合部位1 1、重链和轻链、重链和轻链、重链和轻链、重链和轻链 Ig Ig的两条长链称为重链（的两条长链称为重链（的两条长链称为重链（的两条长链称为重链（Heavy chain,HHeavy chain,H链）链）链）链）重链可分为重链可分为重链可分为重链可分为、链链链链 Ig Ig的两条短链称为轻链（的两条短链称为轻链（的两条短链称为轻链（的两条短链称为轻链（Light chain,LLight chain,L链）链）链）链）可分为可分为可分为可分为、型。每个型。每个型。每个型。每个IgIg分子的两条轻链完全相同。分子的两条轻链完全相同。分子的两条轻链完全相同。分子的两条轻链完全相同。IgM IgG IgA IgD IgE 2、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)）N端重链端重链1/4和轻链和轻链1/2 组组成，成，AA的种类、排列顺序与构型变化很大。的种类、排列顺序与构型变化很大。VL区存在区存在3个个超变区超变区（hypervariable region,HVR13)VH有有4个超变区个超变区 超变区共同组成超变区共同组成Ig 的抗原识别部位，形成与抗原决定基的抗原识别部位，形成与抗原决定基 互补的表位。互补的表位。超变区也称互补决定区（超变区也称互补决定区（complementarity-determining region,CD13)。4个骨架区个骨架区（framework region,FR14).AA替换频率较低替换频率较低 的的部分。的的部分。（2）恒定区恒定区：C端重链端重链3/4和轻链和轻链1/2 组成，组成，AA的种类、排列的种类、排列 顺序及构型相对稳定顺序及构型相对稳定（二）免疫球蛋白的功能区（二）免疫球蛋白的功能区IgG,IgA,IgD:L chain:VL,CL H chain:VH,CH1,CH2,CH3IgM,IgE:L chain:VL,CL H chain:VH,CH1,CH2,CH3,CH4功能区的作用功能区的作用VL,VH:超变区，互补决定区（超变区，互补决定区（CDR):与抗原特异与抗原特异 性结合部位性结合部位CL，CH1:同种异型的遗传标记同种异型的遗传标记CH2,CH3(IgM):补体补体C1q结合点，激活补体结合点，激活补体IgG CH2:通过胎盘通过胎盘IgG CH3:与单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、与单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞、细胞、B细胞表面的细胞表面的Fc R结合。结合。IgE CH2和和CH3：与肥大细胞和嗜碱性性粒细胞：与肥大细胞和嗜碱性性粒细胞 表面的表面的IgE Fc结合结合铰链区铰链区：适于适于V区同抗原的结合区同抗原的结合。含大量脯氨酸，富有弹性。含大量脯氨酸，富有弹性和伸展性，能使和伸展性，能使AbAb与不同距离的抗原决定簇结合，也利于暴露补与不同距离的抗原决定簇结合，也利于暴露补体结合位点。体结合位点。三、三、IgIg的的J J链和分泌片链和分泌片（一）连接链（一）连接链（J J链）链）由浆细胞合成的一种糖蛋白。由浆细胞合成的一种糖蛋白。IgA IgA和和IgMIgM含有含有J J链链 可稳定可稳定IgIg多聚体的成份多聚体的成份（二）分泌片（二）分泌片 是分泌型是分泌型IgA(sIgAIgA(sIgA）的一个辅助成分，由）的一个辅助成分，由粘膜上皮细胞合成和分泌。粘膜上皮细胞合成和分泌。保护保护sIgAsIgA的铰链区免受蛋白酶的水解破坏的铰链区免受蛋白酶的水解破坏 介导介导IgAIgA二聚体的转运二聚体的转运 J 链链分泌片分泌片sIgAIgM J J 链链IgM 抗 体 结 构分分 泌泌 型型 IgM膜膜 型型 IgMsIgM Ig Igb bIg Igb b四四 Ig Ig的酶解片断的酶解片断1 1 木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶 2 2个个Fab Fab 段结合抗原段结合抗原 1 1个个FcFc段段 结合细胞结合细胞2 2 胃蛋白酶胃蛋白酶 F(ab)2F(ab)2段段:双价抗体活性双价抗体活性 pFc pFc段：段：无生物学活性无生物学活性胃蛋白酶胃蛋白酶木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶FcpFcF(ab)2Fab 抗抗 体体 分分 子子 的的 酶酶 切切 片片 段段第三节免疫球蛋白的生物学活性第三节免疫球蛋白的生物学活性一一 特异结合相应抗原特异结合相应抗原 IgG IgG：二价：二价 IgM IgM：五价五价 sIgA sIgA：四价四价 Ig Ig与与AgAg的结合具有高度特异性，必需是超变区与抗的结合具有高度特异性，必需是超变区与抗原的空间构象完全吻合。原的空间构象完全吻合。与抗原结合后，可介导体内的多种生理和病理效应与抗原结合后，可介导体内的多种生理和病理效应（中和病毒、毒素，介导炎症反应），体外可产生（中和病毒、毒素，介导炎症反应），体外可产生凝集、沉淀现象用于检测等凝集、沉淀现象用于检测等 二者的结合主要依靠静电引力、氢键、范德华力等，需二者的结合主要依靠静电引力、氢键、范德华力等，需要合适的温度、要合适的温度、pHpH、离子强度以及完整的抗体，这种结、离子强度以及完整的抗体，这种结合是可逆的。合是可逆的。二二 激活补体激活补体 当当IgG1-3IgG1-3和和IgMIgM类抗体与抗原特异性结类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生改变，暴露合后，其构型发生改变，暴露IgGIgG的的CH2CH2和和IgMIgM的的CH3CH3功能域的补体结合位点，功能域的补体结合位点，通过补体经典途径激活补体。通过补体经典途径激活补体。三、结合三、结合FcFc受体受体 主要通过主要通过IgG/IgE的的CH3/CH4功能域与位于功能域与位于不同细胞上的不同细胞上的Fc R/Fc R结合，介导不同的生结合，介导不同的生物学效应：物学效应：1)与单核巨噬细胞和中性粒细胞上的与单核巨噬细胞和中性粒细胞上的Fc R结结合合 介导调理吞噬作用；介导调理吞噬作用；2)与肥大和嗜碱性粒细胞上的与肥大和嗜碱性粒细胞上的Fc R结合介导结合介导I型超敏反应；型超敏反应；3)靶细胞上的抗原决定簇结合靶细胞上的抗原决定簇结合IgG的的Fab段，段，而抗体的而抗体的Fc段与段与NK细胞上的细胞上的Fc R结合，发挥结合，发挥抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（Ab dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC）。）。四、穿过胎盘四、穿过胎盘 IgG所独有，是婴儿获得天然被动免疫的主要所独有，是婴儿获得天然被动免疫的主要原因，主要借助胎盘滋养层细胞表面的原因，主要借助胎盘滋养层细胞表面的Fc R进进行的。行的。五、免疫调节五、免疫调节 高浓度的抗体通过封闭抗原、低浓度高浓度的抗体通过封闭抗原、低浓度IgG抗体抗体与相应的抗原结合，以及高浓度抗独特型抗体都与相应的抗原结合，以及高浓度抗独特型抗体都能对免疫应答产生负调节作用。也可通过独特型能对免疫应答产生负调节作用。也可通过独特型与抗独特型网络参与机体的正、负免疫调节作用。与抗独特型网络参与机体的正、负免疫调节作用。或其它大分子细或其它大分子细菌代谢产物抗原菌代谢产物抗原细菌细菌1.抗原抗体复抗原抗体复合物合物2.结合细胞结合细胞调理吞噬作调理吞噬作用用肥大细胞脱肥大细胞脱颗粒颗粒4.炎症反映3.激活补体激活补体介导杀伤介导杀伤第四节第四节 免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白的血清型将将IgIg作为抗原在异种、同种异体或自身作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体发生免疫体内进行免疫，均能诱导机体发生免疫应答，产生相应的抗体，这些抗体可用应答，产生相应的抗体，这些抗体可用血清学方法进行检测，因此称为血清学方法进行检测，因此称为IgIg的血的血清型清型一、同种型（一、同种型（isotype)是是指同一种属所有正常个体指同一种属所有正常个体Ig分子共同具有的抗原分子共同具有的抗原特异性标志。同种型决定簇主要存在于特异性标志。同种型决定簇主要存在于Ig恒定区内。恒定区内。分类分类 根据根据CH上同种型决定簇的不同，将上同种型决定簇的不同，将Ig分为分为 IgG、IgM、IgA、IgD、IgE 五类五类亚类：亚类：IgG:G1、G2、G3、G4 IgA:A1、A2 IgM:IgM1和和IgM2 分型分型 根据根据CL上同种型决定簇的不同：上同种型决定簇的不同：和和 型型 亚型亚型 1、2、3、4IgG 分分 子子 的的 四四 种种 亚亚 类类IgG1IgG4IgG3IgG2 二、二、同种异型（同种异型（Allotype)同一种属不同个体所产生的同一类型同一种属不同个体所产生的同一类型Ig的遗传标记的遗传标记不同，而表现的抗原性差异。不同，而表现的抗原性差异。IgG 链的同种异型标志是链的同种异型标志是Gm因子，已发现因子，已发现Gm1-Gm30.IgA 链的同种异型标志是链的同种异型标志是Am因子，有因子，有A2M1和和A2M2两种。两种。链的同种异型标志称为链的同种异型标志称为km因子，有因子，有km1、km2、km3、三、三、独特型独特型（idiotype)idiotype)免疫球蛋白免疫球蛋白V V区所具有的抗原特异性标志区所具有的抗原特异性标志独特型抗原决定簇、独特型抗原决定簇、IgIg的超变区和抗原结合部位的超变区和抗原结合部位立足于同一物质结构立足于同一物质结构。是同一物质在不同情况下是同一物质在不同情况下的不同名字的不同名字独特型抗原决定簇可刺激机体产生抗独特型抗体独特型抗原决定簇可刺激机体产生抗独特型抗体（抗抗体），参与免疫调节（抗抗体），参与免疫调节第五节第五节 各类免疫球蛋白的特性及功能各类免疫球蛋白的特性及功能一、一、IgG1 1 单体形式存在于血清和其它体液中，结构式位单体形式存在于血清和其它体液中，结构式位 2 2 2 2或或 2 2 2 22 2 血清中含量最高，占血清血清中含量最高，占血清IgIg总量的总量的3/43/4，半衰期最长，半衰期最长3 3 结合补体，激活补体的传统途径结合补体，激活补体的传统途径4 4 穿过胎盘穿过胎盘 介导新生儿抗感染免疫介导新生儿抗感染免疫5 5 结合巨噬细胞、中性粒细胞、结合巨噬细胞、中性粒细胞、NKNK细胞，参与调理吞细胞，参与调理吞噬和噬和ADCCADCC效应效应6 6 与葡萄球菌与葡萄球菌A A蛋白（蛋白（SPASPA）结合，可以纯化抗体，也）结合，可以纯化抗体，也可以用于免疫诊断可以用于免疫诊断7 7 抗感染的主要抗体。抗菌抗体、抗病毒抗体、抗毒抗感染的主要抗体。抗菌抗体、抗病毒抗体、抗毒素抗体素抗体二二 IgM特点特点：1 五聚体形式存在于血液中，结构式为五聚体形式存在于血液中，结构式为（2 2）5J 或（或（2 2）5J2 分子量最大，不能穿过血管壁和胎盘分子量最大，不能穿过血管壁和胎盘3 个体发育中合成最早的个体发育中合成最早的Ig，脐带血中脐带血中IgM增多，提增多，提示可能存在宫内感染示可能存在宫内感染4 机体感染后最早出现的机体感染后最早出现的Ig是是 IgM,半衰期短。半衰期短。5 天然的血型抗体、类风湿因子是天然的血型抗体、类风湿因子是IgM。6 B细胞表面的抗原受体为细胞表面的抗原受体为IgM单体单体7 结合和激活补体的能力最强结合和激活补体的能力最强8 调理吞噬和凝集作用比调理吞噬和凝集作用比IgG强强三三 IgA特点特点1 分为两种类型：分为两种类型：血清型血清型IgA：单体存在于血清中：单体存在于血清中 分泌型分泌型IgA（SIgA):含含J链和分泌片的二聚体组成，存在于链和分泌片的二聚体组成，存在于 胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中。胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中。结构式为：（结构式为：（2 2）JSP或（或（2 2）JSP2 SIgA是参与粘膜局部免疫的主要抗体是参与粘膜局部免疫的主要抗体 3 中和毒素、调理吞噬中和毒素、调理吞噬 四、四、IgE IgE特点：特点：1 1 种系进化中最晚出现的种系进化中最晚出现的IgIg，也是血清中含量最，也是血清中含量最 低的低的IgIg2 2 单体形式存在，结构式为：单体形式存在，结构式为：2 2 2 2或或 2 2 2 23 3 结合肥大细胞和嗜碱性性粒细胞，参与结合肥大细胞和嗜碱性性粒细胞，参与I I型超敏型超敏 反应的发生反应的发生4 4 结合嗜酸性粒细胞，有效杀伤寄生虫结合嗜酸性粒细胞，有效杀伤寄生虫 五五 IgD IgD特点：特点：1 1单体形式存在血清中，含量低，仅占血清总单体形式存在血清中，含量低，仅占血清总IgIg的的1%1%；2 22 2 分子结构类似于分子结构类似于IgGIgG，但不能通过胎盘，也但不能通过胎盘，也不能激活补体；不能激活补体；3 3结构式为结构式为 2 2 2 2或或 2 2 2 24 4 表达在表达在B B细胞膜上的细胞膜上的smIgDsmIgD是成熟是成熟B B细胞的重要细胞的重要标志，参与标志，参与B B细胞的活化、增殖和分化；细胞的活化、增殖和分化；5 5 血清中的血清中的IgDIgD功能不清功能不清第六节第六节 单克隆抗体和多克隆抗体单克隆抗体和多克隆抗体一一多克隆抗体多克隆抗体二二 用抗原免疫动物后获得的免疫血清（抗血清）用抗原免疫动物后获得的免疫血清（抗血清）三三 由不同克隆的由不同克隆的B B细胞针对不同抗原决定簇细胞针对不同抗原决定簇四四 所产生。所产生。二、二、单克隆抗体单克隆抗体概念：概念：一个一个B B细胞针对一个抗原决定簇所产生的一种特异细胞针对一个抗原决定簇所产生的一种特异性抗体，称为单克隆抗体性抗体，称为单克隆抗体特点：特点：高特异性、高均一性高特异性、高均一性应用：应用：广泛广泛单克隆杂交瘤的制备单克隆杂交瘤的制备Georeges Georeges Kohler Kohler 1946-1946-Cesar Cesar MilsteMilsteNobel Nobel Prize Prize in in 19841984三、单克隆和多克隆抗体的比较和用途三、单克隆和多克隆抗体的比较和用途特异性特异性敏感性敏感性均一性均一性McAbPcAb低低差差无无高高强强有有1、用于免疫学检测，辅助临、用于免疫学检测，辅助临床诊断床诊断2、McAb用于亲和层析，分用于亲和层析，分离微量可溶性抗原离微量可溶性抗原3、标记的、标记的McAb用于基础研用于基础研究，了解细胞分化等究，了解细胞分化等4、制备生物导弹用于肿瘤、制备生物导弹用于肿瘤、移植等的临床治疗。移植等的临床治疗。第七节第七节 Ig Ig的异常的异常一一 多克隆高多克隆高IgIg血症血症常见于自身免疫病常见于自身免疫病二二 低（无）免疫球蛋白血症低（无）免疫球蛋白血症 先天性先天性BrutonBruton丙种球蛋白缺乏症丙种球蛋白缺乏症 继发性继发性IgIg缺乏症缺乏症三三 单克隆单克隆IgIg血症血症1 1 多发性骨髓瘤多发性骨髓瘤 一种浆细胞恶性增生性疾病一种浆细胞恶性增生性疾病表现为某一类型的表现为某一类型的IgIg异常增多，异常增多，IgGIgG最多最多Bence-JonesBence-Jones蛋白（本周蛋白）：尿中检测的一种蛋白（本周蛋白）：尿中检测的一种凝溶蛋白，凝溶蛋白，是是IgIg游离的轻链游离的轻链2 2 巨球蛋白血症巨球蛋白血症 产生产生IgMIgM的浆细胞恶性增生所致的浆细胞恶性增生所致 第八节第八节 免疫球蛋白的基因及免疫球蛋白的基因及其表达其表达 B细胞中有细胞中有H、和和 链链3个编码个编码Ig基因的连基因的连锁群，每个基因库中又有许多彼此连锁锁群，每个基因库中又有许多彼此连锁的的(V、C）基因，以及若干连接（）基因，以及若干连接（J）基）基因和多样性（因和多样性（D）基因，这些基因经过重）基因，这些基因经过重排后进行表达，不同的基因重排和表达，排后进行表达，不同的基因重排和表达，决定了决定了Ig的多样性和能针对多种进行反的多样性和能针对多种进行反应的特异性。应的特异性。小鼠轻链基因库的组成小鼠轻链基因库的组成小鼠重链基因库的组成轻轻链链基基因因的的重重排排、RNA处处理理和和蛋蛋白白质质表表达达的的过过程程重链基因的重排、重链基因的重排、RNA处理和蛋白处理和蛋白质表达的过程质表达的过程思考题思考题1 1抗体和免疫球蛋白的概念抗体和免疫球蛋白的概念2 2 图示免疫球蛋白的基本结构、功能区以及功图示免疫球蛋白的基本结构、功能区以及功能能3 3 简述免疫球蛋白的生物学活性简述免疫球蛋白的生物学活性4 4 免疫球蛋白的血清型有那些？免疫球蛋白的血清型有那些？5 5 试述各类免疫球蛋白的特性和功能试述各类免疫球蛋白的特性和功能6 6 什么是单克隆抗体和多克隆抗体？什么是单克隆抗体和多克隆抗体？