第一章绪论和抗体.ppt

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1、第一章第一章 绪论绪论王军阳王军阳 副教授副教授免疫学与病原生物学系免疫学与病原生物学系一、免疫（一、免疫（immunityimmunity）的概念）的概念传统概念传统概念 即免除劳役即免除劳役/瘟疫的意思瘟疫的意思现代概念现代概念 免免疫疫是是指指机机体体识识别别和和排排除除抗抗原原性性异异物物的的特特异异性性生生理理反反应应，其其作作用用是是维维持持机机体体的的生生理理平平衡衡和和稳稳定定，其其结结果果通通常常对对机机体体是是有有利利的，但在一定条件下也可以有害。的，但在一定条件下也可以有害。免疫学概述免疫学概述二、免疫的功能二、免疫的功能免疫防御免疫防御 ：免疫缺陷：免疫缺陷/超敏反应超

2、敏反应免疫监视免疫监视 ：肿瘤肿瘤/病毒持续感染病毒持续感染免疫稳定免疫稳定 ：自身免疫耐受和免疫：自身免疫耐受和免疫 调节两种机制。神经调节两种机制。神经-内分泌内分泌-免疫。免疫。自身免疫病自身免疫病 三、免疫应答的类型及作用三、免疫应答的类型及作用 按按照照获获得得的的方方式式和和作作用用特特点点，分分为为固固有有免免疫疫（innate innate immunityimmunity）和和 适适 应应 性性 免免 疫疫（adaptive immunityadaptive immunity）两类。）两类。（一）固有免疫（一）固有免疫 固固有有免免疫疫是是人人类类在在种种系系进进化化和和个个

3、体体发发育育过过程程中中逐逐渐渐形形成成的的防防御御功功能能，是是机机体体抵抵御御病病原原体体侵侵袭袭的的第第一一道道防防线线。在在个个体体出出生生时时即即具具备备，又又 称称 非非 特特 异异 性性 免免 疫疫（non-specific non-specific immunityimmunity）。）。构成成分构成成分 屏屏障障结结构构（皮皮肤肤粘粘膜膜屏屏障障、血血胎胎屏屏障障、血脑屏障）；固有免疫细胞血脑屏障）；固有免疫细胞；固有免疫分子固有免疫分子特点：特点：生来就有生来就有 能遗传给后代能遗传给后代 具有种的差异具有种的差异 作用无特异性作用无特异性 是特异性免疫的基础是特异性免疫的

4、基础（二）（二）适应性免疫适应性免疫 适适应应性性免免疫疫是是个个体体出出生生后后，在在生生活活过过程程中中接接触触病病原原微微生生物物等等特特定定抗抗原原后后产产生生的的免免疫疫，仅仅针针对对该该特特定定抗抗原原发发生生反反应应。又又称称特特异异性性免免疫（疫（specific immunityspecific immunity）。）。执行特异性免疫的是抗原特异性淋巴细胞，执行特异性免疫的是抗原特异性淋巴细胞，即即T T淋巴细胞和淋巴细胞和B B淋巴细胞。淋巴细胞。特点：特点：出生后形成，需抗原刺激出生后形成，需抗原刺激 特异性特异性 耐受性耐受性 记忆性记忆性 建立在非特异性免疫的基础上，

5、又建立在非特异性免疫的基础上，又 促进非特异性免疫促进非特异性免疫 可被动转移可被动转移四、免疫系统四、免疫系统 免疫系统包括免疫器官和组织、免疫细胞免疫系统包括免疫器官和组织、免疫细胞和免疫分子。和免疫分子。一、免疫器官一、免疫器官:中枢免疫器官中枢免疫器官:骨髓骨髓(Bone Marrow)胸腺胸腺(Thymus)Thymus)外周免疫器官：外周免疫器官：脾脏（脾脏（spleenspleen）淋巴结（淋巴结（lymphnodeslymphnodes）黏膜伴随淋巴组织（黏膜伴随淋巴组织（mucosal-associatedmucosal-associated lymphoid tissue

6、,MALT lymphoid tissue ,MALT）Thymus(T cells)Bursa of Fabricius(B cells)法氏囊法氏囊(Bursa of Fabricius)第二章第二章 抗体和免疫球蛋白抗体和免疫球蛋白Antibody&Immunoglobulin,Ig 一、基本概念一、基本概念 抗抗体体（antibody,antibody,AbAb）B B细细胞胞接接受受抗抗原原刺刺激激后后演演变变为为浆浆细细胞胞，由由浆浆细细胞胞合合成成分分泌泌的的，并并能能与与相相应应的的抗原发生特异性结合的球蛋白。抗原发生特异性结合的球蛋白。*免免疫疫球球蛋蛋白白（IgIg）具具有

7、有抗抗体体活活性性或或化化学学结结构构与与抗抗体相似的体相似的 球蛋白。球蛋白。抗抗体体都都是是免免疫疫球球蛋蛋白白，但但免免疫疫球球蛋蛋白白不不一一定定都都是是抗体抗体。*二、免疫球蛋白的结构二、免疫球蛋白的结构（一）（一）Ig的基本结构（以单体为例）的基本结构（以单体为例）*1.二条相同的二条相同的L链和二条相同的链和二条相同的H链借二硫键链借二硫键 连接呈连接呈“Y”字形。字形。L链约链约214氨基酸氨基酸/条，条，:2:1。H链链约约450550氨氨基基酸酸/条条，根根据据重重链链抗抗原原性性的的差异可将其分为差异可将其分为5类：类：IgM IgG IgA IgD IgE2.有氨基端（

8、有氨基端（N端）和羧基端（端）和羧基端（C端）端）3.有可变区（有可变区（V区）和恒定区（区）和恒定区（C区）区）L链的链的VL(1/2)V区：区：H链的链的VH(1/4或或1/5)L链的链的CLC区：区：H链的链的CH（CH1 CH2 CH3）IgM和和IgE有有4个结构域个结构域CH1-4NH3+coo-*4.高变区（高变区（HVR）位位于于可可变变区区中中（VL和和VH）氨氨基基酸酸组组成成和和排排列列顺顺序序更更易易变变化化的的区区段段，各各有有3个个。又又称称为为互互补补决定区（决定区（CDR）。构成抗原结合部位。构成抗原结合部位。*5.铰链区（铰链区（hinge region）位位

9、于于CH1CH2之之间间，包包括括H链链间间二二硫硫键键，富含脯氨酸，易发生伸展及转动富含脯氨酸，易发生伸展及转动*（二）（二）J链和分泌片链和分泌片 J链链（Joining chain）富富含含半半胱胱氨氨酸酸，由由浆浆细胞合成，借二硫键连接到细胞合成，借二硫键连接到链或链或 链。链。分分泌泌片片（SP/SC）由由粘粘膜膜上上皮皮细细胞胞合合成成和和分分泌泌，结结合合到到IgA二二聚聚体体上上。抗抗蛋蛋白白水水解解酶酶，保保护护SIgA的铰链区。同时介导的铰链区。同时介导SIgA的转运。的转运。（三）单体、双体、五聚体三）单体、双体、五聚体（四）功能区及其功能（四）功能区及其功能 *L链链

10、VL CL H链链 VH CH1 CH2 CH3(CH4)VL和和VH 抗原结合部位抗原结合部位 CL和和CH1 具有部分同种异型的遗传标记具有部分同种异型的遗传标记 CH2 补体结合位点（补体结合位点（IgG），通过胎盘），通过胎盘 CH3 结合细胞（结合细胞（IgG），），活化补体（活化补体（IgM）CH4 结合细胞（结合细胞（IgM）铰链区铰链区 可自由转动和伸展可自由转动和伸展*（五）酶解片段（五）酶解片段1.木瓜蛋白酶（木瓜蛋白酶（papain）水解）水解IgG裂解部位：裂解部位：IgG H链链间二硫键近链链间二硫键近N端端 木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶IgG2Fab Fc 2.胃蛋白酶（胃

11、蛋白酶（pepsin）水解）水解IgG裂解部位：裂解部位：IgG H链链间二硫键近链链间二硫键近C端端 胃蛋白酶胃蛋白酶IgGF(ab)2 pFc 3.意义意义用于研究用于研究Ig的结构和功能的结构和功能指导临床应用，避免过敏反应指导临床应用，避免过敏反应三、抗体血清型三、抗体血清型（一）同种型（一）同种型(isotype)是指同一种属内所有个体的是指同一种属内所有个体的Ig共有的抗原特异性标共有的抗原特异性标记。主要位于记。主要位于CH和和CL上。上。1.Ig的类和亚类的类和亚类 根根据据重重链链恒恒定定区区抗抗原原性性的的差差异异，可可将将Ig分分为为五五大大类类。再根据铰链区氨基酸组成和

12、二硫键的数目分为若干亚类再根据铰链区氨基酸组成和二硫键的数目分为若干亚类。IgM(链链)CH IgG(链链)IgG1 IgG2 IgG3 IgG4Ig 五类五类 IgA(链链)IgA1 IgA2 IgD(链链)IgE(链链)2.Ig的型和亚型的型和亚型 根根据据轻轻链链恒恒定定区区（CL）抗抗原原性性差差异异分分为为两两型型：型型 型（型（:2:1）(二二)同种异型同种异型 (allotype)同一种属不同个体间的同一种属不同个体间的Ig抗原性的不同。可作抗原性的不同。可作为一种遗传标记。分布在为一种遗传标记。分布在C区。区。(三三)独特型独特型（idiotype）独特型是指存在于独特型是指存

13、在于Ig分子分子V区上的抗原特异性。区上的抗原特异性。由高变区的氨基酸组成、排列和构型（独特型抗原由高变区的氨基酸组成、排列和构型（独特型抗原决定簇）所决定的。决定簇）所决定的。抗独特型抗体抗独特型抗体 四、抗体的生物学功能四、抗体的生物学功能（一）与抗原特异性结合（一）与抗原特异性结合 中和毒素作用中和毒素作用 中和病毒作用中和病毒作用（二）激活补体（二）激活补体 IgG13和和IgM活化补体活化补体经典途径经典途径 凝集的凝集的IgA、IgG4激活激活旁路途径旁路途径（三）结合细胞（结合（三）结合细胞（结合Fc受体）受体）1.IgG Fc段与吞噬细胞段与吞噬细胞Fc受体结合，受体结合，介导

14、介导2.调理吞噬作用（调理吞噬作用（opsonization）2.IgG Fc段与段与NK细胞细胞Fc受体结合，受体结合，介导介导 ADCC效效 应应（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity）3.IgE Fc段与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面段与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面4.Fc受体结合，受体结合，介导介导I型超敏反应型超敏反应（四）通过胎盘和粘膜（四）通过胎盘和粘膜1.IgG是唯一可通过胎盘的抗体，是胎儿是唯一可通过胎盘的抗体，是胎儿 和新生儿抗感染的主要抗体。和新生儿抗感染的主要抗体。IgG（母体）母体）胎盘胎盘FcRn胎儿胎儿 2.SIgA

15、呼吸道、消化道黏膜呼吸道、消化道黏膜五、各类免疫球蛋白的生物学特性与功能五、各类免疫球蛋白的生物学特性与功能 （一）（一）IgG 单单体体，有有4个个亚亚类类，在在血血清清中中含含量量最最高高，约约占占血血清清总总Ig的的75%，出出生生后后3个个月月开开始始合合成成，分分布布于于血血液液及及组组织织液液中中，半半衰衰期期为为23天天。是是再次应答的主要再次应答的主要Ig。1.具有抗菌、抗病毒、抗毒素作用，起具有抗菌、抗病毒、抗毒素作用，起主力主力 免疫免疫作用。作用。2.激活补体激活补体 IgG13激活激活经典途径经典途径 溶菌杀菌溶菌杀菌 IgG4 激活激活旁路途径旁路途径3.通过胎盘通过

16、胎盘4.结合细胞，介导调理作用和结合细胞，介导调理作用和ADCC效应效应5.某些自身抗体某些自身抗体IgG可引起可引起II、III型超敏反应型超敏反应（二）（二）IgM五聚体，五聚体，90kD，分子量最大，分子量最大，巨球蛋白，约巨球蛋白，约占血清总占血清总Ig的的510%，胚胎晚期合成，半衰期，胚胎晚期合成，半衰期短，约短，约5天天。是初次应答的主要。是初次应答的主要Ig。1.早早期期抗抗菌菌、抗抗病病毒毒、抗抗毒毒素素抗抗体体，起起先先锋锋 免疫免疫作用。作用。2.活化补体活化补体 比比IgG强大。强大。3.不能通过胎盘，若脐血中检出不能通过胎盘，若脐血中检出IgM，提示提示 宫内有感染。

17、宫内有感染。4.天然血型抗体属于天然血型抗体属于IgM。5.在在B细胞表面起抗原受体作用（细胞表面起抗原受体作用（mIgM）6.某些自身抗体某些自身抗体IgM，可引起可引起型、型、型超型超 敏反应敏反应（三）（三）IgA 血血清清型型IgA：单单体体，出出生生后后4-6个个月月开开始始合合成成，占占血血清清总总Ig的的10%，半半衰衰期期约约56天天，可可介介导导调调理作用和理作用和ADCC效应。效应。分分泌泌型型IgA（SIgA）：二二聚聚体体，分分布布于于初初乳乳、唾唾液液、泪泪液液、胃胃肠肠液液、气气管管分分泌泌液液等等外外分分泌泌液液中中，在免疫防护中起在免疫防护中起局部免疫局部免疫作

18、用。作用。1.阻止病原微生物吸附于粘膜和易感染细阻止病原微生物吸附于粘膜和易感染细 胞，在粘膜局部发挥抗菌、抗病毒、抗毒胞，在粘膜局部发挥抗菌、抗病毒、抗毒素作用。素作用。2.通过母乳转移给婴儿，执行自然被动免疫通过母乳转移给婴儿，执行自然被动免疫 3.抗肠道寄生虫感染抗肠道寄生虫感染（四）（四）IgD 为为单单体体，血血清清含含量量少少（1%）。在在B细细胞胞表表面面起起抗抗原原识识别别受受体体作作用用（mIgD），是是B细细胞分化成熟的标志。胞分化成熟的标志。（五）五）IgE IgE为为单单体体，血血清清含含量量极极少少，主主要要由由黏黏膜膜下下浆浆细细胞胞分分泌泌。为为亲亲细细胞胞抗抗体

19、体，无无铰铰链链区区，有有CH4区，介导区，介导I型超敏反应型超敏反应六、六、单克隆抗体单克隆抗体(McAbMcAb)Monoclonal AntibodyMonoclonal Antibody *克克隆隆(clone)(clone)是是指指由由一一个个祖祖先先细细胞胞经经分分化化、增增埴埴所产生的遗传性状完全相同的细胞系或细胞群。所产生的遗传性状完全相同的细胞系或细胞群。*多多克克隆隆抗抗体体(pAbpAb):):由由多多个个B B细细胞胞克克隆隆产产生生的的针针对对多种不同抗原表位的免疫球蛋白。多种不同抗原表位的免疫球蛋白。*单单克克隆隆抗抗体体(McAbMcAb)：由由单单一一B B细细

20、胞胞克克隆隆针针对对某某一一特特定定抗抗原原表表位位所所产产生生的的，只只能能与与该该抗抗原原表表位位结结合的合的均一均一特异性特异性AbAb。抗体形成细胞骨髓瘤细胞抗体形成细胞骨髓瘤细胞杂交瘤细胞杂交瘤细胞 McAb1.1.基本概念与原理基本概念与原理*杂交瘤细胞杂交瘤细胞(hybridomahybridoma)：2 2个或个或2 2个以上不同个以上不同特性细胞（其中一个是瘤细胞）融合组成的异型特性细胞（其中一个是瘤细胞）融合组成的异型核细胞。具有两种亲本细胞的基因和特性。该项核细胞。具有两种亲本细胞的基因和特性。该项技术称为杂交瘤技术。技术称为杂交瘤技术。*19751975年，年，kohl

21、erkohler 和和milsteinmilstein应用小鼠骨髓瘤应用小鼠骨髓瘤细胞和绵羊红细胞致敏的小鼠脾细胞融合细胞和绵羊红细胞致敏的小鼠脾细胞融合,得到得到的一融合杂交细胞既能稳定持续生长的一融合杂交细胞既能稳定持续生长,又能分泌又能分泌抗抗SRBCSRBC抗体抗体,将这种杂交细胞系统称为杂交瘤。将这种杂交细胞系统称为杂交瘤。1.1.基本概念与原理基本概念与原理 抗原无须纯化抗原无须纯化(2)(2)来源于同一细胞克隆来源于同一细胞克隆,所分泌的抗体分子在所分泌的抗体分子在 结构上结构上高度均一高度均一,甚至在氨基酸序列及空间甚至在氨基酸序列及空间 构型上均相同构型上均相同.由于抗体识别

22、抗原分子上单一抗原决定簇由于抗体识别抗原分子上单一抗原决定簇,且所有抗体分子均相同，由此单克隆抗体具且所有抗体分子均相同，由此单克隆抗体具 有有高度特异性高度特异性.产生该抗体的为一无性繁殖细胞系产生该抗体的为一无性繁殖细胞系,且可长期且可长期 传代并保存，为此可传代并保存，为此可持续稳定生产持续稳定生产同一性同一性 质的抗体质的抗体2.主要特点主要特点七、基因工程抗体七、基因工程抗体1 1、人源化抗体、人源化抗体2 2、人鼠嵌合抗体、人鼠嵌合抗体3 3、双特异性抗体、双特异性抗体4 4、小分子抗体、小分子抗体人源化抗体：人源化抗体：将人的轻、重链基因通过脂质体导入将人的轻、重链基因通过脂质体

23、导入或原生质体融合入小鼠胚胎干细胞或原生质体融合入小鼠胚胎干细胞,获得含目的抗体获得含目的抗体的轻链和重链的小鼠后的轻链和重链的小鼠后,与内源性轻、重链双缺失的与内源性轻、重链双缺失的小鼠杂交小鼠杂交,可筛选到能产生目的抗体的小鼠。可筛选到能产生目的抗体的小鼠。人鼠嵌合抗体：人鼠嵌合抗体：应用应用DNA DNA 重组技术将小鼠抗体基重组技术将小鼠抗体基因上的可变区与人抗体基因的恒定区重组因上的可变区与人抗体基因的恒定区重组,再将重组再将重组后的基因导入骨髓瘤细胞中表达后的基因导入骨髓瘤细胞中表达,使可变区人源化。使可变区人源化。这种抗体相对于其它人源化抗体的这种抗体相对于其它人源化抗体的优点优

24、点在于技术路在于技术路线简单线简单,易于操作易于操作;抗体完整性好抗体完整性好,在体内的潴留时间在体内的潴留时间长长;鼠源抗体的亲和力和特异性都得到了保留鼠源抗体的亲和力和特异性都得到了保留,在临在临床上具有良好的应用前景。床上具有良好的应用前景。双特异抗体双特异抗体(BispecificBispecific antibody)antibody)是含有两个不同配体结合位点的免疫球蛋白分子。是含有两个不同配体结合位点的免疫球蛋白分子。单链抗体单链抗体(single chain Fv,(single chain Fv,ScFvScFv)利用基因工程方法使抗体重链可变区利用基因工程方法使抗体重链可变

25、区(VH)(VH)和轻链可和轻链可变区变区(VL)(VL)通过一段约通过一段约5 5 25 25 个个aaaa 的连接肽的连接肽,首尾首尾拼接而形成的重组蛋白。具有分子量小、组织穿透拼接而形成的重组蛋白。具有分子量小、组织穿透力强、体内清除快、免疫原性低、易于大肠杆菌发力强、体内清除快、免疫原性低、易于大肠杆菌发酵生产和进行基因工程改进等优点。酵生产和进行基因工程改进等优点。双特异单链抗体双特异单链抗体(bisFvsbisFvs)采用基因工程、蛋白质工程方法采用基因工程、蛋白质工程方法,将两条不同来源的将两条不同来源的svFvsvFv 组合成具有两种不同抗原结合特征的新型抗体。组合成具有两种不同抗原结合特征的新型抗体。