抗体医学知识讲座培训课件.ppt

抗体医学知识讲座,抗体医学知识讲座,本章教学大纲,1. 掌握 抗体和免疫球蛋白的概念、结构、类型和 生物学活性。单克隆抗体的概念。2. 熟悉 各类免疫球蛋白的特性和功能。3.了解 免疫球蛋白的基因结构和基因重排；基因工程抗体。,2,抗体医学知识讲座,本章教学大纲1. 掌握 抗体和免疫球蛋白的概念、结构、类,此图为荧光标记单克隆抗体染色所显示的真核细胞骨架。其中红色的是肌动蛋白，绿色的是微管，蓝色的则是细胞核。,单克隆抗体的科研应用,3,抗体医学知识讲座,此图为荧光标记单克隆抗体染色所显示的真核细胞骨,前 言,概念 抗体（antibody, Ab）是由抗原刺激而产生并能与刺激其产生的抗原发生特异性结合的、具有免疫功能的糖蛋白。 将血清蛋白电泳后，发现抗体主要存在于血清蛋白的球蛋白区，故通常把血清或血浆中的抗体成分称为免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）。,4,抗体医学知识讲座,前 言 概念4抗体医学知识讲座,5,抗体医学知识讲座,5抗体医学知识讲座,B细胞膜和体液中均存在免疫球蛋白分子 膜型免疫球蛋白（membrane Ig，mIg）：构成了B细胞的抗原特异性受体(B cell receptor, BCR)。 分泌型免疫球蛋白(secreted Ig, sIg)：抗体。,6,抗体医学知识讲座,B细胞膜和体液中均存在免疫球蛋白,第一节 抗体的分子结构,一、基本结构二、功能区三、水解片段四、其他成分,7,抗体医学知识讲座,第一节 抗体的分子结构一、基本结构7抗体医学知识讲座,一、免疫球蛋白的基本结构,（一）重链和轻链 两条相同的重链： 共5种（ 、 、链）; 两条相同轻链： 共2种( 和链)。,8,抗体医学知识讲座,一、免疫球蛋白的基本结构 （一）重链和轻链,（二）Ig分子每条肽链中均有可变区和恒定区 可变区 （variable region，V区）：L链近N端1/2处(VL)、H链近N端1/5或1/4处(VH)的氨基酸的组成和排列顺序多变，称为可变区 恒定区(constant region, C 区)：L链近C端1/2处、H链近C端3/4或4/5处的氨基酸的组成和排列顺序相对稳定，称为恒定区,9,抗体医学知识讲座,（二）Ig分子每条肽链中均有可变区和恒定区9抗体医学知识讲座,轻链及重链可变区氨基酸序列的变异度,10,抗体医学知识讲座,轻链及重链可变区氨基酸序列的变异度10抗体医学知识讲,可变区中，某些特定位置的氨基酸残基显示出更大的变异性，称为超变区(hypervariable region, HVR)， 超变区是抗体与抗原结合的位置，又称为互补决定区(complementarity-determining region, CDR) 。 可变区中，超变区之外部分的氨基酸组成和排列顺序变化很小，称为骨架区(framework region, FR)。,11,抗体医学知识讲座,可变区中，某些特定位置的氨基酸残基显示出更大的变,12,抗体医学知识讲座,12抗体医学知识讲座,二、免疫球蛋白的功能区,功能区(domain)：H链和L链的链内二硫键将约110个氨基酸残基序列折叠成球形区，称为功能区。,13,抗体医学知识讲座,二、免疫球蛋白的功能区 功能区(domain)：,（一）Ig功能区： L 链: VL CL H 链: VH CH1, CH2, CH3, CH4 (IgM, IgE),14,抗体医学知识讲座,（一）Ig功能区：14抗体医学知识讲座,(二）Ig功能区的功能 VL和VH：结合抗原 CL和CH：同种异型的遗传标记 IgG的CH2和IgM的CH3：结合C1q，激活补体系统 CH3/CH4：结合包括单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、B细胞、NK细胞等细胞的Fc段受体 IgG的CH2和CH3：介导IgG通过胎盘的特性,15,抗体医学知识讲座,(二）Ig功能区的功能15抗体医学知识讲座,(三）铰链区(hinge region) 位于CH1和CH2之间，由大约十几个氨基酸残基所组成，为非独立功能区。 当VL、VH与抗原结合时，此区发生扭曲，使抗体分子上两个抗原结合点更好地与两个抗原决定簇发生互补性结合。 因与抗原结合从而使CH2、CH3发生构型变化，显示出活化补体、结合组织细胞等生物学活性。,16,抗体医学知识讲座,(三）铰链区(hinge region)16抗体医,免疫球蛋白的铰链区,17,抗体医学知识讲座,免疫球蛋白的铰链区17抗体医学知识讲座,三、免疫球蛋白的水解片段,木瓜蛋白酶(papain)可使IgG的H链在铰链区近N端处解离，形成2个相同的Fab段和1个Fc段。Fab：抗原结合片段(fragment of antigen bingding)，由一条完整的轻链和重链 的VH和CH1组成，具有单价抗体活性。Fc ：可结晶片段(fragment crystallizable) 相当于重链CH2和CH3功能区，可与效应 细胞或分子结合从而发挥作用。,18,抗体医学知识讲座,三、免疫球蛋白的水解片段 木瓜蛋白酶(papain,木瓜蛋白酶水解免疫球蛋白,19,抗体医学知识讲座,木瓜蛋白酶水解免疫球蛋白19抗体医学知识讲座,胃蛋白酶(pepsin)可使IgG的H链在铰链区的近C端处裂解，从而获得1个F(ab)2片段和一些小片段 pFc。F(ab)2：包含两个Fab及铰链区，具有双 价抗体活性。pFc ：不具有生物学活性。,20,抗体医学知识讲座,胃蛋白酶(pepsin)可使IgG的H链在铰链区的,胃蛋白酶水解免疫球蛋白,21,抗体医学知识讲座,胃蛋白酶水解免疫球蛋白21抗体医学知识讲座,四、其他成分,连接链（joining chain ，J链） J链是由浆细胞合成的富含半胱氨酸的多肽链，主要功能是将Ig单体分子连接为二聚体或多聚体 。 分泌成分（secretory component，SC） SC是黏膜上皮细胞合成和分泌的结合于IgA二聚体的含糖肽链，可介导IgA二聚体从粘膜下转运到黏膜表面，并保护SIgA免受水解。,22,抗体医学知识讲座,四、其他成分 连接链（joining chain ，,免疫球蛋白的连接链和分泌成分,23,抗体医学知识讲座,免疫球蛋白的连接链和分泌成分23抗体医学知识讲座,IgA通过粘膜,24,抗体医学知识讲座,IgA通过粘膜24抗体医学知识讲座,第二节 抗体的类型和生物学活性一、抗体的类型,（一）同种型（isotype） 同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的抗原特异性，其抗原决定簇主要存在于Ig的C区。,25,抗体医学知识讲座,第二节 抗体的类型和生物学活性一、抗体的类型,1.类和亚类：重链C区氨基酸的组成和排列顺序不同 IgG (gamma) IgA (alpha) IgM (mu) IgD (delta) IgE (epsilon),五类Ig,Ig亚类,IgG：IgG1, IgG2,IgG3,IgG4 IgA：IgA1, IgA2,26,抗体医学知识讲座,五类IgIg亚类IgG：IgG1, IgG2,IgG3,2.型和亚型：Ig轻链C区氨基酸组成和排列顺序的不同 两型 (kappa)型 (lambda)型 亚型(链)： OZ(+) (或1) ：第190位(亮氨酸) OZ(-) (或2) ：第190位(精氨酸) Kern(+)(或3) ：第154位(甘氨酸) Kern(-)(或4) ：第154位(丝氨酸),27,抗体医学知识讲座,27抗体医学知识讲座,（二）同种异型（allotype） 是指同一种属不同个体之间免疫球蛋白也具有的差异性，它是由于不同个体的遗传基因决定的，故又称为遗传标志。,28,抗体医学知识讲座,（二）同种异型（allotype）28抗体医学知识讲座,（三）独特型（idiotype） 是指在同一个体内，不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子V区以及T、B细胞表面抗原受体V区所具有的抗原特异性标志。独特性抗原决定簇由Ig超变区特有的氨基酸序列和构型决定。,29,抗体医学知识讲座,（三）独特型（idiotype）29抗体医学知识讲座,（五）独特型抗原（idiotypic antigen）：Ig的V区、B细胞抗原识别受体（BCR）和T细胞抗原识别受体（TCR）所具有的独特的氨基酸顺序和空间构象，构成不同的表位，这些表位称为独特型（idiotype，Id），Id可诱导自身产生相应的抗体称抗独特型抗体。,30,抗体医学知识讲座,（五）独特型抗原（idiotypic an,在一定条件下，Ig独特型决定簇可刺激机体产生抗独特型抗体，这对免疫应答具有重要的调节作用。,31,抗体医学知识讲座,在一定条件下，Ig独特型决定簇可刺激机体产生抗独特型,二、抗体的生物学活性 （一）特异性结合抗原 （二）活化补体 （三）结合Fc受体介导I型超敏反应调理吞噬作用ADCC效应 （四）通过胎盘和黏膜,32,抗体医学知识讲座,二、抗体的生物学活性32抗体医学知识讲座,（一）特异性结合抗原 意义 中和作用：Ig通过V区与相应的抗原特异性结合，可以从空间上阻止病原体对机体细胞的黏附和感染。 凝集和沉淀：抗体与病原体结合时产生的凝集和沉淀，有利于提高吞噬细胞的吞噬功能。,33,抗体医学知识讲座,（一）特异性结合抗原33抗体医学知识讲座,抗体的中和作用,34,抗体医学知识讲座,抗体的中和作用34抗体医学知识讲座,（二）活化补体 IgM、IgG1、IgG2、IgG3和抗原结合可通过经典途径活化补体。 凝聚的IgA1、IgG4、IgE等可以通过旁路途径活化补体。,35,抗体医学知识讲座,（二）活化补体35抗体医学知识讲座,(三）结合Fc受体 介导I型超敏反应：抗体IgE介导 调理吞噬作用 抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（ADCC）,36,抗体医学知识讲座,(三）结合Fc受体36抗体医学知识讲座,IgE结合Fc受体介导I型超敏反应,37,抗体医学知识讲座,IgE结合Fc受体介导I型超敏反应37抗体医学知识讲座,结合Fc受体调理吞噬作用,38,抗体医学知识讲座,结合Fc受体38抗体医学知识讲座,结合Fc受体 ADCC作用,39,抗体医学知识讲座,结合Fc受体 ADCC作用39抗体医学知识讲座,（四）通过胎盘和黏膜,胎儿和新生儿抗感染免疫能力主要依赖来自母体的IgG。,分泌型IgA可通过呼吸道和消化道黏膜，是黏膜局部免疫的最主要因素。,40,抗体医学知识讲座,（四）通过胎盘和黏膜 胎儿和新生儿抗感染免疫,41,抗体医学知识讲座,41抗体医学知识讲座,三、抗体的Fc受体 (一) IgG的Fc受体（FcR） FcR(CD64) FcR(CD32) FcR(CD16) （二) IgE的Fc受体 FcR FcR (三) IgA的Fc受体 FcR（CD89） （四）多聚免疫球蛋白受体（poly-IgR）：J链受体,42,抗体医学知识讲座,三、抗体的Fc受体42抗体医学知识讲座,FcR、FcR和FcR结构示意图,43,抗体医学知识讲座,FcR、FcR和FcR结构示意图 43抗体医学知识讲座,四、免疫球蛋白超家族 许多细胞膜表面和机体的某些蛋白分子，其多肽链折叠方式与Ig折叠相似，在DNA水平上和氨基酸序列上与IgV区或Ig C区有较高的同源性。编码这些多肽链的基因被称为免疫球蛋白基因超家族，基因表达产物称为免疫球蛋白超家族（Immunoglobulin superfamily, IGSF）。,44,抗体医学知识讲座,四、免疫球蛋白超家族44抗体医学知识讲座,免疫球蛋白超家族分子的结构示意图,45,抗体医学知识讲座,免疫球蛋白超家族分子的结构示意图 45抗体医学知识讲座,第三节 各类免疫球蛋白的特性和功能,46,抗体医学知识讲座,第三节 各类免疫球蛋白的特性和功能46抗体医学知识讲座,人免疫球蛋白的主要理化性质和生物学活性（1）,47,抗体医学知识讲座,性质IgGIgAIgMIgDIgE重链开始合成时间,人免疫球蛋白的主要理化性质和生物学活性（2）,48,抗体医学知识讲座,性质IgGIgAIgMIgDIgE经典途径活化补体+-+,一、IgG 1.血清中含量最高，半衰期最长； 2.机体主要的抗菌、抗病毒和抗毒素抗体，也是机体再次免疫应答的主要抗体； 3.可激活补体； 4.发挥调理作用，促进吞噬； 5.产生ADCC效应，杀伤肿瘤细胞和病毒感染细胞； 6.唯一能够通过胎盘的抗体，在新生儿抗感染中起作用。,49,抗体医学知识讲座,一、IgG49抗体医学知识讲座,二、IgM 1.五聚体，分子量最大； 2.在个体发育中和体液免疫应答中最早产生的抗体，在机体早期免疫防御和临床早起诊断中具有重要作用； 3.几乎全部分布于血液中，对防止菌血症的发生具有重要作用； 4.有较高的抗原结合价，具有明显的激活补体能力； 5.不能通过胎盘，有助于诊断宫内感染； 6.单体IgM也是B 细胞表面的抗原受体（mIgM）和主要标志。,50,抗体医学知识讲座,二、IgM50抗体医学知识讲座,三、IgA 1.有两种类型：血清型和分泌型； 2.新生儿可从母亲乳汁中获得分泌型Ig A，这对婴儿抵抗呼吸道和消化道病原微生物的感染有重要意义； 3.分泌型Ig A能阻止病原微生物对粘膜上皮细胞的粘附，具有抗菌、抗病毒和中和毒素等多种作用，是粘膜局部抗感染的重要免疫物质。,51,抗体医学知识讲座,三、IgA51抗体医学知识讲座,抗体医学知识讲座培训课件,五、IgE 1.血清中含量最低的免疫球蛋白；在过敏性疾病和寄生虫感染时水平升高； 2.IgE主要由呼吸道和胃肠道等处的黏膜固有层的浆细胞产生，是种系进化构成中出现最晚的Ig； 3.介导型超敏反应。,53,抗体医学知识讲座,五、IgE53抗体医学知识讲座,各类Ig分布,54,抗体医学知识讲座,各类Ig分布54抗体医学知识讲座,第四节 免疫球蛋白的基因结构及其表达一、免疫球蛋白的基因库,免疫球蛋白基因组成,55,抗体医学知识讲座,第四节 免疫球蛋白的基因结构及其表达Ig基因库V基因D基因库,二、免疫球蛋白的基因结构及其重排和表达,免疫球蛋白基因结构,56,抗体医学知识讲座,二、免疫球蛋白的基因结构及其重排和表达免疫球蛋白基因结构56,三、抗体多样性的遗传学基础（1）胚系中众多的V、D、J基因片段；（2）V-D-J和V-J重排时，基因片段进行随机组合；（3）VDJ连接过程中的核苷酸缺失和N区的核苷酸 插入；（4）L链H链之间随机配对组合；（5）体细胞突变。,57,抗体医学知识讲座,三、抗体多样性的遗传学基础57抗体医学知识讲座,四、免疫球蛋白的类转换（class switch） Ig类转换又称同种型转换（isotype switch）：是指B细胞在受抗原刺激后，首先合成IgM, 然后转为合成IgG等其它类别。 B细胞发生类转换后，新合成的Ig抗原识别特异性不变，但类或亚类不同。,58,抗体医学知识讲座,四、免疫球蛋白的类转换（class switch）5,Class switching of Ig,Ig类转换机制,59,抗体医学知识讲座,Class switching of IgIg类转换机制59,60,抗体医学知识讲座,60抗体医学知识讲座,第五节 单克隆抗体和基因工程抗体一、多克隆抗体（polyclonal antibody） 多克隆抗体（ polyclonal antibody，pAb ）是指由不同B 细胞克隆产生的抗体。 动物免疫血清就是多克隆抗体，对许多疾病显示出确切的疗效。 特异性差和易导致超敏反应是多克隆抗体不可避免的两个缺点。,61,抗体医学知识讲座,第五节 单克隆抗体和基因工程抗体61抗体医学知识讲座,二、单克隆抗体 单克隆抗体（monoclonal antibody, mAb）由单一克隆B细胞杂交瘤产生的、只识别抗原分子某一特定抗原决定簇的、具有高度特异性的抗体。 每种单克隆抗体其类、亚类、型及亲和力完全相同，具有高度均一性。,62,抗体医学知识讲座,二、单克隆抗体62抗体医学知识讲座,63,抗体医学知识讲座,63抗体医学知识讲座,三、基因工程抗体 采用DNA重组等技术减少单克隆抗体的鼠源性，包括： 人-鼠嵌合抗体（chimeric antibody）； 人改型抗体（reshaped humanized antibody）； 小分子抗体； 双特异性抗体（bispecific antibody）等。,64,抗体医学知识讲座,三、基因工程抗体64抗体医学知识讲座,65,抗体医学知识讲座,65抗体医学知识讲座,本章重点,抗体、免疫球蛋白、可变区、超变区、互补决定区、独特型、多克隆抗体、单克隆抗体的概念免疫球蛋白的基本结构及免疫球蛋白的水解片段（Fab、Fc）免疫球蛋白的功能区抗体的生物学活性各类免疫球蛋白的特性和功能免疫球蛋白的类别转换,66,抗体医学知识讲座,本章重点抗体、免疫球蛋白、可变区、超变区、互补决定区、独特型,