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免疫学基本常识:抗原、抗体及单克隆抗体
      
  人或动物可以依靠自身的能力抵御某些疾病的侵袭,也有一些疾病可以通过机体自身调控而自愈,这是因为机体内部存在一个免疫系统。免疫系统是由中枢免疫组织(骨髓、胸腺、消化系统免疫组织)和外周淋巴组织(淋巴结和脾脏)的免疫活性细胞(B淋巴细胞、浆细胞),以及由它们产生的多种淋巴因子和抗体所组成。免疫系统对外来物质产生一系列反应的过程称为免疫,而这种反应本身则称为免疫应答。能够在机体中引起特异性免疫应答的物质称为抗原,免疫应答的结果则是刺激机体产生与抗原相对应的特异性抗体和引起细胞免疫。
  由于免疫应答同时取决于机体,而不仅是进入机体的物质,所以抗原的定义是相对的。由此,按照免疫应答的效果可以将抗原分为完全抗原和半抗原:完全抗原是指能够直接诱导机体产生特异性免疫应答的一类物质。完全抗原的分子量都大于5000,其化学成分多为蛋白质或脂多糖,其它如脂蛋白,糖蛋白,多糖体,多肽,核酸等也都是完全抗原。半抗原能与抗体特异性结合,但不能激发机体产生抗体,必须与蛋白质(载体)结合后进入机体,才能产生有效的免疫应答。大分子的半抗原在体外能与对应的抗体结合发生可见反应(凝集、沉淀),小分子的半抗原能与对应抗体结合而不出现可见反应。此外,抗原还可以按照自身的物质属性分为可溶性(毒素、异种蛋白)或颗粒性(细菌、细胞)抗原,或按临床意义分为外源性和内源性抗原。
  抗体是在抗原刺激下机体免疫应答的产物。所有抗体都具有与抗原特异性结合的能力。抗体的化学本质是免疫球蛋白即γ-球蛋白。不过只有当免疫球蛋白针对已知抗原时,才能够称这种免疫球蛋白为抗体。免疫球蛋白属于结构牢固的分子物质,可以经受较大变化的环境作用,诸如56℃加温,在室温下较长时期的贮藏,短期高或低pH处理,甚至与去污剂或尿素接触后仍保持其抗体活性。
  抗体活性是指与抗原特异性结合的能力,即二者之间的特殊亲合力。两者非共价键结合,结合的力包括氢键,静电力,范德华力和疏水结合力。抗体抗原之间的反应是可逆的,在适宜的条件下仍可解离而性质不变。
  机体内约有1亿种不同的B淋巴细胞,每个独立的B淋巴细胞只能接受一种抗原的刺激从而形成分泌一种抗体的能力,因此特异性是免疫应答的特有标志。如常识所见,麻疹患者愈后即获得对麻疹的终生免疫,而这并不形成对天花的免疫。抗体抗原特异性结合的本质是抗原决定簇与抗体结合簇的专一适配性,抗原决定簇是指抗原分子上专有的化学基因,可以决定其刺激机体所产生抗体的特异性。抗原决定簇与其相对应的抗体结合簇立体构型完全相适应。一个抗原分子可带有多个不同的决定簇。抗原分子量愈大,决定簇数量愈多。决定簇数目代表抗原分子的价。抗体结合簇是在抗体分子上与对应的抗原决定簇发生特异性结合的部位,位于Ig分子的抗原结合分段(V段)上,由重链和轻链的一部分可变区构成。其特异性由氨基酸排列顺序决定,约包括5~15个氨基酸。每个单体免疫球蛋白分子如IgG有2个结合簇www.gjbzwz.com,IgA是二聚体,有4个结合簇,IgM是五聚体所以有10个结合簇。(但是,事情并不是绝对的。一种抗体除与相对应的抗原发生特异性反应外,也有可能与化学结构部分相似的其它抗原发生反应,这就是通常所说的交叉反应。交叉反应可能由于两种抗原有共同的决定簇,或由于两者的抗原决定簇虽然不完全相同,但在立体化学结构上密切相关,导致一种抗原能与另一种抗原的对应抗体结合。)
  正常情况下,抗体与抗原在机体内结合后,可以被吞噬、排泄而将抗原清除。如果这种抗原属于外源性致病抗原(细菌、病毒、毒素),可以由此达到杀灭或削弱抗原危害的目的。对于内源性抗原,如已经衰退、损伤或突变的异常细胞,也能被及时排除,实现机体自身的免疫调控。当然,在异常情况下,抗体抗原结合后形成的免疫复合物将损伤组织、细胞,引起花粉过敏一类的变态反应或免疫性疾病等不良后果。
  不过长期以来所谓特异性免疫血清抗体,不论是从人还是从动物获得的,也不论是主动获得还是被动获得的,实际上都是有许多种具有不同特性的抗体所组成的混合抗体。这是因为,进入机体的抗原往往带有若干个抗原决定簇。此外,不同个体对同一抗原决定簇的反应并不相同,即使同一个体不同时间接受抗原刺激后产生的反应也不完全一致。由于人们无法将体内已受抗原刺激的各种不同的B淋巴细胞克隆区分开,即使在体外能将它们分成单细胞,也无法让其继续生长,增殖并分泌抗体。因此,用常规免疫方法制备的免疫血清抗体只能是数目众多的单克隆抗体的混合物,现在,一般称其为多克隆抗体(PcAb)。这种多克隆抗体存在特异性差、效价低、数量有限、动物间个体差异大,难以重复制备等固有缺陷,许多场合下使用时难尽人意。
  1975年,英国剑桥大学分子生物学研究室的Kohler和Milstein合作发表了题为“分泌预定特异性抗体的融合细胞的持续培养”的著名论文(Nature,256:495,1975)。他们将已适应于体外培养的小鼠骨髓瘤细胞与绵羊红细胞免疫小鼠脾细胞(B淋巴细胞)进行融合,发现融合形成的杂交瘤细胞具有双亲细胞的特征:即像骨髓瘤细胞一样在体外培养中能够无限地快速增殖,又能持续地分泌特异性抗体,通过克隆化可使杂交细胞成为单纯的细胞系,由此单克隆系就可以获得结构与各种特性完全相同的高纯度抗体,即单克隆抗体(McAb)。上述方法创立了一项具有划时代意义的新技术-利用B淋巴细胞杂交瘤产生单克隆抗体。这一技术的创立和迅速推广,为所有需要制备和使用抗体的研究领域提供了全新的手段和制剂,促进了生命科学诸学科的发展。两位科学家也由于这一杰出贡献荣获1984年诺贝尔医学和生理学奖。
  黄曲霉毒素B1是一种二氢呋喃氧杂萘邻酮的衍生物,分子量为312,属于半抗原,不能直接诱导机体产生免疫应答。因此我们的工作首先是将黄曲霉毒素B1与载体蛋白连接,合成为完全抗原,以后的研究则基本上采用了前述杂交瘤-单克隆抗体技术的经典方法:动物免疫→免疫脾细胞与骨髓瘤细胞融合→细胞筛选→用有限稀释法分离出可分泌特异性抗体的单个细胞,再经过克隆化培养建立杂交瘤细胞株并制备出大量单克隆抗体,从而在此基础上最终建立了黄曲霉毒素B1(AFB1)的免疫检测方法。
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