抗体分子医学宣教课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,资料仅供参考,不当之处，请联系改正。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,资料仅供参考,不当之处，请联系改正。,抗体生物体最奇妙的分子,无限的多样性（,diversity),功能与结构的双重性,可变区抗原结合,恒定区生物学效应功能,分泌型和膜型表达,抗体生物体最奇妙的分子无限的多样性（diversity,与抗体有关的诺贝尔奖获得者,1901,von Bering,血清治疗,1908,Ehrlich & Metchnikoff,抗体生成、吞噬,1972,Edelman & Poter,抗体分子结构,1977,Yalow,放射免疫测定,1984,Koler,Milstein & Jerne,单克隆抗体,1987,Tonegawa,Ig,基因结构,与抗体有关的诺贝尔奖获得者1901von Bering血清治,抗体,球蛋白(丙种球蛋白）,免疫球蛋白,抗体,免疫球蛋白的分子结构及分类,免疫球蛋白的功能,免疫球蛋白基因结构及多样性产生的机制,免疫球蛋白的来源,抗体分子的应用,免疫球蛋白的分子结构及分类,免疫球蛋白的分子结构及分类,免疫球蛋白的分子结构及分类,一、免疫球蛋白的基本结构,CL,CL,CH1,CH1,VL,VL,VH,VH,CH2,CH2,CH3,CH3,C,端,N,端,恒定区,可变区,F,C,段,Fab,段,铰链区,一、免疫球蛋白的基本结构CLCLCH1CH1VLVLVHVH,1、重链和轻链,重链可分为,、,、,、,、,链；轻链可分为,、,型。,2、可变区,（1）,重链和轻链,N,端约110个氨基酸为可变区（,variable region,V,区)，,V,区存在3个高变区（,hypervariable region,HVR13),及4个骨架区（,framework region, FR14).,三个高变区共同组成,Ig,的抗原识别部位，形成与抗原决定基互补的表位。高变区也称互补决定区（,complementarity-determining region, CD13)。,1、重链和轻链,抗体分子医学宣教课件,3、恒定区,重链和轻链,C,端为恒定区，不同,Ig,重链其不同长度，有的只有,C,H,13,有的则由,C,H,14，C,H,2（IgG),或,C,H,3（IgM),有补体结合位点。,相同种属、同一类别的,Ig,氨基酸序列基本恒定。,4、铰链区,铰链区位于,C,H,1,和,C,H,2,之间，含有丰富的脯氨酸。,IgG1,IgG2,IgG4,和,IgA,的铰链区较短，而,IgG3,和,IgD,的,铰链区较长；,IgM,和,IgE,无铰链区。,有木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的酶切位点。,3、恒定区,木瓜蛋白酶,胃蛋白酶,Fab,Fab,Fc,F(ab),pFc,木瓜蛋白酶,胃蛋白酶,二、免疫球蛋白水解片段,木瓜蛋白酶胃蛋白酶FabFabFcF(ab)pFc木瓜蛋,三、,J,链和分泌片,1、,J,链（,joining chain),是一条多肽链，由浆细胞分泌，富含半胱氨酸。可连接,Ig,单体形成二聚体、五聚体等。,IgG 、IgD、IgE,及血清型,IgA,为单体，故无,J,链。,分泌型,IgA,为二聚体；,IgM,为五聚体，各单体间由二硫键相连，并通过二硫键与,J,链相连。,2、分泌片（,secretory piece,SC),是分泌型,IgA,分子上一个辅助分子，由黏膜上皮细胞合成和分泌，结合于二聚体后，被分泌到黏膜表面。,作用：保护铰链区免受酶解；介导分泌型,IgA,转运到黏膜表面。,三、J链和分泌片2、分泌片（secretory piece,免疫球蛋白的功能,免疫球蛋白的功能,一、,V,区功能,识别并特异性结合抗原，这种特异性是由,IgV,区，特别是,HVR（ CDR3）,的空间构象决定的。,抗原结合价：单体为两价；双体为四价；五聚体理论上为十价，但实际为五价。,免疫效应,（1）可溶性,Ig,可通过,V,区与抗原性物质发生特异性结合，发挥中和或,催化作用。,（2）做为信号抗体。,一、V区功能 识别并特异性结合抗原，这种特异性,二、,C,区功能,1、激活补体,主要是,IgM、IgG13,与抗原结合后通过经典途,径激活补体活化。,聚合的,IgA,可通过旁路途径激活补体。,IgD 、IgE,及,IgG4,不能激活补体,二、C区功能1、激活补体,2、结合细胞表面的,Fc,受体,（1）调理作用,是指抗体及补体促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。,IgG,型抗体可通过,Fc,段与中性粒细胞及巨噬细胞上的,Fc,受体结合，增强其吞噬作用。,（2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（,antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC).,是指表达,Fc,受体的细胞，通过识别抗体的,Fc,直接杀伤被抗体包被的靶细胞。如,NK,细胞，巨噬细胞等。,（3）介导,型超敏反应,2、结合细胞表面的Fc受体,3、通过胎盘,IgG,是唯一通过胎盘的抗体，是一种重要的自然被动免疫机制。,三、膜型,Ig,为,B,细胞抗原识别受体,维持,B,细胞的生存与增殖,维持,B,细胞的记忆,3、通过胎盘三、膜型Ig为B细胞抗原识别受体维持B细胞的生存,免疫球蛋白基因结构及,多样性产生的机制,免疫球蛋白基因结构及多样性产生的机制,编码,Ig,的基因分别位于不同的染色体，在人类重链（,Heavy chain),基因位于,14,号染色体；,链基因位于,2,号染色体；,链基因位于,22,号染色体。每条肽链的编码基因可分为,V,区和,C,区,两大部分。,其中,V,区的基因是由不同的基因片段拼接而成的。重链,V,区由,V、D、J,片段拼接；轻链由,V、J,拼接。,抗体分子医学宣教课件,胚系重链的基因结构：(,a),鼠 (,b),人,胚系重链的基因结构：(a) 鼠 (b) 人,重链可变区的,VDJ,重组,重链可变区的VDJ重组,轻链基因胚系及重排后结构,轻链基因胚系及重排后结构,三、,Ig,基因可变区重排发生的机制,1、重组信号序列（,RSS）,在各基因片段两侧存在。,2、,B,细胞发育早期重组活化基因（,RAG1/2）,产物的出现。,三、 Ig基因可变区重排发生的机制,重组信号序列(,recombination signal sequences, RSS),V,region,J,region,重组信号序列(recombination signal se,通过,RSS,形成茎襻状结构,通过RSS形成茎襻状结构,12/23,base pair role,(1+2 turn role),: V-12 23-J,: V-23 12-J,H: V-23 12-D-12 23-J,12/23 base pair role : V,四、多样性发生的机制,重排造成的多样性,1、组合造成的多样性,胚系基因所携带的信息,VH D JH VK JK,502564051.510,6,四、多样性发生的机制重排造成的多样性1、组合造成的多样性胚系,V(D)J,重组时接头处的变化：,P,核苷酸和,N,区的形成,2、连接造成的多样性，个别硷基的缺失或加入， 包括,N,区的插入。,V(D)J重组时接头处的变化：2、连接造成的多样性，个别硷基,3. D,基因形成的多样性,D-D,融合 10%,D,反向连接 7%, 估算: 10,14,3. D基因形成的多样性D-D融合 10%, D反向连,体细胞突变: 成熟,B,细胞经抗原刺激后产生的，,即局限于,V,区的,高频率随机突变,亲和力成熟。,体细胞突变(,somatic hypermutation),造成的多样性,受体编辑(,receptor editing),造成的多样性,Ig,可变区的再次重组。,基因转换 (,gene conversion),造成的多样性,主要是,Ig V,区5端的假基因,V,或,VD,取代结构相似的重排后的,V,或,VD.,体细胞突变: 成熟B细胞经抗原刺激后产生的，体细胞突变(,Reuben S,等人用,DT40,细胞系（由鸡的,B,淋巴细胞瘤中获取）研究，结果表明,DT40,细胞中,AID,的缺陷将导致基因转换的缺陷，检测,V,重排后的基因序列未发现任何一个单一的基因转换，而出现的仅有的三个单核苷酸的置换（频率为10,5,）可能为,PCR,错配所致。而其中机制可能是因为对,DNA,的损害，造成,DNA,双链的断裂所致7。在上面提到的,AID-BER,途径中，当,AP,核酸内切酶切开磷酸二酯键，而这个切口未被,BER,及时修复，将在重排后的,V,区发生核苷酸置换即将假基因置换进入，有时是插入或删除某些核苷酸，则将导致基因转换。,（图1）此种基因转换机制在鸡和兔是,B,细胞中,Ig,多样性产生的主要机制，但在人和小鼠中还未得到论证4。而关于基因转换的具体机制也还未清楚阐明。,Reuben S等人用DT40细胞系（由鸡的B淋巴细胞瘤中获,再次重组,再次重组,类别转换(,class switching),S-S,重 组,类别转换(class switching)S-S 重 组,抗体分子医学宣教课件,重链恒定区的结构和重组,重链恒定区的结构和重组,膜表达和可溶性表达,膜表达和可溶性表达,抗体分子的应用,抗体分子的应用,应用范围：,基础研究的应用,诊断试剂,临床疾病的治疗,应用范围：,抗体技术的发展经历了三个阶段,第一代：多克隆抗血清,第二代：细胞工程抗体,第三代：基因工程抗体,抗体技术的发展经历了三个阶段第一代：多克隆抗血清,细胞工程抗体杂交瘤-单克隆抗体,细胞工程抗体杂交瘤-单克隆抗体,基因工程抗体,通过基因重组改良抗体性能,通过噬菌体抗体库技术研制新的抗体,基因工程抗体 通过基因重组改良抗体性能,通过基因重组改良抗体性能,小分子抗体（穿透力强）,人源化抗体（降低抗原性）,双价或双特异性抗体（增强抗体的亲和力及效靶细胞的相互作用）。,抗体融合蛋白（增加蛋白的半衰期；与药物，毒性分子或酶基因融和表达，可用于肿瘤等疾病的治疗）。,细胞内抗体（用于胞内治疗或信号转导研究）。,通过基因重组改良抗体性能小分子抗体（穿透力强）,小分子抗体,小分子抗体,鼠单抗人源化,基因工程改造的抗体,小分子抗体小分子抗体鼠单抗人源化基因工程改造的抗体,鼠单抗人源化,恒定区人源化人-鼠嵌合抗体,可变区人源化人改型抗体,用抗体库技术进行人源化,鼠单抗人源化恒定区人源化人-鼠嵌合抗体,鼠单抗人源化,鼠单抗人源化,抗原表位导向选择,抗原表位导向选择,抗体库技术,抗体库在原核系统功能性表达多样性抗体基因(,repertoire),通过多种选择手段筛选出特定性能的抗体基因,基因工程方法研制新的单抗,抗体库技术 抗体库在原核系统功能性表达多样性抗体基因(r,抗体库的构建,抗体库的构建,抗体库的富集筛选,抗体库的富集筛选,抗体库技术产生的三项技术基础,RT-PCR：,能够克隆全套抗体可变区基因,抗体基因片段在大肠杆菌的功能性表达,噬菌体展示技术（,phage display),抗体库技术产生的三项技术基础 RT-PCR：能够克隆全套抗,治疗性抗体的应用,治疗性抗体的应用,1. 杂交瘤-单克隆抗体技术诞生,2. 抗独特型治疗淋巴瘤成功,3.,OKT3,被批准上市,4. 单抗用于肿瘤治疗效果不佳,5. 抗内毒素单抗试用于败血性休克失败,6. 抗17-1,A,和,ReoPro,上市,7.,FDA,批准6个单抗上市,治疗性抗体发展历程和事件,1. 杂交瘤-单克隆抗体技术诞生治疗性抗体发展历程和事件,抗体名称 抗体种类 靶向抗原 适应症 批准日期,OKT3,鼠单抗,CD3,移植排斥 1986,Panorex,鼠单抗 17-1,A,大肠癌 1995（德国）,ReoPro,人-鼠嵌合,Fab,血小板受体,冠心病 1994,ba,Rituxan,人-鼠嵌合抗体,CD20,淋巴瘤 1997,Simulect,人-鼠嵌合抗体,CD25,移植排斥 1998,Remicade,人-鼠嵌合抗体,TNF-,炎症性肠病、 1998、,类风湿关节炎 1999,Zanapax,人源化抗体,CD25,移植排斥 1997,Herceptin,人源化抗体,HER-2,乳腺癌 1998,Synagis,人源化抗体,RSV F,蛋白,RSV,感染 1998,Mylotarg,人源化抗体 -,CD33,淋巴瘤 2000,化疗药物交连物,Campath,人源化抗体,CD52,淋巴瘤 2001,已批准上市的治疗性单抗,抗体名称 抗体种类 靶向抗原 适应症,治疗性单抗销售概况,治疗性单抗销售概况,治疗性抗体的发展趋势,人源抗体制备技术已经成熟，今后将进入以人源抗体为主的时代,基因工程抗体逐渐从研究走向临床,靶向抗原的研究和选择已逐渐成为研制治疗性单抗的关键,治疗性抗体的发展趋势人源抗体制备技术已经成熟，今后将进入以,一、试述抗体多样性产生的机制,二、什么是人鼠嵌合抗体及人改型抗体？,二者有什么不同？,一、试述抗体多样性产生的机制,