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1、抗体分子医学宣教,抗体分子医学宣教,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,2,抗体分子医学宣教,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,3,抗体分子医学宣教,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,4,抗体分子医学宣教,抗体4抗体分子医学宣教,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,5,抗体分子医学宣教,免疫球蛋白的分子结构及分类
2、5抗体分子医学宣教,免疫球蛋白的分子结构及分类,6,抗体分子医学宣教,免疫球蛋白的分子结构及分类6抗体分子医学宣教,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,FC 段,Fab段,铰链区,7,抗体分子医学宣教,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（
3、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)。,8,抗体分子医学宣教,1、重链和轻链8抗体分子医学宣教,9,抗体分子医学宣教,9抗体分子医学宣教,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CH13,有的则由CH14，CH2（IgG)或CH3（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CH1和CH2之间，含有丰富的脯氨酸。 IgG1,IgG2,Ig
4、G4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。,10,抗体分子医学宣教,3、恒定区10抗体分子医学宣教,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,11,抗体分子医学宣教,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
5、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。,12,抗体分子医学宣教,三、J链和分泌片2、分泌片（secretory piece,免疫球蛋白的功能,13,抗体分子医学宣教,免疫球蛋白的功能13抗体分子医学宣教,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（
6、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。,14,抗体分子医学宣教,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,15,抗体分子医学宣教,二、C区功能1、激活补体15抗体分子医学宣教,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
7、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,16,抗体分子医学宣教,2、结合细胞表面的Fc受体16抗体分子医学宣教,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,17,抗体分子医学宣教,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,18,抗
8、体分子医学宣教,免疫球蛋白基因结构及多样性产生的机制18抗体分子医学宣教,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。,19,抗体分子医学宣教,19抗体分子医学宣教,胚系重链的基因结构：(a) 鼠 (b) 人,20,抗体分子医学宣教,胚系重链的基因结构：(a) 鼠 (b) 人20抗体分子医,重链可变区的VDJ重组,21,抗体分子医学宣教,重链可变区的VDJ重组21抗
9、体分子医学宣教,轻链基因胚系及重排后结构,22,抗体分子医学宣教,轻链基因胚系及重排后结构22抗体分子医学宣教,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。,23,抗体分子医学宣教,三、 Ig基因可变区重排发生的机制23抗体分子医学宣教,重组信号序列(recombination signal sequences, RSS),V region,J region,24,抗体分子医学宣教,重组信号序列(recombination signal se,通过RSS形成茎襻状结构,25,抗体分子医学宣教,通
10、过RSS形成茎襻状结构25抗体分子医学宣教,12/23 base pair role (1+2 turn role),: V-12 23-J: V-23 12-JH: V-23 12-D-12 23-J,26,抗体分子医学宣教,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,27,抗体分子医学宣教,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。,28,抗体分子医学宣教,V(D)J重组时接头处的变化：2、
11、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: 1014,29,抗体分子医学宣教,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.,30,抗体分子医学宣教,体细胞突变
12、: 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105）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
13、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。,31,抗体分子医学宣教,Reuben S等人用DT40细胞系（由鸡的B淋巴细胞瘤中获,再次重组,32,抗体分子医学宣教,再次重组32抗体分子医学宣教,类别转换(class switching),S-S 重 组,33,抗体分子医学宣教,类别转换(class switching)S-S 重 组33,34,抗体分子医学宣教,34抗体分子医学宣教,重链恒定区的结构和重组,35,抗体分子医学宣教,重链恒定区的结构和重组35抗体分子医学宣教,膜表达和可溶性表达,36,抗体分子医学宣教,膜表达和可溶性表达36抗体分子
14、医学宣教,抗体分子的应用,37,抗体分子医学宣教,抗体分子的应用37抗体分子医学宣教,应用范围：基础研究的应用诊断试剂临床疾病的治疗,38,抗体分子医学宣教,应用范围：38抗体分子医学宣教,抗体分子医学宣教培训课件,细胞工程抗体杂交瘤-单克隆抗体,40,抗体分子医学宣教,细胞工程抗体杂交瘤-单克隆抗体40抗体分子医学宣教,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,41,抗体分子医学宣教,基因工程抗体 通过基因重组改良抗体性能41抗体分子医学宣,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
15、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）。,42,抗体分子医学宣教,通过基因重组改良抗体性能小分子抗体（穿透力强）42抗体分子,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,43,抗体分子医学宣教,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43抗体分,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,44,抗体分子医学宣教,鼠单抗人源化恒定区人源化人-鼠嵌合抗体44抗体分子医学,鼠单抗人源化,45,抗体分子医学宣教,鼠单抗人源化4
16、5抗体分子医学宣教,抗原表位导向选择,46,抗体分子医学宣教,抗原表位导向选择46抗体分子医学宣教,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,47,抗体分子医学宣教,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,48,抗体分子医学宣教,抗体库的构建48抗体分子医学宣教,抗体库的富集筛选,49,抗体分子医学宣教,抗体库的富集筛选49抗体分子医学宣教,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
17、技术（phage display),50,抗体分子医学宣教,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,51,抗体分子医学宣教,治疗性抗体的应用51抗体分子医学宣教,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17-1A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,52,抗体分子医学宣教,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52,抗体名称 抗体种类 靶向抗原 适应症 批准日期OKT3 鼠单抗 CD3
18、 移植排斥 1986Panorex 鼠单抗 17-1A 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 1997Simulect 人-鼠嵌合抗体 CD25 移植排斥 1998Remicade 人-鼠嵌合抗体 TNF- 炎症性肠病、 1998、 类风湿关节炎 1999Zanapax 人源化抗体 CD25 移植排斥 1997Herceptin 人源化抗体 HER-2 乳腺癌 1998Synagis 人源化抗体 RSV F蛋白 RSV感染 1998Mylotarg 人源化抗体 - CD33 淋巴瘤 2000
19、 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,53,抗体分子医学宣教,抗体名称 抗体种类 靶向抗原 适应症,治疗性单抗销售概况,54,抗体分子医学宣教,治疗性单抗销售概况54抗体分子医学宣教,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,55,抗体分子医学宣教,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？,56,抗体分子医学宣教,一、试述抗体多样性产生的机制56抗体分子医学宣教,
