《抗原硕士班》PPT课件.ppt

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1、1,抗原的研究热点及疫苗研发,富 宁 基础医学院 免疫学教研室 2011.09,2,一.抗原的概念与基本性质二.决定免疫原性的条件三.抗原特异性与交叉抗原四.抗原的分类及医学上的重要抗原五.佐剂与超抗原六.抗原研究在医学实践中的应用,相关基础知识复习,第一部分,3,抗原(antigen,Ag)是引起特异性免疫应答的物质.抗原是能够刺激机体产生免疫应答物质，即抗体和致敏淋巴细胞，并能与之特异性结合的物质.,一.抗原的概念与基本性质,1.抗原的概念,4,免疫原性(immunogenicity)能够刺激机体产生抗体和效应T淋巴细胞;抗原性(antigenicity),也称为反应原性reactogen

2、icity 或为免疫反应性-能与所产生的抗体和效应淋巴细胞特异性结合.,2.两个基本性质,3.完全抗原与半抗原,具备上述两种基本性质的物质称为完全抗原.,只具备免疫反应性而不具备免疫原性的物质称为半抗原hapten 例如一些小分子药物、化合物,半抗原与适当的载体结合即可成为完全抗原.,5,决定免疫原性的条件是什么？哪些物质可成为抗原？,6,3.异物性 其经典含义是指非机体自身物质的属性.现定义为在胚胎期未与免疫活性细胞充分接触过的物质.亲缘关系或种属关系越远，免疫原性越强.,二.决定免疫原性的条件,1.分子的大小 抗原的分子量一般为10KD 2.复杂的化学组成与特殊的化学基团,(一)基本条件,

3、4.适当的进入途径 一般情况下,抗原物质需从非经口途径进入机体.其由强及弱的规律为：皮内皮下肌肉腹腔(仅限于动物)静脉,7,(二)影响免疫原性的其它因素1.化学基团的分子易近性(accessibility)即抗原决定基可否被淋巴细胞的抗原受体所接近,8,2.抗原物质的物理性状 颗粒抗原的免疫原性强于可溶性抗原;多聚体的免疫原性强于单体.3.佐剂 佐剂可有效增强抗原物质的免疫原性.4.机体遗传因素 即动物或人对抗原应答的能力受遗传因素的控制.,9,某一抗原只能刺激机体产生特定的抗体或致敏淋巴细胞,并只能与这种特定的抗体或淋巴细胞结合或相互作用.,1、抗原特异性即诱导产生免疫应答物质及与其反应的专

4、一性。,乙肝疫苗（抗原）刺激机体产生抗乙肝病毒抗体抗乙肝病毒抗体 与乙肝病毒结合(而不与丙肝或甲肝病毒结合)A 抗原 抗A抗体,结 合,三.抗原特异性与交叉抗原,10,2.决定抗原特异性的结构基础 抗原决定基 存在于抗原分子中,决定抗原特异性的基本结构或化学基团称之为抗原决定基(antigenic determinant),亦称为表位(epitope),约500700A.通常515个氨基酸残基，57个多糖残基或核苷酸可构成一个表位.,11,3.抗原的价 能够结合抗体的表位的数量.天然抗原分子一般存在多个、多种表位,为多价抗原.,抗原分子表面能够与抗体结合的决定基数量。,12,13,苯 胺 邻位

5、氨基苯甲酸 间位氨基苯甲酸 对位氨基苯甲酸,载体苯胺载体邻位氨基苯甲酸载体间位氨基苯甲酸载体对位氨基苯甲酸,针对下列物质 的抗血清,半抗原,化学基团（COOH）的位置对半抗原-抗体反应特异性的影响,11,14,15,抗原特异性是由抗原表位的性质、位置及空间构象所决定.,16,抗原连续性表位与非连续性表位,17,T细胞和B细胞抗原识别表位的特性的比较,T细胞识别表位 B细胞识别表位表位受体 TCR BCRMHC分子 必需 不需表位性质 主要是线性肽 天然多肽、多糖、脂 多糖、有机化合物表位大小 8-12氨基酸(CD8+T)5-15氨基酸、5-7单糖 12-17氨基酸(CD4+T)或5-7个核苷酸

6、表位类型 线性表位 构象表位、线性表位表位位置 抗原分子任意部位 抗原分子表面,18,抗原表位决定抗原特异性,也决定免疫应答的类型.,19,(二)交叉抗原的存在及意义交叉抗原:某一抗原不但与其诱导产生的抗体或致敏淋巴细胞结合或相互作用，还可与其它抗原诱导的抗体或致敏淋巴细胞作用。交叉反应:由交叉抗原引起的或与其它抗体及致敏淋巴细胞结合或相互作用的反应。,A抗原 抗A抗体 抗B抗体,20,抗原异质性 即抗原物质的均一性,同一分子表可存在不同的表位.共同表位 即不同的抗原上存在的相同或相似的抗原决定基.,交叉抗原存在的基础,21,交叉抗原的意义(1)诱发自身免疫病;(2)诊断;(3)治疗.(4）预

7、防:寻找共同抗原研发疫苗(5)研发免疫学检测体系：good or bad?,与人体成份起交叉反应的A组溶血性链球菌成份,22,感染因子与人体蛋白之间的分子模拟,23,Glycan arrays lead to the discovery of autoimmunogenic activity of SARS-CoV Denong Wang1 and Jiahai Lu Physiol.Genomics 18:245-248,2004.,用灭活SARS-Cov 疫苗免疫产生的中和抗体，以Glycan array 检测，发现：自身抗体存在于抗SARS的中和抗体中；自身反应性针对血清粘蛋白中高丰度的

8、复合糖comlex carbohydrate 凝集素Lectin PHA-L 可作为检测上述复合糖的探针，可特异性地使SARS-CoV感染细胞着色。,24,Fig.1.Glycan arrays to characterize antibody profiles of vaccinated animals(A and B)and to scan for asialo-orosomucoid(ASOR)-specific immunological probehorse anti-Pn18 antiserumanti-SARS neutralizing antibodies.,Fig.2.Lec

9、tin PHA-L specifically stains SARS-CoV-infected cells.A and C:noninfected Vero cells.B and DF:SARS-CoVinfectedVero cells.,Glycan arrays lead to the discovery of autoimmunogenic activity of SARS-CoV Denong Wang and Jiahai Lu Physiol.Genomics 18:245-248,2004.,25,Haiyan Xiao et al.BCMD.44(2010)127-132,

10、交叉抗原给免疫学诊断带来的困难,血红蛋白delta链特异性单抗的制备,26,四.抗原的分类与医学上的重要抗原,1根据对T细胞的依赖分类：T细胞依赖抗原（TD抗原），亦称胸腺依赖抗原 绝大多数蛋白及细胞抗原属于TD抗原.非T细胞依赖抗原（TI抗原)，亦称胸腺非依赖抗原.主要包括细菌多糖及脂多糖等.特点:在刺激产生抗体时 不需抗原递呈细胞;不需T细胞辅助;不形成记忆细胞;不产生再次应答.,TI抗原性质对研制疫苗构成困难,27,异种抗原:即来自不同种属的抗原.(1)病原微生物及其产物;(2)植物蛋白;(3)动物来源的抗血清;(4)异种器官移植抗原等。同种抗原:亦称同种抗原或同种异体抗原。重要的同种抗

11、原为(1)红细胞血型抗原;(2)主要组织相容性抗原即MHC;(3)Ig亦为同种抗原.自身抗原:(1)隐蔽抗原或隔离抗原的释放;(2)改变或修饰的自身抗原.(3)肿瘤抗原.异嗜性抗原:又称Forssman(福斯曼)抗原。是一类与种属无关的，存在于人、动物及微生物之间的共同抗原。,2.根据与机体的亲缘程度分类：,28,外源性抗原:来源于细胞外的抗原,如被吞噬的细胞或细菌等.经加工为抗原肽与MHC II类分子形成复合物,由CD4+T细胞的TCR识别.内源性抗原:细胞内合成的抗原,如被病毒感染细胞合成的病毒蛋白和肿瘤细胞内合成的蛋白等.经加工为抗原肽并与MHC I类分子形成复合物,由CD8+T细胞的T

12、CR识别.,3.外源性抗原与内源性抗原,29,4.其它分类(1)完全抗原 与半抗原 多数天然蛋白质及多糖抗原均为完全抗原.(2)天然抗原与人工抗原,30,五.佐剂 与超抗原,佐剂Adjuvant（一）概念 将其预先或与抗原一起注射给机体可增强免疫应答或改变应答的类型的物质 可非特异性地增强细胞免疫与体液免疫,31,（二）佐剂的种类1化合物 包括氢氧化铝、明矾、矿物油及吐温80、弗氏不完全佐剂（羊毛脂与石蜡油的混合物）等，人工合成的多聚肌苷酸：胞苷酸(poly I:C)，脂质体等。2生物制剂（1）经处理或改造细菌及其代谢产物。如卡介苗、短小棒状杆菌、源于分支杆菌的胞壁酰二肽等；细菌非甲基化CpG

13、 DNA 等；(2)细胞因子及热休克蛋白等(3)药物佐剂,32,(三)佐剂的作用机制 1 改变抗原的物理性状，延缓其降解和排除 延长抗原在体内的滞留时间以更有效地刺激免疫系统。2刺激单核巨噬细胞系统，增强其对抗原的处理和递呈能力。3刺激淋巴细胞的增殖与分化。,33,(四)佐剂的应用 1 增强特异性免疫应答 可用于预防接种及动物的抗血清制备。2作为非特异性免疫增强剂 可用于抗肿瘤与抗感染的辅助治疗,34,1.APC佐剂 2.T细胞佐剂：Th1极化佐剂的研究 3 粘膜佐剂 4 分子内佐剂 5.CpG佐剂,佐剂研究的新趋势,35,Eliana L et al:International Immuno

14、logy V12:1733-1740,佐剂对过敏性与非过敏性抗体亚类产生的影响,IgG1,IgE,IgG2a,36,概念:在极低浓度下(1-10ng/ml),与普通抗原（激活0.01-0.001%外周血T细胞）相比，可激活更多（5-20%）T细胞的抗原称为超抗原.分类:外源性超抗原-金葡菌肠毒素，表皮剥脱毒素，关节炎支原体分裂原，小肠、结肠耶氏菌膜蛋白；内源性超抗原-逆转录病毒蛋白,超抗原 Superantigen,Sag,作用：Sag可能参与机体的某些生理与病理反应；与中毒性休克、某些自身免疫病、AIDS等疾病状态有关.,37,五抗原研究在医学实践中的应用,1.免疫学检测诊断、辅助诊断、病情

15、监测及预后判断 以已知抗原检测未知抗体;以已知抗体检测未知抗原或未知的抗原表位;(1)传染因子及其抗体的确定.(2)检测过敏原(3)输血配型及移植配型(4)肿瘤标志物的检测(5)可溶性细胞因子受体及可溶性黏附分子检测,38,2.免疫预防疫苗的研制与应用(1)常规疫苗:死疫苗,减毒活疫苗,类毒素等(2)重组疫苗:重组蛋白疫苗与重组减毒活疫苗、植物表达疫苗(3)亚单位疫苗(4)合成肽疫苗(5)抗独特型疫苗(6)DNA疫苗,39,3基于抗原的免疫治疗-多在研究探索中(1)感染性疾病的治疗:乙型肝炎治疗性疫苗;(2)肿瘤治疗：疫苗，抗体靶向药物(3)治疗自身免疫病:T细胞疫苗.(4)治疗过敏性疾病：I

16、gE Fc疫苗(5)戒毒疫苗:可卡因疫苗等(6)抗孕疫苗,40,4.科学研究(1)研制能够用于临床或科研的抗原制剂,如病原体及其产物的抗原,合成抗原肽、肿瘤抗原及过敏原等。(2)发病机制探讨,研制新的诊断与治疗方法；(3)筛选靶蛋白，研制抗体药物。(4)新发现蛋白质的鉴定。,41,免疫应答相关信号通路及信号分子的研究,42,抗原是刺激机体产生免疫应答的物质,具免疫原性与免疫反应性.决定某种物质能否成为抗原，或是否具备免疫原性的基本条件:大分子,复杂的化学基团,异物性,适当的途径.抗原的特异性是由抗原表位的性质,结构和数目所决定.交叉抗原是不同抗原分子上具有的共同或相似抗原表位。抗原可用于预防、

17、诊断、治疗与科研。佐剂是预先或与抗原一起注射给机体可增强免疫应答或改变应答的类型的物质.,小 结,43,抗原在实际应用中存在的问题是什么？如何去解决？,44,对一些危害严重的传染因子尚无有效的有效的疫苗（HIV等）、诊断体系等；某些已有的疫苗不能满足需要。肿瘤抗原研究的步履艰难限制了肿瘤的免疫学诊断与免疫学治疗；自身抗原是自身免疫病机理研究中重要环节；移植抗原的鉴定、配型及耐受原的研究；抗原加工、识别机制尚有许多未知：MHC、TCR等;一些免疫学新技术难以从实验室进入临床或基层应用;应用于人体的有效但新型免疫佐剂仍在研发中。,抗原应用中存在的问题,45,病原体藏匿与抗原屏蔽 免疫赦免区；慢性病

18、灶，牙斑；曼氏血吸虫可以宿主成份伪装以逃避宿主识别。,病原体抗原的改变,Nature Reviews Microbiology 7:333340,2009,46,抗原表达水平和免疫原性的改变（1）表面抗原低表达（2）抗原结构改变：抗原漂移（antigenic drift）；抗原转换或变异（antigenic shift）。（3）非蛋白抗原不能有效诱导免疫应答：如多糖或糖脂。,历次流感病毒抗原型别 H0N1 1934 H1N1 1947 H2N2 1957 H3N2 1968 H1N1 1977 H3N2 1989 H1N1 1995,47,Kwong PD.Nature Immunology

19、2009，10(6):573-578,HIV-1 and influenza antibodies:seeing antigens in new ways,根据病毒抗原表位的变化、病毒与受体相互作用过程中的结构变化设计疫苗，从而诱导抗体并改造抗体。,48,严格的特异性；准确的表位；良好的免疫原性与免疫反应性；诱导预期免疫应答的可控制性；抗原制备与成本的可接受程度。,理想的抗原应具备：,49,抗原的研究热点及疫苗研发,抗原结构研究,抗原的识别,重要的抗原,研究抗原的手段,抗原工程-从头设计,新型疫苗研发,第二部分,50,1.决定基(determinant)或表位(epitope)：（1）线性表位

20、与非线性表位：线性表位即连续性表位;非线性即非连续性表位，亦称构象性表位（2）T细胞识别表位与B细胞识别表位：T细胞只识别线性表位，B细胞可识别线性和构象性表位。2.结构模块（motif)与结构域(domain)3.非蛋白抗原的结构研究,一、抗原结构研究,51,1.CD抗原（cluster of differentiation）:即白细胞分化抗原.1987年为 CD1 78.1993年为 CD1 130.1997年为 CD1 166.2000年为 CD1 247.2004年为 CD1-CD339，2008年为 CD350 2010年为 CD363 2.红细胞血型抗原：ABO、Rh、MNs、Lu

21、theran、Kell、Lewis、Duffy、Kidd及 P 等 9个主要血型系统。红细胞血型抗原也存在于白细胞、血小板和一般组织细胞上。,二、重要的抗原,52,3.HLA抗原:即人类MHC分子(1)分类:HLA-I类,HLA-II类与HLA-III类分子(2)分布:分布于不同的细胞表面与体液中(3)遗传特点：高度多态性(4)存在形式:细胞表面抗原、可溶性抗原、合成多肽抗原(5)主要功能:参与抗原递呈,制约细胞间的相互识别及诱导免疫应答.(6)临床意义：*移植免疫:移植配型是成败的关键.*肿瘤免疫:I类分子表达减弱是肿瘤逃逸的原因之一;诱导CTL反应.*与某些疾病相关*法医学及人类学研究。,

22、53,4.肿瘤抗原：*肿瘤相关抗原与肿瘤特异性抗原;*细胞膜肿瘤抗原与可溶性肿瘤抗原（肿瘤标志物）;*合成肿瘤抗原肽5.病原生物抗原：包括细菌、病毒、真菌、立克次体、螺旋体、寄生虫等及其产物所表达的抗原。6.过敏原:源于植物、动物、微生物等过敏原的分离鉴定7.半抗原：药物、农药、化妆品、油漆等8.非蛋白抗原:如多糖、类脂等。,54,碳水化合物：单糖、多糖、脂多糖、聚糖、糖蛋白、糖肽等；脂类：类脂、脂肽、神经节苷脂、糖脂；小分子化合物：药物、半抗原等；其它：磷酰胆碱等,非蛋白抗原表位及其分布,存在于细菌、病毒及细胞组成成份或代谢成份中 红细胞血型抗原半乳糖和N-乙酰半乳糖胺肺炎双球菌夹膜多糖、革

23、兰氏阴性菌的内毒素、HIV-1gp120糖蛋白上的甘露糖及某些肿瘤细胞高表达Lewis Y等。,55,研究非蛋白抗原表位的必要性,新的（感染、肿瘤及自身免疫病）疫苗候选表位筛选 与致病性与诱导保护性相关性？寻找新的抗体或抗体药物的靶抗原 抗体药物(包括抗表位受体抗体)及可能的作用机制;抗原递呈与识别理论的深入 能否被T细胞识别？能否诱导再次抗体应答？非蛋白抗原表位识别蛋白的研究 模式识别受体（Pattern Recognition Receptor，PRR)等,是对基于基因组与蛋白质组的表位研究的重要补充,56,Stingele F et alJ Immunol，172：14831490，20

24、04,1.Medium 2.Zps 3.Zpsanti-TCR F(ab)2 4.Zps+isotype control 5.anti-TCR F(ab)2,两性多糖刺激T细胞，诱发保护性反应,57,1.TCR:T细胞抗原受体：TCR与TCR 识别多样性的基础：基因多态性与重排机制。2.MHC分子:MHC在启动特异性免疫应中起重要作用.MHC分子还是诱导同种移植排斥反应的主要抗原.3抗原递呈细胞：树突状细胞、巨噬细胞等,抗原的识别,58,4协同刺激信号系统:缺少第二信号将导致免疫无能(angergy)第一信号:即TCR与抗原肽-MHC分子复合物的结合.第二信号:T细胞活化的第二信号来自辅助刺激

25、分子，亦称共刺激分子(costimulatory molecule).,59,双信号学说,60,61,62,1抗原的获取与鉴定 分离、提取、克隆、表达、合成及纯化：生物化学、分子生物学、细胞生物学及免疫学技术、芯片技术。2抗原的修饰及交联：有机化学、生物化学等技术 3蛋白质结构分析：质谱、光谱技术 电子显微镜、扫描隧道显微镜和原子力显微镜 X射线晶体衍射分析 多维核磁共振技术,四、研究抗原的手段,63,Bioinformatics change the investigation pattern,Biology in the 21st century is being transformed

26、from a purely lab-based science to an information science as well.(Nature,2001),4生物信息学,64,65,抗原表位预测,疏水值预测,66,5.计算机分子模拟及预测:Computer aided molecular simulation and computer aided molecular design,CAMS/CAMD:,用物理数学的方法与原理,计算机为主要工具,模拟蛋白质、药物等物质分子体系中原子、分子的结构与相关性质；并按照一定的规律改造天然分子，设计自然界不存在地全新分子。,67,运用Bioployme

27、r模块对晶体结构数据库中的表位肽进行氨基酸替换，模建研究的多肽结构采用分子力学对结构进行优化3.采用分子动力学对结构进行模拟4.分析结构参数进行预测判断,表位预测步骤,68,计算机分子模拟,分子模型的建立和显示 分子模拟和计算 分子结构的测定及同源预测,69,Virtual Matrix-based T Cell Epitope Prediction,70,改变表位内残基提高免疫原性,71,6抗原-抗体，抗原-抗原受体相互作用、识别位点的定位:分子生物学、免疫学、随机肽库技术、等离子表面共振技术（BiaCore）及计算机技术等。7.通过对序列或结构的改造,提高或改变抗原的活性:合成肽技术等.,

28、72,抗原结构的理论研究,表位疫苗新型形式,诱发免疫应答的机理研究,表位预测表位修饰,颗粒疫苗穿膜肽ISCOM，DNA,表位提呈机制TH1/TH2的极化,特异性抗原的分析、筛选,蛋白质组,五、抗原工程-对抗原的从头设计（de novo design),73,细胞免疫以表位为基础 在天然蛋白中不同的表位的贡献不同 表位的相对位置,侧翼序列影响表位功能 表位内氨基酸组成影响免疫应答,1.以表位为基础的抗原结构研究,抗体药物发展的关键之一：靶抗原,74,寻找新的靶抗原 建立高通量抗体制备和筛选技术 基于抗原立体结构设计和改造抗体 基于抗原-抗体相互作用设计抗体模拟物,75,76,“饿死”肿瘤的策略：

29、肿瘤生长抑制剂与生长因子疫苗,77,Western-blot(Z12),1 GST2 GST+hTNF92-1573 GST+hTNF1-914 GST+hTNF,1 157,92 157,kD26333643,1 91,4 3 2 1 M,4 3 2 1 M,蛋白转膜，丽春红显色,免疫印迹，DAB显色,Anti-hTNF,hTNF,Epitope,CDR,军事医学科学院 3所 沈倍奋教授,78,抗体模拟肽,TNF-B,TNF-C,TNF-A,PEPTIDE,EPITOPE,79,膜蛋白和分泌蛋白是最佳的抗体靶,80,蛋白质组学旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式.其内容包括鉴定蛋白质

30、的表达、存在方式（修饰形式）、结构功能和相互作用等。,2.蛋白质组研究,81,蛋白质组研究方案.,82,安全对所有的适用人群；高效、长期的保护；单剂，至多两剂；两周内可发挥作用；应用方便，尽量经非注射途径；联合应用；易于大量生产且经济；保存条件不苛刻,理想的疫苗针对感染与非感染性疾病,六、新型疫苗研发,83,诱导T细胞介导免疫应答的疫苗。交联疫苗；减毒疫苗；活细菌载体疫苗；活病毒载体疫苗；亚单位疫苗；合成肽疫苗等 反向疫苗学；抗原运载系统（脂质体、蛋白酶体、病毒样颗粒、微球等）DNA疫苗与复制子；heterologous prime-boost：DNA-蛋白疫苗 有效的佐剂；无针注射。疫苗相关

31、保存与物流系统。,疫苗的研发策略.,84,DC疫苗,融合蛋白疫苗,脂质体（ISCOM),嵌合病毒,DNA和RNA疫苗,合成肽（脂肽、糖肽）,病毒样颗粒,交联颗粒,主要的T细胞疫苗发展方式,85,Design New Approaches to Optimize Immunization SystemsGrand Challenges Explorations Round 8August 2011,疫苗接种是目前世界上最为经济有效的卫生干预措施之一。然而，每年约有2500万婴儿没有完全接种疫苗，至少有240万儿童死于可以通过疫苗预防的疾病。本轮征集旨在发掘新方法，在资源贫乏的环境中优化疫苗的物流

32、与供应系统。我们鼓励申请者重新审视疫苗供应系统，设计创新方案对其进行优化。方案必须针对各国免疫接种系统的运作层面，能够广泛推广或适用于多种环境,总金额达一亿美元的“探索大挑战”（Grand Challenges Explorations，简称“GCE”）是盖茨基金会全球健康领域的项目之一,86,Rehana B.Hossany,Bioorganic&Medicinal Chemistry 12(2004)37433754,Polysaccharid of Group A Streptococcus,Peptide mimics,O-polysaccharide of S flexneri,Pe

33、ptide mimics,模拟肽疫苗候选的研究,87,碳水化合物抗原：糖芯片与功能性糖组 Glycan Array&Functional Glycomics,糖与蛋白的相互作用，及其所介导的细胞内Traffic，细胞粘连及细胞识别等。发现新的疫苗候选表位及导致自身免疫病的抗原表位；发现具抗肿瘤及引起自身免疫的自身抗体；发现具重要生物学活性的糖类分子的受体或结合蛋白；研制以糖表位靶点新的抗体药物。,88,Nature Biotechnology,20:275,2002,89,sLeY 模拟肽诱导的抗肿瘤反应 Nat Biotechnol 17：660-665，1999,90,The kineti

34、cs of mean arterial pressure(MAP/mmHg)in mice injected with LPS,n=5,n=4,罗海波等：生物化学与生物物理进展 35(11):1312-1319，2008,91,SMU-3A8能与多种LPS及G-菌结合,免疫荧光检测SMU-3A8与细菌全菌的结合,Xiaotao Jiang et al.Hybridoma 28(2009)28:93-99,92,图3-8.模拟肽MAP-P31免疫小鼠后对MSSA(ATCC25923)攻击的保护作用(N=3).（a）主要脏器细菌清除率，（b）动物生存率.(*P0.05)Chen YG et al.

35、Journal of Medical Microbiology 2011；60：9951002,S.aureus攻击保护作用,细菌载量,金葡菌肽聚糖模拟肽疫苗候选保护性作用的初步研究,93,反向疫苗学：From“wet”Science to“silicon”Reverse vaccinology,正向疫苗研发,反 向 疫苗 学,94,From genome to vaccine:in silicon prediction,ex vivo verification(published in Sep 2000),95,疫苗的反向研制从头设计,从全基因组数据库筛选靶序列,重组表达抗原蛋白,新疫苗,动

36、物模型效果评估,DNA疫苗,确定silicon候选序列,计算机表位预测,96,新型疫苗涉及领域,传统概念上的疫苗以预防为目的 感染因子 非感染因子：肿瘤疫苗（HPV等），抗孕疫苗 治疗性疫苗 感染因子:乙肝、丙肝，HIV等 非感染因子：肿瘤疫苗，自身免疫病疫苗，戒烟疫苗等,97,98,Science 305：205-208,2004,Therapeutic Vaccines for Chronic Infections Brigitte Autran et al:,治疗性疫苗-抗感染,99,HPV治疗性疫苗的临床观察 Lancet Oncol 2009;10:97580,100,结核、幽门螺杆

37、菌、链球菌、院内感染、败血性休克、衣原体肺炎、大肠杆菌引发泌尿系感染、牛痘、炭疽、出血热、RSV（儿童下呼吸道感染）、疟原虫、白色念珠菌、朊（牛海绵体脑病）,Therapeutic vaccines in Clinical trials,101,2010年4月29日，FDA批准了首个用于治疗肿瘤的疫苗Provenge。Provenge由总部位于西雅图的Dendreon公司研发而成，它令罹患晚期前列腺癌的患者的平均存活时间延长了超过4个月。,治疗性疫苗抗肿瘤,102,治疗性疫苗其他,抗过敏：以IgE受体为疫苗；诱导免疫耐受；治疗自身免疫病；早老性痴呆 戒烟、戒毒 治疗高血压 抗孕疫苗,103,M

38、.R.Downham et al.Br J Clin Pharmacol 56,505512,2003,血管紧张素I疫苗诱导抗体治疗高血压,104,戒烟疫苗,PLoS Medicine 2005，Vo2（9）：860-863,105,尼古丁疫苗临床效果分析,106,Novel Therapies for Alzheimers Disease(AD，阿尔茨采默病)Dr.Armin W.Mder,SBA April 3,2007,107,经血脑屏障入脑,吸收入血,阿片类（吗啡）,激动脑内阿片受体,精神依赖性,身体依赖性,免疫小鼠所产生的抗体阻断吗啡进入血脑屏障,进入吗啡量减少,兴奋性降低,吗啡疫苗

39、原理,109,M-BC及M-6-S-BC免疫对吗啡依赖小鼠戒断症状的影响,MeanSD,n=10.*P0.05,*P0.01 vs model group.,赵文忠，李琳等.中国药物依赖性杂志 2004，13（1）：29-32,110,M-BC及M-6-S-BC免疫小鼠脑组织中吗啡的浓度,MeanSD,n=10.*P0.05,*P0.01 vs model group,李琳等.中国药学杂志,2006,(16),111,112,制备催化性抗体的关键：具过渡态结构抗原的制备,可卡因疫苗及抗体的制备,113,针对可卡因的催化性单抗15A10对注射LD90（16mg/Kg）大鼠的保护作用（P0.001

40、),114,1.何谓T细胞识别表位与B细胞识别表位?其结构特点是什么?2.什么是CD抗原?研究CD抗原的意义何在?3.为什么要对抗原进行改造或重新设计?4.请举例说明抗原在你的实际工作中的应用,及是否具进一步应用的可能性?你对此有何设想?5.理想的疫苗应具备哪些条件？6.何谓治疗性疫苗?与传统的疫苗有何不同?7.哪些先进技术可用于抗原的研究?,思考题.,115,本讲座引用的部分图片来自:军事医学科研院三所 沈倍奋院士 第三军医大学免疫学教研室 吴玉章教授 暨南大学生命科学院 曾耀英教授 Epitomics,Inc.US 余国良博士 Stanford University.US 王德农博士,11

41、6,End！,117,Poison ivy/poison oak reaction,active hapten molecule,118,119,对黄热病疫苗免疫原性的预测与评估 Nature Immunology,10:116,2009,120,国际生化与分子生物学协会（IUBMB）：一级结构：多肽链中氨基酸的序列 二级结构：多肽链骨架的局部空间构象：螺旋、片层、结构模块等 三级结构：整个肽链的折叠情况 四级结构：蛋白质亚基的非共价结合.,蛋白质的结构.,121,抗原表位与抗体互补位的构像性聚合,图示 H 13:重链CDR L13:轻链CDR黑色:单抗PC283深灰:单抗PC282浅灰:单抗

42、PC287Q2G8:抗原肽残基,A:抗体与抗原结合状态的构像;B:抗体构像,122,T细胞和B细胞抗原表位的特性的比较,T细胞识别表位 B细胞识别表位表位受体 TCR BCRMHC分子 必需 不需表位性质 主要是变性多肽 天然多肽、多糖、脂 多糖、有机化合物表位大小 8-12氨基酸(CD8+T)5-15氨基酸、5-7单糖 12-17氨基酸(CD4+T)或5-7个核苷酸表位类型 线性表位 构象表位、线性表位表位位置 抗原分子任意部位 抗原分子表面,123,HIV结构模式图,124,位点扫描多肽文库的活性及序列分析对天然序列的成功改造,A图 位点扫描多肽文库进行检测，Y轴为T细胞激活指数（Stim

43、ulation Index）,B图 为推导的序列合成后活性与天然序列的比较，最下面为天然配体的氨基酸序列。,125,广谱中和性抗体2G12识别HIV-1 gp120表面静默区的糖结构,Antibody Domain Exchange Is an Immunological Solution to Carbohydrate Cluster Recognition Science 300:2065,2003,126,127,中国狂犬病现状：投入世界第一 效果倒数第二【中青报2011-09-07】根据WHO报告，这种病死率高达100%的人兽共患中枢神经系统传染病，每年导致全球5.5万人死亡。中国的该病死亡率2400人以上，居全球第二位。中国也是全球狂犬病疫苗的第一大生产国和使用国，相关费用每年超过100亿元。“付出的代价是世界第一，效果却是世界倒数第二。”“这说明中国狂犬病防治策略出现了路线性的问题。”“全世界超过80%的狂犬病疫苗“都被中国人打了”“农业部管的狗咬了卫生部管的人”,