什么是抗体

1. 化学性质

首先，让我们来看一下抗体的化学性质。

从化学的角度来看，抗体（Ab）是由四个多肽链组成的蛋白质，包括两个轻链和两个重链。这四条链共同形成一个“Y”形结构，如图1所示。

两条重链通过二硫键连接在一起，而每条重链则通过一条二硫键与一条轻链相连。每条重链和轻链都由一个可变区（V）和一个恒定区（C）组成。可变区在每种抗体类型中是独特的，并且与特定抗原结合。相比之下，恒定区在同一类别（IgG、IgM、IgA、IgD或IgE）的所有抗体分子中基本相同。

Y形结构的顶端是抗原结合片段（Fab），Y形结构的尾部是结晶片段（Fc）。因此，一个抗体具有两个抗原结合位点，如图1所示。

总之，抗体是由四个部分组成并相互结合的分子，其中Fab片段负责与抗原结合。图1是一个简单的图像，帮助您理解抗体的四个部分结构。抗体的三维结构更加复杂。

2. 抗原-抗体相互作用

抗原（Ag）是一种具有在宿主生物体中诱导免疫反应（产生抗体）能力的分子。

抗原通常是蛋白质、肽或多糖。脂质和核酸可以与这些分子结合形成更复杂的抗原。细菌、病毒和其他微生物的部分结构也可以作为抗原。当外来抗原进入体内时，它会刺激免疫系统产生抗体。这些抗体分子具有保护作用，帮助身体抵抗抗原。

有时，抗原是宿主自身的一部分。这些抗原被称为自身抗原。针对自身抗原的抗体被称为自身抗体。某些自身免疫疾病涉及自身抗原和自身抗体的存在。

抗体根据抗原的结构和内容进行识别（通常是蛋白质），并且只结合到抗原的一个小部分，称为表位或抗原决定簇。每种类型的抗体只结合到一个独特的表位，这是由于抗体的独特的抗原结合位点。简言之，抗体特异性地结合到特定的抗原上。图2展示了表位和抗体的结构，将帮助您更好地理解抗原-抗体相互作用的特异性。

在自然界中，大多数抗原具有与多种抗体结合的潜力。当寄主生物暴露于抗原时，它会产生一系列抗体，每个抗体都能与抗原的不同表位结合，因此这些抗体在特异性上有所差异，能更有效地抵抗抗原。

抗体对抗原的高度特异性结合是许多有用的实验技术的基础，例如免疫印迹（WB）、免疫组织化学（IHC）、流式细胞术（FC）、酶联免疫吸附试验（ELISA）、免疫沉淀（IP）等。这些技术在科学研究、疾病诊断和其他行业中被广泛应用。

3. 生物学功能

从生物学角度来看，抗体是免疫系统针对抗原存在而产生的一种保护性蛋白质。更具体地说，抗体是由B细胞（或称为B淋巴细胞，一种白细胞）发展而来的浆细胞产生的。当某个特定抗原刺激B细胞被激活时，它会分化为分泌抗体的细胞，即浆细胞。浆细胞释放出能与相应抗原特异结合的抗体。

抗体在机体中具有广泛的功能，可以依赖效应细胞或效应分子，也可以独立发挥作用。以下是一些例子：

中和作用

在免疫学中，中和作用指的是抗体阻断病原体（如病毒、细菌、寄生虫和真菌）的感染性或致病性的过程。抗体可以特异性地与病原体上对应的抗原结合，使其失去感染性。这些抗体被称为中和抗体（NAb）。

抗体可以在病原体的生命周期的不同阶段对其进行中和。例如，一些抗体已被证明可以使病原体固定和/或破坏，干扰病原体与宿主细胞的附着和进入，促进蛋白酶体降解病原体，抑制病原体在宿主细胞内的复制，或抑制病原体从感染细胞中释放。

凝集作用

凝集作用是一种反应，在该反应中，抗体与细胞等大型、易于沉积的颗粒表面上的对应抗原结合，使这些颗粒聚集成块。正如前面提到的，抗体具有两个抗原结合位点。这使得抗体能够交联特定抗原。因此，被抗体包被的抗原会聚集在一起，变得不可移动且易于破坏。

调理素作用

在调理化过程中，像细菌这样的粒子会被调理素(如抗体)标记，并被称为吞噬细胞的免疫细胞通过吞噬作用破坏。抗体与病原体上的特定抗原结合后，吞噬细胞被病原体吸引。在这个过程中，抗体的Fab区与抗原结合，而抗体的Fc区与吞噬细胞上的Fc受体结合，参与吞噬作用。

总体而言，抗体通过多种方式发挥作用。简单来说，抗体的生物学功能是与病原体及其产物结合，并促进其从体内清除。除了中和、凝集和促进吞噬外，抗体还可以激活补体系统、调节免疫反应、参与细胞毒性、调节细胞增殖和分化等。这些功能共同协作，使抗体成为免疫系统中重要的防御工具，帮助身体抵御感染和疾病。

4. 分类

抗体也被称为免疫球蛋白(Ig)。在人体中，有五种主要的抗体，每一类抗体在免疫反应中起着不同的作用。这些类别被鉴定为IgM, IgG, IgA, IgE和IgD，它们在重链的恒定区域有所不同，如图3所示

图3. 五种免疫球蛋白（Ig）类

IgM：在五种免疫球蛋白类别中，IgM是最庞大的一种，由五个Y形结构的部分组成。每个Y形部分通过二硫键与一个称为J链的连接单元连接在一起。IgM是胎儿产生的第一种免疫球蛋白，也是对抗原作出初次反应时首先产生的免疫球蛋白。

IgG：IgM在循环中占据最大比例，约占血清中所有免疫球蛋白的75%。IgM能够穿过血管甚至胎盘，为胎儿提供保护。IgG也被认为是最多功能的免疫球蛋白，承担其他所有免疫球蛋白类别的功能。

IgA：在血清中发现的IgA是单体，但在分泌物中发现的IgA是含有J链的二聚体。图3仅显示了分泌型IgA。IgA是泪液、唾液、初乳和粘液等分泌物中主要的免疫球蛋白类别，是黏膜免疫的重要组成部分。

IgE：IgE是血清中最不常见的免疫球蛋白，因其与嗜碱性粒细胞和肥大细胞等免疫细胞上的Fc受体结合能力非常强。IgE主要存在于唾液和粘液中。IgE的主要功能是在过敏反应中识别抗原。

IgD：IgD主要存在于B细胞表面，作为抗原的受体，并向B细胞发出激活信号。迄今为止，对IgD的功能了解相对较少。

总之，人类的五种免疫球蛋白类别通过其重链的类型进行区分，它们的功能并不完全相同。

5. 生产

抗体的特殊性质使其成为科学研究、疾病诊断和治疗等领域的有用工具。由于其广泛的应用，对抗体的需求不断增长。人工合成的抗体主要分为两种类型：单克隆抗体（mAb）和多克隆抗体（pAb）。随着技术的发展，出现了一种新型的人工合成抗体，即重组抗体（rAb）。

单克隆抗体

单克隆抗体的生产主要使用杂交瘤技术。该技术涉及将免疫原（抗原或能引发免疫反应的任何物质）注入宿主动物体内以触发免疫反应，从脾脏中分离激活的B细胞，将分离的B细胞与骨髓瘤细胞融合以产生杂交瘤细胞，筛选杂交瘤上清以选择能产生所需抗体的成功杂交瘤，克隆或扩增选择的杂交瘤以产生更多的抗体，然后对抗体进行纯化和测试。通过这个过程制备的抗体被称为单克隆抗体，只能识别抗原上的一个表位。

多克隆抗体

多克隆抗体的生产与单克隆抗体不同，但同样涉及对动物进行免疫注射。具体步骤如下：将免疫原注入宿主动物体内以触发免疫反应，从免疫动物的全血中取得血清，将血清与抗体分离和纯化，然后对得到的抗体进行测试。相比单克隆抗体的生产，这个过程更快且成本较低。多克隆抗体能够识别抗原上的多个表位。

重组抗体

重组抗体的生产与单克隆抗体或多克隆抗体的生产有很大不同，而更类似于重组蛋白的生产。重组抗体的生产依赖于重组DNA技术，该技术涉及使用基因重组将来自多个来源的基因材料组合在一起，创建在基因组中自然不存在的DNA序列，以产生具有设计特性的抗体。

6. 应用

抗体能够与独特的抗原高度特异地结合。这种特异性是各种实验方法的重要基础。抗体生产的进展使得大规模生产抗体成为可能。目前，抗体主要用于以下领域：

科学研究

抗体在免疫分析中得到广泛应用，如ELISA（酶联免疫吸附实验）、Western blotting（蛋白质印迹）、免疫组化（Immunohistochemistry）、免疫荧光（Immunofluorescence）、染色质免疫共沉淀（Chromatin immunoprecipitation）、免疫细胞化学（Immunocytochemistry）、流式细胞术（Flow cytometry）等。这些方法有助于检测和表征蛋白质。此外，抗体还用于纯化蛋白质，促进重组蛋白的生产。

疾病诊断

一些免疫分析方法也用于诊断目的。通过免疫分析检测特定蛋白质或抗体有助于确定疾病或感染的存在。例如，建议通过检测抗HCV抗体来初步确定是否存在HCV感染。

抗体疗法

单克隆抗体已成为治疗各种疾病的重要手段，包括癌症、慢性炎症性疾病、自身免疫性疾病和感染等。治疗性抗体通过多种方式发挥作用。例如，一些治疗性抗体通过与特定分子结合，刺激患者的免疫系统攻击患病细胞，而另一些抗体则阻断癌细胞用来逃避免疫攻击并生存的关键分子。

总之，抗体是生物体内一类重要的保护性蛋白质，具有与对应抗原高度特异性地结合的能力。这些保护性蛋白质由一类名为浆细胞的免疫细胞产生。在人体内，存在着五类主要的抗体，每一类抗体都具有不同的重链和功能。由于抗体与抗原之间的相互作用高度特异，因此抗体被用于许多领域，包括科学研究、疾病诊断和抗体疗法。