Антиденелер және иммундық жүйедегі рөлі

Антиденелер (иммуноглобулиндер) – бактериялар мен вирустарға қарсы күресетін, иммундық жүйенің маңызды құрамы. Антигендерді таниды және залалсыздандырады.

23 мин оқу

100%

Дереккөз: Antibody — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Белоктар, организмнің иммундық жүйесінің маңызды бөлігін құрайды

Белоктар класы

Антитело (Ab) – B-клеткалық рецептордың секрецияланған түрі; иммуноглобулин (Ig) термині B-клеткалық рецептордың мембранаға байланысқан немесе секрецияланған түрін білдіре алады, бірақ олар, негізінен, бір белок, сондықтан бұл терминдер көбінесе синоним ретінде қарастырылады. Антителолар – иммуноглобулин суперавторына жататын, Y-тәрізді үлкен белоктар, олар иммундық жүйе бактериялар мен вирустар сияқты антигендерді анықтау және залалсыздандыру үшін қолданады, соның ішінде ауру тудыратын антигендерді де. Антителолар молекулалардың әртүрлі химиялық құрамымен кез келген мөлшердегі антигенді тануы мүмкін. Әрбір антитело бір немесе бірнеше нақты антигенді таниды. Антиген сөзбе-сөз "антидене тудырушы" дегенді білдіреді, себебі антигеннің болуы антигенге қатысты антидененің түзілуіне себеп болады. Антидененің "Y" пішінінің әрбір ұшында антигендегі нақты эпитоппен байланысатын паратоп болады, бұл екі молекуланың дәлдікпен байланысуына мүмкіндік береді. Осы механизмді пайдалана отырып, антителолар иммундық жүйенің басқа бөліктерімен шабуылдайтын микробты немесе жұқтырылған жасушаны тиімді "белгілей" алады немесе оны тікелей залалсыздандыруға болады (мысалы, вирустың оның енуі үшін маңызды бөлігін бұғаттау арқылы). Иммундық жүйеге миллиондаған әртүрлі антигендерді тануға мүмкіндік беру үшін антидененің екі ұшындағы антигенді байланыстыратын орындар да соншалықты көп түрлі болады. Антидененің қалған құрылымы салыстырмалы түрде стандартты. Адамдарда антителолар бес классқа жатады, кейде оларды изотиптер деп атайды: IgA, IgD, IgE, IgG және IgM. Адам IgG және IgA антителолары да жеке субкласстарға бөлінеді (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4; IgA1 және IgA2). Класс антиденемен қозғалатын функцияларды (эффекторлық функциялар деп те аталады), сондай-ақ кейбір басқа құрылымдық ерекшеліктерді көрсетеді. Әртүрлі класс антителолары денеде қай жерде және иммундық жауаптың қай сатысында бөлінетіні де әртүрлі. Антиденелердің класс және субкласс есімдері түрлер арасында ортақ болуы мүмкін, бірақ олардың функциялары мен денеде таралуы әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы, егеуқұйрықтың IgG1 функциясы жағынан адамның IgG1-ге қарағанда адамның IgG2-ге жақын. Гуморальдық иммунитет термині көбінесе антидене жауабының синонимі ретінде қолданылады, бұл организмнің сұйықтықтарында (гуморларда) ерігіш белоктар түрінде болатын иммундық жүйенің функциясын сипаттайды, клеткалық иммунитеттен ерекшеленеді, ол көбінесе Т-клеткалардың (әсіресе цитотоксикалық Т-клеткалардың) жауаптарын сипаттайды. Жалпы, антителолар адаптивті иммундық жүйенің бөлігі болып саналады, бірақ бұл жіктеу күрделі болуы мүмкін. Мысалы, табиғи IgM, адаптивті емес, туа біткен иммундық жасушаларға ұқсас қасиеттері бар B1 клеткалық тегі арқылы жасалады, олар полиреактивтілікті көрсететін иммундық жауаптан тәуелсіз жасалған IgM антителоларын білдіреді – олар бірнеше ерекше (байланыссыз) антигендерді таниды. Олар иммундық жауаптың алғашқы кезеңдерінде комплемент жүйесімен бірге жұмыс істеп, антигенді жоюға және нәтижесінде пайда болған иммундық кешендерді лимфа түйіндеріне немесе көкбауырға жеткізуге көмектеседі, иммундық жауапты бастау үшін. Сондықтан осы жағдайда антителолардың функциясы адаптивті емес, туа біткен иммунитетке көбірек ұқсас. Дегенмен, жалпы антителолар адаптивті иммундық жүйенің бөлігі ретінде қарастырылады, өйткені олар ерекше ерекшелікті көрсетеді (кейбір ерекшеліктермен), генетикалық рекомбинация арқылы (тікелей туа біткен желіде кодталғаннан гөрі) өндіріледі және иммунологиялық жадтың көрінісі болып табылады. Иммундық жауап барысында B-клеткалар прогрессивті түрде антидене секрециялайтын жасушаларға (B-клеткалардың өздері антидене секрецияламайды; B-клеткалар, алайда, олардың бетінде антидененің мембранаға байланысқан түрі – B-клеткалық рецепторларды экспресс етеді) немесе жад B-клеткаларына дифференциацияланады. Антидене секрециялайтын жасушалар плазмабласттар мен плазма жасушаларын қамтиды, олар негізінен антидене секрециялау дәрежесі, өмір сүру ұзақтығы, метаболикалық бейімделу және беткі маркерлері бойынша ерекшеленеді. Плазмабластар – иммундық жауаптың алғашқы кезеңдерінде (классикалық сипатта – түйіндік орталықтан емес, фолликулярлық жолмен пайда болған) пайда болатын, жылдам көбейіп, қысқа өмір сүретін жасушалар, олар плазма жасушаларына одан әрі дифференциациялануға қабілетті. Әдебиет кейде шатастырады және плазмабластарды қысқа өмір сүретін плазма жасушалары ретінде сипаттайды – формальды түрде бұл дұрыс емес. Плазма жасушалары, керісінше, бөлінбейді (олар соңғы дифференциацияланған), олардың тірі қалуы үшін нақты жасуша түрлері мен цитокиндерден тұратын тірі қалу орталықтарына тәуелді. Плазма жасушалары антигеннің болуына қарамастан, үлкен мөлшерде антидене секрециялайды, плазма жасушасы тірі болғанша антигенге қатысты антидене деңгейі 0-ге төмендемейтініне кепілдік береді. Антидене секрециясының жылдамдығы, мысалы, иммундық жауапты стимуляциялайтын адъювант молекулаларының болуымен реттеледі, мысалы TLR лигандтары. Ұзақ өмір сүретін плазма жасушалары организмнің өмірі бойына тірі қалуы мүмкін. Классикалық түрде, ұзақ өмір сүретін плазма жасушаларын қамтитын тірі қалу орталықтары сүйек миында орналасқан, бірақ сүйек миындағы кез келген плазма жасушасы ұзақ өмір сүретінін болжауға болмайды. Алайда, басқа зерттеулер көрсетіп тұрғандай, тірі қалу орталықтары шырыш қабықшаларында да оңай құрылуы мүмкін – бірақ қатысты антидене класс ережесі сүйек миындағыдан өзгеше. B-клеткалары ұзақ өмір сүретін плазма жасушалары сияқты ондаған жылдар бойы сақталатын жад B-клеткаларына да дифференциациялана алады. Бұл жасушаларды екінші иммундық жауапта жылдам қайта шақыруға болады, класс ауысу, аффинитілік жетілу және антидене секрециялайтын жасушаларға дифференциациялану жүреді. Антителолар көптеген вакциналар мен инфекциялардың тудырған иммундық қорғанысының орталық бөлігі болып табылады (дегенмен иммундық жүйенің басқа компоненттері де қатысады және кейбір аурулар үшін антиденелерге қарағанда иммундық жауапты тудыруда әлдеқайда маңызды, мысалы, зостер). Микробтан туындаған инфекциядан ұзақ қорғану – яғни, микробтың денеге ену және көбейе бастау қабілеті (ауруға шақыру қажет емес) – антидененің үлкен мөлшерде тұрақты өндірілуіне байланысты, яғни тиімді вакциналар идеалды жағдайда ұзақ өмір сүретін плазма жасушаларына сүйенетін антидененің жоғары деңгейін тудырады. Сонымен қатар, медициналық маңызы бар көптеген микробтар бұрынғы инфекциялармен туындаған антиденелерден қашу үшін мутацияға ұшырай алады және ұзақ өмір сүретін плазма жасушалары аффинитілік жетілуге немесе класс ауысуға қабілетсіз. Бұл жад B-клеткалары арқылы өтемеленеді: бұрын кездескен антигендердің құрылымдық ерекшеліктерін сақтайтын микробтың жаңа варианттары оларға өзгерістерге бейімделетін жад B-клеткалық жауапты тудыруы мүмкін. Ұзақ өмір сүретін плазма жасушалары жад B-клеткаларының бетіндегілерге қарағанда жоғары аффинитілігі бар B-клеткалық рецепторларды секрециялайды деген ұсыныс бар, бірақ осы мәселе бойынша нәтижелер толығымен үйлесімді емес.

An antibody (Ab) is the secreted form of a B cell receptor; the term immunoglobulin (Ig) can refer to either the membrane bound form or the secreted form of the B cell receptor, but they are, broadly speaking, the same protein, and so the terms are often treated as synonymous. Antibodies are large, Y shaped proteins belonging to the immunoglobulin superfamily which are used by the immune system to identify and neutralize antigens such as bacteria and viruses, including those that cause disease. Antibodies can recognize virtually any size antigen with diverse chemical compositions from molecules. Each antibody recognizes one or more specific antigens. Antigen literally means "antibody generator", as it is the presence of an antigen that drives the formation of an antigen specific antibody. Each tip of the "Y" of an antibody contains a paratope that specifically binds to one particular epitope on an antigen, allowing the two molecules to bind together with precision. Using this mechanism, antibodies can effectively "tag" a microbe or an infected cell for attack by other parts of the immune system, or can neutralize it directly (for example, by blocking a part of a virus that is essential for its invasion). To allow the immune system to recognize millions of different antigens, the antigen binding sites at both tips of the antibody come in an equally wide variety. The rest of the antibody structure is relatively generic. In humans, antibodies occur in five classes, sometimes called isotypes: IgA, IgD, IgE, IgG, and IgM. Human IgG and IgA antibodies are also divided into discrete subclasses (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4; IgA1 and IgA2). The class refers to the functions triggered by the antibody (also known as effector functions), in addition to some other structural features. Antibodies from different classes also differ in where they are released in the body and at what stage of an immune response. Importantly, while classes and subclasses of antibodies may be shared between species (at least in name), their functions and distribution throughout the body may be different. For example, mouse IgG1 is closer to human IgG2 than human IgG1 in terms of its function. The term humoral immunity is often treated as synonymous with the antibody response, describing the function of the immune system that exists in the body's humors (fluids) in the form of soluble proteins, as distinct from cell mediated immunity, which generally describes the responses of T cells (especially cytotoxic T cells). In general, antibodies are considered part of the adaptive immune system, though this classification can become complicated. For example, natural IgM, which are made by B 1 lineage cells that have properties more similar to innate immune cells than adaptive, refers to IgM antibodies made independently of an immune response that demonstrate polyreactivity they recognize multiple distinct (unrelated) antigens. These can work with the complement system in the earliest phases of an immune response to help facilitate clearance of the offending antigen and delivery of the resulting immune complexes to the lymph nodes or spleen for initiation of an immune response. Hence in this capacity, the function of antibodies is more akin to that of innate immunity than adaptive. Nonetheless, in general antibodies are regarded as part of the adaptive immune system because they demonstrate exceptional specificity (with some exception), are produced through genetic rearrangements (rather than being encoded directly in germline), and are a manifestation of immunological memory. In the course of an immune response, B cells can progressively differentiate into antibody secreting cells (B cells themselves do not secrete antibody; B cells do, however, express B cell receptors, the membrane bound form of the antibody, on their surface) or memory B cells. Antibody secreting cells comprise plasmablasts and plasma cells, which differ mainly in the degree to which they secrete antibody, their lifespan, metabolic adaptations, and surface markers. Plasmablasts are rapidly proliferating, short lived cells produced in the early phases of the immune response (classically described as arising extrafollicularly rather than from the germinal center) which have the potential to differentiate further into plasma cells. The literature is sloppy at times and often describes plasmablasts as just short lived plasma cells formally this is incorrect. Plasma cells, in contrast, do not divide (they are terminally differentiated), and rely on survival niches comprising specific cell types and cytokines to persist. Plasma cells will secrete huge quantities of antibody regardless of whether or not their cognate antigen is present, ensuring that antibody levels to the antigen in question do not fall to 0, provided the plasma cell stays alive. The rate of antibody secretion, however, can be regulated, for example, by the presence of adjuvant molecules that stimulate the immune response such as TLR ligands. Long lived plasma cells can live for potentially the entire lifetime of the organism. Classically, the survival niches that house long lived plasma cells reside in the bone marrow, though it cannot be assumed that any given plasma cell in the bone marrow will be long lived. However, other work indicates that survival niches can readily be established within the mucosal tissues though the classes of antibodies involved show a different hierarchy from those in the bone marrow. B cells can also differentiate into memory B cells which can persist for decades similarly to long lived plasma cells. These cells can be rapidly recalled in a secondary immune response, undergoing class switching, affinity maturation, and differentiating into antibody secreting cells. Antibodies are central to the immune protection elicited by most vaccines and infections (although other components of the immune system certainly participate and for some diseases are considerably more important than antibodies in generating an immune response, e. g. herpes zoster). Durable protection from infections caused by a given microbe – that is, the ability of the microbe to enter the body and begin to replicate (not necessarily to cause disease) – depends on sustained production of large quantities of antibodies, meaning that effective vaccines ideally elicit persistent high levels of antibody, which relies on long lived plasma cells. At the same time, many microbes of medical importance have the ability to mutate to escape antibodies elicited by prior infections, and long lived plasma cells cannot undergo affinity maturation or class switching. This is compensated for through memory B cells: novel variants of a microbe that still retain structural features of previously encountered antigens can elicit memory B cell responses that adapt to those changes. It has been suggested that long lived plasma cells secrete B cell receptors with higher affinity than those on the surfaces of memory B cells, but findings are not entirely consistent on this point.

Антигенді байлау орны

Өзгермелі домендерді FV аймағы деп те атауға болады. Бұл Fab субөңірі антигенмен байланысады. Нақтырақ айтқанда, әрбір өзгермелі доменде үш гиперөзгермелі аймақ бар – ондағы аминқышқылдары антиденеден антиденеге ең көп өзгеріске ұшырайды. Ақуыз бүлінген кезде, бұл аймақтар антидененің бетінде бір-біріне жақын орналасқан β-талшықтардың үш иірімін құрайды. Бұл иірімдер комплементарлық анықтайтын аймақтар (CDR) деп аталады, себебі олардың пішіні антигеннің пішінімен сәйкес келеді. Әрбір ауыр және жеңіл тізбектің үш CDR-і бірлесіп антиденені байланыстыратын орынды құрайды, оның пішіні кішкентай антиген байланатын ойыстан бастап, үлкен бетке дейін, немесе антигендегі ойыққа енетін шығыңқыға дейін болуы мүмкін. Дегенмен, көбінесе байлау энергиясының көп бөлігіне бірнеше қалдықтар ғана үлес қосады. Соңғы уақытта Норт және басқалар, сондай-ақ Николудис және басқалар бұл туралы жазды. Алайда, антидененің байланысу орнын сипаттау үшін тек бір статикалық құрылымды пайдалану антидененің функциясы мен қасиеттерін түсінуді және сипаттауды шектейді. Антидене құрылымын болжауды жақсарту және күшті корреляцияланған CDR иірімдері мен интерфейс қозғалыстарын ескеру үшін антидене паратоптарын ерітіндіде әр түрлі ықтималдықпен өзара айналатын күйлер ретінде сипаттау керек. Иммундық желі теориясы аясында CDR-лер идиотиптер деп те аталады. Иммундық желі теориясына сәйкес, адаптивті иммундық жүйе идиотиптер арасындағы өзара әрекеттесу арқылы реттеледі.

Антитело кешендері

Ал бөлінген антиденелер бір Y пішінді бірлік, мономер түрінде кездесуі мүмкін. Дегенмен, кейбір антидене кластары екі Ig бірлігінен тұратын димерлерді (IgA сияқты), төрт Ig бірлігінен тұратын тетрамерлерді (телеост балықтарының IgM-і сияқты) немесе бес Ig бірлігінен тұратын пентамерлерді (шарқұйрық IgW немесе сүтқоректілердің IgM-і сияқты) құрайды, ал кейде алты бірліктен тұратын гексамерлер де пайда болады. IgG да гексамерлер құрауы мүмкін, бірақ бұл үшін J тізбегі қажет емес. IgA тетрамерлері мен пентамерлері де кездеседі. Антиденелер антигенмен байланысып кешендер құрауы да мүмкін: мұндай кешендер антиген-антидене кешені немесе иммундық кешен деп аталады. Шағын антигендер екі антиденені байланыстырып, димерлер, тримерлер, тетрамерлер және т.б. антиденелердің түзілуіне себеп болуы мүмкін. Көп валентті антигендер (мысалы, көп эпитоптары бар жасушалар) антиденелермен ірі кешендер құрауы мүмкін. Мысалы, қан топтарын анықтау үшін қолданылатын Кумбс тестісіндегі қызыл қан жасушаларының антиденелермен бірігіп, түйірленуі (агглютинация) осыған дәлел. Ірі түйірлер ерімейтін болып, көзге көрінетін шөкпелерге айналады.

Жеңіл тізбек түрлері

Сүтқоректілерде иммуноглобулиннің жеңіл тізбектерінің екі түрі бар, олар ламбда (λ) және каппа (κ) деп аталады. Дегенмен, олардың арасында функционалдық айырмашылық белгілі емес, және екеуі де ауыр тізбектердің бес негізгі түрінің кез келгенімен кездесуі мүмкін. Сырғақты балықтар (мысалы, акулалар) тек ауыр тізбекті антиденелерді (яғни, жеңіл тізбектерсіз) өндіреді, сонымен қатар олар ұзын тізбекті пентамерлерге ие (молекуласына бес тұрақты бірлікпен). Түйелер, ламалар, альпакалар сияқты камелидтер де тек ауыр тізбекті антиденелерді өндіруімен ерекшеленеді. + Сүтқоректілерде кездеспейтін антиденелер кластары Класс Түрлері Сипаттамасы IgY Құстар мен бауырымен жорғалаушыларда кездеседі; сүтқоректілердегі IgG-ге ұқсас. IgW Акулалар мен скаттарда кездеседі; сүтқоректі IgD-мен байланысты. IgT/Z Телост балықтарда кездеседі.

Антидене- антиген өзара әрекеттесулері

Антидене паратопы антиген эпитопымен өзара әрекеттеседі. Антигеннің бетінде әдетте үзіліссіз орналасқан әртүрлі эпитоптар болады, ал нақты антигендегі басым эпитоптар детерминанттар деп аталады. Антидене мен антиген кеңістіктік үйлесімділік арқылы (кілт пен құлыптай) өзара әрекеттеседі. Fab эпитопымен өзара әрекеттесуге қатысатын молекулалық күштер әлсіз және нақты емес – мысалы, электростатикалық күштер, сутекті байланыстар, гидрофобтық өзара әрекеттесулер және Ван дер Ваальс күштері. Бұл антидене мен антиген арасындағы байланыс қайтымды екенін білдіреді, ал антидененің антигенге деген туыстығы абсолютті емес, салыстырмалы. Әлсіз байланыс антидененің әртүрлі туыстық жақындықпен әртүрлі антигендермен қиылысатын реакцияға түсуіне мүмкіндік береді.

Қосымшаның белсенділігі

Жер бетіндегі антигендерге (мысалы, бактерияларда) байланысатын антиденелер өздерінің Fc аймағы арқылы комплемент каскадының бірінші құраушысын тартады және "классикалық" комплемент жүйесін іске қосады.

Эффектор жасушаларының белсенділігі

Жасушалардың сыртында көбейетін патогендермен күресу үшін антиденелер оларды біріктіріп, агглютинацияға түсіреді. Антителода кем дегенде екі паратоп болғандықтан, ол бірнеше антигендегі бірдей эпитоптарға байланысып, бірден көп антигенді байланыстыра алады. Патогенді қаптау арқылы антиденелер, олардың Fc аймағын танитын жасушаларда патогенге қарсы тиімді функцияларды белсендіреді. Ксенотрансплантацияланған органдардың қабылдамауының себебі, ішінара, донор тініндегі αGal антигендеріне байланысатын, қабылдаушының сарысуында айналыста жүрген табиғи антиденелер болуымен байланысты деп саналады.

Иммуноглобулиннің әртүрлілігі

Іс жүзінде барлық микробтар антиденелік жауапты тудыруы мүмкін. Көптеген түрлі микробтарды сәтті тану және жою үшін антиденелердің әртүрлілігі қажет; олардың аминқышқылдық құрамы әртүрлі болғандықтан, олар көптеген антигендермен өзара әрекеттесе алады. Адамдар шамамен 10 миллиардқа жуық әртүрлі антиденелерді жасайды деп есептеледі, олардың әрқайсысы антигеннің ерекше эпитопына байланыса алады. Бір адамда антиденелердің үлкен қоры жасалса да, осы ақуыздарды жасауға қол жетімді гендер саны адам геномының мөлшерімен шектеледі. Омыртқалы B жасушаларына салыстырмалы түрде аз ғана антидене гендерінен антиденелердің әртүрлі жиынтығын жасауға мүмкіндік беретін бірнеше күрделі генетикалық механизмдер пайда болған.

Доменнің өзгергіштігі

Антителоны кодтайтын хромосомалық аймақ үлкен және антителоның әр домені үшін бірнеше ерекше гендік локустарды қамтиды. Ауыр тізбек гендерін қамтитын хромосомалық аймақ (IGH@) 14-ші хромосомада, ал лямбда және каппа жеңіл тізбек гендерін қамтитын локустар (IGL@ және IGK@) адамдарда 22-ші және 2-ші хромосомаларда орналасқан. Осы домендердің бірі өзгермелі домен деп аталады, ол әрбір антителоның ауыр және жеңіл тізбегінде кездеседі, бірақ әртүрлі В-клеткаларынан пайда болған әртүрлі антителоларда өзгеше болуы мүмкін. Өзгермелі домендер арасындағы айырмашылықтар гиперөзгермелі аймақтар (HV 1, HV 2 және HV 3) немесе комплементарлық анықтау аймақтары (CDR1, CDR2 және CDR3) деп аталатын үш циклде орналасқан. CDR-лер өзгермелі домендер ішінде сақталған каркас аймақтарымен сүйеніп тұрады. Ауыр тізбек локусы шамамен 65 түрлі өзгермелі домен генін қамтиды, олардың барлығы CDR-лері бойынша ерекшеленеді. Бұл гендерді антителоның басқа домендері үшін гендер жиынтығымен біріктіру арқылы жоғары дәрежеде өзгермелілікке ие антителолардың кең спектрін құруға болады. Бұл комбинация V(D)J рекомбинациясы деп аталады, ол төменде талқыланады.

V ((D) J рекомбинациясы

Иммуноглобулиндердің соматикалық рекомбинациясы, сондай-ақ V(D)J рекомбинациясы деп аталады, бірегей иммуноглобулиннің өзгермелі аймағын қалыптастыруға қатысады. Әрбір иммуноглобулиннің ауыр немесе жеңіл тізбегінің өзгермелі аймағы ген сегменттері (субгендер) деп аталатын бірнеше бөліктерде кодталған. Бұл сегменттер өзгермелі (V), әртүрлілік (D) және қосылу (J) сегменттері деп аталады. Ламбда жеңіл тізбекті иммуноглобулиннің бірнеше субгендерінің (мысалы, V2 отбасы) қайта құрылуы микроРНК miR-650-нің белсендірілуімен байланысты, ол В-жасушаларының биологиясына одан әрі әсер етеді. RAG ақуыздары V(D)J рекомбинациясында ДНК-ны белгілі бір аймақта кесуде маңызды рөл атқарады.

Соматикалық гипермутация және аффинитеттік жетілу

Антигенмен белсендірілгеннен кейін В-лимфоциттері тез көбейе бастайды. Осы қарқынды бөлінетін жасушаларда ауыр және жеңіл тізбектердің өзгермелі домендерін кодтайтын гендер соматикалық гипермутация (SHM) деп аталатын процесс арқылы жоғары деңгейде нүктелік мутацияға ұшырайды. SHM нәтижесінде әрбір өзгермелі генге, әрбір жасуша бөлінуіне шамамен бір нуклеотидтік өзгеріс түседі. Соның салдарынан, қыз клеткалардың кез келгені антидене тізбектерінің өзгермелі домендерінде шамалы аминқышқылдық айырмашылықтарға ие болады. Бұл антиденелер қорының әртүрлілігін арттырады және антидененің антигенмен байланысу қабілетіне әсер етеді. Кейбір нүктелік мутациялар бастапқы антиденеге қарағанда антигенмен нашар байланысатын (төмен қабілеттілік) антиденелердің түзілуіне алып келеді, ал кейбір мутациялар керісінше, күшті байланысатын (жоғары қабілеттілік) антиденелерді жасайды. Бетінде жоғары қабілеттілік антиденелерін экспрессиялайтын В-лимфоциттері басқа жасушалармен өзара әрекеттесу кезінде күшті өмір сүру сигналын алады, ал төмен қабілеттілік антиденелері барлар мұны алмайды және апоптозбен өледі.

Сыныптарды ауыстыру

Изотип немесе класты ауыстыру – В клеткасының белсендірілуінен кейін жүретін биологиялық процесс, ол клеткаға антиденелердің әртүрлі кластарын (IgA, IgE немесе IgG) өндіруге мүмкіндік береді. Класты ауыстыру ауыр тізбекті ген локусында "класты ауыстыру рекомбинациясы" (CSR) деп аталатын механизм арқылы іске асырылады. Бұл механизм әр тұрақты аймақ генінің (δ тізбегінен басқа) ДНҚ-да жоғары жағында табылған, "ауыстырғыш" (S) аймақтар деп аталатын сақталған нуклеотидтік мотивтерге тәуелді. ДНҚ тізбегі екі таңдалған S аймағында ферменттер тізбегінің әрекетімен үзіледі. Өзгермелі домен экзоны "гомолог емес ұштарды қосу" (NHEJ) деп аталатын процесс арқылы қажетті тұрақты аймаққа (γ, α немесе ε) қайта қосылады. Бұл процесс нәтижесінде басқа изотиптің антиденесін кодтайтын иммуноглобулин гені пайда болады.

Ерекшелік белгілері

Антитело бір антигенге немесе эпитопқа ғана таңдаулылық танытса, моноспецификалық деп аталады, егер екі түрлі антигенге немесе бір антигендегі екі түрлі эпитопқа байланысса, биспецификалық деп аталады. Егер антителолар тобы әртүрлі антигендерге байланысса, онда олар поливалентті (немесе спецификалық емес) деп аталады. Ал моноклональды антиденелер – бір ғана В клеткасы өндіретін бір-бірімен толықтай сәйкес антиденелер.

Асимметриялық антиденелер

Гетеродимерлік антиденелер, сондай-ақ асимметриялық антиденелер, антиденелердің «қолдарына» әртүрлі дәрілерді бекіту үшін үлкен икемділік пен жаңа форматтарға мүмкіндік береді. Гетеродимерлік антиденелердің ең көп қолданылатын форматтарының бірі – «тізелер ойыққа» форматы. Бұл формат антиденелердегі тұрақты аймақтың ауыр тізбек бөлігіне тән. «Тізелер» бөлігін жасау үшін кішкентай аминқышқылы үлкенімен ауыстырылады. Ал «ойық» үлкен аминқышқылын кішкентайымен алмастыру арқылы құрылады. «Тізелерді» «ойықтармен» байланыстыратын нәрсе – әр тізбектегі дисульфидтік байланыстар. «Тізелер ойыққа» пішіні антиденеге тәуелді жасушалық цитотоксикалық әсерді күшейтеді. Бір тізбекті өзгермелі фрагменттер (scFv) ауыр және жеңіл тізбектің өзгермелі доменіне қысқа линкер пептиді арқылы қосылады. Линкер глицинге бай, бұл оған икемділік береді, ал серин/треонин – ерекшелік қасиетін сыйлайды. Екі түрлі scFv фрагментін шарнир аймағы арқылы ауыр тізбектің тұрақты доменіне немесе жеңіл тізбектің тұрақты доменіне біріктіруге болады. Бұл антиденеге екі антигенге қатысты ерекше байланыс қабілетін береді, яғни биспецификалық етеді. «Тізелер ойыққа» форматы гетеродимерлердің түзілуін жақсартады, бірақ гомодимерлердің түзілуін тоқтатпайды. Гетеродимерлік антиденелердің тиімділігін одан да арттыру үшін көптеген ғалымдар жасанды құрылымдарға көңіл бөлуде. Жасанды антиденелер – антидене молекуласының функционалдық стратегиясын қолданатын, бірақ табиғи антидененің циклдық және құрылымдық шектеулерімен шектелмейтін әртүрлі ақуыз мотивтері. Тізбе және үш өлшемді кеңістіктің комбинациялық дизайнын басқару арқылы табиғи дизайдан асып, әртүрлі дәрілердің комбинацияларын «қолдарға» бекітуге болады. Гетеродимерлік антиденелердің қабылдай алатын пішіндерінің диапазоны кең, сонымен қатар «қолдарға» бекітілген дәрілер әр «қолда» бірдей болуы міндетті емес, бұл қатерлі ісіктерді емдеуде дәрілердің әртүрлі комбинацияларын қолдануға мүмкіндік береді. Фармацевтикалық компаниялар жоғары тиімді биспецификалық және тіпті мультиспецификалық антиденелерді өндіре алады. Бұл антиденелердің функционалдық деңгейі таң қалдырады, өйткені табиғи пішінден осындай өзгеріс функционалдықтың төмендеуіне әкелуі керек еді.

Heterodimeric antibodies, which are also asymmetrical antibodies, allow for greater flexibility and new formats for attaching a variety of drugs to the antibody arms. One of the general formats for a heterodimeric antibody is the "knobs into holes" format. This format is specific to the heavy chain part of the constant region in antibodies. The "knobs" part is engineered by replacing a small amino acid with a larger one. It fits into the "hole", which is engineered by replacing a large amino acid with a smaller one. What connects the "knobs" to the "holes" are the disulfide bonds between each chain. The "knobs into holes" shape facilitates antibody dependent cell mediated cytotoxicity. Single chain variable fragments (scFv) are connected to the variable domain of the heavy and light chain via a short linker peptide. The linker is rich in glycine, which gives it more flexibility, and serine/threonine, which gives it specificity. Two different scFv fragments can be connected together, via a hinge region, to the constant domain of the heavy chain or the constant domain of the light chain. This gives the antibody bispecificity, allowing for the binding specificities of two different antigens. The "knobs into holes" format enhances heterodimer formation but does not suppress homodimer formation. To further improve the function of heterodimeric antibodies, many scientists are looking towards artificial constructs. Artificial antibodies are largely diverse protein motifs that use the functional strategy of the antibody molecule, but are not limited by the loop and framework structural constraints of the natural antibody. Being able to control the combinational design of the sequence and three dimensional space could transcend the natural design and allow for the attachment of different combinations of drugs to the arms. Heterodimeric antibodies have a greater range in shapes they can take and the drugs that are attached to the arms do not have to be the same on each arm, allowing for different combinations of drugs to be used in cancer treatment. Pharmaceuticals are able to produce highly functional bispecific, and even multispecific, antibodies. The degree to which they can function is impressive given that such a change of shape from the natural form should lead to decreased functionality.

Хромосомааралық ДНК транспозициясы

Антителолардың әртараптануы көбінесе соматикалық гипермутация, класс ауыстыру және BCR генінің локустарын бағыттайтын аффинитеттік жетілу арқылы жүзеге асады, бірақ кейде бұрынғыдан өзгеше әртараптану түрлері де тіркелген. Мысалы, Plasmodium falciparum қоздырған безгек жағдайында, бұрын жұқтырған адамдардың антиденелерінің кейбіреулері 19-шы хромосомадан 98 аминқышқылынан тұратын, лейкоциттермен байланысты иммуноглобулинге ұқсас рецептор 1, LAIR1 фрагментін қамтитын инсерцияны көрсетті. Бұл хромосомааралық транспозицияның бір түрін білдіреді. LAIR1 әдетте коллагенмен байланысады, бірақ P. falciparum жұқтырған қызыл қан жасушаларының бетінде жоғары деңгейде экспрессияланатын қайталамалы аралас полипептидтер (RIFIN) отбасының мүшелерін тануға қабілетті. Шындығында, бұл антиденелер RIFIN-ге қатысты аффинитетті күшейтетін, ал коллагенге қатысты аффинитетті жоятын аффинитеттік жетілуге ұшырады. Бұл "LAIR1-ді қамтитын" антиденелер Танзания және Мали донорларының 5-10%-ында табылды, бірақ еуропалық донорларда жоқ. Дегенмен, еуропалық донорларда да шынтақ буынының ішінде 100-1000 нуклеотидтік фрагменттер анықталды. Бұл ерекше құбылыс безгекке тән болуы мүмкін, себебі инфекция геномдық тұрақсыздықты тудыратыны белгілі.

Тарих

Антитело деген термин алғаш рет Пол Эрлихтің бір мәтінінде қолданылған. Антикорпер (антидене деген неміс сөзі) термині оның 1891 жылы қазанда жарияланған "Эксперименталды иммунитет зерттеулері" мақаласының қорытындысында кездеседі, онда "егер екі зат екі түрлі антикорперді тудырса, онда олар өзі әртүрлі болуы керек" деп айтылады. Алайда, бұл термин бірден қабылданбады және антидене үшін бірнеше басқа терминдер ұсынылды: Immunkörper, Amboceptor, Zwischenkörper, сенсибилизациялайтын зат, копула, Desmon, филоцитаза, фиксатор және Immunisin. Флоридадағы Скриппс ғылыми-зерттеу институтының кампусы үшін жасалған антитело, Леонардо да Винчидің Витрув адамына сілтеме жасайтын сақинаға орналастырылған, осылайша антитело мен адам денесінің ұқсастығын көрсетеді. Антителоларды зерттеу 1890 жылы Эмиль фон Беринг пен Китасато Шибасабуро дифтерия және тетанус токсиндеріне қарсы антиденелердің активтілігін сипаттағаннан кейін басталды. Фон Беринг пен Китасато гуморальдық иммунитет теориясын ұсынды, бұл теория бойынша сарысудағы медиатор шетелдік антигенмен әрекеттесе алады. Оның идеясы Пауль Эрлихті 1897 жылы антидене мен антигеннің өзара әрекеттесуі үшін бүйірлік тізбек теориясын ұсынуға итермеледі, ол жасуша бетіндегі рецепторлардың ("бүйірлік тізбектер" деп сипатталған) арнайы түрде токсиндерге байланыса алатынын болжады – "құлып және кілт" сияқты өзара әрекеттесу арқылы – және бұл байланыс реакциясы антиденелердің өндірілуіне түрткіс береді. Басқа зерттеушілер антиденелердің қанда еркін жүретініне сенді, ал 1904 жылы Альмрот Райт бактерияларды фагоцитоз және өлтіру үшін белгілеуге арналған ерігіш антиденелер бар екенін көрсетті; ол бұл процесті опсонизация деп атады. 1920 жылдары Майкл Хайдельбергер мен Освальд Эйвери антигендер антиденелермен тұнбаға түсетінін байқап, антиденелер ақуыздан тұратынын көрсетті. Антиген-антидене байланысының биохимиялық қасиеттерін Джон Маррак 1930 жылдардың соңында егжей-тегжейлі зерттеді. Келесі маңызды жетістік 1940 жылдары болды, Лайнус Паулинг Эрлих ұсынған "құлып және кілт" теориясын растады, антиденелер мен антигендер арасындағы өзара әрекеттесу олардың химиялық құрамына қарағанда пішініне көбірек байланысты екенін көрсетті. 1948 жылы Астрид Фагреус плазмалық В-клеткалардың антиденелерді өндіруге жауапты екенін анықтады. Алдағы жұмыстар антидене ақуыздарының құрылымын сипаттауға бағытталды. Бұл құрылымдық зерттеулердегі маңызды жетістік 1960 жылдардың басында Джеральд Эдельман мен Джозеф Галлидің антидене жеңіл тізбектерін ашқандығы және олардың бұл ақуыздың 1845 жылы Генри Бенс Джонс сипаттаған Бенс Джонс ақуызымен бірдей екенін түсінуі болды. Эдельман антиденелердің дисульфидтік байланыстармен байланысқан ауыр және жеңіл тізбектерден тұратынын анықтады. Шамамен сол уақытта Родни Портер IgG-нің антидене байланысатын (Fab) және антидене құйрығы (Fc) аймақтарын сипаттады. Бұл ғалымдар IgG-нің құрылымы мен толық аминқышқылдық тізбесін анықтады, бұл жетістік үшін олар 1972 жылы физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығымен марапатталды. Бұл ерте зерттеулердің көпшілігі IgM және IgG-ге бағытталған болса, басқа иммуноглобулин изотоптары 1960 жылдары анықталды: Томас Томаси секреторлық антиденені (IgA) тапты; Дэвид С. Роу және Джон Л. Фейи IgD-ді тапты; ал Кимишиге Ишизака мен Теруко Ишизака IgE-ді тапты және оның аллергиялық реакцияларға қатысы бар антиденелер класы екенін көрсетті. 1976 жылдан басталган тәжірибелер сериясында Сусуму Тонегава генетикалық материалдың өзін-өзі қайта ұйымдастырып, қолда бар антиденелердің кең спектрін құрай алатынын көрсетті.

The first use of the term "antibody" occurred in a text by Paul Ehrlich. The term Antikörper (the German word for antibody) appears in the conclusion of his article "Experimental Studies on Immunity", published in October 1891, which states that, "if two substances give rise to two different Antikörper, then they themselves must be different". However, the term was not accepted immediately and several other terms for antibody were proposed; these included Immunkörper, Amboceptor, Zwischenkörper, substance sensibilisatrice, copula, Desmon, philocytase, fixateur, and Immunisin. Created for the Florida campus of the Scripps Research Institute, the antibody is placed into a ring referencing Leonardo da Vinci's Vitruvian Man thus highlighting the similarity of the antibody and the human body.]] The study of antibodies began in 1890 when Emil von Behring and Kitasato Shibasaburō described antibody activity against diphtheria and tetanus toxins. Von Behring and Kitasato put forward the theory of humoral immunity, proposing that a mediator in serum could react with a foreign antigen. His idea prompted Paul Ehrlich to propose the side chain theory for antibody and antigen interaction in 1897, when he hypothesized that receptors (described as "side chains") on the surface of cells could bind specifically to toxins – in a "lock and key" interaction – and that this binding reaction is the trigger for the production of antibodies. Other researchers believed that antibodies existed freely in the blood and, in 1904, Almroth Wright suggested that soluble antibodies coated bacteria to label them for phagocytosis and killing; a process that he named opsoninization. In the 1920s, Michael Heidelberger and Oswald Avery observed that antigens could be precipitated by antibodies and went on to show that antibodies are made of protein. The biochemical properties of antigen antibody binding interactions were examined in more detail in the late 1930s by John Marrack. The next major advance was in the 1940s, when Linus Pauling confirmed the lock and key theory proposed by Ehrlich by showing that the interactions between antibodies and antigens depend more on their shape than their chemical composition. In 1948, Astrid Fagraeus discovered that B cells, in the form of plasma cells, were responsible for generating antibodies. Further work concentrated on characterizing the structures of the antibody proteins. A major advance in these structural studies was the discovery in the early 1960s by Gerald Edelman and Joseph Gally of the antibody light chain, and their realization that this protein is the same as the Bence Jones protein described in 1845 by Henry Bence Jones. Edelman went on to discover that antibodies are composed of disulfide bond linked heavy and light chains. Around the same time, antibody binding (Fab) and antibody tail (Fc) regions of IgG were characterized by Rodney Porter. Together, these scientists deduced the structure and complete amino acid sequence of IgG, a feat for which they were jointly awarded the 1972 Nobel Prize in Physiology or Medicine. While most of these early studies focused on IgM and IgG, other immunoglobulin isotypes were identified in the 1960s: Thomas Tomasi discovered secretory antibody (IgA); David S. Rowe and John L. Fahey discovered IgD; and Kimishige Ishizaka and Teruko Ishizaka discovered IgE and showed it was a class of antibodies involved in allergic reactions. In a landmark series of experiments beginning in 1976, Susumu Tonegawa showed that genetic material can rearrange itself to form the vast array of available antibodies.

Ауруды анықтау

Белгілі бір антиденелерді анықтау – медициналық диагностиканың өте кең таралған түрі, ал серология сияқты қолданыстар осы әдістерге негізделген. Мысалы, ауруды диагностикалау үшін биохимиялық талдауларда қаннан Эпштейн-Барр вирусына немесе Лайм ауруына қарсы бағытталған антиденелердің титрін анықтайды. Егер бұл антиденелер табылмайтын болса, онда адам инфекцияланбаған немесе инфекция ұзақ бұрын болған, ал осы антиденелерді өндіретін В-лимфоциттері табиғи түрде жойылған. Клиникалық иммунологияда пациенттің антиденелер профилін сипаттау үшін иммуноглобулиндердің жеке кластарының деңгейі нефлометрия (немесе турбидиметрия) арқылы өлшенеді. Иммуноглобулиндердің әртүрлі кластарының деңгейінің жоғарылауы кейде диагнозы нақты емес науқастарда бауыр зақымдануының себебін анықтауға көмектеседі. Кумбс сынағы қан құюға дайындық кезінде антиденелерді тексеруге, сондай-ақ жүктілікке дайындалып жатқан әйелдерде антиденелерді тексеруге қолданылады. Адам хориондық гонадотропиніне қарсы алынған антиденелер тікелей сатылатын жүктілік сынақтарында қолданылады. Жаңа диоксаборолан химиясы антиденелерді радиоактивті фтормен (18F) белгілеуге мүмкіндік береді, бұл позитронды эмиссиялық томография (ПЭТ) арқылы ісікті визуализациялауға жол ашады.

Ауруларды емдеу

Таргеттелген моноклоналды антиденелер терапиясы ревматоидты артрит, мультипль склероз, псориаз және көптеген түрдегі қатерлі ісіктерді, соның ішінде Ходжкин емес лимфома, колоректальдық қатерлі ісік, бас және мойын қатерлі ісігі, және сүт безі қатерлі ісігін емдеу үшін қолданылады. Кейбір иммундық жетіспеушіліктер, мысалы, Х-хромосомаға байланысты агаммаглобулинемия және гипогаммаглобулинемия, антиденелердің толық немесе ішінара жетіспеушілігіне алып келеді. Осы аурулар көбінесе иммунитеттің қысқа мерзімді түрін – пассивті иммунитетті шақыру арқылы емделеді. Пассивті иммунитет адам немесе жануар сарысуы, жинақталған иммуноглобулин немесе моноклоналды антиденелер түріндегі дайын антиденелерді ауруға шалдыққан адамға беру арқылы қамтамасыз етіледі.

Пренатальді терапия

Rh факторы, сонымен қатар Rh D антигені деп те аталады, – қызыл қан жасушаларында табиғатынан болатын антиген; Rh оң (Rh+) адамдарда бұл антиген болады, ал Rh теріс (Rh–) адамдарда жоқ. Әдеттегі босану кезінде, босану салдарынан немесе жүктілік кезінде туындаған асқынулар кезінде ұрықтың қаны ананың денесіне өтуі мүмкін. Rh үйлесімсіз ана мен бала болған жағдайда, қанның араласуы Rh теріс ананы Rh оң баланың қан жасушаларындағы Rh антигеніне сезімтал етуі мүмкін, бұл жүктіліктің қалған бөлігіне және кез келген келесі жүктіліктерге жаңа туған нәрестенің гемолитикалық ауруының қаупін тудырады. Rho(D) иммундық глобулин антиденелері адамның RhD антигеніне қатысты ерекше. Rh антиденелері Rh теріс анада Rh оң ұрық болған кезде туындауы мүмкін сезімталдықтың алдын алу мақсатымен жүктілікке дейінгі емдеу схемасының бір бөлігі ретінде қолданылады. Ананы Rh антиденелерімен емдеу жарақат алғаннан және босанғаннан кейін ананың денесіндегі ұрықтан Rh антигенін жояды. Бұл антиген аналық B жасушаларын "есте сақтау" үшін стимулдауға үлкермес бұрын, Rh антигенін есте сақтауға қабілетті B жасушаларын құру арқылы жүзеге асырылады. Осылайша, оның гуморальды иммундық жүйесі Rh антиденелерін өндірмейді және қазіргі немесе келесі балалардың Rh антигендеріне шабуыл жасамайды. Rho(D) иммундық глобулинмен емдеу Rh ауруына әкелуі мүмкін сезімталдықтың алдын алады, бірақ аурудың өзіне ем жасамайды немесе алдын алмайды. Антигеннің бір эпитопына қатысты антидене алу үшін антидене шығаратын лимфоциттер жануардан бөлініп алынып, оларды қатерлі жасушалармен біріктіру арқылы мәңгілікке сақталады. Біріктірілген жасушалар гибридомалар деп аталады және олар мәдени ортада антидене шығаруды тоқтатпай, үздіксіз өседі. Жеке гибридома жасушалары сұйыту арқылы клондау арқылы оқшауланып, барлығы бірдей антидене өндіретін жасуша клондары жасалады; бұл антиденелер моноклоналды антиденелер деп аталады. Поликлоналды және моноклоналды антиденелер көбінесе А/G белгісі немесе антигендік туыстық хроматографиясы арқылы тазартылады. Зерттеулерде тазартылған антиденелер көптеген қолдануларда қолданылады. Зерттеу мақсатындағы антиденелерді антидене жеткізушілерден тікелей немесе арнайы іздеу жүйесін пайдалану арқылы табуға болады. Зерттеу антиденелері көбінесе жасуша ішіндегі және жасуша сыртындағы белоктарды анықтау және орналастыру үшін қолданылады. Антиденелер ағыс цитометриясында жасуша түрлерін олардың өндіретін белоктары бойынша ажырату үшін қолданылады; жасуша түрлерінің әртүрлілері олардың бетіндегі дифференциациялық молекулалардың әртүрлі комбинацияларын өндіреді және әртүрлі жасуша ішіндегі және секрецияланатын белоктарды шығарады. Олар сондай-ақ иммунопреципитацияда белоктарды және олармен байланысты кез келген заттарды (қоса иммунопреципитация) жасуша лизатындағы басқа молекулалардан бөлу үшін, электрофорезбен бөлінген белоктарды анықтау үшін Батыс блот талдауында және тіндердегі белок экспрессиясын зерттеу үшін иммуногистохимияда немесе иммунофлуоресценцияда қолданылады, микроскоптың көмегімен жасушалар ішіндегі белоктарды анықтауға көмектеседі. Белоктарды антиденелерді пайдалана отырып ELISA және ELISpot әдістерімен де анықтауға және сандық өлшеуге болады. Зерттеуде қолданылатын антиденелер – өте қуатты, бірақ көптеген мәселелер тудыратын реагенттер, кез келген экспериментте, соның ішінде кросс-реактивтілік немесе антидененің бірнеше эпитоптарды тануы және аффиниттілік, эксперименттік жағдайларға байланысты кеңінен өзгеруі мүмкін (мысалы, pH, еріткіш, тіндердің күйі және т.б.). Зерттеушілер антиденелерді растау және антиденелер туралы есеп беру жолдарын жақсарту үшін көптеген әрекеттер жасады. Антиденелерді өз жұмысында қолданатын зерттеушілер оларды дұрыс тіркеуі керек, осылайша олардың зерттеулерін қайталауға (және басқа зерттеушілермен тексеруге және біліктілігін арттыруға) мүмкіндік беруі керек. Академиялық мақалаларда сілтеме берілген зерттеу антиденелерінің жартысынан азы ғана оңай анықталады. 2014 және 2015 жылдары F1000 журналында жарияланған мақалалар зерттеушілерге зерттеу антиденелерін пайдалану туралы есеп беру бойынша нұсқаулық береді. RRID мақаласы антидене тізілімінен деректерді алатын RRID ғылыми ресурстарды сілтемелеу стандартын қолданатын 4 журналда жарияланды (Force11 тобындағы мәліметтерді де қараңыз). Антидене аймақтары биомедициналық зерттеулерді одан әрі дамытуға, дәрілердің өз мақсатына жетуіне бағыт беру арқылы көмектеседі. Бірнеше қолданулар бактериялық плазмидтерді антидененің Fc аймағымен белгілеуді қамтиды, мысалы, pFUSE Fc плазмиді.

Rh factor, also known as Rh D antigen, is an antigen found on red blood cells; individuals that are Rh positive (Rh+) have this antigen on their red blood cells and individuals that are Rh negative (Rh–) do not. During normal childbirth, delivery trauma or complications during pregnancy, blood from a fetus can enter the mother's system. In the case of an Rh incompatible mother and child, consequential blood mixing may sensitize an Rh mother to the Rh antigen on the blood cells of the Rh+ child, putting the remainder of the pregnancy, and any subsequent pregnancies, at risk for hemolytic disease of the newborn. Rho(D) immune globulin antibodies are specific for human RhD antigen. Anti RhD antibodies are administered as part of a prenatal treatment regimen to prevent sensitization that may occur when a Rh negative mother has a Rh positive fetus. Treatment of a mother with Anti RhD antibodies prior to and immediately after trauma and delivery destroys Rh antigen in the mother's system from the fetus. This occurs before the antigen can stimulate maternal B cells to "remember" Rh antigen by generating memory B cells. Therefore, her humoral immune system will not make anti Rh antibodies, and will not attack the Rh antigens of the current or subsequent babies. Rho(D) Immune Globulin treatment prevents sensitization that can lead to Rh disease, but does not prevent or treat the underlying disease itself. To obtain antibody that is specific for a single epitope of an antigen, antibody secreting lymphocytes are isolated from the animal and immortalized by fusing them with a cancer cell line. The fused cells are called hybridomas, and will continually grow and secrete antibody in culture. Single hybridoma cells are isolated by dilution cloning to generate cell clones that all produce the same antibody; these antibodies are called monoclonal antibodies. Polyclonal and monoclonal antibodies are often purified using Protein A/G or antigen affinity chromatography. In research, purified antibodies are used in many applications. Antibodies for research applications can be found directly from antibody suppliers, or through use of a specialist search engine. Research antibodies are most commonly used to identify and locate intracellular and extracellular proteins. Antibodies are used in flow cytometry to differentiate cell types by the proteins they express; different types of cells express different combinations of cluster of differentiation molecules on their surface, and produce different intracellular and secretable proteins. They are also used in immunoprecipitation to separate proteins and anything bound to them (co immunoprecipitation) from other molecules in a cell lysate, in Western blot analyses to identify proteins separated by electrophoresis, and in immunohistochemistry or immunofluorescence to examine protein expression in tissue sections or to locate proteins within cells with the assistance of a microscope. Proteins can also be detected and quantified with antibodies, using ELISA and ELISpot techniques. Antibodies used in research are some of the most powerful, yet most problematic reagents with a tremendous number of factors that must be controlled in any experiment including cross reactivity, or the antibody recognizing multiple epitopes and affinity, which can vary widely depending on experimental conditions such as pH, solvent, state of tissue etc. Multiple attempts have been made to improve both the way that researchers validate antibodies and ways in which they report on antibodies. Researchers using antibodies in their work need to record them correctly in order to allow their research to be reproducible (and therefore tested, and qualified by other researchers). Less than half of research antibodies referenced in academic papers can be easily identified. Papers published in F1000 in 2014 and 2015 provide researchers with a guide for reporting research antibody use. The RRID paper, is co published in 4 journals that implemented the RRIDs Standard for research resource citation, which draws data from the antibodyregistry. org as the source of antibody identifiers (see also group at Force11). Antibody regions can be used to further biomedical research by acting as a guide for drugs to reach their target. Several application involve using bacterial plasmids to tag plasmids with the Fc region of the antibody such as pFUSE Fc plasmid.

Клиникалық сынақтарға дейін

Өнімнің қауіпсіздігін тексеру: Стерильділік (бактериялар мен саңырауқұлақтар), in vitro және in vivo сынақтары арқылы кездейсоқ вирустарды анықтау, егесік ретровирустарын тексеру, қауіпті немесе дереу өмірге қауіпті жағдайлардағы мүмкіндіктерді зерттеуді бастамас бұрын қажетті өнімнің қауіпсіздігі туралы деректер, өнімнің қауіпті потенциалын бағалауға көмектеседі. Мүмкіндігін зерттеу: Бұл пилоттық зерттеулер, олардың мақсаттары қауіпсіздіктің алғашқы сипаттамасын және шағын, нақты пациенттер тобындағы тұжырымдаманың бастапқы дәлелдемесін қамтиды (in vitro немесе in vivo сынақтары).

Құрылымын болжау және антиденелерді есептеу әдісімен жобалау

Денсаулық сақтау және биотехнология салаларындағы антиденелердің маңыздылығы олардың құрылымын жоғары дәлдікпен білуді қажет етеді. Бұл ақпарат белок инженериясы, антигенмен байланысу туыстығын өзгерту және берілген антителоның эпитопын анықтау үшін қолданылады. Рентгендік кристаллография – антиденелердің құрылымын анықтау үшін қолданылатын әдістердің бірі. Дегенмен, антиденені кристалдандыру көбінесе күшті еңбек пен уақытты қажет етеді. Есептеу тәсілдері кристаллографияға арзан және жылдам балама ұсынады, бірақ олардың нәтижелері сенімсіз болуы мүмкін, себебі олар эмпирикалық құрылымдарды шығармайды. Web Antibody Modeling (WAM) және Immunoglobulin Structure Prediction (PIGS) сияқты онлайн веб-серверлер антиденелердің өзгермелі аймақтарын есептеу арқылы модельдеуге мүмкіндік береді. Rosetta Antibody – бұл жаңа антидене FV аймағының құрылымын болжау сервері, ол CDR циклдарын азайту және жеңіл және ауыр тізбектердің салыстырмалы бағытын оңтайландыру үшін күрделі техникаларды, сондай-ақ антиденелердің бірегей антигендерімен сәтті байланысуын болжауға мүмкіндік беретін гомологиялық модельдерді қамтиды. Алайда, антидененің байланыс орнын тек бір статикалық құрылымды пайдалану арқылы сипаттау, антидененің функциясы мен қасиеттерін түсінуді және сипаттауды шектейді. Антидене құрылымын болжауды жақсарту және күшті корреляцияланған CDR циклдары мен интерфейс қозғалыстарын ескеру үшін антидене паратоптарын ерітіндідегі әртүрлі ықтималдықтармен өзара айналатын күйлер ретінде сипаттау керек. Антиденелердің CDR-ларының құрылымдық биоинформатикалық зерттеулеріне негізделген антиденелерді есептеу арқылы жобалау үшін бірнеше әдістер ұсынылған. Антиденені тізбектеу үшін Эдман ыдырауы, кДНК және т.б. сияқты әртүрлі әдістер қолданылады; бірақ пептидтер мен ақуыздарды анықтаудың ең көп таралған қазіргі заманғы тәсілдерінің бірі – сұйық хроматография және тандемдік массалық спектрометрия (LC-MS/MS) болып табылады. Антиденелерді үлкен көлемде тізбектеу әдістері деректерді талдау үшін есептеу тәсілдерін қажет етеді, соның ішінде тікелей тандемдік массалық спектрлерден de novo тізбектеу және қолда бар ақуыз тізбектерінің дерекқорын пайдаланатын деректерді іздеу әдістері. Көптеген нұсқаларында ақуыз тізбектерін алу CID/HCD/ETD фрагментация әдістерін және басқа да техникаларды пайдалану арқылы жабуды арттыруға қабілетті, және олар ақуыздарды, әсіресе антиденелерді толық тізбектеуге тырысуда маңызды жетістіктерге қол жеткізді. Басқа әдістерде ұқсас ақуыздардың бар екендігі, белгілі геномдық тізбек немесе жоғарыдан төменге және төменнен жоғарыға қарайтын тәсілдердің үйлесімі болжанады. Қазіргі технологиялар de novo тізбектеу пептидтерін, интенсивтілікті және позициялық сенімділік баллдарын дерекқор және гомологиялық іздеулерден интеграциялау арқылы ақуыз тізбектерін жоғары дәлдікпен құрастыруға мүмкіндік береді.

The importance of antibodies in health care and the biotechnology industry demands knowledge of their structures at high resolution. This information is used for protein engineering, modifying the antigen binding affinity, and identifying an epitope, of a given antibody. X ray crystallography is one commonly used method for determining antibody structures. However, crystallizing an antibody is often laborious and time consuming. Computational approaches provide a cheaper and faster alternative to crystallography, but their results are more equivocal, since they do not produce empirical structures. Online web servers such as Web Antibody Modeling (WAM) and Prediction of Immunoglobulin Structure (PIGS) enable computational modeling of antibody variable regions. Rosetta Antibody is a novel antibody FV region structure prediction server, which incorporates sophisticated techniques to minimize CDR loops and optimize the relative orientation of the light and heavy chains, as well as homology models that predict successful docking of antibodies with their unique antigen. However, describing an antibody's binding site using only one single static structure limits the understanding and characterization of the antibody's function and properties. To improve antibody structure prediction and to take the strongly correlated CDR loop and interface movements into account, antibody paratopes should be described as interconverting states in solution with varying probabilities. Several methods have been presented for computational design of antibodies based on the structural bioinformatics studies of antibody CDRs. There are a variety of methods used to sequence an antibody including Edman degradation, cDNA, etc. ; albeit one of the most common modern uses for peptide/protein identification is liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (LC MS/MS). High volume antibody sequencing methods require computational approaches for the data analysis, including de novo sequencing directly from tandem mass spectra and database search methods that use existing protein sequence databases. Many versions of shotgun protein sequencing are able to increase the coverage by utilizing CID/HCD/ETD fragmentation methods and other techniques, and they have achieved substantial progress in attempt to fully sequence proteins, especially antibodies. Other methods have assumed the existence of similar proteins, a known genome sequence, or combined top down and bottom up approaches. Current technologies have the ability to assemble protein sequences with high accuracy by integrating de novo sequencing peptides, intensity, and positional confidence scores from database and homology searches.

Миметикалық антиденелер

Антителолық мимикаторлар – антигендерді нақты байлай алатын, антиденелерге ұқсас органикалық қосылыстар. Олар жасанды пептидтер немесе ақуыздардан, немесе 3-20 кДа молярлық массасы бар аптамерлік нуклеин қышқылы молекулаларынан тұрады. Fab және наноденелер сияқты антидене фрагменттері антителолық мимикаторлар ретінде қарастырылмайды. Антиденелерге қарағанда олардың артықшылықтары: жақсы ерігіштік, тіндерге тез ену қабілеті, жоғары температура мен ферменттерге төзімділік және салыстырмалы түрде төмен өндіріс құны. Антителолық мимикаторлар зерттеу, диагностика және терапиялық мақсаттарда қолданылатын заттар ретінде әзірленуде және коммерцияландырылуда.

Байланысты антидене бірлігі

BAU (байлайтын антидене бірлігі, көбінесе BAU/мл) – Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы (ДДСҰ) бірдей ерекшелікке ие, бірдей иммуноглобулиндер класын анықтайтын талдауларды салыстыру үшін анықтаған өлшем бірлігі.