什么是抗体？抗体是如何产生的？

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什么是抗体？抗体是如何产生的？
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抗体是人体免疫系统中的一类重要蛋白质，主要作用是识别和中和外来入侵物，如病毒、细菌等病原体，从而保护人体免受感染。抗体的产生是通过一种称为免疫应答的过程实现的。
当病原体侵入人体后，它们表面的特定分子会激活免疫系统。免疫系统中的B淋巴细胞在受到激活后，会分化成浆细胞，浆细胞是专门负责产生抗体的细胞。每个浆细胞都会分泌大量的高效、特异性抗体，这些抗体能够与其所识别的特定抗原（通常是病原体表面的分子）结合。
抗体的产生过程包括以下几个步骤：
1. 识别：
病原体入侵人体后，被免疫系统中的抗原呈递细胞（APC）识别，并展示其特有的抗原决定簇。
2. 激活：
B细胞通过其表面的受体与这些抗原结合后，会被激活。激活的B细胞会开始进行一系列的增殖和分化。
3. 分化：
激活的B细胞分化成两种细胞，一种是产生抗体的浆细胞，另一种是记忆B细胞。浆细胞会大量分泌抗体，而记忆B细胞则在未来再次遇到相同抗原时迅速产生抗体。
4. 抗体分泌：
浆细胞分泌的抗体进入体液（如血液和淋巴液），在那里它们可以寻找并绑定到特定的抗原，触发一系列反应，如中和、沉淀或凝集等，从而协助消灭病原体。
抗体的种类繁多，根据它们与抗原结合的特性和功能，可以分为多种类型，如IgG、IgM、IgA、IgD和IgE等。每种抗体都有其特定的生物学功能，例如，IgG是主要的循环抗体，可以在体内提供长期的免疫保护；IgM是第一个响应抗原的抗体，通常在初次感染时迅速产生；IgA主要存在于黏膜表面，如呼吸道、消化道和泌尿生殖道，提供局部保护；而IgE与过敏反应和某些寄生虫感染有关。
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曼博生物：什么是in vivo级抗体蛋白？有哪些用途？

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抗体是蛋白质，可以特异性识别外来入侵者或病原体，比如病毒、细菌和寄生虫，所有病原体都能在其表面表达独特的分子结合，即抗原。
抗体有两种作用，结合抗原和中和病原体毒素。比如阻止病毒进入细胞或中和细菌毒素，抗体也可作为免疫系统中其他免疫细胞识别病原体的标记物。
抗体是由效应B淋巴细胞（或浆细胞）产生的，免疫系统通过产生上百万种不同类型的抗体来识别各种抗原。每种特异性抗体只识别相对应的抗原，并且每个浆细胞只产生一种特异性抗体。
抗体是Y型的蛋白质，由4个多肽类组成，两条相同的短链称为轻链（L链），两条相同的长链称为重链（H链），四条多肽链的N末端序列有成千上百种可能，故称可变区（V区），可变区参与抗原的结合。抗体其他区域在同一物种的不同抗体中排列几乎相同，故称恒定区（C区）。恒定区负责决定抗体在免疫反应中拥有相同的抗原性。
在B细胞内，基因编码蛋白的不同组合最终形成了不同的抗体。抗体最先表达在不成熟或幼稚的（Naive）B细胞细胞膜表面，这是一种尚未接触过抗原的B细胞。抗体识别抗原后会导致B细胞活化，导致其分化和克隆扩增。活化的B细胞会产生和分泌大量各自的抗体，抗体被释放到血液中用于发现和定位同种类型的其他病原体。在于抗原结合时，B细胞会发生体细胞突变产生不同类型的抗体。因为在DNA序列中编码抗体可变区域的基因可以快速突变，抗体具有较高的亲和力，能进一步激活B细胞从而导致抗原有高度特异性的抗体产生。

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由于抗原的刺激产生。
1891年，抗体（Antibody）这个词首次出现在保罗·埃尔利希的《免疫力的试验性研究》文章中。自此，抗体的开挂时代全面来临。人们发现抗体真的可以做各种研究，时至今日已经成为生命科学研究最重要的工具之一，覆盖肿瘤、神经、表观等各个研究领域，帮助您的WB、ELISA、IHC、FACS等各个应用得到高质量结果。更多内容请到默克生命科学官网查看：www.sigmaaldrich.cn

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抗体简史与结构
抗体是哺乳动物适应性免疫系统对抗病原体的核心，它是在病原体刺激下由浆细胞（效应B细胞）所分泌的一种免疫球蛋白，能够识别并结合特异的病原体抗原，随后通过介导中和作用、调理作用、效应T细胞杀伤等来清除病原体。随着抗体制备与改造技术的飞速发展，抗体已经广泛应用于生命科学各个领域，包括科学研究、诊断、治疗等。
抗体简史
很多个世纪以前，人们就已经发现病人能够在遭受某些疾病后获得对该疾病的免疫能力。我国在16世纪就开始使用人痘接种法（图1-1）来预防天花，该方法很快传至世界各地，该方法取天花患者痘痂制浆并接种于健康儿童，使其获得对天花的免疫能力，人痘接种法为人类对抗天花做出了巨大的贡献，是人类免疫学的先驱。1798年，英国医生Edward Jenner将牛痘中的脓疱液接种到一个男孩身上，使他对更为严重的天花类型同样产生了免疫能力[1]，牛痘接种法的发明使人类得以更安全的去预防天花。无论是人痘接种和牛痘接种都是现代疫苗接种的雏形，使人体先接触弱化的病毒，先记住病毒特征（记忆B细胞），从而面对病毒入侵时快速产生大量的特异性抗体来清除病毒。


图1-1 人痘接种法

抗体这一概念，最早由Emil von Behring和Shibasabura Kitasato在1890年提出。他们在一篇具有里程碑意义的论文中，报道将白喉免疫过的动物血清注射到白喉感染的动物身上，让白喉感染的动物得到了治愈 [2]，这一发现表明抗体在人类疾病防治方面具有巨大的潜力。Behring也因这项杰出的工作于1901年被授予诺贝尔奖。

1900年，被誉为“现代免疫学之父”的Paul Ehrlich提出了“侧链学说”，即假设细胞的侧链受体能够与特定的病原体结合。他是第一次提出抗体分子模型的人，认为抗体分子具有分支，由多个可以结合外来物质（称为抗原）以及激活补体通路的位点构成 [3]。

Astrid Fagraeus在1948年描述了浆细胞特异性参与抗体的产生，随后Frank Burnet和David Talmage于1957年发展出了克隆选择学说。在Frank和David的理论中[4]，淋巴细胞在遇到抗原之前会产生单一的特异性抗体分子，这与Linus Pauling在1940年提出的“诱导学说”相反，即抗原作为抗体的模板指导其合成[5]。

到了1959年，Gerald Edelman 和 Rodney Porter各自独立发表了抗体的分子结构，他们于1972年被共同授予诺贝尔奖。1973年第一个原子分辨率水平的抗体片段结构被公布，随后，Georges Köhler 和 César Milstein 于1975年发明了单克隆抗体技术。单克隆抗体的出现，标志着现代抗体研究和发现的开始。

抗体结构
抗体主要包括两个功能结构域，分别是两个相同的抗原结合片段（Antigen binding fragment, Fab）识别并结合抗原，和一个可结晶片段（Crystallizable fragment, Fc）与免疫系统的其他成分（吞噬细胞、补体等）相互作用，以促进抗原的清除。


图1-2 IgG示意图
抗体由两条重链（蓝色所示）和两条轻链（红色所示）组成并折叠形成恒定区或可变区。可变区放大图中展示了β折叠的带状模型和CDR环。

抗体的基本结构是一个“Y”型的四肽链，由两条重链和两条轻链组成两条Fab臂，每条臂具有相同的结构域，通过柔性铰链区连接至抗体的主干Fc结构域。肽链通过多个反向平行的β-折叠 [6]，形成免疫球蛋白结构域，从而构成恒定区或者可变区。Fab臂由两个可变区和两个恒定区组成，可变区由可变片段（Fv）构成并提供了抗体对抗原的特异性 [7]（图1-2）。

每个可变区 (Variable region, V)包含三个高度可变的环状区域，称为高变区（Hypervariable region, HVR）或互补决定区（Complementarity determining regions , CDRs），分别为CDR1、CDR2、和CDR3。可变区中CDR以外区域的氨基酸多态性相对较小，称为框架区（Framework region, FR）。重链可变区和轻链可变区的各三个CDR共同组成抗体的抗原结合部分，决定了抗体对抗原识别的特异性。这些区域的高度多态性确保了抗体能够识别近乎无限数量的抗原 [8]。


图1-3 IgG的结构展示
重链用蓝色表示，轻链用绿色表示，糖基化位点用橙红色表示。
左图为二级结构的带状模型，右图为其空间填充模型。模型制作所用的小鼠IgG1的PDB编号为1IGY。

抗体属于糖基化蛋白，其糖基化位点和程度随种型不同而异。IgG抗体Fc结构域的两个CH2结构域不相互作用，因为二者之间的两条寡聚糖链覆盖了疏水表面，它通常会导致结构域的配对。N-聚糖的核心区含有两个N-乙酰葡萄糖胺残基（GlcNAc），这两个GlcNAc残基可以通过一个酰胺键和三个甘露糖残基与抗体上的天冬酰胺（如人IgG1的N297位点）相连（图1-3）。同时该核心结构可能含有额外的末端糖基（比如甘露糖、GlcNac、半乳糖、海藻糖和唾液酸）从而产生抗体糖基化的差异，导致抗体功能上的差异 [9]。对抗体糖基化位点的改造是抗体药物改造中的热点。