抗原

免疫学では、抗原（Ag）とは、特定の抗体またはT細胞受容体に結合できる分子、部分、異物、または花粉などのアレルゲンです。^[1]体内に抗原が存在すると、免疫反応が引き起こされる可能性があります。^[2]

抗原は、タンパク質、ペプチド（アミノ酸鎖）、多糖類（単糖の鎖）、脂質、核酸などです。^{[3] [4]抗原は、正常}細胞、癌細胞、寄生虫、ウイルス、真菌、細菌に存在します。^{[1] [3]}

抗原は、抗体やT細胞受容体などの抗原受容体によって認識されます。^[3]免疫系の細胞によって多様な抗原受容体が作られ、各細胞は単一の抗原に対して特異性を持ちます。^[3]抗原にさらされると、その抗原を認識するリンパ球のみが活性化され、増殖します。このプロセスはクローン選択と呼ばれます。 ^[4]ほとんどの場合、抗体は抗原特異的であり、つまり抗体は1つの特定の抗原にのみ反応して結合できますが、場合によっては抗体が交差反応して複数の抗原に結合することもあります。抗原と抗体の反応は抗原抗体反応と呼ばれます。

抗原は、体内（「自己タンパク質」または「自己抗原」）または外部環境（「非自己」）から発生する可能性があります。^{[2]免疫システムは「非自己」外部抗原を識別して攻撃します。抗体は通常、}胸腺のT細胞と骨髄のB細胞の負の選択により、自己抗原と反応しません。^{[5]抗体が自己抗原と反応して体自身の細胞を損傷する疾患は、}自己免疫疾患と呼ばれます。^[6]

ワクチンは、免疫原性の抗原の一例であり、意図的に受信者に投与され、受信者に侵入した病原体の抗原に対する適応免疫システムの記憶機能を誘導する。季節性インフルエンザのワクチンは一般的な例である。^[7]

ポール・エールリッヒは、 19世紀末に側鎖理論の中で抗体（ドイツ語：Antikörper）という用語を作った。 ^[8] 1899年、ラディスラス・ドイチュ（László Detre）は、細菌成分と抗体の中間に位置する仮説上の物質を「抗原性または免疫原性物質」（フランス語：substancesimmunogenes ou antigènes ）と名付けた。彼は当初、これらの物質は、酵素前駆体が酵素の前駆体であるのと同様に、抗体の前駆体であると信じていた。しかし、1903年までに、彼は抗原が免疫体（抗体）の生成を誘発することを理解し、抗原という言葉は抗体原（Immunkörperbildner ）の短縮形であると書いた。オックスフォード英語辞典は、論理構造は「anti(body)-gen」であるべきであると示している。^[9] この用語は、もともと抗体生成器として機能する物質を指していた。^[10]

• エピトープ– 抗原の明確な表面特徴、抗原決定基。
  抗原分子、通常は「大きな」生物学的ポリマーは、通常、特定の抗体の相互作用点として機能する表面特徴を示します。このような特徴はすべてエピトープを構成します。ほとんどの抗原は、抗原のエピトープの 1 つに固有の複数の抗体と結合する可能性があります。「鍵と鍵穴」の比喩を使用すると、抗原は、それぞれが異なる鍵穴 (抗体) と一致する一連の鍵 (エピトープ) と見なすことができます。異なる抗体イディオタイプは、それぞれ明確に形成された相補性決定領域を持っています。
• アレルゲン–アレルギー反応を引き起こす可能性のある物質。摂取、吸入、注射、または皮膚との接触による暴露後に（有害な）反応が発生する可能性があります。
• スーパー抗原– T 細胞の非特異的活性化を引き起こし、ポリクローナル T 細胞の活性化と大量のサイトカインの放出をもたらす抗原のクラス。
• 寛容原–分子形態により特定の免疫非応答を引き起こす物質。分子形態が変化すると、寛容原は免疫原になることができます。
• 免疫グロブリン結合タンパク質 – 抗原結合部位の外側の位置で抗体に結合できるタンパク質 A、タンパク質 G、タンパク質 Lなどのタンパク質。抗原は抗体の「標的」ですが、免疫グロブリン結合タンパク質は抗体を「攻撃」します。
• T 依存性抗原 – 特定の抗体の形成を誘導するために T 細胞の支援を必要とする抗原。
• T 非依存性抗原 – B 細胞を直接刺激する抗原。
• 免疫優勢抗原 –免疫応答を引き起こす能力において（病原体からの他のすべての抗原よりも）優勢な抗原。T細胞応答は通常、比較的少数の免疫優勢エピトープに向けられますが、場合によっては（例えば、マラリア病原体であるPlasmodium spp.による感染）、比較的多数の寄生虫抗原に分散されます。^[11]

抗原提示細胞は、抗原を組織適合性分子上のペプチドの形で提示する。T細胞は抗原を選択的に認識し、抗原と組織適合性分子の種類に応じて、異なる種類のT細胞が活性化される。T細胞受容体（TCR）認識のためには、ペプチドは細胞内で小さな断片に加工され、主要組織適合性複合体（MHC）によって提示されなければならない。^{[12]抗原は}免疫学的アジュバントの助けがなければ免疫反応を引き起こすことはできない。^[13]同様に、ワクチンのアジュバント成分は、自然免疫系の活性化に重要な役割を果たしている。^{[14] [15]}

免疫原とは、体液性（自然）または細胞性免疫応答を誘発することができる抗原物質（または付加物）である。 ^[16]まず自然免疫応答を開始し、次に獲得免疫応答の活性化を引き起こす。抗原は、生成された非常に可変的な免疫受容体産物（B細胞受容体またはT細胞受容体）に結合します。免疫原とは、免疫応答を誘発することができる免疫原性と呼ばれる抗原である。^[17]

分子レベルでは、抗原は抗体のパラトープに結合する能力によって特徴付けられます。異なる抗体は、抗原表面に存在する特定のエピトープを区別する可能性があります。ハプテンは、タンパク質などのより大きなキャリア分子に結合した場合にのみ免疫反応を誘発できる小さな分子です。抗原は、タンパク質、多糖類、脂質、核酸、またはその他の生体分子です。^{[4]これには、}細菌、ウイルス、およびその他の微生物の一部（外殻、莢膜、細胞壁、鞭毛、線毛、毒素）が含まれます。非微生物の非自己抗原には、花粉、卵白、移植された組織や臓器、または輸血された血液細胞の表面にあるタンパク質が含まれます。

抗原はその発生源に応じて分類できます。

外因性抗原とは、吸入、経口摂取、注射などにより体外から体内に侵入した抗原のことである。外因性抗原に対する免疫系の反応は、多くの場合、無症状である。エンドサイトーシスまたは貪食により、外因性抗原は抗原提示細胞（APC）に取り込まれ、断片に加工される。次に、APCは表面にあるクラスII組織適合性分子を使用して、Tヘルパー細胞（CD4 ⁺ ）に断片を提示する。一部のT細胞はペプチド：MHC複合体に特異的である。これらのT細胞は活性化され、細胞傷害性Tリンパ球（CTL）、抗体分泌B細胞、マクロファージ、その他の粒子を活性化する物質であるサイトカインを分泌し始める。

一部の抗原は最初は外因性で、後に内因性になります (たとえば、細胞内ウイルス)。細胞内抗原は、感染細胞が破壊されると循環に戻ることができます。

内因性抗原は、正常な細胞代謝の結果として、またはウイルスや細胞内細菌感染のために、正常細胞内で生成される。抗原の断片は、 MHCクラスI分子との複合体として細胞表面に提示される。活性化された細胞傷害性CD8 ⁺ T細胞が抗原を認識すると、T細胞は感染細胞の溶解またはアポトーシスを引き起こすさまざまな毒素を分泌する。細胞傷害性細胞が自己タンパク質を提示​​するだけで細胞を殺さないようにするために、細胞傷害性細胞（自己反応性T細胞）は寛容（負の選択）の結果として除去される。内因性抗原には、異種抗原、自己抗原、イディオタイプ抗原または同種抗原が含まれる。自己免疫疾患では、抗原が宿主自体の一部であることもある。^[2]

自己抗原は通常、特定の自己免疫疾患の患者の免疫系によって認識される自己タンパク質またはタンパク質複合体（場合によっては DNA または RNA）です。通常の状態では、これらの自己タンパク質は免疫系の標的にはなりませんが、自己免疫疾患では、関連する T 細胞が削除されずに攻撃します。

ネオアンチゲンは、正常なヒトゲノムにはまったく存在しない抗原である。変異していない自己タンパク質と比較すると、ネオアンチゲンは腫瘍の制御に関連があり、これらの抗原に利用可能なT細胞プールの質は、中心性T細胞寛容の影響を受けない。ネオアンチゲンに対するT細胞の反応性を体系的に分析する技術は、ごく最近になって利用可能になった。^[18]ネオアンチゲンは直接検出および定量化することができる。^[19]

子宮頸がんや頭頸部がんの一部などのウイルス関連腫瘍の場合、ウイルスのオープンリーディングフレームに由来するエピトープがネオアンチゲンのプールに寄与します。^[18]

腫瘍抗原は、腫瘍細胞の表面にあるMHCクラスIまたはMHCクラスII分子によって提示される抗原です。このような細胞にのみ存在する抗原は腫瘍特異抗原（TSA）と呼ばれ、通常は腫瘍特異的変異によって生じます。より一般的なのは、腫瘍細胞と正常細胞によって提示される抗原で、腫瘍関連抗原（TAA）と呼ばれます。これらの抗原を認識する細胞傷害性Tリンパ球は、腫瘍細胞を破壊できる可能性があります。 ^[18]

腫瘍抗原は、例えば変異した受容体の形で腫瘍の表面に現れることがあり、その場合にはB細胞によって認識されます。^[18]

ウイルスによる病因のないヒト腫瘍の場合、腫瘍特異的DNA変異によって新規ペプチド（ネオエピトープ）が生成される。^[18]

ヒト腫瘍の変異の大部分は、事実上患者特異的である。したがって、ネオアンチゲンは個々の腫瘍ゲノムに基づいている可能性もある。ディープシーケンシング技術は、ゲノムのタンパク質コード部分（エクソーム）内の変異を特定し、潜在的なネオアンチゲンを予測することができる。マウスモデルでは、すべての新規タンパク質配列について、潜在的なMHC結合ペプチドが予測された。結果として得られた潜在的なネオアンチゲンのセットは、T細胞反応性を評価するために使用された。エクソームベースの分析は、腫瘍浸潤リンパ球（TIL）細胞療法またはチェックポイント阻害のいずれかで治療された患者の反応性を評価するために臨床現場で活用された。ネオアンチゲンの同定は、複数の実験モデルシステムおよびヒト悪性腫瘍で成功した。^[18]

癌エクソームシークエンシングの偽陰性率は低い。つまり、ネオアンチゲンの大部分は十分なカバレッジを持つエクソン配列内で発生する。しかし、発現遺伝子内の変異の大部分は、自己T細胞によって認識されるネオアンチゲンを生成しない。^[18]

2015年現在、質量分析の解像度は、MHC分子によって提示される可能性のあるペプチドのプールから多くの偽陽性を除外するには不十分です。代わりに、アルゴリズムを使用して最も可能性の高い候補を特定します。これらのアルゴリズムは、プロテアソーム処理の可能性、小胞体への輸送、関連するMHCクラスIアレルへの親和性、遺伝子発現またはタンパク質翻訳レベルなどの要因を考慮します。^[18]

偏りのないスクリーニングで特定されたヒト新抗原の大部分は、高い予測MHC結合親和性を示す。概念的に類似した抗原クラスであるマイナー組織適合抗原も、MHC結合アルゴリズムによって正しく識別される。別の潜在的なフィルターは、変異がMHC結合を改善すると予想されるかどうかを調べる。MHC結合ペプチドの中央TCR露出残基の性質は、ペプチドの免疫原性と関連している。^[18]

ネイティブ抗原とは、APC によってまだ小さな部分に処理されていない抗原です。T細胞はネイティブ抗原に結合できず、APC によって処理される必要があります。一方、B 細胞はネイティブ抗原によって活性化されます。

抗原特異性とは、宿主細胞が抗原を固有の分子実体として特異的に認識し、極めて正確に他の抗原と区別する能力である。抗原特異性は主に抗原の側鎖構造に起因している。抗原特異性は測定可能であり、線形または律速段階または方程式である必要はない。^{[2] [7]} T細胞とB細胞はどちらも適応免疫の細胞成分である。^{[2] [4]}