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抗体（Ab）または免疫グロブリン（Ig ）は、免疫グロブリンスーパーファミリーに属する大型のY字型タンパク質で、細菌やウイルスなどの抗原（病気の原因となるものも含む）を識別して中和するために免疫系によって使用されます。抗体は、分子の多様な化学組成を持つほぼあらゆるサイズの抗原を認識できます。[1]各抗体は、1つまたは複数の特定の抗原を認識します。[2] [3]抗原は文字通り「抗体ジェネレーター」を意味し、抗原の存在が抗原特異的抗体の形成を促進します。抗体の「Y」の各先端には、抗原上の特定のエピトープに特異的に結合するパラトープが含まれており、2つの分子が正確に結合できるようにします。このメカニズムを使用して、抗体は、免疫系の他の部分による攻撃に対して微生物または感染細胞を効果的に「タグ付け」したり、直接中和したりすることができます（たとえば、ウイルスの侵入に不可欠な部分をブロックすることによって）。
より狭義には、抗体（Ab ）は、 B細胞受容体に見られる膜結合型とは対照的に、これらのタンパク質の遊離（分泌）型を指すこともあります。したがって、免疫グロブリンという用語は両方の形態を指すことができます。これらは大まかに言えば同じタンパク質であるため、これらの用語は同義語として扱われることがよくあります。[4]
免疫系が何百万もの異なる抗原を認識できるように、抗体の両端にある抗原結合部位も同様に多種多様です。抗体構造の残りの部分はそれほど変化に富んでおらず、ヒトでは抗体は 5 つのクラス（アイソタイプと呼ばれることもあります）で存在します：IgA、IgD、IgE、IgG、およびIgM。ヒトの IgG および IgA 抗体は、個別のサブクラス（IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1 および IgA2）にも分けられます。クラスは、他の構造的特徴に加えて、抗体によって引き起こされる機能（エフェクター機能とも呼ばれます）を指します。異なるクラスの抗体は、体内で放出される場所や免疫応答の段階も異なります。種間では、抗体のクラスとサブクラスは（少なくとも名前は）共有される場合がありますが、機能や体全体での分布は異なる場合があります。たとえば、マウスの IgG1 は、機能の点ではヒトの IgG1 よりもヒトの IgG2 に近いです。
体液性免疫という用語は、抗体反応と同義として扱われることが多く、可溶性タンパク質の形で体の体液中に存在する免疫系の機能を説明し、一般的にT細胞（特に細胞傷害性T細胞）の反応を説明する細胞性免疫とは異なります。一般的に、抗体は適応免疫系の一部であると考えられていますが、この分類は複雑になることがあります。たとえば、適応免疫細胞よりも自然免疫細胞に似た特性を持つB-1系統細胞によって生成される天然IgM [5]は、免疫反応とは独立して生成されるIgM抗体を指し、多重反応性を示します。つまり、複数の異なる（無関係な）抗原を認識します。これらは、免疫反応の最も初期の段階で補体系と連携して、原因となる抗原の除去と、結果として生じる免疫複合体のリンパ節または脾臓への送達を促進し、免疫反応を開始するのに役立ちます。したがって、この能力において、抗体の機能は獲得免疫よりも自然免疫に似ています。とはいえ、一般的に抗体は、例外的な特異性を示し（いくつかの例外あり）、遺伝子の再編成によって生成され（生殖細胞に直接コード化されるのではなく）、免疫記憶の現れであるため、獲得免疫システムの一部と見なされています。
免疫応答の過程で、B細胞は徐々に抗体分泌細胞または記憶B細胞に分化することができる。 [6]抗体分泌細胞は形質芽球と形質細胞で構成され、主に抗体の分泌の程度、寿命、代謝適応、表面マーカーが異なっている。[7]形質芽球は、免疫応答の初期段階で生成される急速に増殖する短命の細胞であり（古典的には胚中心からではなく濾胞外から発生すると説明されている）、さらに形質細胞に分化する可能性を持っている。[8]文献は時々いい加減で、形質芽球を単に短命の形質細胞として説明することが多いが、正式にはこれは正しくない。対照的に、形質細胞は分裂せず（最終分化している）、特定の細胞タイプとサイトカインを含む生存ニッチに依存して存続する。[9]形質細胞は、同族抗原の有無にかかわらず大量の抗体を分泌し、形質細胞が生き続ける限り、問題の抗原に対する抗体レベルが 0 に低下しないようにします。ただし、抗体分泌速度は、TLR リガンドなどの免疫応答を刺激するアジュバント分子の存在などによって制御できます。[ 10 ]長寿命の形質細胞は、生物の生涯にわたって生きる可能性があります。[11]古典的には、長寿命の形質細胞を収容する生存ニッチは骨髄にありますが、[12]骨髄内の特定の形質細胞が長寿命であるとは想定できません。ただし、他の研究では、粘膜組織内に生存ニッチが容易に確立できることが示されていますが、関与する抗体のクラスは骨髄のものとは異なる階層を示しています。[13] [14] B 細胞は、長寿命の形質細胞と同様に数十年間存続できるメモリー B 細胞に分化することもできます。これらの細胞は二次免疫反応で急速に呼び戻され、クラススイッチ、親和性成熟を経て、抗体分泌細胞に分化します。
抗体は、ほとんどのワクチンや感染症によって引き起こされる免疫防御の中心です（ただし、免疫系の他の要素も確かに関与しており、帯状疱疹など、一部の疾患では免疫応答の生成において抗体よりもかなり重要です）。[15]特定の微生物によって引き起こされる感染症からの永続的な防御、つまり微生物が体内に侵入して複製を開始する能力（必ずしも疾患を引き起こすとは限らない）は、大量の抗体の持続的な産生に依存しており、効果的なワクチンは理想的には持続的に高いレベルの抗体を誘発することを意味しますが、これは長寿命の形質細胞に依存しています。同時に、医学的に重要な微生物の多くは、以前の感染によって引き起こされた抗体から逃れるために変異する能力を持っており、長寿命の形質細胞は親和性成熟やクラススイッチを受けることができません。これはメモリーB細胞によって補われます。つまり、以前に遭遇した抗原の構造的特徴をまだ保持している微生物の新しい変異体は、それらの変化に適応するメモリーB細胞応答を誘発することができます。長寿命の形質細胞は記憶B細胞の表面にあるものよりも高い親和性を持つB細胞受容体を分泌すると示唆されているが、この点については研究結果が完全に一貫しているわけではない。[16]
構造
抗体のより正確な描写（RCSB PDB の 3D 構造）。Fc領域のグリカンは黒で表示されます。
抗体は、約10nmの大きさの重い（約150kDa）タンパク質であり、 [ 17 ]おおよそY字型を形成する 3つの球状領域 に配列されています。
ヒトおよび他のほとんどの哺乳類では、抗体ユニットは4つのポリペプチド鎖で構成されています。2つの同一の重鎖と2つの同一の軽鎖がジスルフィド結合で接続されています。[18] 各鎖は一連のドメインです。それぞれ約110個のアミノ酸のやや類似した配列です。これらのドメインは通常、長方形の簡略化された図で表されます。軽鎖は1つの可変ドメインV Lと1つの定常ドメインCLで構成され、重鎖は1つの可変ドメインV Hと3つから4つの定常ドメインC H 1、C H 2、...で構成されています。 [19]
抗体は構造的にも、それぞれV L、 V H、 C L、および C H 1 ドメインを含む 2 つの抗原結合フラグメント(Fab)と、結晶化フラグメント(Fc) に分割され、Y 字型の幹を形成します。[20] その間には重鎖のヒンジ領域があり、その柔軟性により、抗体はさまざまな距離にあるエピトープのペアに結合し、複合体 (二量体、三量体など) を形成し、エフェクター分子に簡単に結合できます。[21]
血液タンパク質の電気泳動検査では、抗体は主に最後のガンマグロブリン分画に移動する。逆に、ガンマグロブリンのほとんどは抗体であるため、この2つの用語は歴史的に同義語として使用され、記号Igとγも同様であった。この異形の用語は、対応が不正確であることと、 IgGクラスの抗体を特徴付けるγ（ガンマ）重鎖との混同により使用されなくなった。[22] [23]
抗原結合部位
可変ドメインは F V領域とも呼ばれます。これは抗原に結合する Fab のサブ領域です。より具体的には、各可変ドメインには 3 つの超可変領域が含まれます。この領域に見られるアミノ酸は抗体間で最も異なります。タンパク質が折り畳まれると、これらの領域から 3 つのβ 鎖のループが生じ、抗体の表面に互いに近接して局在します。これらのループは、その形状が抗原の形状を補完するため、相補性決定領域(CDR) と呼ばれます。重鎖と軽鎖のそれぞれから 3 つの CDR が一緒になって抗体結合部位を形成します。その形状は、小さな抗原が結合するポケットから、より大きな表面、抗原の溝に突き出る突起まで、さまざまです。ただし、通常は、結合エネルギーの大部分に寄与するのは、ほんの数個の残基だけです。[2]
2つの同一の抗体結合部位の存在により、抗体分子は多価抗原（細菌細胞壁の多糖類などの繰り返し部位、またはある程度離れた他の部位）に強力に結合し、抗体複合体やより大きな抗原抗体複合体を形成することができます。[2]
CDRの構造はChothiaら[24] や最近ではNorthら[25] 、Nikoloudisら[26]によってクラスター化され分類されている。しかし、抗体の結合部位を1つの静的構造のみで記述すると、抗体の機能と特性の理解と特徴付けが制限される。抗体の構造予測を改善し、強く相関するCDRループとインターフェースの動きを考慮するには、抗体パラトープは溶液中でさまざまな確率で相互変換する状態として記述する必要がある。[27]
免疫ネットワーク理論の枠組みでは、CDR はイディオタイプとも呼ばれます。免疫ネットワーク理論によれば、適応免疫システムはイディオタイプ間の相互作用によって制御されます。[要出典]
Fc領域
Fc領域（Y字型の幹）は、重鎖の定常ドメインで構成されています。その役割は、免疫細胞の活性を調節することです。抗体のFab領域が抗原に結合した後、エフェクター分子が結合してさまざまな効果を引き起こす場所です。[2] [21] エフェクター細胞（マクロファージやナチュラルキラー細胞など）は、 Fc受容体（FcR）を介して抗体のFc領域に結合し、補体系はC1qタンパク質複合体に結合することで活性化されます。IgGまたはIgMはC1qに結合できますが、IgAは結合できないため、IgAは古典的な補体経路を活性化しません。[28]
Fc 領域のもう 1 つの役割は、異なる抗体クラスを体全体に選択的に分配することです。特に、新生児 Fc 受容体(FcRn) は IgG 抗体の Fc 領域に結合し、胎盤を介して母親から胎児に輸送します。これに加えて、FcRn への結合により、IgG は他の血漿タンパク質と比較して 3 ～ 4 週間という非常に長い半減期を持ちます。ほとんどの場合、IgG3 は (アロタイプによって異なりますが) FcRn 結合部位に変異があり、FcRn に対する親和性が低下します。これは、このサブクラスの非常に炎症性の効果を制限するために進化したと考えられています。[29]
抗体は糖タンパク質であり[30]、保存されたアミノ酸残基に炭水化物（グリカン）が付加されている。[30] [31] これらの保存された糖化部位はFc領域に存在し、エフェクター分子との相互作用に影響を与える。[30] [32]
タンパク質構造
各鎖のN末端は先端に位置している。各免疫グロブリンドメインは、免疫グロブリンスーパーファミリーのすべてのメンバーに共通する類似の構造を持つ。7 本 (定常ドメイン) から 9 本 (可変ドメイン) のβ ストランドで構成され、ギリシャの鍵モチーフで2 つのベータシートを形成する。シートは「サンドイッチ」形状、つまりジスルフィド結合によって保持された免疫グロブリンフォールドを形成する。 [引用が必要]
抗体複合体
分泌抗体は、単一のY字型ユニット、モノマーとして存在することがあります。しかし、抗体クラスによっては、 2つのIgユニットを持つ二量体（IgAなど）、 4つのIgユニットを持つ四量体（硬骨魚類のIgMなど）、または5つのIgユニットを持つ五量体（サメのIgWや、6つのユニットを持つ六量体も時々形成する哺乳類のIgMなど）を形成するものもあります。[33] IgGも六量体を形成しますが、J鎖は必要ありません。[34] IgAの四量体と五量体も報告されています。[35]
抗体は抗原と結合して複合体を形成する。これは抗原抗体複合体または免疫複合体と呼ばれる。小さな抗原は2つの抗体を架橋することができ、これも抗体の二量体、三量体、四量体などの形成につながる。多価抗原（例えば、複数のエピトープを持つ細胞）は抗体とより大きな複合体を形成することができる。極端な例は、血液型を決定するための血液型判定において、赤血球と抗体が凝集することである。大きな塊は不溶性になり、視覚的に明らかな沈殿につながる。[36] [37] [38]
B細胞受容体
膜結合型の抗体は、表面免疫グロブリン（sIg）または膜免疫グロブリン（mIg）と呼ばれることがあります。これはB細胞受容体（BCR）の一部であり、B細胞は特定の抗原が体内に存在することを検出し、B細胞の活性化を引き起こします。[39] BCRは、表面結合したIgDまたはIgM抗体と、シグナル伝達が可能な関連するIg-αおよびIg-βヘテロダイマーで構成されています。[40]一般的なヒトB細胞の表面には、50,000〜100,000個の抗体が結合しています。[40]抗原に結合すると、抗体は、BCRを他のほとんどの細胞シグナル伝達受容体から隔離する脂質ラフト上に、直径1マイクロメートルを超える大きなパッチに集まります。[40]これらのパッチは、細胞性免疫応答 の効率を改善する可能性があります。[41]ヒトでは、B細胞受容体の周囲の細胞表面は数百ナノメートルにわたってむき出しになっており、[40]これによりBCRは競合する影響からさらに隔離されています。
クラス
抗体には、アイソタイプまたはクラスと呼ばれる様々な種類があります。ヒトには、IgA、IgD、IgE、IgG、IgM と呼ばれる 5 つの抗体クラスがあり、これらはさらに IgA1、IgA2 などのサブクラスに細分されます。接頭辞の「Ig」は免疫グロブリンを表し、接尾辞は抗体に含まれる重鎖の種類を示します。重鎖の種類 α (アルファ)、γ (ガンマ)、δ (デルタ)、ε (イプシロン)、μ (ミュー) は、それぞれ IgA、IgG、IgD、IgE、IgM になります。各クラスの特徴は、ヒンジと Fc 領域内の重鎖の部分によって決まります。[2]
表に示すように、各クラスは生物学的特性、機能的位置、および異なる抗原に対処する能力が異なります。[18] たとえば、IgE抗体は、マスト細胞からのヒスタミン放出からなるアレルギー反応に関与しており、喘息の唯一の原因となることがよくあります（ただし、厳密には喘息ではないが、非常によく似た症状が存在するため、他の経路も存在します）。抗体の可変領域は、たとえばハウスダストダニ粒子などのアレルギー抗原に結合し、そのFc領域（ε重鎖内）はマスト細胞上のFc受容体εに結合して、脱顆粒（顆粒に蓄えられた分子の放出）を引き起こします。[42]
B細胞の抗体アイソタイプは、細胞の発達と活性化の過程で変化する。抗原にさらされたことのない未熟なB細胞は、細胞表面に結合した形でIgMアイソタイプのみを発現する。この反応準備が整った形のBリンパ球は、「ナイーブBリンパ球」と呼ばれる。ナイーブBリンパ球は、表面にIgMとIgDの両方を発現する。これら両方の免疫グロブリンアイソタイプの共発現により、B細胞は抗原に反応する準備が整う。[48] B細胞は、細胞に結合した抗体分子が抗原と結合した後に活性化し、細胞が分裂して形質細胞と呼ばれる抗体産生細胞に分化する。この活性化された形で、B細胞は膜結合型ではなく分泌型の抗体を産生し始める。活性化 B 細胞の娘細胞の一部はアイソタイプ スイッチングを起こします。これは、抗体の産生を IgM または IgD から、免疫システムで定義された役割を持つ他の抗体アイソタイプ、IgE、IgA、または IgG に変化させるメカニズムです。[引用が必要]
軽鎖の種類
哺乳類には、ラムダ（λ）とカッパ（κ）と呼ばれる2種類の免疫グロブリン軽鎖があります。しかし、これらの間に機能的な違いは知られておらず、どちらも5つの主要な重鎖のいずれの型でも発生する可能性があります。[2]各抗体には、両方ともκまたは両方ともλの2つの同一の軽鎖が含まれています。κ型とλ型の割合は種によって異なり、B細胞クローンの異常な増殖を検出するために使用できます。イオタ（ ι）鎖などの他の種類の軽鎖は、サメ（軟骨魚類）や硬骨魚類（硬骨魚類）などの他の脊椎動物に見られます。[要出典]
哺乳類以外の動物では
ほとんどの胎盤哺乳類では、抗体の構造は一般的に同じです。 顎のある魚は、哺乳類と同様の抗体を作ることができる最も原始的な動物のようですが、適応免疫の多くの特徴はやや早くから現れていました。[49]
軟骨魚類（サメなど）は重鎖のみの抗体（軽鎖を欠く）を産生し、さらに長鎖五量体（分子あたり5つの定数単位）を特徴とする。ラクダ科動物（ラクダ、ラマ、アルパカなど）も重鎖のみの抗体を産生することで有名である。[2] [50]
抗体-抗原相互作用
抗体のパラトープは抗原のエピトープと相互作用します。抗原には通常、表面に沿って不連続に配列されたさまざまなエピトープが含まれており、特定の抗原上の主要なエピトープは決定基と呼ばれます。[要出典]
抗体と抗原は空間的な相補性（鍵と鍵穴）によって相互作用します。Fab-エピトープ相互作用に関与する分子力は弱く非特異的です。たとえば、静電気力、水素結合、疎水性相互作用、ファンデルワールス力などです。これは、抗体と抗原の結合が可逆的であり、抗体の抗原に対する親和性が絶対的ではなく相対的であることを意味します。結合が比較的弱いということは、抗体が異なる相対親和性の異なる抗原と交差反応する可能性があることも意味します。 [要出典]
関数
- 抗体（A）と病原体（B）は血液中を自由に動き回ります。
- 抗体は病原体に結合し、次のようなさまざまな形態で結合します。
- オプソニン化、
- 中和、そして
- 凝集。
- 食細胞 (C) が病原体に近づき、抗体の Fc 領域 (D) が食細胞の Fc 受容体 (E) の 1 つに結合します。
- 病原体が摂取されると貪食が起こります。
抗体作用の主なカテゴリーは以下の通りである: [要出典]
- 中和、中和抗体が細菌細胞またはウイルス粒子の表面の一部をブロックして攻撃を無効にする。
- 凝集反応では、抗体が異物細胞を「接着」して貪食作用の魅力的な標的となる塊を形成する。
- 沈殿、抗体が血清可溶性抗原を「接着」し、貪食の魅力的な標的となる塊として溶液から沈殿させる。
- 補体活性化（固定）では、異物細胞に付着した抗体が補体による膜攻撃複合体による攻撃を促し、次の結果をもたらします。
より間接的に、抗体は免疫細胞に抗体断片をT細胞に提示するように信号を送るか、自己免疫を避けるために他の免疫細胞をダウンレギュレーションすることができます。[要出典]
活性化B細胞は、可溶性抗体を分泌する形質細胞と呼ばれる抗体産生細胞、または免疫系が抗原を記憶し、将来の曝露時に迅速に反応できるようにするために体内で何年も生存する記憶細胞に分化します。[54]
出生前および新生児期には、母親からの受動免疫によって抗体が存在する。早期の内因性抗体産生は抗体の種類によって異なり、通常は生後数年以内に現れる。抗体は血流中に自由に存在するため、体液性免疫系の一部であると言われている。循環抗体は、1つの抗原（例として、ウイルス カプシドタンパク質フラグメント）のみに特異的に反応するクローンB細胞によって産生される。抗体は、3つの方法で免疫に寄与する。抗体は、病原体が細胞に結合して侵入したり細胞を損傷したりするのを防ぐ。抗体は病原体をコーティングしてマクロファージや他の細胞による病原体の除去を促す。抗体は補体経路などの他の免疫応答を刺激して病原体の破壊を引き起こす。[55]抗体は血管作動性アミン脱顆粒も引き起こし、特定の種類の抗原（蠕虫、アレルゲン）に対する免疫に寄与する。
補体の活性化
表面抗原（例えば細菌）に結合する抗体は、Fc領域で補体カスケードの最初の成分を引き寄せ、「古典的な」補体系の活性化を開始します。[55]これにより、2つの方法で細菌が殺されます。[47]まず、抗体と補体分子の結合により、オプソニン化と呼ばれるプロセスで微生物が貪食細胞に取り込まれるようにマークされます。これらの貪食細胞は、補体カスケードで生成された特定の補体分子によって引き寄せられます。次に、いくつかの補体系成分が膜攻撃複合体を形成し、抗体が細菌を直接殺すのを支援します（細菌溶解）。[56]
エフェクター細胞の活性化
細胞外で複製する病原体に対抗するため、抗体は病原体に結合して病原体を結びつけ、凝集させます。抗体は少なくとも2つのパラトープを持っているため、これらの抗原の表面にある同一のエピトープに結合することで、複数の抗原に結合することができます。抗体は病原体をコーティングすることで、そのFc領域を認識する細胞内で病原体に対するエフェクター機能を刺激します。[47]
コーティングされた病原体を認識する細胞は Fc 受容体を持っており、その名前が示すように、IgA、IgG、および IgE 抗体のFc 領域と相互作用します。特定の抗体が特定の細胞上の Fc 受容体に結合すると、その細胞のエフェクター機能がトリガーされます。食細胞は貪食し、肥満細胞と好中球は脱顆粒し、ナチュラルキラー細胞はサイトカインと細胞傷害性分子を放出します。その結果、侵入した微生物が最終的に破壊されます。抗体によるナチュラル キラー細胞の活性化は、抗体依存性細胞媒介性細胞傷害(ADCC)と呼ばれる細胞傷害性メカニズムを開始します。このプロセスは、がんに対する生物学的療法で使用されるモノクローナル抗体の有効性を説明する可能性があります。Fc 受容体はアイソタイプ特異的であるため、免疫システムに柔軟性が与えられ、異なる病原体に対して適切な免疫メカニズムのみが呼び出されます。[2]
天然抗体
ヒトや高等霊長類は、ウイルス感染前の血清中に存在する「自然抗体」も生成する。自然抗体は、以前の感染、ワクチン接種、その他の外来抗原への曝露、または受動免疫なしに生成される抗体と定義されてきた。これらの抗体は、適応免疫応答が活性化されるずっと前に、エンベロープウイルス粒子の溶解につながる古典的な補体経路を活性化することができる。抗体は、抗原に反応してB細胞によってのみ生成され、最初は膜結合受容体として抗体が形成されるが、抗原およびヘルパーT細胞によって活性化されると、B細胞は分化して可溶性抗体を生成する。[44]多くの自然抗体は、グリコシル化細胞表面タンパク質の末端糖として見られ、ヒトの腸内細菌によるこの糖の生成に反応して生成される二糖ガラクトースα（1,3）-ガラクトース（α-Gal）を標的とする。[ 57]これらの抗体は、適切な折り畳みと組み立てを助けるタンパク質を含む小胞体（ER）で品質チェックを受ける。[44]異種移植臓器の拒絶反応は、一部には、レシピエントの血清中に循環している自然抗体がドナー組織に発現しているα-Gal抗原に結合することによる結果であると考えられています。[58]
免疫グロブリンの多様性
事実上、すべての微生物は抗体反応を引き起こすことができます。多種多様な微生物を認識して根絶するには、抗体の多様性が必要です。抗体のアミノ酸組成は多様で、さまざまな抗原と相互作用することができます。 [59]ヒトは約 100 億の異なる抗体を生成し、それぞれが抗原の異なるエピトープに結合することができると推定されています。[60] 1 人の個人で生成される抗体のレパートリーは膨大ですが、これらのタンパク質を作るために利用できる遺伝子の数は、ヒトゲノムのサイズによって制限されます。脊椎動物の B 細胞が比較的少数の抗体遺伝子から多様な抗体のプールを生成できるようにする複雑な遺伝的メカニズムがいくつか進化しました。[61]
ドメインの可変性
抗体をコードする染色体領域は大きく、抗体の各ドメインごとにいくつかの異なる遺伝子座が含まれています。重鎖遺伝子 ( IGH@ )を含む染色体領域は染色体 14にあり、ラムダ軽鎖遺伝子とカッパ軽鎖遺伝子 ( IGL@とIGK@ ) を含む遺伝子座はヒトでは染色体22と2にあります。これらのドメインの 1 つは可変ドメインと呼ばれ、あらゆる抗体の重鎖と軽鎖に存在しますが、異なる B 細胞から生成された異なる抗体で異なる場合があります。可変ドメイン間の違いは、超可変領域 (HV-1、HV-2、HV-3) または相補性決定領域(CDR1、CDR2、CDR3) と呼ばれる 3 つのループ上にあります。CDR は、保存されたフレームワーク領域によって可変ドメイン内でサポートされています。重鎖遺伝子座には、CDR がすべて異なる約 65 の異なる可変ドメイン遺伝子が含まれています。これらの遺伝子を抗体の他のドメインの遺伝子配列と組み合わせると、非常に多様な抗体の大規模な集団が生成される。この組み合わせは、以下で説明するV(D)J組換えと呼ばれる。[62]
V(D)J組み換え
免疫グロブリンの体細胞組換えは、 V(D)J組換えとしても知られ、固有の免疫グロブリン可変領域の生成を伴います。各免疫グロブリン重鎖または軽鎖の可変領域は、遺伝子セグメント（サブ遺伝子）として知られるいくつかの部分にコード化されています。これらのセグメントは、可変（V）、多様性（D）、および結合（J）セグメントと呼ばれます。[61] V、D、およびJセグメントはIg重鎖に見られますが、Ig軽鎖にはVとJセグメントのみがあります。V、D、およびJ遺伝子セグメントの複数のコピーが存在し、哺乳類のゲノム内で縦列に配列されています。骨髄では、発達中の各B細胞が、1つのV、1つのD、および1つのJ遺伝子セグメント（または軽鎖の1つのVセグメントと1つのJセグメント）をランダムに選択して組み合わせることで、免疫グロブリン可変領域を組み立てます。各タイプの遺伝子セグメントには複数のコピーがあり、遺伝子セグメントの異なる組み合わせを使用して各免疫グロブリン可変領域を生成できるため、このプロセスにより、それぞれが異なるパラトープ、つまり異なる抗原特異性を持つ膨大な数の抗体が生成されます。[63]ラムダ軽鎖免疫グロブリンのいくつかのサブ遺伝子（つまりV2ファミリー）の再編成は、マイクロRNA miR-650の活性化と連動しており、B細胞の生物学にさらに影響を与えます。[要出典]
RAGタンパク質は、特定の領域でDNAを切断するV(D)J組換えにおいて重要な役割を果たします。[63]これらのタンパク質が存在しなければ、V(D)J組換えは起こりません。[63]
B細胞がV(D)J組み換え中に機能的な免疫グロブリン遺伝子を産生した後は、他の可変領域を発現することができなくなり（対立遺伝子排除と呼ばれるプロセス）、各B細胞は1種類の可変鎖のみを含む抗体を産生することができる。[2] [64]
体細胞超突然変異と親和性成熟
抗原による活性化後、B細胞は急速に増殖し始める。これらの急速に分裂する細胞では、重鎖と軽鎖の可変ドメインをコードする遺伝子は、体細胞超変異（SHM）と呼ばれるプロセスによって、高率に点突然変異を起こす。SHMは、細胞分裂ごとに可変遺伝子ごとに約1つのヌクレオチドの変化をもたらす。 [65]その結果、どの娘B細胞も抗体鎖の可変ドメインでわずかなアミノ酸の違いを獲得する。[要出典]
これは抗体プールの多様性を高めるのに役立ち、抗体の抗原結合親和性に影響を与える。[66]いくつかの点突然変異は、元の抗体よりも抗原との相互作用が弱い（低親和性）抗体の生成をもたらし、いくつかの突然変異は、より強い相互作用（高親和性）を有する抗体を生成する。[67]表面に高親和性抗体を発現するB細胞は、他の細胞との相互作用中に強い生存シグナルを受け取るが、低親和性抗体を発現するB細胞は受け取らず、アポトーシスによって死滅する。[67]したがって、抗原に対してより高い親和性を持つ抗体を発現するB細胞は、機能と生存においてより親和性の低い抗体に打ち勝ち、抗体の平均親和性が時間の経過とともに増加する。結合親和性が増加した抗体を生成するプロセスは、親和性成熟と呼ばれる。親和性成熟は、V（D）J組換え後の成熟B細胞で起こり、ヘルパーT細胞の助けに依存する。[68]
クラス切り替え
アイソタイプまたはクラススイッチは、B細胞の活性化後に発生する生物学的プロセスであり、これにより細胞は異なるクラスの抗体（IgA、IgE、またはIgG）を産生することができる。[63]異なるクラスの抗体、したがってエフェクター機能は、免疫グロブリン重鎖の定常（C）領域によって定義される。最初、ナイーブB細胞は、同一の抗原結合領域を有する細胞表面IgMおよびIgDのみを発現する。各アイソタイプは異なる機能に適応しているため、活性化後、抗原を効果的に排除するためにIgG、IgA、またはIgEエフェクター機能を有する抗体が必要になる可能性がある。クラススイッチにより、同じ活性化B細胞からの異なる娘細胞が異なるアイソタイプの抗体を産生することができる。クラススイッチ中に変化するの抗体重鎖の定常領域のみであり、可変領域、したがって抗原特異性は変化しない。したがって、単一のB細胞の子孫は、すべて同じ抗原に特異的でありながら、各抗原の攻撃に適したエフェクター機能を生成する能力を備えた抗体を産生することができる。クラススイッチはサイトカインによって引き起こされる。生成されるアイソタイプはB細胞環境中に存在するサイトカインに依存する。[69]
クラススイッチは、クラススイッチ組換え (CSR) と呼ばれるメカニズムによって、重鎖遺伝子座で発生します。このメカニズムは、各定常領域遺伝子の上流のDNAにあるスイッチ (S) 領域と呼ばれる保存されたヌクレオチドモチーフに依存しています(δ 鎖を除く)。DNA 鎖は、選択された 2 つの S 領域での一連の酵素の活性によって切断されます。 [70] [71]可変ドメインエクソンは、非相同末端結合(NHEJ)と呼ばれるプロセスによって、目的の定常領域 (γ、α、または ε) に再結合されます。このプロセスにより、異なるアイソタイプの抗体をコードする免疫グロブリン遺伝子が生成されます。[72]
特異性の指定
抗体は、単一の抗原またはエピトープに対して特異性がある場合にはモノ特異性抗体と呼ばれ、 [73] 2つの異なる抗原または同じ抗原上の2つの異なるエピトープに対して親和性がある場合には二重特異性抗体と呼ばれます。[74]抗体のグループは、さまざまな抗原[75]または微生物に対して親和性がある場合には多価（または非特異的）抗体と呼ばれます。[75]静脈内免疫グロブリンは、特に明記しない限り、さまざまなIgG（ポリクローナルIgG）で構成されています。対照的に、モノクローナル抗体は、単一のB細胞によって産生される同一の抗体です。[要出典]
非対称抗体
ヘテロ二量体抗体は非対称抗体でもあり、抗体の腕にさまざまな薬剤を結合するための柔軟性と新しい形式を可能にします。ヘテロ二量体抗体の一般的な形式の 1 つは、「ノブから穴へ」形式です。この形式は、抗体の定常領域の重鎖部分に特有のものです。「ノブ」部分は、小さなアミノ酸を大きなアミノ酸に置き換えることによって設計されています。これは、大きなアミノ酸を小さなアミノ酸に置き換えることによって設計された「穴」に収まります。「ノブ」と「穴」を結び付けるのは、各鎖間のジスルフィド結合です。「ノブから穴へ」の形状は、抗体依存性細胞媒介性細胞傷害を促進します。単鎖可変フラグメント( scFv ) は、短いリンカー ペプチドを介して重鎖と軽鎖の可変ドメインに接続されます。リンカーは、柔軟性を高めるグリシンと、特異性を高めるセリン/スレオニンを豊富に含んでいます。 2つの異なるscFvフラグメントは、ヒンジ領域を介して、重鎖の定常ドメインまたは軽鎖の定常ドメインに接続することができます。[76]これにより、抗体は二重特異性を持ち、2つの異なる抗原の結合特異性が可能になります。[77]「ノブインホール」形式はヘテロ二量体形成を促進しますが、ホモ二量体形成を抑制しません。[引用が必要]
ヘテロ二量体抗体の機能をさらに向上させるために、多くの科学者が人工構造に注目しています。人工抗体は、抗体分子の機能戦略を使用する、主に多様なタンパク質モチーフですが、天然抗体のループとフレームワークの構造的制約に制限されません。[78]配列と3次元空間の組み合わせ設計を制御できれば、天然の設計を超え、さまざまな組み合わせの薬剤をアームに取り付けることができます。[要出典]
ヘテロ二量体抗体は、幅広い形状をとることができ、アームに付着する薬剤は各アームで同じである必要がないため、がん治療にさまざまな薬剤の組み合わせを使用することができます。医薬品は、非常に機能的な二重特異性抗体、さらには多重特異性抗体を生産することができます。自然な形からこのように形状が変化すると、機能性が低下するはずであることを考えると、その機能の程度は印象的です。[引用が必要]
染色体間DNA転座
抗体の多様化は、通常、BCR遺伝子座を標的とした体細胞超変異、クラススイッチ、および親和性成熟によって起こるが、時にはより型破りな形態の多様化が記録されている。[79]例えば、熱帯マラリア原虫Plasmodium falciparumによって引き起こされるマラリアの場合、感染者の一部の抗体は、肘関節の白血球関連免疫グロブリン様受容体1 LAIR1の98アミノ酸配列を含む19番染色体からの挿入を示した。これは染色体間転座の一形態を表す。LAIR1は通常コラーゲンに結合するが、熱帯マラリア原虫に感染した赤血球の表面に高度に発現している反復散在ポリペプチドファミリー（RIFIN）ファミリーのメンバーを認識することができる。実際、これらの抗体は親和性成熟を経て、RIFINに対する親和性を高めたが、コラーゲンに対する親和性を消失させた。これらの「LAIR1含有」抗体は、タンザニアとマリのドナーの5～10％で発見されているが、ヨーロッパのドナーでは発見されていない。 [ 80]しかし、ヨーロッパのドナーでは、肘関節内に100～1000ヌクレオチドの伸長が見られた。この特定の現象はマラリアに特有のものである可能性があり、感染はゲノム不安定性を誘発することが知られている。[81]
歴史
「抗体」という用語が初めて使用されたのは、パウル・エールリッヒの著書である。ドイツ語で抗体を意味するAntikörperという用語は、1891 年 10 月に出版された彼の論文「免疫に関する実験的研究」の結論に登場し、「2 つの物質が 2 つの異なるAntikörperを生じる場合、それらの物質自体も異なるものでなければならない」と述べている。[82]しかし、この用語はすぐには受け入れられず、抗体を表す他の用語がいくつか提案された。これらには、Immunkörper、Amboceptor、Zwischenkörper、subject sensibilisatrice、copula、Desmon、philocytase、fixateur、Immunisinなどがある。[82]抗体という語は、抗毒素という語と形式的に類似しており、免疫体(英語ではimmunokörper)と似た概念である。[82]そのため、この語の元の構造には論理的な欠陥がある。抗毒素は毒素に対抗するものであり、抗体は何かに対抗するものである。[82]
抗体の研究は、エミール・フォン・ベーリングと北里柴三郎がジフテリアと破傷風の毒素に対する抗体の活性を説明した1890年に始まりました。ベーリングと北里は、血清中のメディエーターが外来抗原と反応する可能性があるという体液性免疫の理論を提唱しました。 [86] [87]彼のアイデアは、ポール・エールリッヒが1897年に抗体と抗原の相互作用に関する側鎖理論を提唱するきっかけとなりました。彼は、細胞表面の受容体（「側鎖」と呼ばれる）が毒素に特異的に結合し 、「鍵と鍵穴」の相互作用で、この結合反応が抗体の生成の引き金になるという仮説を立てました。[88]他の研究者は、抗体は血液中に自由に存在すると考え、1904年にアルムロス・ライトは、可溶性抗体が細菌を覆い、貪食と殺傷のためにそれらを標識することを示唆しました。彼はこのプロセスをオプソニン化と名付けました。[89]
1920年代、マイケル・ハイデルバーガーとオズワルド・エイブリーは、抗原が抗体によって沈殿することを観察し、抗体がタンパク質でできていることを示しました。[90]抗原抗体結合相互作用の生化学的特性は、1930年代後半にジョン・マラックによってより詳細に調べられました。[91]次の大きな進歩は1940年代に起こり、ライナス・ポーリングは、抗体と抗原の相互作用は化学組成よりも形状に依存することを示して、エールリッヒが提唱した鍵と鍵穴の理論を確認しました。 [92] 1948年、アストリッド・ファグラエウスは、形質細胞の形をしたB細胞が抗体の生成を担っていることを発見しました。[93]
さらなる研究は、抗体タンパク質の構造を特徴づけることに集中した。これらの構造研究における大きな進歩は、1960年代初頭にジェラルド・エーデルマンとジョセフ・ギャリーが抗体軽鎖を発見したこと、[94]と、このタンパク質が1845年にヘンリー・ベンス・ジョーンズによって記述されたベンス・ジョーンズタンパク質と同じものであることに気づいたことである。[95]エーデルマンはさらに、抗体がジスルフィド結合でつながった重鎖と軽鎖で構成されていることを発見した。ほぼ同じ時期に、IgGの抗体結合（Fab）領域と抗体テール（Fc）領域がロドニー・ポーターによって特徴づけられた。[96]これらの科学者は協力してIgGの構造と完全なアミノ酸配列を推定し、この功績により1972年のノーベル生理学・医学賞を共同で受賞した。[96 [97]これらの初期の研究のほとんどはIgMとIgGに焦点を当てていましたが、1960年代には他の免疫グロブリンアイソタイプが特定されました。トーマス・トマシは分泌抗体（IgA）を発見しました。[98]デビッド・S・ロウとジョン・L・フェイヒーはIgDを発見しました。[99]石坂公成と石坂照子はIgEを発見し、それがアレルギー反応に関与する抗体の一種であることを示しました。 [100] 1976年に始まった画期的な一連の実験で、利根川進は遺伝物質が再編成されて利用可能な抗体の膨大な配列を形成できることを示しました。[101]
医療用途
病気の診断
特定の抗体の検出は医療診断の非常に一般的な形態であり、血清学などの応用はこれらの方法に依存しています。[102]たとえば、病気の診断のための生化学検査では、[103]エプスタイン・バーウイルスまたはライム病に対する抗体の力価が血液から推定されます。これらの抗体が存在しない場合は、その人は感染していないか、感染が非常に以前に発生し、これらの特定の抗体を生成するB細胞が自然に消滅したかのどちらかです。[要出典]
臨床免疫学では、患者の抗体プロファイルを特徴付けるために、ネフェロメトリー（または濁度測定法）によって各クラスの免疫グロブリンのレベルが測定されます。 [104]異なるクラスの免疫グロブリンの上昇は、診断がはっきりしない患者の肝障害の原因を特定するのに役立つ場合があります。 [4]たとえば、IgAの上昇はアルコール性肝硬変を示し、IgMの上昇はウイルス性肝炎と原発性胆汁性肝硬変を示し、IgGはウイルス性肝炎、自己免疫性肝炎、肝硬変で上昇します。[要出典]
自己免疫疾患は、多くの場合、体内の自身のエピトープに結合する抗体に起因することが分かっており、その多くは血液検査で検出できます。免疫介在性溶血性貧血における赤血球表面抗原に対する抗体は、クームス試験で検出されます。[105]クームス試験は、輸血準備における抗体スクリーニングや、出産前の女性の抗体スクリーニングにも使用されます。 [105]
実際には、感染症の診断には、抗原抗体複合体の検出に基づくいくつかの免疫診断法が使用されています。たとえば、ELISA、免疫蛍光法、ウェスタンブロット法、免疫拡散法、免疫電気泳動法、磁気免疫測定法などです。[106]ヒト絨毛性 ゴナドトロピンに対する抗体は、市販の妊娠検査薬に使用されています。[要出典]
新しいジオキサボロラン化学は抗体の放射性フッ化物（18F）標識を可能にし、癌の陽電子放出断層撮影（PET）画像化を可能にする。[107]
病気の治療
標的モノクローナル抗体療法は、関節リウマチ[108] 、多発性硬化症[109]、 乾癬[ 110] 、非ホジキンリンパ腫[111]、大腸がん、頭頸部がん、乳がん[112]などの多くのがんの治療に使用されています。
X連鎖無ガンマグロブリン血症や低ガンマグロブリン血症などの免疫不全症では、抗体が部分的または完全に欠如します。[113]これらの疾患は、受動免疫と呼ばれる短期的な免疫を誘導することで治療されることがよくあります。受動免疫は、ヒトまたは動物の血清、プールされた免疫グロブリン、またはモノクローナル抗体の形で既製の抗体を罹患した個人に移入することで達成されます。[114]
出生前療法
Rh因子はRh D抗原としても知られ、赤血球に存在する抗原である。Rh陽性（Rh+）の人は赤血球にこの抗原を持ち、Rh陰性（Rh–）の人は持っていない。通常の出産、出産外傷、または妊娠中の合併症の際に、胎児の血液が母親の体内に入る可能性がある。Rh不適合の母親と子どもの場合、結果として生じる血液の混合により、Rh-の母親がRh+の子どもの血液細胞上のRh抗原に敏感になり、妊娠の残りの期間とその後の妊娠で新生児溶血性疾患のリスクが生じる可能性がある。[115]
Rho(D) 免疫グロブリン抗体は、ヒト RhD 抗原に特異的です。[116]抗 RhD 抗体は、 Rh 陰性の母親が Rh 陽性の胎児を出産した場合に起こりうる感作を防ぐため、出生前治療計画の一部として投与されます。外傷および出産前および出産直後に母親を抗 RhD 抗体で治療すると、母親のシステム内の胎児から Rh 抗原が破壊されます。これは、抗原が母親の B 細胞を刺激して記憶 B 細胞を生成し、Rh 抗原を「記憶」する前に起こります。したがって、母親の体液性免疫システムは抗 Rh 抗体を生成せず、現在の赤ちゃんやその後の赤ちゃんの Rh 抗原を攻撃しません。Rho(D) 免疫グロブリン治療は、Rh 疾患につながる感作を防ぎますが、基礎疾患自体を予防または治療するものではありません。[116]
研究アプリケーション
特異的抗体は、大量の抗体を得るためにマウス、ラット、ウサギ、ヤギ、ヒツジ、ウマなどの哺乳類に抗原を注入することによって生産される。これらの動物から分離された血液には、血清中にポリクローナル抗体（同じ抗原に結合する複数の抗体）が含まれており、これを抗血清と呼ぶことができる。抗原はニワトリにも注入され、卵黄中にポリクローナル抗体を生成する。[117]抗原の単一のエピトープに特異的な抗体を得るために、抗体分泌リンパ球を動物から分離し、癌細胞株と融合させることによって不死化する。融合細胞はハイブリドーマと呼ばれ、培養すると継続的に増殖して抗体を分泌する。単一のハイブリドーマ細胞は希釈クローニングによって分離され、すべて同じ抗体を産生する細胞クローンを生成する。これらの抗体はモノクローナル抗体と呼ばれる。[118]ポリクローナル抗体とモノクローナル抗体は、多くの場合、プロテインA / Gまたは抗原アフィニティークロマトグラフィーを使用して精製される。[119]
研究では、精製された抗体が多くの用途で使用されています。研究用途の抗体は、抗体サプライヤーから直接、または専門の検索エンジンを使用して見つけることができます。研究用抗体は、細胞内および細胞外タンパク質を識別して位置を特定するために最も一般的に使用されています。抗体は、細胞が発現するタンパク質によって細胞の種類を区別するためにフローサイトメトリーで使用されます。異なるタイプの細胞は、その表面に異なる組み合わせの分化分子クラスターを発現し、異なる細胞内および分泌タンパク質を生成します。[120]また、免疫沈降法では、細胞溶解物中の他の分子からタンパク質とそれに結合しているもの（共免疫沈降）を分離するために使用され、[121]ウエスタンブロット分析では、電気泳動によって分離されたタンパク質を特定するために使用され、[122]免疫組織化学または免疫蛍光法では、組織切片でのタンパク質発現を調べたり、顕微鏡の助けを借りて細胞内のタンパク質の位置を特定したりするために使用されています。[120] [123] ELISAおよびELISpot技術を使用して、抗体でタンパク質を検出および定量することもできます。[124] [125]
研究で使用される抗体は、交差反応性、つまり抗体が複数のエピトープや親和性を認識することなど、あらゆる実験で制御しなければならない要因が非常に多い、最も強力でありながら最も問題の多い試薬の 1 つです。抗体の有効性は、pH、溶媒、組織の状態などの実験条件によって大きく異なります。研究者が抗体を検証する方法[126] [127]と抗体の報告方法の両方を改善するために、さまざまな試みがなされてきました。研究で抗体を使用する研究者は、研究を再現可能にするために (したがって、他の研究者によってテストされ、認定されるようにするために)、抗体を正しく記録する必要があります。学術論文で参照される研究用抗体の半分以下しか簡単に識別できません。[128] 2014 年と 2015 年にF1000で発表された論文は、研究者に研究用抗体の使用を報告するためのガイドを提供しています。[129] [130] RRID論文は、研究資源引用のためのRRID標準を実装した4つのジャーナルで共同出版されており、抗体識別子のソースとしてannotaborregistry.orgからデータを引用しています[131]（Force11のグループも参照[132]）。
抗体領域は、薬物が標的に到達するためのガイドとして機能し、生物医学研究の発展に活用できます。いくつかのアプリケーションでは、細菌プラスミドを使用してプラスミドに抗体の Fc 領域をタグ付けします (例: pFUSE-Fc プラスミド)。[引用が必要]
規則
生産とテスト
抗体を得るには、動物免疫などの生体内技術や、ファージディスプレイ法などのさまざまな生体外アプローチなど、いくつかの方法があります。[133]伝統的に、ほとんどの抗体は、骨髄腫細胞との化学的に誘導された融合による抗体産生細胞の不死化を通じてハイブリドーマ細胞株によって生産されます。場合によっては、他の細胞株との追加の融合により、「トリオーマ」や「クアドローマ」が作成されます。製造プロセスは適切に説明され、検証される必要があります。検証研究には少なくとも次のものを含める必要があります。
- プロセスが良好な品質で生産できることの実証（プロセスは検証される必要があります）
- 抗体精製の効率（すべての不純物とウイルスを除去する必要があります）
- 精製抗体の特性評価（物理化学的特性評価、免疫学的特性、生物学的活性、汚染物質など）
- ウイルス除去研究の決定
臨床試験の前に
- 製品安全性試験: 無菌性 (細菌および真菌)、外来性ウイルスのin vitroおよびin vivo試験、マウス レトロウイルス試験など、深刻な状況または直ちに生命を脅かす状況での実行可能性試験を開始する前に必要な製品安全性データ。製品の危険性を評価するのに役立ちます。
- 実現可能性試験: これらは、安全性の早期評価や、特定の小規模患者集団における初期概念実証 (in vitro または in vivo 試験) などを目的とするパイロット スタディです。[引用が必要]
前臨床研究
- 抗体の交差反応性の試験: 抗体と、以前に特徴付けられた組織との望ましくない相互作用 (毒性) を明らかにする。この研究は、in vitro (抗体または免疫複合体の反応性は、急速凍結した成体組織で決定する必要がある) または in vivo (適切な動物モデルを使用) で実行できます。[引用が必要]
- 前臨床 薬理学および毒性試験:抗体の前臨床安全性試験は、ヒトにおける可能性のある毒性を特定し、ヒトにおける潜在的な有害事象の可能性と重症度を推定し、可能な場合は安全な開始用量と用量漸増を特定するように設計されています。
- 動物毒性試験：急性毒性試験、反復投与毒性試験、長期毒性試験
- 薬物動態および薬力学試験：臨床投与量の決定、抗体活性、潜在的な臨床効果の評価に使用します。
構造予測と計算による抗体設計
ヘルスケアやバイオテクノロジー産業における抗体の重要性には、高解像度での構造の知識が必要です。この情報は、特定の抗体のタンパク質工学、抗原結合親和性の修正、エピトープの特定に使用されます。X線結晶構造解析は、抗体の構造を決定するために一般的に使用される方法の 1 つです。ただし、抗体の結晶化は多くの場合、面倒で時間がかかります。計算によるアプローチは結晶構造解析よりも安価で高速な代替手段を提供しますが、経験的な構造を生成しないため、結果はより曖昧です。Web Antibody Modeling (WAM) [134]やPrediction of Immunoglobulin Structure (PIGS) [135]などのオンライン Webサーバーは、抗体の可変領域の計算モデル化を可能にします。Rosetta Antibody は、 CDR ループを最小限に抑え、軽鎖と重鎖の相対的な方向を最適化する高度な手法と、抗体とその固有の抗原とのドッキングが成功することを予測する相同性モデルを組み込んだ、新しい抗体 F V 領域構造予測サーバーです。[136]しかし、抗体の結合部位を単一の静的構造のみで記述すると、抗体の機能と特性の理解と特徴付けが制限される。抗体の構造予測を改善し、強く相関するCDRループとインターフェースの動きを考慮するためには、抗体パラトープは、溶液中でさまざまな確率で相互変換する状態として記述する必要がある。[27]
抗体を抗原への結合親和性によって記述する能力は、特許請求の目的で抗体の構造とアミノ酸配列に関する情報によって補完される。[137]抗体CDRの構造バイオインフォマティクス研究に基づいて抗体を計算設計するためのいくつかの方法が提示されている。[138] [139] [140]
抗体の配列を決定するのに、エドマン分解法、cDNA法などさまざまな方法があるが、ペプチド/タンパク質同定のための最も一般的な現代の用途の1つは、液体クロマトグラフィーとタンデム質量分析法（LC-MS/MS）を組み合わせたものである。[141]大量の抗体配列決定法では、タンデム質量スペクトルから直接de novo配列決定を行う[142] 、既存のタンパク質配列データベースを使用するデータベース検索法など、データ解析のための計算的アプローチが必要である。 [143] [144]ショットガンタンパク質配列決定の多くのバージョンは、CID / HCD / ETD [145]断片化法やその他の技術を利用してカバレッジを増やすことができ、タンパク質、特に抗体を完全に配列決定する試みにおいて大きな進歩を遂げている。他の方法では、類似のタンパク質の存在、 [146]既知のゲノム配列、[147]またはトップダウンとボトムアップのアプローチの組み合わせを前提としている。 [148]現在の技術では、データベースと相同性検索からのペプチド、強度、位置信頼スコアをデノボシーケンシングで統合することで、タンパク質配列を高精度に組み立てることができます。[149]
抗体模倣体
抗体模倣体は、抗体と同様に、抗原に特異的に結合できる有機化合物である。これらは、分子量が約3～ 20kDaの人工ペプチドまたはタンパク質、またはアプタマーベースの核酸分子で構成される。Fabやナノボディなどの抗体フラグメントは、抗体模倣体とは見なされない。抗体に対する共通の利点は、溶解性、組織浸透性、熱や酵素に対する安定性、および比較的低い製造コストが優れていることである。抗体模倣体は、研究、診断、治療薬として開発され、商品化されている。[150]
結合抗体ユニット
BAU（結合抗体単位、BAU/mLと表記されることが多い）は、同じ特異性を持つ同じクラスの免疫グロブリンを検出する検査を比較するためにWHOによって定義された測定単位である。 [151] [152] [153]
参照
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、抗体に関連するメディアがあります。
- ケンブリッジ大学のマイクの免疫グロブリン構造/機能ページ
- 今月のPDB分子としての抗体 RCSBタンパク質データバンクにおける抗体の構造に関する議論
- 抗体療法の100年オックスフォード大学における疾患治療における抗体の歴史と応用
- リンパ球が生きた細胞から抗体を生成する仕組み！