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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きなタンパク質で、細菌やウイルス細胞上に存在する抗原（病気を引き起こすものを含む）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。個々の抗体は1つ以上の特定の抗原を認識し、[ 1 ] [ 2 ]、事実上あらゆるサイズと化学組成の抗原（「抗体生成器」の合成語）を認識できます。[ 3 ]抗体の「Y」を構成する各分岐鎖には、抗原上の特定のエピトープ（パラトープによって結合される抗原の特定の部分）に特異的に結合するパラトープ（抗原結合部位）が含まれており、2つの分子が正確に結合することができます。このメカニズムを利用することで、抗体は抗原（またはそのような抗原を持つ微生物や感染細胞）を効果的に「標識」して免疫系の細胞による攻撃を促したり、直接中和したりすることができる（例えば、ウイルスが宿主細胞に侵入する能力に不可欠な部分を阻害することによって）。
抗体は、 B細胞受容体のように免疫細胞の表面に存在する場合もあれば、細胞外空間に分泌されて遊離した状態で存在する場合もある。抗体という用語は一般的に遊離型（分泌型）を指し、免疫グロブリンという用語はどちらの形態も指すことがある。これらは大まかに言えば同じタンパク質であるため、これらの用語はしばしば同義語として扱われる。[ 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パラトープも同様に多様な種類が存在する。抗体の残りの構造はそれほど多様ではなく、ヒトでは抗体はIgA、IgD、IgE、IgG、IgMの5つのクラスまたはアイソタイプに分類される。ヒトのIgG抗体とIgA抗体は、さらに個別のサブクラス（IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1、IgA2）に分けられる。クラスとは、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る）を指す。異なるクラスの抗体は、体内のどこで、免疫応答のどの段階で放出されるかも異なる。種間では、抗体のクラスとサブクラスは（少なくとも名前上は）共通しているかもしれないが、その機能と体内での分布は異なる場合があり、これが抗体の研究における動物モデルの使用を複雑にしている。例えば、マウスIgG1は、その機能の点でヒトIgG1よりもヒトIgG2に近い。
体液性免疫という用語は、抗体反応と同義語として扱われることが多く、体液（体液）中に可溶性タンパク質の形で存在する免疫系の機能を説明するものであり、一般的にT細胞（特にキラーT細胞）の反応を説明する細胞性免疫とは区別されます。一般的に、抗体は適応免疫系の一部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。例えば、自然IgM [ 5 ]は、適応免疫細胞よりも自然免疫細胞に近い性質を持つB-1細胞によって作られ、免疫反応とは独立して作られ、多反応性を示すIgM抗体を指します。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、免疫反応の初期段階で補体系と連携して、問題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、免疫反応の開始を助けます。したがって、この点において、抗体の機能は適応免疫よりも自然免疫の機能に似ています。しかしながら、一般的に抗体は適応免疫系の一部とみなされている。なぜなら、抗体は（いくつかの例外を除いて）非常に高い特異性を示し、（生殖細胞系列に直接コード化されるのではなく）遺伝子の再編成によって産生され、免疫記憶の現れだからである。
抗体は抗体分泌細胞から生じる。抗体分泌細胞とは、形質芽細胞と形質細胞を含む用語である。B細胞自体は抗体を分泌することができず、表面に免疫グロブリンを提示することしかできない。これは、抗体分泌細胞の転写プログラムを確立する重要な転写因子BLIMP-1を発現しないためである（代替スプライシングとポリアデニル化を変更して、膜結合型ではなく分泌型の免疫グロブリン重鎖を生成することを含む。抗体の分泌はプロテアーゼに依存しない）。[ 6 ]
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。 [ 7 ]形質芽細胞と形質細胞は、主に抗体分泌の程度、寿命、代謝適応、および表面マーカーにおいて異なる。[ 8 ]形質芽細胞は、免疫応答の初期段階で産生される急速に増殖する短命の細胞であり（古典的には胚中心ではなく濾胞外反応から生じ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秘めている。[ 9 ]形質芽細胞は、短命の形質細胞と誤って説明されることがあるが、形質細胞は分裂しない（終末分化している）ため、厳密にはこれは誤りであり、特定の細胞型とサイトカインからなる生存ニッチに依存して生存している。[ 10 ]形質細胞は表面免疫グロブリンを発現しない（形質芽細胞は発現する）と一般的に言われているが、これは形質細胞が産生する抗体のクラスによって異なる（IgGを分泌する形質細胞は発現しないが、IgM、IgA、IgEを分泌する形質細胞は発現する）。[ 11 ] [ 12 ]形質細胞は、抗原の有無にかかわらず大量の抗体を分泌し、形質細胞が生存している限り、問題の抗原に対する抗体レベルがゼロにならないようにする。ただし、抗体分泌速度は、例えば、トール様受容体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によって調節されることがある。[ 13 ]長寿命形質細胞は、生物の生涯を通じて生存する可能性がある。[ 14 ]従来、長寿命形質細胞を収容する生存ニッチは骨髄に存在すると考えられているが、[ 15 ]骨髄内の特定の形質細胞が長寿命であると想定することはできない。しかし、他の研究では、粘膜組織内に生存ニッチが容易に確立されることが示されているが、関与する抗体のクラスは骨髄内のものとは異なる階層構造を示している。[ 16 ] [ 17 ]
B細胞は、長寿命形質細胞と同様に、数十年間存続できる記憶B細胞に分化することもできます。これらの細胞は、二次免疫応答で迅速に呼び起こされ、クラススイッチ、親和性成熟を経て、抗体産生細胞に分化します。[ 1 ]
抗体は、約10 nmの大きさの重い（約150 k Da）タンパク質であり、[ 18 ]おおよそY字型を形成する3つの球状領域 に配置されています。
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から構成されています。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連結されています。[ 19 ] 各鎖は一連のドメインです。ドメインはそれぞれ約110個のアミノ酸からなるやや類似した配列です。これらのドメインは通常、簡略化された模式図では長方形で表されます。軽鎖は1つの可変ドメインV Lと1つの定常ドメインC Lから構成され、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、...を含みます。 [ 20 ]
構造的には、抗体は抗原結合フラグメント（Fab）2つに分けられ、それぞれがV L、V H、C L、C H 1ドメインを1つずつ含み、さらに結晶化可能なフラグメント（Fc）がY字型の幹を形成している。[ 21 ]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様々な距離にあるエピトープのペアに結合したり、複合体（二量体、三量体など） を形成したり、エフェクター分子に容易に結合したりすることができる。[ 22 ]
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します。逆に、ガンマグロブリンのほとんどは抗体であるため、歴史的にはこの2つの用語は同義語として使用され、記号Igとγも同様でした。この異なる用語は、対応関係が不正確であることと、 IgGクラスの抗体を特徴づけるγ（ガンマ）重鎖との混同のために使用されなくなりました。[ 23 ] [ 24 ]
可変ドメインはF V領域とも呼ばれます。これはFabのサブ領域で、抗原に結合します。より具体的には、各可変ドメインには3つの超可変領域があり、そこに見られるアミノ酸は抗体ごとに最も大きく異なります。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ストランドループが形成され、抗体の表面に互いに近接して配置されます。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が集まって抗体結合部位を形成し、その形状は、より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様々です。ただし、通常は、ごく少数の残基が結合エネルギーの大部分に寄与します。[ 1 ]
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）に強く結合し、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る。[ 1 ]
CDRの構造は、Chothiaら[ 25 ] 、そして最近ではNorthら[ 26 ] およびNikoloudisら[ 27 ]によって分類され、クラスター化されている。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。抗体構造予測を改善し、強く相関するCDRループと界面の動きを考慮に入れるために、抗体パラトープは、溶液中で確率が変化する相互変換状態として記述されるべきである。[ 28 ]
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。[ 1 ]
Fc領域（Y字型の胴体部分）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あり、抗体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。[ 1 ] [ 22 ]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（これもFc領域を介して）に結合することによって活性化されます。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は古典的補体経路を活性化しません。[ 29 ]
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、母体から胎児へ胎盤を介してIgGを輸送します。さらに、FcRnへの結合により、IgGは他の血漿タンパク質に比べて3～4週間という非常に長い半減期を持ちます。IgG3はほとんどの場合（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への親和性が低下しています。これは、このサブクラスの強い炎症作用を制限するために進化したと考えられています。[ 30 ]
抗体は糖タンパク質であり、[ 31 ]保存されたアミノ酸残基に糖鎖（グリカン）が付加されている。[ 31 ] [ 32 ]これらの保存されたグリコシル化部位は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。[ 31 ] [ 33 ]
各鎖のN末端は先端に位置します。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ちます。それは、7本（定常ドメインの場合）から9本（可変ドメインの場合）のβストランドから構成され、ギリシャ鍵モチーフで2枚のβシートを形成します。これらのシートは、ジスルフィド結合によって結合された「サンドイッチ」形状、免疫グロブリンフォールドを形成します。[ 34 ] [ 35 ]
分泌された抗体は、単一のY字型ユニット、つまりモノマーとして存在することがあります。しかし、一部の抗体クラスは、2つのIgユニットからなるダイマー（IgAなど）、 4つのIgユニットからなるテトラマー（硬骨魚類のIgMなど）、または5つのIgユニットからなるペンタマー（サメのIgWや哺乳類のIgMなど。哺乳類のIgMは、6つのユニットからなるヘキサマーを形成することもあります）も形成します。[ 36 ] IgGもヘキサマーを形成することができますが、J鎖は必要ありません。[ 37 ] IgAのテトラマーとペンタマーも報告されています。[ 38 ]
抗体は抗原と結合して複合体を形成することもあります。これは抗原抗体複合体または免疫複合体と呼ばれます。小さな抗原は2つの抗体を架橋することができ、抗体の二量体、三量体、四量体などの形成につながります。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ます。極端な例としては、血液型判定における赤血球と抗体の凝集（凝集反応）があります。大きな凝集塊は不溶性となり、目視で確認できる沈殿物となります。[ 39 ]
抗体の膜結合型は、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細胞が体内に特定の抗原が存在することを検知し、B細胞の活性化を引き起こすB細胞受容体（BCR）の一部です。 [ 40 ] BCRは、表面に結合した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ヘテロ二量体で構成されています。[ 41 ]典型的なヒトB細胞には、表面に50,000～100,000個の抗体が結合しています。[ 41 ]抗原が結合すると、それらは、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状に集まります。[ 41 ]これらのパッチは、細胞性免疫応答 の効率を向上させる可能性があります。[ 42 ]ヒトでは、細胞表面はB細胞受容体の周囲数百ナノメートルにわたって裸の状態であり、[ 41 ]これによりBCRは競合する影響からさらに隔離される。
抗体には、アイソタイプまたはクラスと呼ばれるさまざまな種類があります。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化されます。接頭辞「Ig」は免疫グロブリンを表し、接尾辞は抗体が持つ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 を生み出します。各クラスの特徴は、ヒンジ領域と Fc 領域内の重鎖の部分によって決まります。[ 1 ]
表に示すように、これらのクラスは生物学的特性、機能的な位置、およびさまざまな抗原に対処する能力が異なります。[ 19 ] 例えば、IgE抗体は、肥満細胞からのヒスタミン放出からなるアレルギー反応の原因であり、多くの場合、喘息の唯一の原因となります（ただし、他の経路も存在し、喘息と非常によく似ているが厳密には喘息ではない症状もあります）。これらの抗体の可変領域は、例えばハウスダストマイト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）は肥満細胞上のFc受容体εに結合して、顆粒に蓄えられた分子の放出である脱顆粒を引き起こします。 [ 43 ]
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します。抗原に曝露されたことのない未成熟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します。この応答準備状態のBリンパ球は、「ナイーブBリンパ球」として知られています。ナイーブBリンパ球は、表面にIgMとIgDの両方を発現します。これら2つの免疫グロブリンアイソタイプの共発現により、B細胞は抗原に応答する準備が整います。[ 49 ] B細胞の活性化は、細胞に結合した抗体分子が抗原と結合することによって起こり、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します。抗原がB細胞受容体を架橋しない限り、これにはTヘルパー細胞からのサイトカインが必要です。[ 50 ]この活性化された形態では、B細胞は膜結合型ではなく分泌型の抗体を産生し始めます。特定のシグナル分子に遭遇した活性化B細胞は、免疫グロブリンクラススイッチング（アイソタイプスイッチングとも呼ばれる）を起こし、抗体の産生がIgMまたはIgDから他の抗体アイソタイプ（IgE、IgA、またはIgG）に変化する。[ 51 ] [ 52 ]
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存在する。しかし、両者の間に既知の機能的な違いはなく、どちらも5つの主要な重鎖のいずれとも存在し得る。[ 1 ]各抗体は2つの同一の軽鎖、すなわち両方ともκまたは両方ともλを含んでいる。κ型とλ型の比率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る。イオタ（ι）鎖などの他のタイプの軽鎖は、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る。[ 53 ] [ 54 ]
軽鎖クラスの選択の違いに既知の機能的意義はないものの、軽鎖の比率は診断に役立つことがある。例えば、ヒトは通常、κ鎖とλ鎖の比率が2：1であるが、この比率から大きく逸脱すると、単クローン性ガンマグロブリン血症（前癌性または悪性である可能性のある形質細胞の増殖を伴う疾患）の存在を示唆する可能性がある。
ほとんどの胎盤哺乳類では、抗体の構造は一般的に類似している。 顎を持つ魚類は、哺乳類の抗体と同様の抗体を作ることができる最も原始的な動物であるように思われるが、適応免疫の多くの特徴はそれよりもやや早く出現した。[ 55 ]
軟骨魚類（サメなど）は、重鎖のみからなる抗体（軽鎖を欠く）を産生し、さらに、より長い鎖ペンタマー（分子あたり5つの定数単位を持つ）を特徴とする。ラクダ科動物（ラクダ、ラマ、アルパカなど）もまた、重鎖のみからなる抗体を産生することで知られている。[ 1 ] [ 55 ]
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。抗原は通常、表面に不連続に配置されたさまざまなエピトープを含み、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。[ 59 ]抗体と抗原は空間的相補性（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、抗原に対する抗体の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。比較的弱い結合は、抗体が異なる相対的親和性を持つさまざまな抗原と交差反応する可能性があることも意味します。[ 60 ]
抗体作用の主なカテゴリーは以下のとおりです。[ 1 ]
より間接的には、抗体は免疫細胞に抗体断片をT細胞に提示するようにシグナルを送ったり、自己免疫を回避するために他の免疫細胞をダウンレギュレーションしたりすることができる。[ 1 ]
活性化B細胞は、
胎児期および新生児期には、IgG抗体および母乳抗体（ヒトでは主に分泌型IgA）の胎盤を介した移行によって、母親からの受動免疫によって抗体が供給されます。母乳抗体のアイソタイプによる組成と、これらの抗体が乳児の消化管から吸収される能力（つまり、ヒトは母乳抗体を吸収しないようで、代わりに、呼吸器感染症などの他の種類の感染症よりも、主に消化管感染症からの防御として機能するようです）の両方に関して、種間で大きな違いがあります。また、胎盤の構造にも種特異的な重要な違いがあり、これがヒトにおける抗体の胎盤移行の仕組みの解釈を複雑にしています。現在、ヒトではFcRn以外の受容体が抗体の胎盤移行に寄与しているかどうか、またこの過程における抗体のグリコシル化の役割について、この分野では議論が分かれている。母体と乳児の臍帯はグリコフォーム（FcγRと結合する能力が異なる）の組成が同一である[ 62 ]が、他の種では明確な偏りが見られる[ 63 ] 。
初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ます。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ます。循環抗体（自然IgMを除く）は、1つの抗原にのみ特異的に反応するクローンB細胞によって産生されます（抗体が多くの異なる抗原間で構造的に類似したエピトープを認識する場合を除く）。抗体は3つの方法で免疫に貢献します。抗体は、病原体が細胞に結合して侵入または損傷するのを防ぎます。病原体をコーティングすることで、マクロファージや他の細胞による病原体の除去を刺激します。補体経路などの他の免疫応答を刺激することで、病原体の破壊を引き起こします。[ 64 ]抗体はまた、血管作動性アミンの脱顆粒を引き起こし、特定の種類の抗原（蠕虫、アレルゲン）に対する免疫に貢献します。[ 48 ]
表面抗原（例えば、細菌上）に結合する抗体は、その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」補体系の活性化を開始します。[ 64 ]これにより、2つの方法で細菌が殺されます。[ 48 ]第一に、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食細胞に取り込まれるようにマークされます。これらの食細胞は、補体カスケードで生成された特定の補体分子に引き寄せられます。第二に、補体系の一部の成分が膜攻撃複合体を形成し、抗体が細菌を直接殺す（細菌溶解）のを助けます。[ 65 ]
細胞外で複製する病原体と戦うために、抗体は病原体に結合してそれらを連結させ、凝集させる。抗体は少なくとも2つのパラトープを持つため、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る。抗体は病原体を覆うことで、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する。[ 48 ]
被覆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受容体と結合すると、その細胞のエフェクター機能が引き起こされます。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、最終的に侵入微生物の破壊につながります。抗体によるナチュラルキラー細胞の活性化は、抗体依存性細胞傷害（ADCC）として知ら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、癌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、免疫系に柔軟性が増し、異なる病原体に対して適切な免疫メカニズムのみを呼び出します。[ 1 ]
ヒトや高等霊長類も、ウイルス感染前に血清中に存在する「自然抗体」を産生する。自然抗体は、過去の感染、ワクチン接種、その他の異種抗原への曝露、または受動免疫なしに産生される抗体と定義されている。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、古典的補体経路を活性化してエンベロープウイルス粒子の溶解を引き起こすことができる。抗体は、抗原に対する応答としてB細胞のみによって産生され、最初は膜結合受容体として形成されるが、抗原とヘルパー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産生する。[ 45 ]多くの自然抗体は、糖鎖修飾された細胞表面タンパク質の末端糖として存在する二糖類ガラクトースα(1,3)-ガラクトース（α-Gal）を標的としており、ヒトの腸内に存在する細菌によるこの糖の産生に応答して生成される。[ 66 ]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。[ 45 ]異種移植臓器の拒絶反応は、レシピエントの血清中に循環する自然抗体がドナー組織に発現するα-Gal抗原に結合することの結果であると考えられている。[ 67 ]
抗体は、ほとんどのワクチンによって誘発される免疫防御の中心である（ただし、免疫系の他の構成要素も確かに関与しており、帯状疱疹の場合のように、免疫応答の生成において抗体よりもはるかに重要な疾患もある）。[ 68 ]感染からの持続的な防御（つまり、微生物が体内に入り、複製を開始する能力、ただし必ずしも病気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し、これは長寿命形質細胞に依存している。同時に、医学的に重要な多くの微生物は、以前の感染によって誘発された抗体から逃れるために変異する能力があり、長寿命形質細胞は親和性成熟やクラススイッチングを起こすことができない。これは、記憶B細胞によって補償される。以前に遭遇した抗原の構造的特徴を依然として保持している微生物の新しい変異体は、これらの変化に適応する記憶B細胞応答を誘発することができる。[ 7 ]長寿命形質細胞は記憶B細胞の表面にある受容体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、この点に関する知見は必ずしも一致していない。[ 69 ]
事実上すべての微生物は抗体反応を引き起こす可能性があります。多くの異なる種類の微生物をうまく認識して排除するには、抗体の多様性が必要です。抗体のアミノ酸組成は多様であるため、多くの異なる抗原と相互作用することができます。[ 70 ]人間は約100億種類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。[ 71 ] 1人の個人で膨大な種類の異なる抗体が生成されますが、これらのタンパク質を作るために使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ています。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プールを生成できるようにするいくつかの複雑な遺伝的メカニズムが進化してきました。[ 72 ]
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複数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14番染色体上にあり、ラムダおよびカッパ軽鎖遺伝子（IGL@およびIGK@）を含む遺伝子座はヒトでは22番染色体と2番染色体上にあります。これらのドメインの1つは可変ドメインと呼ばれ、すべての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は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）として知られる3つのループ上にあります。CDRは、可変ドメイン内で保存されたフレームワーク領域によって支えられています。重鎖遺伝子座には、CDRがすべて異なる約65種類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群と組み合わせることで、高い多様性を持つ多数の抗体が生成される。この組み合わせはV(D)J組換えと呼ばれ、以下で説明する。[ 73 ]
免疫グロブリンの体細胞組換えは、 V(D)J組換えとも呼ばれ、独自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）と呼ばれるいくつかの断片にコードされています。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。[ 72 ] 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および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、哺乳類のゲノムにタンデムに配置されています。骨髄では、発達中の各B細胞は、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および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によって、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、このプロセスでは、それぞれ異なるパラトープ、したがって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。[ 74 ]ラムダ軽鎖免疫グロブリンのいくつかのサブ遺伝子（V2ファミリーなど）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。
RAGタンパク質は、V(D)J組換えにおいて特定の領域でDNAを切断する上で重要な役割を果たしている。[ 74 ]これらのタンパク質が存在しなければ、V(D)J組換えは起こらない。[ 74 ]
B細胞がV(D)J組換え中に機能的な免疫グロブリン遺伝子を産生した後、他の可変領域を発現することはできない（対立遺伝子排除と呼ばれるプロセス）。したがって、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。[ 1 ] [ 75 ]
抗原による活性化後、B細胞は急速に増殖し始めます。急速に分裂するこれらの細胞では、重鎖と軽鎖の可変ドメインをコードする遺伝子が、体細胞超変異（SHM）と呼ばれるプロセスによって高い頻度で点突然変異を起こします。SHMは、細胞分裂ごとに可変遺伝子あたり約1つのヌクレオチド変化をもたらします。[ 76 ]その結果、娘B細胞は抗体鎖の可変ドメインにわずかなアミノ酸の違いを獲得します。[ 76 ]
これは抗体プールの多様性を高め、抗体の抗原結合親和性に影響を与える。[ 77 ]一部の点突然変異は、元の抗体よりも抗原との相互作用が弱い（低親和性）抗体の産生につながり、一部の突然変異は、より強い相互作用（高親和性）を持つ抗体を生成する。[ 78 ]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、低親和性抗体を持つB細胞は受けず、アポトーシスによって死滅する。[ 78 ]したがって、抗原に対する親和性が高い抗体を発現するB細胞は、機能と生存において親和性の低い抗体よりも優位に立ち、時間の経過とともに抗体の平均親和性を高めることができる。結合親和性が高い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細胞の助けを必要とする。[ 79 ]
アイソタイプまたはクラススイッチングは、B細胞の活性化後に起こる生物学的プロセスであり、細胞が異なるクラスの抗体（IgA、IgE、またはIgG）を産生することを可能にします。[ 74 ]抗体の異なるクラス、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ます。最初は、ナイーブB細胞は、同一の抗原結合領域を持つ細胞表面IgMとIgDのみを発現します。各アイソタイプは異なる機能に適応しています。したがって、活性化後、抗原を効果的に排除するには、IgG、IgA、またはIgEのエフェクター機能を持つ抗体が必要になる場合があります。クラススイッチングにより、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ます。クラススイッチング中は、抗体重鎖の定常領域のみが変化し、可変領域、したがって抗原特異性は変化しません。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な抗体を産生できますが、各抗原刺激に適したエフェクター機能を産生する能力があります。クラススイッチングはサイトカインによって誘発されます。生成されるアイソタイプは、B細胞環境に存在するサイトカインの種類によって決まる。[ 80 ]
クラススイッチングは、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起こります。このメカニズムは、各定常領域遺伝子の上流にある（δ鎖を除く） DNAに存在する、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。DNA鎖は、選択された2つのS領域で一連の酵素の働きによって切断されます。 [ 81 ] [ 82 ]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。[ 83 ]
抗体は、単一の抗原またはエピトープに対する特異性を持つ場合、単特異性抗体と呼ばれ、 [ 84 ] 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する親和性を持つ場合、二重特異性抗体と呼ばれます。[ 85 ]抗体のグループは、さまざまな抗原[ 86 ]または微生物[ 86 ]に対する親和性を持つ場合、多価（または非特異性）抗体と呼ばれます。特に明記されていない限り、静脈内免疫グロブリンは、さまざまな異なる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。[ 87 ]
ヘテロ二量体抗体は非対称抗体でもあり、抗体アーム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・イン・ザ・ホール」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「ホール」に収まります。「ノブ」と「ホール」をつないでいるのは、各鎖間のジスルフィド結合です。「ノブ・イン・ザ・ホール」形状は、抗体依存性細胞傷害性を促進します。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、特異性を与えるセリン/トレオニンが豊富です。 2つの異なるscFv断片は、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連結することができる。[ 88 ]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る。[ 89 ]「ノブ・イン・ザ・ホール」形式はヘテロ二量体形成を促進するが、ホモ二量体形成は抑制しない。[ 88 ]
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る。人工抗体は、抗体分子の機能戦略を利用する多様なタンパク質モチーフであるが、天然抗体のループやフレームワークの構造的制約に縛られない。[ 90 ]配列の組み合わせ設計と結果として生じる三次元空間を制御することで、天然の設計を強化し、さまざまな組み合わせの薬剤をアームに結合させることができる。[ 91 ]
ヘテロ二量体抗体は、より多様な形状をとることができ、腕に結合する薬剤は各腕で同じである必要がないため、がん治療において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。製薬会社は、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。自然な形状からこのような変化が生じると機能が低下するはずであることを考えると、その機能の程度は驚くべきものです。[ 92 ]
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、クラススイッチング、および親和性成熟によって起こるが、より非従来型の多様化が記録されている場合もある。[ 93 ]例えば、熱帯熱マラリア原虫によって引き起こされるマラリアの場合、感染した人の抗体の一部は、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種である。LAIR1は通常コラーゲンに結合するが、熱帯熱マラリア原虫に感染した赤血球の表面に高発現している反復散在ポリペプチドファミリー（RIFIN）ファミリーメンバーを認識することができる。実際、これらの抗体はRIFINに対する親和性を高めるがコラーゲンに対する親和性を失う親和性成熟を起こした。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％に見つかっているが、ヨーロッパのドナーには見つかっていない。[ 94 ]ただし、ヨーロッパのドナーは肘関節内にも100～1000ヌクレオチドの伸長を示した。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。[ 95 ]
「抗体」という用語が最初に使われたのは、パウル・エーリッヒの著作である。1891年10月に発表された彼の論文「免疫に関する実験的研究」の結論には、抗体を意味するドイツ語の Antikörper という用語が登場し、「2 つの物質が 2 つの異なる Antikörper を生み出すならば、それら自体も異なっていなければならない」と述べている。[ 96 ]しかし、この用語はすぐに受け入れられたわけではなく、抗体を表す他のいくつかの用語が提案された。これには、Immunkörper、Amboceptor、Zwischenkörper、substance sensibilisatrice、copula、Desmon、philocytase、fixateur、Immunisinなどがある。[ 96 ]抗体という単語は、抗毒素という単語と形式的に類似しており、 Immunkörper (英語では免疫体)と類似した概念を持っている。[ 96 ]そのため、この単語の元の構造には論理的な欠陥がある。抗毒素は毒素に向けられたものであり、抗体は何かに向けられたものである。[ 96 ]
抗体の研究は、1890 年にエミール・フォン・ベーリングと北里柴三郎がジフテリア毒素と破傷風毒素に対する抗体活性を記述したことから始まった。フォン・ベーリングと北里は体液性免疫の理論を提唱し、血清中のメディエーターが異物抗原と反応する可能性があると提案した。[ 100 ] [ 101 ]彼の考えは、1897 年にポール・エールリッヒが抗体と抗原の相互作用の側鎖理論を提唱するきっかけとなった。彼は、細胞表面の受容体（「側鎖」と呼ばれる）が「鍵と鍵穴」のような相互作用で毒素に特異的に結合し、この結合反応が抗体産生の引き金になると仮説を立てた。[ 102 ]他の研究者は、抗体は血液中に自由に存在していると信じており、1904 年にアルムロス・ライトは、可溶性抗体が細菌をコーティングして貪食と殺傷のために標識すると示唆した。彼はこのプロセスをオプソニン化と名付けた。[ 103 ]
1920年代、マイケル・ハイデルベルガーとオズワルド・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た。[ 104 ]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た。[ 105 ]次の大きな進歩は1940年代で、ライナス・ポーリングが、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すことで、エーリッヒが提唱した鍵と鍵穴の理論を裏付けた。 [ 106 ] 1948年、アストリッド・ファグラエウスは、形質細胞の形で存在するB細胞が抗体の生成に関与していることを発見した。[ 107 ]
さらなる研究は、抗体タンパク質の構造の特徴付けに集中した。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[ 108 ]、そしてこのタンパク質が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であることに気づいたことである[ 109 ]。エデルマンは、抗体がジスルフィド結合で連結された重鎖と軽鎖から構成されていることを発見した。ほぼ同時期に、ロドニー・ポーターがIgGの抗体結合（Fab）領域と抗体尾部（Fc）領域の特徴付けを行った[ 110 ]。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解明し、その功績により1972年のノーベル生理学・医学賞を共同受賞した[ 110 ]。Fvフラグメントはデビッド・ギボルによって調製され、特徴付けられた。[ 111 ]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・トマシは分泌型抗体 ( IgA ) を発見しました。[ 112 ]デビッド・S・ロウとジョン・L・フェイは IgD を発見しました。[ 113 ]石坂公茂と石坂照子はIgEを発見し、それがアレルギー反応に関与する抗体のクラスであることを示しました。[ 114 ] 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膨大な種類の抗体を形成できることを示しました。[ 115 ]
特定の抗体の検出は、非常に一般的な医療診断法であり、血清学などの応用はこれらの方法に依存しています。[ 116 ]例えば、疾患診断のための生化学的アッセイでは、[ 117 ]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、その人は感染していないか、感染が非常に昔に起こり、これらの特定の抗体を生成するB細胞が自然に衰退したかのどちらかです。[ 118 ]
臨床免疫学では、患者の抗体プロファイルを特徴づけるために、ネフェロメトリー（または濁度測定）によって個々のクラスの免疫グロブリンのレベルが測定されます。 [ 119 ]さまざまなクラスの免疫グロブリンの上昇は、診断が不明確な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 ]例えば、原発性胆汁性肝硬変の患者ではIgMレベルが上昇することが多い一方、IgAの単独上昇はアルコール性肝疾患を示唆する可能性があります。[ 120 ]
自己免疫疾患は、多くの場合、体自身の抗原決定基に結合する抗体に起因することがわかっています。これらの抗体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。[ 121 ]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、妊婦の抗体スクリーニングにも使用されます。[ 121 ]
実際には、複合抗原抗体の検出に基づくいくつかの免疫診断法が感染症の診断に使用されており、例えば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がある。[ 122 ]市販の妊娠検査薬はヒト絨毛性ゴナドトロピン（hCG）に対する抗体を利用している。[ 123 ]
新しいジオキサボロラン化学により、抗体の放射性フッ化物（18F）標識が可能になり、がんの陽電子放出断層撮影（PET）イメージングが可能になった。[ 124 ]
標的モノクローナル抗体療法は、関節リウマチ[ 125 ] 、多発性硬化症[ 126 ] 、乾癬[ 127 ] 、非ホジキンリンパ腫[128 ]、大腸がん、頭頸部がん、乳がん[ 129 ]などの多くのがんの治療に用いられています。
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乏します。[ 130 ]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によって達成されます。[ 131 ]
Rh因子（Rh D抗原とも呼ばれる）は赤血球上に存在する抗原です。Rh陽性（Rh+）の人は赤血球上にこの抗原を持ち、Rh陰性（Rh-）の人は持っていません。通常の出産、分娩時の外傷、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ことがあります。Rh不適合の母子の場合、結果として生じる血液の混合により、Rh-の母親がRh+の子供の血液細胞上のRh抗原に感作され、残りの妊娠期間およびその後の妊娠が新生児溶血性疾患のリスクにさらされる可能性があります。[ 132 ]
Rho(D)免疫グロブリン抗体はヒトRhD抗原に特異的です。[ 133 ]抗RhD抗体は、Rh陰性の母親がRh陽性の胎児を妊娠した場合に起こりうる感作を防ぐための出生前治療の一環として投与されます。外傷や分娩の前後に母親に抗RhD抗体を投与すると、胎児由来の母親の体内の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細胞を生成することでRh抗原を「記憶」させる前に起こります。したがって、母親の体液性免疫系は抗Rh抗体を作らず、現在または将来の赤ちゃんのRh抗原を攻撃しません。Rho(D)免疫グロブリン治療はRh疾患につながる可能性のあ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。[ 133 ]
特定の抗体は、マウス、ラット、ウサギ、ヤギ、ヒツジ、ウマ、または大量の抗体を得るためのヒトなどの哺乳類に抗原を注射することによって産生されます。これらの動物から分離された血液には、同じ抗原に結合する複数の抗体であるポリクローナル抗体が血清中に含まれており、これを抗血清と呼ぶことができます。（医療製品では、ウマとヒトが最も一般的に使用されます。前者は血液量が多く抗体価が高いため、後者は他のヒトとの適合性が高いためです。）抗原は、卵黄中のポリクローナル抗体を生成するためにニワトリにも注射されます。[ 134 ]抗原の単一のエピトープに特異的な抗体を得るには、動物から抗体を分泌するリンパ球を分離し、癌細胞株と融合させることによって不死化します。融合した細胞はハイブリドーマと呼ばれ、培養下で継続的に増殖し、抗体を分泌します。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が生成されます。これらの抗体はモノクローナル抗体と呼ばれます。[ 135 ]ポリクローナル抗体とモノクローナル抗体は、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ことがよくあります。[ 136 ]
研究において、精製抗体は多くの用途で使用されています。研究用途の抗体は、抗体供給業者から直接入手するか、専門の検索エンジンを使用して入手できます。研究用抗体は、細胞内および細胞外タンパク質の同定と位置特定に最も一般的に使用されます。抗体は、フローサイトメトリーで、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使用されます。異なる種類の細胞は、表面に異なる組み合わせの分化クラスター分子を発現し、異なる細胞内および分泌タンパク質を産生します。 [ 137 ]また、免疫沈降法で、細胞溶解液中の他の分子からタンパク質とそれに結合したもの（共免疫沈降）を分離するためにも使用されます。 [ 138 ]ウェスタンブロット分析で、電気泳動によって分離されたタンパク質を同定するためにも使用されます。 [ 139 ]免疫組織化学または免疫蛍光法で、組織切片中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も使用されます。[ 137 ] [ 140 ] 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。[ 141 ] [ 142 ]
研究で使用される抗体は、最も強力でありながら最も問題のある試薬の1つであり、交差反応性、つまり抗体が複数のエピトープを認識すること、およびpH、溶媒、組織の状態などの実験条件によって大きく変化する可能性のある親和性など、あらゆる実験で制御しなければならない膨大な数の要因があります。研究者が抗体を検証する方法[ 143 ] [ 144 ]と抗体について報告する方法の両方を改善するために、複数の試みが行われてきました。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、評価されるように）、それらを正しく記録する必要があります。学術論文で参照されている研究用抗体の半分未満しか簡単に特定できません。[ 145 ] 2014年と2015年にF1000に掲載された論文は、研究用抗体の使用を報告するためのガイドを研究者に提供しています。[ 146 ] [ 147 ] RRID論文は、抗体識別子のソースとしてantibogreegistry.orgからデータを取得する研究リソース引用のRRID標準を実装した4つのジャーナルに共同出版されています[ 148 ] （ Force11のグループも参照[ 149 ]）。
抗体領域は、薬剤が標的に到達するためのガイドとして機能することで、生物医学研究をさらに進めるために使用できます。抗体およびFcベースの構造は、細胞表面受容体への非常に特異的な結合を提供し、がんやその他の疾患に対する抗体薬物複合体（ADC）、二重特異性抗体、およびFc融合薬の標的化部分として使用されます。[ 150 ]
抗体を得る方法はいくつかあり、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が含まれます。 [ 1 ]従来、ほとんどの抗体は、ミエローマ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によって、ハイブリドーマ細胞株によって生産されています。場合によっては、他の細胞株との追加融合により、「トリオマ」や「クアドローマ」が作成されています。製造プロセスは適切に記述され、検証される必要があります。[ 151 ]検証研究には、少なくとも以下が含まれる必要があります。[ 152 ]
医療およびバイオテクノロジー産業における抗体の重要性から、高解像度での構造に関する知識が求められています。この情報は、タンパク質工学、抗原結合親和性の改変、および特定の抗体のエピトープの同定に使用されます。X線結晶構造解析は、抗体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。しかし、抗体の結晶化は、多くの場合、手間と時間がかかります。計算アプローチは、結晶構造解析よりも安価で迅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) [ 155 ]やPrediction of Immunoglobulin Structure (PIGS) [ 156 ]などのオンラインWebサーバーは、抗体可変領域の計算モデリングを可能にします。Rosetta Antibodyは、CDRループを最小限に抑え、軽鎖と重鎖の相対的な配向を最適化する高度な技術、および抗体と固有の抗原とのドッキングの成功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。[ 157 ]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ます。抗体構造予測を改善し、強く相関するCDRループと界面の動きを考慮に入れるために、抗体パラトープは、溶液中で確率が変化する相互変換状態として記述する必要があります。[ 28 ]
抗原への結合親和性による抗体の説明能力は、特許請求の目的で抗体構造とアミノ酸配列の情報によって補完される。[ 158 ]抗体CDRの構造バイオインフォマティクス研究に基づく抗体の計算設計のためのいくつかの方法が提示されている。[ 159 ] [ 160 ] [ 161 ]
抗体の配列決定には、エドマン分解、cDNAなどさまざまな方法がありますが、ペプチド/タンパク質の同定に最もよく使われる現代の方法の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す。[ 162 ]大量の抗体の配列決定法では、タンデム質量スペクトルから直接デノボ配列決定を行う方法[ 163 ]や、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方法[ 164 ] [ 165 ]など、データ解析のための計算アプローチが必要です。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 [ 166 ]フラグメンテーション法やその他の技術を利用することでカバレッジを増やすことができ、特に抗体などのタンパク質を完全に配列決定する試みで大きな進歩を遂げています。他の方法では、類似のタンパク質の存在[ 167 ] 、既知のゲノム配列[ 168 ]、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ます。[ 169 ]現在の技術は、de novo シーケンシングペプチド、強度、データベースおよび相同性検索からの位置信頼度スコアを統合することにより、高精度でタンパク質配列を組み立てる能力を備えています。[ 170 ]
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す。これらは、約 3 ～ 20 kDaのモル質量を持つ人工ペプチドまたはタンパク質、あるいはアプタマーベースの核酸分子から構成されます。Fabやナノボディなどの抗体断片は、抗体模倣体とはみなされません。抗体に対する一般的な利点は、溶解性、組織浸透性、熱や酵素に対する安定性、そして比較的低い製造コストです。抗体模倣体は、研究、診断、治療薬として開発され、商品化されています。[ 171 ]
BAU（結合抗体単位、多くの場合BAU/mL）は、同じ特異性で同じクラスの免疫グロブリンを検出するアッセイを比較するためにWHOによって定義された測定単位です。 [ 172 ] [ 173 ] [ 174 ]
B)、タンパク質 (C および D) およびそれらの組み合わせまで、多様な化学組成を持つことができます。
抗体と抗原の相互作用：定量的および定性的なアッセイの基礎。実験的には、既知濃度の抗体を特定の抗原の量を増やしながら混合すると、架橋された抗体-抗原複合体が溶液から沈殿し始める。
