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抗原分类 —— 你技能树上的另一抹绿芽

  好的抗原是制备优质抗体的前提,初次接触抗体制备的科研人员往往会对抗原的选择犹豫不决。

 

  经过心理上的一番挣扎,我还是无法做出抉择(QVQ)


什么是抗原?


  抗原是指所有能诱导机体发生免疫应答的物质。即能被T/B淋巴细胞表面的抗原受体特异性识别与结合,活化T/B细胞.使之增殖分化,产生免疫应答产物,并能与相应产物在体内外发生特异性结合的物质。抗原的基本特性有两种,一是诱导免疫应答的能力,也就是免疫原性,二是与免疫应答的产物发生反应,也就是抗原性。

  免疫原性

  指抗原分子能诱导免疫应答的特性。它涉及抗原分子与免疫细胞间相互作用,即它必须经过抗原呈递细胞的加工、处理和呈递作用,以及能被T细胞和B细胞的抗原识别受体所识别,因此抗原的免疫原性与抗原分子的化学性质相关,更与机体免疫应答特性相关。

  抗原性

  指抗原分子能与免疫应答产物,即抗体或效应T细胞发生特异反应的特性,也称之为免疫反应性。它只涉及抗原分子与抗体分子或T细胞的抗原受体分子间的相互作用,即分子与分子间的相互作用。抗原分子表面的有限部位能与抗体分子结合,称此部位为抗原决定簇或表位。因此抗原的抗原性主要决定于抗原分子的化学性质,如抗原为蛋白质分子、其抗原性可决定于其氨基酸序列或其空间构型。


抗原分类


  下面我们来看一下抗原的几种分类方式

  完全抗原和不完全抗原

  完全抗原:是一类既有免疫原性,又有抗原性的物质。如大多数蛋白质、细菌、病毒、细菌外毒素等都是完全抗原。

  不完全抗原:是只具有免疫反应性,而不具有免疫原性的物质。如某些多糖、类脂和药物等。

  天然抗原和人工抗原

  人工抗原:人工合成的多肽或者基因工程重组蛋白称为人工抗原。

  天然抗原::自然界存在的蛋白质、多糖和结合蛋白。如病毒、细菌等微生物抗原。

  胸腺依赖性抗原和胸腺非依赖性抗原

  胸腺依赖性抗原:在诱导体液免疫应答过程中需要CD4+的T细胞的辅助才能激活B细胞产生相应抗体的一类抗原。如微生物、卵清蛋白、羊红细胞、类毒素等。

  胸腺非依赖性抗原:胸腺非依赖性抗原:是指无需T细胞辅助,可直接刺激B细胞产生抗体的抗原。如:细菌脂多糖、肺炎球菌荚膜多糖和聚合鞭毛素等。

  异种抗原、同种异型抗原、自身抗原及异嗜性抗原

  异种抗原:来源于不同物种的抗原,如微生物、动物蛋白对于人是异种抗原。

  同种异型抗原:来源于同一物种的不同个体的抗原,如来自于另一个个体的血型抗原,主要组织相容性抗原等。

  自身抗原:来自于自身的抗原,如眼晶状体蛋白等。异嗜性抗原:又称Forssman抗原,存在于不同物种间的共同抗原,可存在于动物、植物、微生物及人类中,如溶血性链球菌于人心内膜或肾小球基底膜所具有的共同抗原就是异嗜性抗原。

  几种常用的抗原类型

  多肽抗原

  肽(peptide)是α-氨基酸以肽键连接在一起而形成的化合物,它也是蛋白质水解的中间产物。

  一般肽中含有的氨基酸的数目为二到九,根据肽中氨基酸的数量的不同,肽有多种不同的称呼:由两个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫做二肽,同理类推还有三肽、四肽、五肽等。由三个或三个以上氨基酸分子组成的肽叫多肽。具有抗原性的多肽。如病毒的结构多肽和多肽激素等 (如胺升血糖素、甲状腺降钙素、促胃液等,在有佐剂时也有一定程度的免疫原性。)而另一些多肽激素如生长抑制激素、催产素等由于分子量过小,没有免疫原性,只有在与蛋白质载体连接后才有免疫原性。

  多肽抗原需要通过化学合成来实现,合成抗原再偶联到蛋白质载体上才能形成大分子抗原。用的蛋白质载体主要有BSA(牛血清白蛋白)、RSA(兔血清白蛋白)、HSA(人血清白蛋白)、OVA(卵清蛋白)、GST(谷胱甘肽S转移酶)、KLH(钥孔戚血蓝蛋白)、MAP(多价抗原肽)。多肽抗原与天然抗原或重组蛋白比较的优势在于抗原表位优势富集,更好刺激机体产生抗体。人工合成多肽制备抗原主要应用于抗原难以提取,或难于通过重组表达来实现的,或者蛋白抗原本身与机体内其他蛋白同源性过高的抗体制备。

  蛋白抗原

  蛋白抗原是一种能刺激免疫系统产生抗体的蛋白质,在免疫系统识别出它后就会做出反应。

  蛋白质抗原是作为常见的抗原。主要可分为:外源性蛋白抗原、内生性蛋白抗原及自身抗原。

  外源性蛋白抗原是人体外由另一种有机物产生的蛋白质。最典型的实例是摄入病毒生产的蛋白质。在免疫系统看到这种蛋白质后,就会将其视为外来入侵者,并刺激生产抗体攻击这种抗原。这也是人体预防疾病的自然机制。

  内生性蛋白抗原是在人体内产生,它们最常见于细胞死亡。人体细胞自己能产生这些抗原并告知免疫系统分解细胞并循环利用它的成分。这种类型的蛋白抗原也可以被免疫系统用于摧毁感染细胞。

  自身抗原是一种可以在人体发现的物质,并且正常情况下被人体视为无害。自身抗原涉及自身免疫疾病,身体会因为自身免疫系统出错而攻击自己。在这种情况下,人体部分的蛋白质会被免疫系统判断为有害,并试图清除它们,这就有可能损伤身体。

  重组蛋白抗原制备常用的有原核表达系统、真核表达系统。重组表达制备抗原一般会在蛋白序列加上一段用于纯化的标签,除了便于纯化还可以增加蛋白的可溶性和分子量,从而更利于抗体制备,常用的标签主要有GST、6*His、Myc、MBP、Flag、Fc等。根据下游实验对蛋白质的使用需求,如有需要可以切除标签;如不切除,后期抗体在使用时如遇标签抗体干扰,可用标签蛋白免疫吸附去除高免血清中针对标签的抗体。重组蛋白与天然蛋白相比,在构象、修饰和蛋白活性上还是有差距的,真核与原核相比,更接近于天然蛋白;这类抗原制备一般适合于Western Blot、IHC、ELISA以及免疫层析、胶体金和免疫比浊等诊断类抗体的制备,只不过制备的过程需要用含内源性蛋白标本进一步筛选验证。


普健经典案例展示

兔多克隆抗体的制备

  抗原制备

  蛋白X多克隆抗体,采用普健大肠杆菌蛋白表达系统成功制备抗原,纯度>95%;通过免疫2只新西兰大白兔,经免疫效价检测、抗体纯化,成功制备多克隆抗体,经检验ELISA效价>1:64,000。

 

  采用大肠杆菌表达系统制备抗原

  多克隆抗体制备

  免疫2只新西兰大白兔 ➩ 免疫效价检测 ➩ 心脏采血,收集兔多克隆抗血清 ➩ 抗体纯化 ➩ 抗体检测。

 

  纯化的抗体WB內源性样品检测

  小分子抗原

  小分子抗原是指小分子化合物,分子量一般都比较小;通常来说,分子量越大、结构越复杂越容易制备高亲和力的抗体,含有芳香环的小分子更容易引起免疫反应。小分子化合物抗原是最典型的半抗原,单独存在时不能诱导免疫应答。小分子化合物必须与载体蛋白偶联才能形成完全抗原作为免疫原,小分子化合物与载体偶联一般需要借助于中间体途径引入一些连接臂或者Linker然后再连接到蛋白质载体上,一般不能直接与其结构上的某个基团直接偶联,如果强行偶联势必改变抗原结构,所以通常是先借以合成中间体来制备完全抗原。小分子抗原可应用在以下几个方面:

  1小分子化合物的快速检测;2疾病相关的代谢中间体检测,监测血药浓度;3食品残留检测;4毒品检测,兴奋剂检测等。

  一般来说,最优先选用天然蛋白,其次是重组蛋白,再考虑多肽蛋白。但是多肽在解决特异性和抗原难以获得等方面优势凸显,在明确获知抗原表位的情况下可以优先选择使用多肽抗原。多肽抗原产生的抗体基本上都是针对单一表位的,重组蛋白产生的抗体一般都是针对多个表位的,所以选择多肽抗原检测内源性标本要么不成功,一旦成功其背景非常干净;而重组蛋白产生的抗体往往就没有这么干脆利索。

  除了以上这些之外还有组织抗原、金属离子抗原、病毒颗粒抗原、细菌颗粒抗原等等,在这里我们就不一一介绍了。

  

 

  普健生物在蛋白表达方面拥有先进的技术和长达15年的重组蛋白表达与纯化经验,具有完善的五大蛋白表达系统,平台拥有高标准的生产流程使产品达到极高的稳定性,专业的研发团队,严苛的质量控制,GMP级别的纯化标准,可为您提供一站式的蛋白定制服务。欢迎各位前来洽谈咨询 电话:027-87433958

 

  参考文献:

  [1] 张文红 抗原表位肽的快速筛选鉴定及其在免疫检测和抗体制备中的应用 第四军医大学 2005-04-01

  [2] 邢泽黎. E 种肠道病毒 HY12 的分离鉴定与双抗体夹心 ELISA 检测病毒抗原 方法的建立及其应用[D]. 吉林大学,2016.

  [3] Zhang J, Weng Z, Du H, etal. Development and evaluation of rapid point -of-care tests for detection of Enterovirus 71 and Coxsackievirus A16 specific immunoglublin M antibodies[J]. Journal of virological methods, 2016, 23 1: 44-47.

  [4] Gaughan C L. The present state of the art in expression, production and characterization of monoclonal antibodies[J]. Molecular diversity, 2016, 20(1): 255-270.