抗體概述

抗體的本質是免疫球蛋白（immunoglobulins），指具有抗體（Ab）活性或化學結構，與抗體分子相似的球蛋白。而抗體藥物則是將特異性地針對某種疾病的抗體人源化改造后得到的靶向藥物。免疫球蛋白一般是由兩條相同的輕鏈和兩條相同的重鏈通過鏈間二硫鍵連接而成的肽鏈結構，它分為五類，即免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白M（IgM）、免疫球蛋白D（IgD）和免疫球蛋白E（IgE）。詳情見表1。

表1. 五種Ig的功能、分布^[1]

免疫球蛋白G(IgG)

 
這些免疫球蛋白的功能和分布各不相同，比如說IgG分布于血清和組織，是我們最主要的抵御病原體的抗體類型，起到了重要的二次防御的功能；而IgA則負擔黏膜免疫的重要作用；最神秘的當然是IgD啦，到現在功能還沒有完全闡釋清楚，有興趣的小伙伴可以研究一下哦。
 
而在形形色色的抗體種類中又有各種亞型，例如IgG在人體內有4種亞型，在我們人體中以濃度高低分為IgG1、 IgG2、 IgG3、 IgG4，在小鼠中則是IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG3。而IgA則有IgA1和IgA2兩種亞型，見表2。

表2. 各種免疫球蛋白的亞型^[2]

 
那么抗體亞型是怎么區別的呢？就拿IgG來說吧。原來，不同種類的IgG亞型之間，他們的二硫鍵數量和位置各不相同，如下圖1。二硫鍵一般分布在鉸鏈和上部CH2結構域中參與與IgG-Fc受體（FcγR）和血清補體Clq的結合。繼而由FcγR與下游的白蛋白結合起始抗體依賴的細胞介導的細胞毒性作用（ADCC）。

圖1. 人IgG4中亞型結構示意^[3]

 
4種不同的結構為IgG亞型帶來了不同的FcγR受體結合能力，受體結合能力越強，引起的免疫反應程度也就越強。上圖中我們能夠看到IgG3的鉸鏈區與其他相比顯得格外“引人注目”，可是它與FcγR受體之間的結合能力卻是最弱的，所以在抗體藥物開發中大家往往避免使用IgG3這種亞型而更偏性于IgG1、IgG4的亞型結構。這里跟大家透露一下，當時治療卡特總統的Keytruda其實就是一種IgG4的改造抗體。那么抗體藥物應該如何選擇抗體亞型呢？請各位看官稍安勿躁，咱們下回分解。
 

免疫球蛋白A(IgA)

 
除了IgG的四種亞型，還有IgA的兩種亞型：IgA1和IgA2。IgA可以存在于血清中也可以作為一種分泌蛋白分泌到黏膜及部分體液中。其中IgA1 在血清中含量較高，在大多數淋巴細胞中占優勢；而IgA2則在分泌型淋巴細胞中占比較高，如腸淋巴組織；IgA2的重鏈與輕鏈并不通過二硫鍵鏈接而是通過非共價鍵鏈接。在分泌物的成分各有不同，在有些分泌物中IgA1較多，有些則IgA2占優勢。
 
在血清中，IgA以單體狀態存在，如下圖A、B。除單體外，IgA還可以二聚體（如下圖C、D）甚至四聚體的形式存在。二聚體形式下，2個單體一條重鏈的C端各伸出一段18氨基酸的尾巴（tailpiece）通過二硫鍵形成J鏈（圖2C中黃色部分），有時一段分泌成分（短肽）也參與其中，固定二聚體結構（圖2D中深藍色部分）。

圖2. 人IgA1和IgA2的三維結構^[4]

 
IgA1的單體結構如上圖A，IgA2的單體結構如上圖B。粉紅色部分是重鏈，淺藍色部分是輕鏈，C圖顯示IgA1的二聚體形式；D圖顯示IgA1的分泌型結構，增加了分泌成分。紅色柱狀結構表示N端寡糖，綠色柱狀結構表示O端寡糖，寡糖對于維持抗體結構有重要作用，這里不再贅述。
 
其他的免疫球蛋白就沒有這么多兄弟姐妹啦，像IgD、IgE、IgM只有一種亞型，他們的結構如圖3。

圖3. IgD、IgE、IgM的結構^[5]

免疫球蛋白D(IgD)

 
免疫球蛋白D一般在未成熟的B淋巴細胞膜上與IgM共表達。IgD與IgA相似，是分泌型的免疫球蛋白。其功能為激活B細胞，在過敏反應中也可能具有重要作用。
 

免疫球蛋白E(IgE)

 
免疫球蛋白E(IgE)僅在哺乳動物中存在，IgE由兩條重鏈和兩條輕鏈組成，IgE的主要功能是免疫寄生蟲，如旋毛蟲、肝吸蟲等，另外IgE在超敏反應過程中也有重要作用。IgE一般是含量最少的免疫球蛋白種類。
 

免疫球蛋白M(IgM)

 
免疫球蛋白M（IgM）是脊椎動物產生的最大的抗體，也是第一個出現在抗原初始暴露反應中的抗體。IgM在補體參與的途徑中扮演著重要作用。
 

參考文獻及圖片來源
 
[1] Robert Hnasko (ed.), ELISA: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology, vol. 1318,
[2] http://www.detaibio.com/topics/antibody-isotypes-and-subtypes.html
[3] Vidarsson G, Dekkers G, Rispens T. IgG subclasses and allotypes: from structure to effector functions[J]. Frontiers in immunology, 2014, 5: 520.
[4] Woof J M, Russell M W. Structure and function relationships in IgA[J]. Mucosal immunology, 2011, 4(6): 590.
[5] http://www.mamicode.com/info-detail-373560.html