免疫化学

免疫化学（Immunochemistry）是免疫学与化学的交叉学科，主要研究免疫系统中分子（如抗体、抗原、补体等）的结构、功能及其相互作用机制，并利用化学方法开发免疫学相关技术。以下是关于免疫化学的系统总结：

1. 核心研究对象

（1）抗体（Antibody）

• 结构：

  • 由两条相同的重链（Heavy Chain）和两条相同的轻链（Light Chain）通过二硫键连接，形成“Y”型结构。

  • 可变区（V区）：位于抗体顶端，决定抗原结合特异性（抗原结合位点，CDR区）。

  • 恒定区（C区）：介导免疫效应功能（如激活补体、结合Fc受体）。

• 分类：

  • IgG（主要血清抗体）、IgM（初次免疫应答）、IgA（黏膜免疫）、IgE（过敏反应）、IgD（B细胞受体）。

  • 单克隆抗体：单一B细胞克隆产生的特异性抗体（如治疗性抗体：PD-1抑制剂）。

  • 多克隆抗体：针对抗原多个表位的混合抗体（用于诊断试剂）。

（2）抗原（Antigen）

• 定义：能诱导免疫应答并与抗体或T细胞受体（TCR）结合的物质。

• 完全抗原：具有免疫原性（诱导免疫应答）和反应原性（与抗体结合），如蛋白质、病原体。

• 半抗原（Hapten）：仅具反应原性，需结合载体蛋白才具免疫原性（如青霉素、小分子毒素）。

• 表位（Epitope）：抗原分子中与抗体结合的最小功能单位，分为线性表位（连续氨基酸序列）和构象表位（空间结构依赖）。

（3）补体系统（Complement System）

• 组成：30余种血浆蛋白，通过级联反应激活。

• 功能：

  • 溶解病原体（膜攻击复合体MAC）。

  • 调理作用（标记病原体，促进吞噬）。

  • 炎症反应（释放过敏毒素C3a、C5a）。

2. 免疫化学关键技术

（1）免疫标记技术

• 酶联免疫吸附试验（ELISA）：

  • 原理：利用酶标记抗体，通过底物显色定量检测抗原/抗体（如HIV检测、新冠抗体检测）。

  • 类型：直接法、间接法、夹心法、竞争法。

• 免疫印迹（Western Blot）：

  • 步骤：电泳分离蛋白质→转膜→抗体杂交→显色，用于特定蛋白鉴定（如HIV确诊）。

• 免疫荧光（Immunofluorescence）：

  • 荧光标记抗体定位细胞或组织中的抗原（如肿瘤标志物检测）。

（2）抗体工程

• 杂交瘤技术：融合B细胞与骨髓瘤细胞，生产单克隆抗体（Köhler和Milstein，1984年诺贝尔奖）。

• 噬菌体展示技术：筛选高亲和力抗体片段（用于抗体药物开发）。

• 基因工程抗体：人源化抗体（减少免疫原性）、双特异性抗体（同时靶向两个抗原）。

（3）抗原-抗体相互作用分析

• 亲和层析：利用抗原-抗体特异性结合纯化蛋白质。

• 表面等离子体共振（SPR）：实时监测分子结合动力学（如抗体亲和力测定）。

• 免疫沉淀（IP）：抗体结合靶蛋白后沉淀复合物，用于研究蛋白相互作用。

3. 应用领域

（1）疾病诊断

• 血清学检测：检测病原体抗体（如梅毒、乙肝）。

• 肿瘤标志物检测：AFP（肝癌）、PSA（前列腺癌）。

• 自身免疫病诊断：抗核抗体（ANA）检测系统性红斑狼疮。

（2）药物开发

• 抗体药物：

  • 治疗性单抗（如赫赛汀靶向HER2治疗乳腺癌）。

  • 免疫检查点抑制剂（如PD-1/PD-L1抗体）。

• 疫苗设计：基于抗原表位的疫苗（如HPV疫苗）。

（3）基础研究

• 蛋白质组学：高通量分析蛋白质表达与修饰。

• 细胞信号通路：研究受体-配体相互作用（如TCR-MHC结合机制）。

4. 免疫化学与其他学科的交叉

• 结构生物学：解析抗体-抗原复合物的晶体结构（如新冠病毒S蛋白与抗体结合位点）。

• 纳米技术：开发抗体偶联纳米颗粒（靶向药物递送）。

• 合成免疫学：设计人工抗原提呈细胞（aAPC）或合成抗体类似物。

5. 前沿进展

• CAR-T细胞疗法：通过基因工程将抗体片段（scFv）嵌入T细胞受体，靶向杀伤肿瘤细胞。

• 抗体-药物偶联物（ADC）：抗体携带细胞毒性药物，精准杀伤癌细胞（如恩美曲妥珠单抗）。

• 多表位疫苗：基于免疫化学设计广谱疫苗（如针对流感病毒变异株）。

总结

免疫化学通过解析免疫分子的结构与功能，推动了疾病诊断、靶向治疗和疫苗研发的革新。其核心技术（如ELISA、单克隆抗体制备）已成为现代医学和生物学的基石，而新兴技术（如ADC、CAR-T）正在引领精准医疗的未来。