抗体的制备方法与原理
抗体是机体免疫系统产生的能够特异性识别和结合抗原的蛋白质,在生物医学研究和临床诊断治疗中具有重要作用。本文系统介绍抗血清(多克隆抗体)和单克隆抗体的制备原理、方法及关键要点。
一、抗血清的制备
抗血清是通过免疫动物获得的含有多种抗体的血清,其制备过程包括抗原准备、动物免疫、血清采集和质量评价等步骤。
(一)免疫动物的选择
常用免疫动物包括哺乳类和禽类,如羊、马、家兔、猴、猪、豚鼠、鸡等。实验室常用家兔、山羊和豚鼠。选择依据抗原的生物学特性及所需抗血清量。一般制备抗免疫球蛋白抗血清多用家兔和山羊,因其免疫反应良好且血清量充足。免疫动物应适龄、健康、无感染性疾病,最好为雄性,饲养环境需稳定以减少个体差异及免疫过程中死亡的影响。以家兔为例,推荐使用体重2~3kg的纯种新西兰兔,每组3只。
(二)免疫途径
免疫途径多样,包括静脉内、腹腔内、肌肉内、皮内、皮下及淋巴结内注射等。常用的是皮下或背部多点皮内注射,每点约0.1ml。途径选择依抗原的生物学和理化特性决定,如激素、酶、毒素等活性抗原一般避免静脉注射。
(三)佐剂的使用
由于个体对同一抗原反应性不同,且抗原免疫原性强弱不一,常加入免疫佐剂以增强免疫反应。佐剂不仅延长抗原在体内的存留时间,增强刺激作用,更重要的是激活网状内皮系统,增加免疫活性细胞,促进T细胞与B细胞相互作用,增强细胞免疫和抗体产生。常用福氏佐剂(Freund adjuvant),不完全福氏佐剂由羊毛脂与石蜡油按比例混合制成,完全福氏佐剂则在不完全佐剂中加入卡介苗。佐剂制备需超声混匀、高压灭菌,4℃保存。免疫前将抗原与佐剂按等体积混合制成乳剂,确保乳化完全。
(四)免疫方案
首次免疫剂量为300~500μg,后续加强免疫剂量约为首次的1/4,每2~3周一次。首次免疫时皮下注射百日咳疫苗0.5ml,加强免疫时不再注射。第二次加强免疫后两周采耳缘静脉血检测抗体效价,未达预期则继续加强免疫,直至满意为止。
(五)抗血清采集与保存
以家兔为例,采血方法包括耳缘静脉或动脉放血、颈动脉放血及心脏采血。耳缘放血操作简便,可反复多次采血。采血后血液室温放置约1小时凝固,4℃过夜,离心分离血清,分装后-40℃以下冷冻保存或冻干后4℃保存。
(六)抗血清质量评价
免疫期间需定期检测抗血清效价、特异性及亲合力。效价常用放射免疫法测定,精确反映抗体浓度;大分子抗原抗体可用双向扩散法检测。特异性通过交叉反应率评估,亲合力反映抗体与抗原结合的牢固度,常用亲合常数K表示。
(七)免疫失败的原因及对策
免疫失败可能因动物种属或品系不适、抗原质量不佳、免疫原制备不当、佐剂选择或乳化不良、免疫方法及剂量不合理、动物饲养条件不佳等。针对原因应调整动物种类、抗原批次、佐剂类型、免疫方案及改善饲养环境。
二、单克隆抗体的制备
1975年,Kohler和Milstein通过将小鼠骨髓瘤细胞与免疫小鼠脾细胞融合,成功建立了杂交瘤细胞系,既能产生特异性抗体,又能无限增殖,开创了单克隆抗体技术新时代。单克隆抗体由单一细胞系产生,针对单一抗原决定簇,具有高特异性和一致亲合力,区别于多克隆抗体的多样性。
下表比较了单克隆抗体与常规免疫血清抗体的主要特性:
| 项目 | 常规免疫血清抗体 | 单克隆抗体(McAb) |
|---|---|---|
| 抗体产生细胞 | 多克隆性 | 单克隆性 |
| 抗体结合力 | 特异性识别多种抗原决定簇 | 特异性识别单一抗原决定簇 |
| 免疫球蛋白类别及亚类 | 不均一性,质地混杂 | 同一类属,质地纯一 |
| 特异性与亲合力 | 批与批之间不同 | 特异性高,抗体均一 |
| 有效抗体含量 | 0.01~0.1mg/ml(小鼠腹水) | 0.5~5.0mg/ml(小鼠腹水) 0.5~10.0μg/ml(培养物上清液) |
| 用于常规免疫学实验 | 可用 | 单抗组合应用 |
| 抗原抗体形成格子结构(沉淀反应) | 容易形成 | 一般难形成 |
单克隆抗体技术的广泛应用极大推动了免疫学、分子生物学、临床诊断及治疗的发展。