Informatie

Hoe voorkomen geïnjecteerde gezuiverde anti-D-antilichamen de natuurlijke productie van antilichamen om hemolytische ziekte van de pasgeborene te voorkomen?


Behandelingen met anti-D-antilichamen worden gegeven aan zwangere vrouwen die drager zijn van Rh+-foetussen wanneer de moeder een Rh-bloedgroep heeft om hemolytische ziekte van de pasgeborene tijdens de 2e zwangerschap te voorkomen. De anti-D-antilichamen worden in latere stadia van de zwangerschap en direct na de geboorte geïnjecteerd om eventuele Rh+-bloedcellen in de moeder te elimineren voordat D-antigeen-antilichamen op natuurlijke wijze door de moeder worden geproduceerd. Als antilichamen de cellen niet rechtstreeks aanvallen, wat weerhoudt de macrofagen van de moeder er dan van om de aan antilichaam gebonden Rh+-bloedcellen te verzwelgen, een antigeenpresenterende cel te worden en daarmee het proces van het produceren van antilichamen en het opslaan van het antigeen in geheugencellen te starten? Zijn de Fc-receptoren op de macrofagen niet compatibel met de geïnjecteerde anti-D-antilichamen?


Monoklonaal anti-D voor immunoprofylaxe

* Correspondentie: Marion L. Scott, International Blood Group Reference Laboratory, National Blood Service, Southmead Road, Bristol BS10 5ND, VK E-mail: [email protected] Zoek naar meer artikelen van deze auteur

Internationaal referentielaboratorium voor bloedgroepen, National Blood Service, Bristol, VK

* Correspondentie: Marion L. Scott, International Blood Group Reference Laboratory, National Blood Service, Southmead Road, Bristol BS10 5ND, VK E-mail: [email protected] Zoek naar meer artikelen van deze auteur


Abstract

Hemostase is een complex proces waarbij de gezamenlijke werking van moleculaire en vasculaire componenten betrokken is. Het basisbegrip en de diagnostische en therapeutische aspecten hebben veel baat gehad bij het gebruik van monoklonale antilichamen. Interessant is dat van kameelachtigen afgeleide antilichamen met één domein (sdAbs), ook bekend als VHH of nanobodies zijn in de afgelopen 2 decennia beschikbaar gekomen als alternatieve instrumenten in dit opzicht. In vergelijking met klassieke antilichamen zijn sdAbs gemakkelijker te produceren en hun kleine formaat vergemakkelijkt hun engineering en functionalisering. Het is dan ook niet verwonderlijk dat sdAbs steeds vaker worden gebruikt in hemostasegerelateerd onderzoek. Bovendien hebben ze het vermogen om unieke epitopen te herkennen die niet beschikbaar zijn voor volledige monoklonale antilichamen. Deze eigenschap kan worden gebruikt om nieuwe diagnostische tests te ontwikkelen die conformationele varianten van hemostatische eiwitten identificeren. Voorbeelden zijn sdAbs die wel binden aan actieve maar niet bolvormige von Willebrand-factor of vrije factor VIIa, maar niet aan weefselfactorgebonden factor VIIa. Ten slotte hebben sdAbs een hoog therapeutisch potentieel, geïllustreerd door caplacizumab, een homodimeer sdAb dat zich richt op de von Willebrand-factor en is goedgekeurd voor de behandeling van trombotische trombocytopenische purpura. In deze review worden de verschillende toepassingen van sdAbs bij trombose en hemostase gerelateerd onderzoek, diagnostiek en therapeutische strategieën besproken.

Benodigdheden

  • Single-domain antilichamen (sdAbs) afkomstig van kameelachtigen worden steeds vaker gebruikt als onderzoeksinstrumenten.
  • sdAbs tegen coagulatie-eiwitten hebben geholpen bij het oplossen van biochemische onderzoeksproblemen.
  • sdAbs kunnen worden gebruikt als diagnostische hulpmiddelen en ook voor therapieën bij trombose en hemostase.
  • Eiwitengineering vergroot de veelzijdigheid van sdAbs en hun potentiële toepassingen.

Discriminatie van zelf van niet-zelf

Het immuunsysteem maakt gebruik van veel krachtige effectormechanismen die in staat zijn een breed scala aan microbiële cellen te vernietigen en een breed scala van zowel toxische als allergene stoffen te verwijderen. Het is daarom van cruciaal belang dat de immuunrespons kan voorkomen dat deze destructieve mechanismen worden ontketend tegen de eigen weefsels van de zoogdiergastheer. Het vermogen van de immuunrespons om schade aan het eigen weefsel te voorkomen, wordt zelftolerantie genoemd. Omdat het falen van zelftolerantie ten grondslag ligt aan de brede klasse van auto-immuunziekten, is dit proces uitgebreid bestudeerd. Het is nu duidelijk dat mechanismen om reactie tegen zelf-antigenen te vermijden tot expressie komen in veel delen van zowel de aangeboren als de adaptieve immuunrespons. De mechanismen die ten grondslag liggen aan de bescherming van normale eigen weefsels tegen immuunbeschadiging zullen worden besproken wanneer elk van de belangrijkste effector-armen van de immuunrespons van de gastheer wordt geïntroduceerd.

Omdat het een belangrijk aspect van de T-celarm van het immuunsysteem is om gastheercellen te herkennen die zijn geïnfecteerd door virussen, intracellulaire bacteriën of andere intracellulaire parasieten, hebben T-cellen een elegant mechanisme ontwikkeld dat vreemde antigenen samen met eigen antigenen herkent als een moleculaire complex (zie 𠆊ntigen Recognition by T Lymphocytes’ hieronder). Deze vereiste dat T-cellen zowel zelfstructuren als vreemde antigenen herkennen, maakt de noodzaak voor deze cellen om zelftolerantie te behouden bijzonder belangrijk.


Hoofdstuk 1 Immuunregulatie door B-cellen en antilichamen: een blik op de kliniek

B-lymfocyten dragen op meerdere manieren bij aan immuniteit, waaronder de productie van antilichamen, de presentatie van antigeen aan T-cellen, de organogenese van secundaire lymfoïde organen en de uitscheiding van cytokinen. Recente klinische onderzoeken hebben aangetoond dat uitputting van B-cellen zeer gunstig kan zijn voor patiënten met auto-immuunziekten, waarbij B-cellen en antilichamen worden geïmpliceerd als belangrijke aanjagers van pathologie. Houd er echter rekening mee dat B-celreacties en antilichamen ook een belangrijke regulerende rol spelen bij het beperken van auto-immuunpathologie. Hier analyseren we klinische voorbeelden die het potentieel van antilichamen als behandeling voor immuungemedieerde aandoeningen illustreren en bespreken we de onderliggende mechanismen. Verder onderzoeken we de regulerende functies van geactiveerde B-cellen, hun betrokkenheid bij de beëindiging van sommige experimentele auto-immuunziekten en hun gebruik in celtherapie voor dergelijke pathologieën. Deze onderdrukkende functies van B-cellen en antilichamen openen niet alleen nieuwe manieren om auto-immuunziekten te benutten, maar er moet ook rekening mee worden gehouden bij het ontwerpen van nieuwe strategieën voor vaccinatie tegen microben en tumoren.


5 De rol van Rh-antilichamen bij hemolytische ziekte van de pasgeborene

Recente inzichten in de structuur-functierelatie van IgG, de aard van Fc-receptoren en hun interacties met antilichamen, en de cellulaire mechanismen die betrokken zijn bij de immuunvernietiging van IgG-gesensibiliseerde cellen hebben allemaal bijgedragen tot een beter begrip van de rol van Rh-antilichamen in HDN. Naarmate dit begrip is toegenomen, zijn er verschillende diagnostische en therapeutische benaderingen ontwikkeld en geëvalueerd om de ernst van de ziekte te voorspellen of te verbeteren.

De rol van Rh-antilichamen in HDN kan in drie contexten worden beschouwd: maternale anti-D, monoklonale anti-D en profylactische anti-D. Anti-D gevormd na alloimmunisatie van de moeder kan door de placenta worden getransporteerd, wat resulteert in vernietiging van gesensibiliseerde rode bloedcellen door mononucleaire fagocyten bij de foetus en de zuigeling. Het gebruik van monoklonaal anti-D heeft inzicht gegeven in de cellulaire en moleculaire mechanismen die betrokken zijn bij de vernietiging van rode bloedcellen, en heeft de ontwikkeling en evaluatie vergemakkelijkt van testen die maternale anti-D gebruiken om de ernst van HDN te voorspellen. Polyklonaal anti-D, profylactisch toegediend, kan alloimmunisatie van de moeder tegen D-positieve foetale rode bloedcellen voorkomen.

Toekomstige ontwikkelingen zijn waarschijnlijk op verschillende gebieden. Profylactisch polyklonaal anti-D kan geheel of gedeeltelijk worden vervangen door monoklonaal anti-D. De ontwikkeling en introductie van cellulaire testen als niet-invasieve tests voor het voorspellen van de ernst van de ziekte zal waarschijnlijk worden voortgezet aangezien de voorlopige resultaten bemoedigend zijn. Ten slotte kunnen nieuwe strategieën voor het verbeteren van de ernst van de ziekte worden beoordeeld, waaronder de rol van ivIgG en FcγR-blokkerende antilichamen.


De werkingsmechanismen van intraveneus immunoglobuline en polyklonaal anti-D-immunoglobuline bij de verbetering van immuuntrombocytopenische purpura: wat weten we echt?

Intraveneus immunoglobuline (IVIg) wordt al meer dan 25 jaar gebruikt voor de behandeling van een steeds toenemend aantal auto-immuunziekten, waaronder immuuntrombocytopenische purpura. Hoewel het exacte werkingsmechanisme van IVIg ongrijpbaar is gebleven, zijn er veel theorieën gepostuleerd, waaronder blokkering/remming van mononucleaire fagocytische systemen, neutralisatie van auto-antilichamen door anti-idiotype antilichamen, klaring van pathogene auto-antilichamen als gevolg van competitieve remming van de neonatale immunoglobuline Fc-receptor, cytokinemodulatie , complementneutralisatie en vorming van immuuncomplexen die leiden tot priming van dendritische cellen. Polyklonaal anti-D-immunoglobuline is een polyklonaal IVIg-product verrijkt met antilichamen gericht tegen het RhD-antigeen op rode bloedcellen en dat ook met succes is gebruikt voor de behandeling van immuuntrombocytopenie bij RhD+-patiënten. De primaire theorie om de polyklonale anti-D-immunoglobulinefunctie te verklaren, was klassiek mononucleaire fagocytische systeemblokkade, hoewel modulatie van Fcγ receptorexpressie en/of immunomodulatie kan ook een rol spelen. Het werk met behulp van een muizenmodel van immuuntrombocytopenische purpura om ons begrip van het werkingsmechanisme van deze 2 therapeutische middelen te vergroten, is een focus van dit artikel.

Dit werk werd ondersteund door de Canadian Institutes of Health Research, Ottawa, Ontario.


Menselijke antilichamen uit combinatorische bibliotheken

Combinatorische antilichamen zullen een belangrijke rol spelen bij het ontwerp van vaccins en nieuwe antivirale middelen. Antilichamen kunnen ook een manier zijn om de receptorfunctie te bepalen in vivo en dienen als sjablonen voor het ontwerp van kleine moleculen. Van combinatorische antilichamen is aangetoond dat ze een nauwkeurige functionele weerspiegeling geven van de natuurlijke respons, zoals aangetoond door het vermogen van gekloonde antilichamen om te concurreren met serumantilichamen voor bindende antigenen. Combinatorische antilichamen bieden ook een nuttige (zij het enigszins onvolledige) gids voor de moleculaire biologie van de respons. Met zijn vermogen om grote aantallen menselijke antilichamen te leveren die zijn gericht tegen een enkel antigeen, maakt de combinatorische benadering de snelle beoordeling mogelijk van zowel immuundominante als neutraliserende epitopen in de context van de menselijke reactie. Deze informatie moet in de toekomst worden gebruikt om het ontwerp van effectievere vaccins te sturen. Het nieuw ontdekte vermogen om menselijke antilichamen te genereren en hun specificiteiten en affiniteiten te ontwikkelen, ex vivo beloften verhoogde het gebruik van deze klasse van moleculen in dienst van de menselijke gezondheid.


Onderzoekstoepassingen

Immunofluorescentiebeeld van het eukaryote cytoskelet. Actinefilamenten worden weergegeven in rood, microtubuli in groen en de kernen in blauw.

Specifieke antilichamen worden geproduceerd door een antigeen te injecteren in een zoogdier, zoals een muis, rat, konijn, geit, schaap of paard voor grote hoeveelheden antilichaam. Bloed geïsoleerd van deze dieren bevat polyklonale antilichamen-meerdere antilichamen die aan hetzelfde antigeen binden - in het serum, dat nu antiserum kan worden genoemd. Antigenen worden ook in kippen geïnjecteerd voor het genereren van polyklonale antilichamen in eigeel. [59] Om antilichaam te verkrijgen dat specifiek is voor een enkele epitoop van een antigeen, worden antilichaam-afscheidende lymfocyten uit het dier geïsoleerd en vereeuwigd door ze te fuseren met een kankercellijn. De gefuseerde cellen worden hybridoma's genoemd en zullen continu groeien en in kweek antilichaam afscheiden. Enkele hybridomacellen worden geïsoleerd door klonen met verdunning om celklonen te genereren die allemaal hetzelfde antilichaam produceren dat deze antilichamen worden genoemd monoklonale antilichamen. [60] Polyklonale en monoklonale antilichamen worden vaak gezuiverd met behulp van Proteïne A/G of antigeen-affiniteitschromatografie. [61]

In onderzoek worden gezuiverde antilichamen in veel toepassingen gebruikt. Ze worden meestal gebruikt om intracellulaire en extracellulaire eiwitten te identificeren en te lokaliseren. Antilichamen worden gebruikt in flowcytometrie om celtypen te differentiëren door de eiwitten die ze tot expressie brengen, verschillende celtypen, verschillende combinaties van clusters van differentiatiemoleculen op hun oppervlak tot expressie brengen en verschillende intracellulaire en uitscheidbare eiwitten produceren. [62] Ze worden ook gebruikt bij immunoprecipitatie om eiwitten en alles wat daaraan gebonden is (co-immunoprecipitatie) te scheiden van andere moleculen in een cellysaat, [63] in Western-blot-analyses om eiwitten te identificeren die door elektroforese zijn gescheiden, [64] en in immunohistochemie of immunofluorescentie om eiwitexpressie in weefselcoupes te onderzoeken of om eiwitten in cellen te lokaliseren met behulp van een microscoop. [62] [65] Eiwitten kunnen ook worden gedetecteerd en gekwantificeerd met antilichamen, met behulp van ELISA- en ELISPOT-technieken. [66] [67]


Antilichamen (immunoglobuline) Deel 2

Functie:

Geactiveerde B-cellen differentiëren in ofwel antilichaamproducerende cellen, plasmacellen genaamd, die oplosbare antilichamen afscheiden, ofwel geheugencellen die jaren daarna in het lichaam overleven, zodat het immuunsysteem een ​​antigeen kan onthouden en sneller kan reageren op toekomstige blootstellingen.

In de prenatale en neonatale levensfase wordt de aanwezigheid van antilichamen verschaft door passieve immunisatie door de moeder. Vroege endogene antilichaamproductie varieert voor verschillende soorten antilichamen en verschijnt meestal binnen de eerste levensjaren. Omdat antilichamen vrij in de bloedbaan voorkomen, wordt gezegd dat ze deel uitmaken van het humorale immuunsysteem. Circulerende antilichamen worden geproduceerd door klonale B-cellen die specifiek reageren op slechts één antigeen (een voorbeeld is een viruscapside-eiwitfragment). Antilichamen dragen op drie manieren bij tot immuniteit: ze voorkomen dat ziekteverwekkers cellen binnendringen of beschadigen door eraan te binden ze stimuleren de verwijdering van ziekteverwekkers door macrofagen en andere cellen door de ziekteverwekker te coaten en ze veroorzaken vernietiging van ziekteverwekkers door andere immuunreacties te stimuleren, zoals de complementroute .

1) Activering van complement:

Antilichamen die binden aan oppervlakte-antigenen op bijvoorbeeld een bacterie, trekken de eerste component van de complementcascade aan met hun Fc-gebied en initiëren de activering van het "klassieke" complementsysteem. Dit resulteert in het doden van bacteriën op twee manieren. Ten eerste markeert de binding van het antilichaam en complementmoleculen de microbe voor opname door fagocyten in een proces dat opsonisatie wordt genoemd. Deze fagocyten worden aangetrokken door bepaalde complementmoleculen die in de complementcascade worden gegenereerd. Ten tweede vormen sommige componenten van het complementsysteem een ​​membraanaanvalscomplex om antilichamen te helpen de bacterie direct te doden. Een antilichaam is een molecuul dat specifiek een antigeen inactiveert.

2) Activering van effectorcellen:

Om ziekteverwekkers te bestrijden die zich buiten cellen vermenigvuldigen, binden antilichamen zich aan ziekteverwekkers om ze aan elkaar te koppelen, waardoor ze agglutineren. Aangezien een antilichaam ten minste twee paratopen heeft, kan het meer dan één antigeen binden door identieke epitopen te binden die op de oppervlakken van deze antigenen worden gedragen. Door het pathogeen te coaten, stimuleren antilichamen effectorfuncties tegen het pathogeen in cellen die hun Fc-regio herkennen.

Die cellen die gecoate pathogenen herkennen, hebben Fc-receptoren die, zoals de naam suggereert, een interactie aangaan met het Fc-gebied van IgA-, IgG- en IgE-antilichamen. De aangrijping van een bepaald antilichaam met de Fc-receptor op een bepaalde cel veroorzaakt een effectorfunctie van die cel. fagocyten zullen fagocyteren, mestcellen en neutrofielen zullen degranuleren, natuurlijke killercellen zullen cytokinen en cytotoxische moleculen afgeven die uiteindelijk zullen resulteren in vernietiging van de binnendringende microbe. De Fc-receptoren zijn isotype-specifiek, wat het immuunsysteem meer flexibiliteit geeft en alleen de juiste immuunmechanismen voor verschillende pathogenen oproept.

3) Natuurlijke antilichamen:

Mensen en hogere primaten produceren ook 'natuurlijke antilichamen' die vóór virale infectie in serum aanwezig zijn. Natuurlijke antilichamen zijn gedefinieerd als antilichamen die worden geproduceerd zonder enige eerdere infectie, vaccinatie, andere blootstelling aan vreemd antigeen of passieve immunisatie. Deze antilichamen kunnen de klassieke complementroute activeren die leidt tot lysis van omhulde virusdeeltjes lang voordat de adaptieve immuunrespons wordt geactiveerd. Veel natuurlijke antilichamen zijn gericht tegen de disaccharide galactose α(1,3)-galactose (α-Gal), die wordt aangetroffen als een eindsuiker op geglycosyleerde celoppervlakte-eiwitten, en wordt gegenereerd als reactie op de productie van deze suiker door bacteriën in de menselijke darm. Aangenomen wordt dat de afstoting van gexenotransplanteerde organen gedeeltelijk het gevolg is van natuurlijke antilichamen die in het serum van de ontvanger circuleren en die binden aan a-Gal-antigenen die op het donorweefsel tot expressie worden gebracht.

Immunoglobuline diversiteit:

Vrijwel alle microben kunnen een antilichaamrespons uitlokken. Succesvolle herkenning en uitroeiing van veel verschillende soorten microben vereist diversiteit onder antilichamen. Hun aminozuursamenstelling varieert, waardoor ze kunnen interageren met veel verschillende antigenen. Er is geschat dat mensen ongeveer 10 miljard verschillende antilichamen genereren, die elk in staat zijn om een ​​afzonderlijk epitoop van een antigeen te binden. Hoewel een enorm repertoire van verschillende antilichamen wordt gegenereerd in een enkel individu, wordt het aantal genen dat beschikbaar is om deze eiwitten te maken beperkt door de grootte van het menselijk genoom. Er zijn verschillende complexe genetische mechanismen ontwikkeld die het mogelijk maken dat B-cellen van gewervelde dieren een diverse pool van antilichamen genereren uit een relatief klein aantal antilichaamgenen.

Het gebied (locus) van een chromosoom dat codeert voor een antilichaam is groot en bevat verschillende afzonderlijke genen voor elk domein van het antilichaam. De locus met genen voor de zware keten (IGH) wordt gevonden op chromosoom 14 en de loci die de genen voor de lichte keten van lambda en kappa bevatten (IGL en IGK) worden gevonden op chromosomen 22 en 2 bij mensen. Een van deze domeinen wordt het variabele domein genoemd, dat aanwezig is in elke zware en lichte keten van elk antilichaam, maar kan verschillen in verschillende antilichamen die zijn gegenereerd uit verschillende B-cellen. Verschillen tussen de variabele domeinen bevinden zich op drie lussen die bekend staan ​​als hypervariabele regio's (HV-1, HV-2 en HV-3) of complementariteitsbepalende regio's (CDR1, CDR2 en CDR3) .

CDR's worden ondersteund binnen de variabele domeinen door geconserveerde raamwerkregio's. De locus van de zware keten bevat ongeveer 65 verschillende genen voor het variabele domein die allemaal verschillen in hun CDR's. Het combineren van deze genen met een reeks genen voor andere domeinen van het antilichaam genereert een grote cavalerie van antilichamen met een hoge mate van variabiliteit. Deze combinatie wordt hieronder besproken V(D)J-recombinatie genoemd.

Somatische recombinatie van immunoglobulinen, ook bekend als V(D)J-recombinatie, omvat de vorming van een uniek variabel gebied van immunoglobuline. Het variabele gebied van elke zware of lichte keten van immunoglobuline wordt gecodeerd in verschillende stukken die bekend staan ​​als gensegmenten (subgenen). Deze segmenten worden variabele (V), diversiteit (D) en verbindende (J) segmenten genoemd. V-, D- en J-segmenten worden gevonden in Ig-zware ketens, maar alleen V- en J-segmenten worden gevonden in Ig-lichte ketens. Er bestaan ​​meerdere kopieën van de V-, D- en J-gensegmenten en deze zijn tandem gerangschikt in de genomen van zoogdieren. In het beenmerg zal elke zich ontwikkelende B-cel een variabel gebied van immunoglobuline samenstellen door willekeurig één V-, één D- en één J-gensegment (of één V- en één J-segment in de lichte keten) te selecteren en te combineren. Omdat er meerdere kopieën van elk type gensegment zijn en verschillende combinaties van gensegmenten kunnen worden gebruikt om elk variabel gebied van immunoglobuline te genereren, genereert dit proces een enorm aantal antilichamen, elk met verschillende paratopen en dus verschillende antigeenspecificiteiten. Interessant is dat de herschikking van verschillende subgenen (bijv. V2-familie) voor lambda lichte keten immunoglobuline gekoppeld is aan de activering van microRNA miR-650, wat de biologie van B-cellen verder beïnvloedt.

Nadat een B-cel een functioneel immunoglobuline-gen produceert tijdens V(D)J-recombinatie, kan deze geen ander variabel gebied tot expressie brengen (een proces dat bekend staat als allelische uitsluiting), dus kan elke B-cel antilichamen produceren die slechts één soort variabele keten bevatten.

Na activering met antigeen beginnen B-cellen snel te prolifereren. In deze snel delende cellen ondergaan de genen die coderen voor de variabele domeinen van de zware en lichte ketens een hoge mate van puntmutatie, door een proces dat somatische hypermutatie (SHM) wordt genoemd. SHM resulteert in ongeveer één nucleotideverandering per variabel gen, per celdeling. Als gevolg hiervan zullen eventuele dochter-B-cellen kleine aminozuurverschillen verwerven in de variabele domeinen van hun antilichaamketens.

Dit dient om de diversiteit van de antilichaampool te vergroten en heeft invloed op de antigeenbindingsaffiniteit van het antilichaam. Sommige puntmutaties zullen resulteren in de productie van antilichamen die een zwakkere interactie (lage affiniteit) met hun antigeen hebben dan het oorspronkelijke antilichaam, en sommige mutaties zullen antilichamen genereren met een sterkere interactie (hoge affiniteit). B-cellen die antilichamen met hoge affiniteit op hun oppervlak tot expressie brengen, zullen een sterk overlevingssignaal ontvangen tijdens interacties met andere cellen, terwijl die met antilichamen met lage affiniteit dat niet zullen doen en zullen sterven door apoptose. Dus B-cellen die antilichamen met een hogere affiniteit voor het antigeen tot expressie brengen, zullen die met zwakkere affiniteiten voor functie en overleving overtreffen. Het proces van het genereren van antilichamen met verhoogde bindingsaffiniteiten wordt affiniteitsrijping genoemd. Affiniteitsrijping vindt plaats in rijpe B-cellen na V(D)J-recombinatie en is afhankelijk van hulp van helper-T-cellen.

Isotype- of klassewisseling is een biologisch proces dat plaatsvindt na activering van de B-cel, waardoor de cel verschillende klassen antilichaam (IgA, IgE of IgG) kan produceren. De verschillende klassen van antilichamen, en dus effectorfuncties, worden gedefinieerd door de constante (C) regio's van de zware keten van immunoglobuline. Aanvankelijk brengen naïeve B-cellen alleen IgM en IgD aan het celoppervlak tot expressie met identieke antigeenbindingsgebieden. Elk isotype is aangepast voor een afzonderlijke functie, daarom kan na activering een antilichaam met een IgG-, IgA- of IgE-effectorfunctie nodig zijn om een ​​antigeen effectief te elimineren.

Door klassewisseling kunnen verschillende dochtercellen van dezelfde geactiveerde B-cel antilichamen van verschillende isotypen produceren. Alleen het constante gebied van de zware keten van het antilichaam verandert tijdens het wisselen van klasse, de variabele gebieden, en dus de antigeenspecificiteit, blijven ongewijzigd. Het nageslacht van een enkele B-cel kan dus antilichamen produceren, allemaal specifiek voor hetzelfde antigeen, maar met het vermogen om de effectorfunctie te produceren die geschikt is voor elke antigene uitdaging. Klassewisseling wordt geactiveerd door cytokinen. Het gegenereerde isotype hangt af van welke cytokinen aanwezig zijn in de B-celomgeving.

Klassewisseling vindt plaats in de genlocus van de zware keten door een mechanisme dat klassewisselrecombinatie (CSR) wordt genoemd. Dit mechanisme is gebaseerd op geconserveerde nucleotide-motieven, switch (S)-regio's genaamd, die worden aangetroffen in DNA stroomopwaarts van elk gen voor constante regio's (behalve in de δ-keten). De DNA-streng wordt verbroken door de activiteit van een reeks enzymen op twee geselecteerde S-regio's. Het variabele domein exon wordt opnieuw samengevoegd via een proces dat niet-homologe end-joining (NHEJ) wordt genoemd, met het gewenste constante gebied (γ, α of ε) . Dit proces resulteert in een immunoglobuline-gen dat codeert voor een antilichaam van een ander isotype.

Een groep antilichamen kan monovalent (of specifiek) worden genoemd als ze affiniteit hebben voor hetzelfde epitoop, of voor hetzelfde antigeen (maar mogelijk verschillende epitopen op het molecuul), of voor dezelfde stam van het micro-organisme (maar mogelijk verschillende antigenen op of in het). Daarentegen kan een groep antilichamen polyvalent (of niet-specifiek) worden genoemd als ze affiniteit hebben voor verschillende antigenen of micro-organismen. Intraveneus immunoglobuline, indien niet anders vermeld, bestaat uit polyvalent IgG. Daarentegen zijn monoklonale antilichamen monovalent voor hetzelfde epitoop.

Medische toepassingen:

Detectie van bepaalde antilichamen is een veel voorkomende vorm van medische diagnostiek en toepassingen zoals serologie zijn afhankelijk van deze methoden. In biochemische testen voor ziektediagnose wordt bijvoorbeeld een titer van antilichamen gericht tegen het Epstein-Barr-virus of de ziekte van Lyme geschat uit het bloed. Als die antilichamen niet aanwezig zijn, is de persoon ofwel niet geïnfecteerd, ofwel heeft de infectie heel lang geleden plaatsgevonden en zijn de B-cellen die deze specifieke antilichamen genereren van nature vervallen. In klinische immunologie worden niveaus van individuele klassen van immunoglobulinen gemeten door middel van nefelometrie (of turbidimetrie) om het antilichaamprofiel van de patiënt te karakteriseren. Verhogingen in verschillende klassen van immunoglobulinen zijn soms nuttig bij het bepalen van de oorzaak van leverschade bij patiënten voor wie de diagnose onduidelijk is.

Verhoogd IgA duidt bijvoorbeeld op alcoholische cirrose, verhoogd IgM duidt op virale hepatitis en primaire biliaire cirrose, terwijl IgG verhoogd is bij virale hepatitis, auto-immuunhepatitis en cirrose. Auto-immuunziekten kunnen vaak worden herleid tot antilichamen die de lichaamseigen epitopen binden, waarvan vele kunnen worden opgespoord door middel van bloedonderzoek. Antilichamen die zijn gericht tegen oppervlakte-antigenen van rode bloedcellen bij immuungemedieerde hemolytische anemie worden gedetecteerd met de Coombs-test. De Coombs-test wordt ook gebruikt voor antilichaamscreening bij bloedtransfusiebereiding en ook voor antilichaamscreening bij prenatale vrouwen. In de praktijk worden verschillende immunodiagnostische methoden op basis van detectie van complex antigeen-antilichaam gebruikt om infectieziekten te diagnosticeren, bijvoorbeeld ELISA, immunofluorescentie, Western-blot, immunodiffusie, immuno-elektroforese en magnetische immunoassay. Antilichamen die zijn opgewekt tegen humaan choriongonadotrofine worden gebruikt in vrij verkrijgbare zwangerschapstesten. Gerichte monoklonale antilichaamtherapie wordt gebruikt voor de behandeling van ziekten zoals reumatoïde artritis, multiple sclerose, psoriasis en vele vormen van kanker, waaronder non-Hodgkin-lymfoom, colorectale kanker, hoofd- en nekkanker en borstkanker. Sommige immuundeficiënties, zoals X-gebonden agammaglobulinemie en hypogammaglobulinemie, resulteren in een gedeeltelijk of volledig gebrek aan antilichamen. Deze ziekten worden vaak behandeld door een kortdurende vorm van immuniteit op te wekken die passieve immuniteit wordt genoemd. Passieve immuniteit wordt bereikt door de overdracht van kant-en-klare antilichamen in de vorm van menselijk of dierlijk serum, gepoolde immunoglobuline of monoklonale antilichamen, in het getroffen individu.

Rhesusfactor, ook bekend als Rhesus D (RhD) antigeen, is een antigeen dat wordt aangetroffen op rode bloedcellen individuen die Rhesus-positief (Rh+) zijn, hebben dit antigeen op hun rode bloedcellen en individuen die Rhesus-negatief zijn (Rh'8211) Niet doen. Tijdens een normale bevalling, bevallingstrauma of complicaties tijdens de zwangerschap kan bloed van een foetus het systeem van de moeder binnendringen. In het geval van een Rh-incompatibele moeder en kind, kan de daaruit voortvloeiende bloedvermenging een Rh-moeder sensibiliseren voor het Rh-antigeen op de bloedcellen van het Rh+-kind, waardoor de rest van de zwangerschap en eventuele daaropvolgende zwangerschappen risico lopen op hemolytische ziekte van de pasgeborene.

Rho(D)-immunoglobuline-antilichamen zijn specifiek voor humaan Rhesus D (RhD)-antigeen. Anti-RhD-antilichamen worden toegediend als onderdeel van een prenataal behandelingsregime om sensibilisatie te voorkomen die kan optreden wanneer een resus-negatieve moeder een resus-positieve foetus heeft. Behandeling van een moeder met anti-RhD-antilichamen vóór en onmiddellijk na trauma en bevalling vernietigt Rh-antigeen in het moedersysteem van de foetus. Belangrijk is dat dit gebeurt voordat het antigeen maternale B-cellen kan stimuleren om Rh-antigeen te "herinneren" door geheugen-B-cellen te genereren. Daarom zal haar humorale immuunsysteem geen anti-Rh-antilichamen maken en zal het de Rhesus-antigenen van de huidige of volgende baby's niet aanvallen. Rho(D) Immune Globuline-behandeling voorkomt sensibilisatie die kan leiden tot Rh-ziekte, maar voorkomt of behandelt de onderliggende ziekte zelf niet.

Onderzoekstoepassingen:

Specifieke antilichamen worden geproduceerd door een antigeen te injecteren in een zoogdier, zoals een muis, rat, konijn, geit, schaap of paard voor grote hoeveelheden antilichaam. Bloed dat uit deze dieren wordt geïsoleerd, bevat polyklonale antilichamen - meerdere antilichamen die zich binden aan hetzelfde antigeen - in het serum, dat nu antiserum kan worden genoemd. Antigenen worden ook in kippen geïnjecteerd voor het genereren van polyklonale antilichamen in eigeel.

Om antilichaam te verkrijgen dat specifiek is voor een enkele epitoop van een antigeen, worden antilichaam-afscheidende lymfocyten geïsoleerd uit het dier en vereeuwigd door ze te fuseren met een kankercellijn. De gefuseerde cellen worden hybridoma's genoemd en zullen continu groeien en in kweek antilichaam afscheiden. Enkele hybridomacellen worden geïsoleerd door klonen met verdunning om celklonen te genereren die allemaal hetzelfde antilichaam produceren. Deze antilichamen worden monoklonale antilichamen genoemd. Polyklonale en monoklonale antilichamen worden vaak gezuiverd met behulp van Proteïne A/G of antigeen-affiniteitschromatografie.

In onderzoek worden gezuiverde antilichamen in veel toepassingen gebruikt. Ze worden het meest gebruikt om intracellulaire en extracellulaire eiwitten te identificeren en te lokaliseren. Antilichamen worden gebruikt in flowcytometrie om celtypen te differentiëren door de eiwitten die ze tot expressie brengen, verschillende celtypen, verschillende combinaties van clusters van differentiatiemoleculen op hun oppervlak tot expressie brengen en verschillende intracellulaire en uitscheidbare eiwitten produceren. Ze worden ook gebruikt bij immunoprecipitatie om eiwitten en alles wat daaraan gebonden is (co-immunoprecipitatie) te scheiden van andere moleculen in een cellysaat, in Western-blot-analyses om eiwitten te identificeren die door elektroforese zijn gescheiden, en in immunohistochemie of immunofluorescentie om eiwitexpressie in weefselcoupes te onderzoeken of om eiwitten in cellen te lokaliseren met behulp van een microscoop. Eiwitten kunnen ook worden gedetecteerd en gekwantificeerd met antilichamen, met behulp van ELISA- en ELISPOT-technieken.