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抗體基本介紹、應用與選擇

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抗體基本介紹與如何選擇合適抗體

 

一、抗體的基本介紹

        抗體（Antibody）也就是免疫球蛋白（Immunoglobulin），一種由血液中的免疫細胞（Immune Cells）所生成，具有抗原專一性結合能力（Antigen-specific binding affinity）的醣蛋白（Glycoprotein）。在生物體中抗體扮演著重要的防禦角色，讓生物體可以抵抗外來病原體的入侵；在研究領域中，由於具有高度專一性，抗體已經廣泛應用在辦識與偵測特定抗原的實驗上，如西方墨點法（Western blot）、免疫染色（Immunostaining）與流式細胞儀（Flow cytometry）等實驗中。

          抗體基本的結構如下圖1.所示，基本上由兩組輕鏈（Light Chain）與重鏈（Heavy Chain）藉由雙硫鍵（Disulfide bridges）連結成穩定結構。前端 Fab （Fragment, antigen-binding）由輕鏈與重鏈的可變異區（Variable domain）與不可變異區（Constant domain）組成，頂端由可變異區形成的抗原結合位（Antigen binding site）就是用來辦識抗原的區塊；下方 Fc （Fragment, crystallizable）由兩個重鏈構成，常被應用於純化（Purification）與標記（Labeling）。

圖1、抗體結構

(Thermo Fisher: Immunoglobulin Structure and Classes)

 

二、抗體的類型

        對於抗體有基本構型了解後，仔細分類來說抗體還可以按重鏈類型分為成5種：IgG（γ-chain）、IgM（μ-chain）、IgA（α-chain）、IgD（δ-chain）與 IgE（ε-chain），如下圖所示。

 

圖2、抗體類型

(Thermo Fisher: Immunoglobulin Structure and Classes)

 

        IgG、IgE 與 IgD 多呈單體（Monomer）形式存在；IgG 為血清中最大量的抗體類型，約佔抗體總量的75%，為次級免疫反應（Secondary immune response）的重要成員，具有 4 種小類（Subclasses）：IgG1、IgG2、IgG3、IgG4。

        IgE 主要用來抵抗寄生蟲入侵（Parasitic invasion）及參與過敏反應（Allergic reaction），而 IgD 多表現於淋巴球（Lymphocyte）表面，功能尚未明確定義。

        IgM 在生物體中常呈五聚體（Pentamer）游離在血清中，在正常人血清中約佔10%，主要參與初級免疫反應（Primary immune response），也是抗體中最有效協同補體（Complement）進行補體結合（Complement-fixing）的抗體；亦會以單體模式表現在B-淋巴球（B-lymphocyte）表面。

        IgA 在血清中多以單體存在，佔比約15%，然而在分泌物（Secretions）中如口水、眼淚與汗水中則會發現呈雙體（Dimer）的IgA。IgA 有IgA1 與 IgA2 兩個小類，目前的主要功能認為是清除分泌物中的外來物以避免黏膜被病原體（Pathogens）入侵。

 

三、抗體的應用

        利用抗體具有高度專一的特性，讓使用者可以在各種樣品間標記、辦識與分析指定的目標。目前常見的應用來說主要有：西方墨點法（Western Blot）、免疫螢光染色（Immunofluorescence, IF）、免疫細胞化學染色（Immunocytochemistry, ICC）與免疫組織化學染色法（Immunohistochemistry, IHC）、免疫沉澱（Immunoprecipitation, IP）、酵素結合免疫吸附分析法（Enzyme-linked Immunosorbent Assay, ELISA）以及流式細胞術（Flow cytometry）等等。

 

四、抗體產品的選擇

        市面上的抗體類型產品百百種，使用者們該如何選擇適用的抗體？從抗體生成方式來區別可以分為多株抗體（Polyclonal antibody）與單株抗體（Monoclonal antibody）。一般來說動物體接受到抗原刺激後，會由各類B-淋巴球針對同一抗原的不同表位（Epitope）產生各種抗體。而將這些針對相同抗原的異質性（Heterogeneous）抗體經純化後製程產品，即為多株抗體。而相對於多株抗體，由於單一B-淋巴球僅會產生同一種針對特定表位的抗體，故將此單一B-淋巴球自動物體分離出來經與骨髓瘤（Myeloma）細胞雜交形成融合瘤（Hybridoma），經篩選流程並建立成穩定克隆株（Stable clone），能穩定產生針對單一抗體表位的抗體，再純化製成的產品即單株抗體。理論上相同的克隆名即代表由同一株融合瘤細胞產生的抗體，因此能提供接近的抗體效能，這是在跨廠牌選擇單株抗體產品時常用的參考依據之一。

        多株抗體由於其針對多個表位進行辦識，因為少了融合瘤製程與篩選流程，通常來說價格會較低；且由於是多種表位抗體一同辦識，在使用上靈敏度（Sensitivity）可能相對較高，但也容易出現非專一性結合（Non-specific binding）。另外由於未經過篩選且直接源自於動物體，因此容易有批次間差異（Lot-to-lot variation），進而可能導致實驗結果不穩定。而單株抗體由融合瘤細胞產生針對單一表位的抗體，過程中經過挑選與測試得到最佳化結果，因此雖然價格通常較高，但抗體表現較多株抗體有較佳的專一性，產品效能更具一致性（Consistency）；雖然相對來說靈敏度可能較低，但可以依照不同實驗方法配合適當的訊號增強試劑來改善。

        而按照抗體的使用順序，直接與抗源結合的抗體通常被稱作一級抗體（Primary antibody）；有些實驗應用上可以直接使用修飾好共軛物（Conjugate）的抗體進行實驗。選擇所需要的一級抗體產品時，首要就是以目標蛋白質作為關鍵字進行查找；若已有明確應用目的與目標物種的話也可以優先進行篩選。依照實驗需求進行實驗規畫並參考各家產品的網頁資訊、論文上的實驗數據、第三方網頁（如 CiteAb、Antibodypedia等）資訊、單株抗體的克隆名稱以及操作者的實務經驗等，都是在選擇抗體產品時的好幫手。取得抗體產品後也請務必按照各產品說明存放於合適溫層，也建議可以按使用量分裝以避免反覆升降溫而影響到產品效能。

        而有些實驗應用會有放大訊號的需求（如西方墨點法、免疫組織化學染色法等），這時就可以用一級抗體的抗體，也就是二級抗體（Secondary antibody）來達到加強訊號的目的。二級抗體的選擇在查找上會著重於針對一級抗體的來源物種當作首要目標，也有一些二抗設計成能夠準確用抗體類型與小類做專一性結合，在使用上可以更有彈性的分辦各種不同一抗；而二級抗體上接合的共軛物（Conjugate）則是按使用目的來選擇：如常用於西方墨點法和免疫組織化學染色法的辣根過氧化物酶（Horseradish peroxidase, HRP）、應用於螢光影像或流式細胞儀的螢光物（Fluorescent substance）或是可以用來再次增幅訊號的生物素（Biotin）等。另外有些供應商會對二抗產品進行交叉吸附（Cross-adsorption or Pre-adsorbed）處理，藉由特定的純化處理來減少物種交叉反應（Species cross-reactivity），切確處理細節則依供應商的產品說明為準。保存上一樣請務必參照各供應商說明，尤其是帶螢光的產品需要避光保存以確保效能。

 

五、總結

         整體而言，市面上提供了相當多元且應用廣泛的抗體產品供客戶們做選擇，如何在這眼花撩亂的產品中選出適當的抗體應用於自己的實驗中是需要相當的經驗與實驗測試的。而德怡科技擁有專業且經驗豐富的業務專員與產品技術支援，如有任何資訊上或是產品使用上的疑問，歡迎隨時聯絡德怡科技官方或洽當區業務專員。

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