实验课堂 | 抗体怎么选?一抗,二抗,单克隆多克隆到底有什么区别?

学术   2024-10-19 06:02   陕西  

1.什么是抗体?

抗体是一种具有特异性免疫功能的球蛋白,在机体受抗原刺激后由B淋巴细胞分化后的浆细胞产生。抗体由四条多肽链(两条重链,两条轻链)组成的Y型分子,其中两个顶端各含有一个抗体结合部位,也称为paratope,就像一把“锁”。

每一种抗体结合部位可以特定地结合一种抗原表位,也称为epitope,就像是“钥匙”对准这把“锁”。抗体与抗原之间独特的特异对应关系,构成了抗体与抗原高度特异性结合的基础。

在医药研发中,抗体有着广泛的应用,目前主要分为两大类:单克隆抗体(monoclonal antibody, Mabs)和多克隆抗体(polyclonal antibody, Pabs)。抗体的特异性结合能力使其成为诊断、治疗和疫苗开发等领域中不可或缺的重要工具。

抗体(Antibody,Ab),也称为免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig),是一种由浆细胞分泌的Y形蛋白质,主要存在于脊椎动物的血浆和其他细胞外液中。抗体的主要功能是识别和中和外来物质,如细菌和病毒。

抗体的结构

抗体由四条多肽链组成:两条重链和两条轻链。这些链通过二硫键连接,形成一个Y形结构。抗体的顶端有一个可变区,可以特异性地结合特定的抗原。

抗体的功能

  • 中和作用:抗体可以直接中和病原体或其毒素,阻止其感染细胞。
  • 调理作用:抗体标记病原体,使其更容易被巨噬细胞等吞噬细胞识别和消灭。
  • 激活补体系统:抗体与抗原结合后,可以激活补体系统,进一步增强免疫反应。

抗体的分类

根据重链的不同,抗体可以分为五种主要类型:IgA、IgD、IgE、IgG和IgM。每种类型在免疫系统中扮演不同的角色:

  • IgA:主要存在于粘膜组织,如消化道和呼吸道,防止病原体入侵。
  • IgD:主要作为B细胞表面的抗原受体。
  • IgE:与过敏反应有关,保护机体免受寄生虫的威胁。
  • IgG:是血液中最常见的抗体,提供长期免疫力。
  • IgM:在初次免疫反应中发挥重要作用。

抗体在免疫系统中起着至关重要的作用,通过多种机制保护机体免受外来病原体的侵害。

2.抗体与疫苗有的关系

抗体和疫苗在免疫系统中扮演着不同但互补的角色。

  • 抗体

抗体是由免疫系统中的B细胞产生的蛋白质,专门识别和中和特定的病原体(如病毒和细菌)。当病原体入侵时,抗体会与其结合,阻止其感染细胞,并标记病原体,使其更容易被免疫细胞清除。

  • 疫苗

疫苗是一种预防性生物制剂,通常包含减毒或灭活的病原体、其部分或合成的抗原。接种疫苗后,免疫系统会识别这些抗原并产生特异性的抗体和记忆细胞。这样,当真正的病原体入侵时,免疫系统能够迅速识别并中和它们,从而防止感染。

  • 抗体与疫苗的关系

  • 预防与治疗:疫苗主要用于预防疾病,通过刺激免疫系统产生抗体和记忆细胞。抗体则可以用于治疗,特别是在感染已经发生时,通过被动免疫提供即时保护。
  • 免疫记忆:疫苗接种后,免疫系统会产生记忆细胞,这些细胞在未来遇到相同病原体时能够迅速响应。抗体疗法则不产生免疫记忆,效果是暂时的。
  • 应用场景:疫苗适用于大规模预防接种,保护人群免受特定疾病的侵害。抗体疗法则常用于紧急情况下,如暴露后预防或治疗严重感染。

  • 实例

在新冠疫情中,疫苗(如mRNA疫苗)通过诱导人体产生针对新冠病毒的抗体来提供保护。同时,康复者血浆中的抗体也被用于治疗新冠患者,提供即时的免疫支持。

3.单克隆抗体和多克隆抗体有什么区别?
  • 定义的区别

单克隆抗体(monoclonal antibody, mAb)和多克隆抗体(polyclonal antibody, pAb)之间的主要区别在于它们的来源和特性。单克隆抗体是由单一B细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原表位的抗体。换言之,单克隆抗体是在体外培养出的一种抗体,具有非常高的特异性,能够精准地识别和结合目标抗原。

而多克隆抗体则是由多种抗原决定簇刺激机体而产生的,在实际应用中,是由多种抗原决定簇激活机体,导致多个B细胞克隆产生不同抗体的混合物。因此,多克隆抗体是一个包含了多种抗原表位的混合抗体,相对于单克隆抗体来说,其具有更广泛的反应性,可以同时结合多个抗原表位。

总体来说,单克隆抗体具有高度特异性和均一性,适用于对特定抗原进行精确识别和治疗;而多克隆抗体则具有广泛的反应性,适用于多样性抗原的识别和研究。在医药研发和临床应用中,选择单克隆抗体或多克隆抗体取决于具体的需求和目的。

  • 性质上的区别

单克隆抗体与多克隆抗体在性质上有明显的区别。单克隆抗体是由单一B细胞克隆产生的,其具有高度的特异性和均一性,仅针对特定抗原表位,因此交叉反应的几率较低。相比之下,多克隆抗体则涉及多种克隆抗体的混合,其特异性较低,具有生物物理多样性,因此存在较高的交叉反应几率。

另一方面,在假阳性的控制方面,单克隆抗体在识别抗原表位时的精确性更高,但由于其特异性,当抗原表位受到遮盖或破坏时,可能表现出阴性结果。而多克隆抗体由于涉及多个抗原表位的结合,可以在部分表位受影响时仍能保持阳性反应,因此在复杂样本中具有更好的灵敏度和检出率。

综合而言,单克隆抗体适用于对特定抗原进行精确识别和治疗,特异性高,但在某些情况下可能存在检测限制;而多克隆抗体适用于需要广泛抗原覆盖和较高灵敏度的研究和检测领域,虽然特异性较低,但在复杂样本中具有更可靠的表现。在选择使用单克隆抗体还是多克隆抗体时,需根据具体应用需求和情境做出权衡和选择。

4.如何选择抗体?

  • WB(Western Blot)

在进行Western Blot(WB)实验时,选择合适的抗体至关重要以确保实验结果的准确性和可靠性。经过加热处理后,蛋白通常呈线性结构,这使得采用非常特异序列的人工合成多肽所制备的抗体成为最佳选择。

这种方法可以确保抗体对目标蛋白的特异性识别,从而提高实验结果的可靠性。通过人工合成多肽的方式,可以设计出特异性较高的抗体,有助于减少非特异性结合和交叉反应的发生,进而提高 WB 实验的特异性和精准度。

在选择抗体时,除了特异性外,还需考虑抗体的灵敏度、稳定性和可重复性等因素。确保选用高质量的抗体,合理设计实验控制组,并遵循标准操作程序,将有助于获得准确可靠的实验结果。因此,在进行WB实验时,建议选择非常特异序列的人工合成多肽来制备抗体,以确保实验结果的可靠性和准确性。

  • IP/CHIP(免疫共沉淀)

在进行免疫共沉淀(IP)和染色质免疫共沉淀(ChIP)实验时,选择合适的抗体至关重要以确保实验结果的准确性和可靠性。对于 IP 实验,最好选择使用纯化的天然蛋白或重组蛋白制备的抗体,这种抗体能够更好地结合生理状态下的蛋白质。相比之下,人工合成多肽制备的抗体可能会识别蛋白质内部较深的位点,可能影响实验结果的准确性。

与 IP 实验类似,ChIP 实验中也需要选择合适的抗体来进行DNA与蛋白质的共沉淀。如果选用的抗体识别的表位与蛋白质与DNA结合的部位一致,可能会导致 ChIP 实验的失败。因此在选择抗体时,应谨慎考虑抗体的来源和特异性,尽量选择与目标蛋白质兼容的抗体以确保实验的成功和可靠性。

综上所述,选择适当的抗体对于 IP 和 ChIP 实验的成功至关重要。最好选择使用纯化的天然蛋白或重组蛋白制备的抗体来进行 IP 实验,以确保抗体能够与生理状态下的蛋白质准确结合。在 ChIP 实验中,应避免选择可能与蛋白质与DNA结合部位重叠的抗体,以免影响实验结果的准确性和可靠性。通过精心选择合适的抗体,可以有效提高实验的成功率和数据的可信度。

  • IF/IHC(免疫荧光和免疫组化)

在进行免疫荧光(IF)和免疫组化(IHC)实验时,固定步骤对于保持细胞形态结构的完整性至关重要。固定化学物质会使蛋白质发生变性凝固,与其天然状态下有所不同,但与Western Blot(WB)中的加热变性形成线性结构不同。因此,在进行IF/IHC实验时,选择合适的抗体非常重要。

在这两种实验中,最适合使用的抗体是通过纯化的重组蛋白制备或人工合成多肽得到的抗体。纯化的重组蛋白得到的抗体可以确保对目标蛋白的特异结合,从而提高实验结果的准确性。而人工合成多肽得到的抗体则位于蛋白质表面,可能更容易与目标蛋白发生特异性结合,有助于提高实验的特异性和可靠性。

通过精心选择合适的抗体,可以在IF/IHC实验中获得准确、可靠的结果。纯化的重组蛋白和人工合成多肽得到的抗体能够较好地结合固定后的蛋白质,保证实验中目标蛋白的检测和定位准确无误。因此,在进行IF/IHC实验时,建议选择这两种类型的抗体,以确保实验结果的可靠性和准确性。

  • FC(流式细胞)

在流式细胞分析(FC)中,根据细胞状态的不同,分为活细胞流式和经过固定的流式两种。对于活细胞流式,建议选择使用天然蛋白或重组蛋白制备的抗体,以确保与活细胞中的蛋白准确结合。而经过固定的流式则与免疫荧光(IF)和免疫组化(IHC)实验所使用的抗体相似。

在流式细胞实验中,对于抗体的选择,可以分为直接标记和间接标记两种方式。直接标记的抗体结合了荧光标记,因此能够直接检测目标蛋白,具有真实和准确的优势。因此,在进行流式细胞实验时,推荐选择带有荧光标记的直接标记抗体,以获得准确的检测结果。

如果研究的蛋白没有提供直接标记的抗体,可以使用间接标记抗体,并添加荧光二抗进行检测。间接标记抗体虽然经过两次结合步骤,但在缺乏直接标记抗体的情况下仍能有效进行目标蛋白的检测,提高了实验的灵活性和可行性。

综上所述,在进行流式细胞实验时,应根据细胞状态和标记方式选择合适的抗体。对于活细胞流式,建议选择天然蛋白或重组蛋白制备的抗体;对于标记方式,优先选择带有荧光标记的直接标记抗体,若无直接标记抗体可用,则可采用间接标记抗体进行实验。通过精心选择合适的抗体,可以确保流式细胞实验的准确性和可靠性。

5.一抗的选择
  • 目的蛋白的信息

在选择合适的一抗时,首先需要明确我们想要检测的目的蛋白与抗体识别蛋白信息是否吻合。这包括注意中英文名字、别名等信息,以确保选用的抗体能够准确识别目标蛋白。此外,由于一些蛋白存在多种不同的亚型,为确保实验的精准性,我们在选择抗体之前需要明确要研究的蛋白亚型。

有些抗体选择的抗原可能是不同蛋白亚型共有的肽段区域,因此能够同时识别多个亚型。综上所述,在选择一抗时,对目的蛋白的信息要有清晰的了解,并在此基础上谨慎选择合适的抗体以确保实验结果的准确性和可靠性。

  • 抗体应用的实验类型

在选择合适的抗体时,需要明确我们需要使用抗体进行哪些实验,比如Western Blotting(WB)、免疫组化(IHC)、免疫荧光染色(ICC)、酶联免疫吸附实验(ELISA)等。抗体的官方网站或说明书通常列出了该抗体经验证适用于哪种分析类型。

如果抗体说明书未提到的应用类型,则意味着该抗体可能不适用于未列明的应用,或者该抗体尚未经过相应验证。举例来说,如果您需要进行Western Blotting和石蜡切片的免疫组化实验,则应选择标明适用于WB和IHC-P的抗体。

若抗体只标明适用于WB或IHC-P,则建议不选择该抗体以确保实验结果的准确性和可靠性。因此,在选择抗体时,要明确所需实验类型,并选择具有适当应用验证的抗体以确保实验的成功进行和结果的准确性。

  • 实验样本的种属信息

在选择抗体时,重要的一点是查看抗体的产品说明书中的Species-Reactivity(种属反应性)部分。抗体在出厂前通常会对常见的不同种属样本进行内部验证,以确定其适用的种属类型。在产品说明书中,会清晰地列出抗体可以反应的种属,例如人、小鼠、大鼠等。

经过验证并符合质检标准的种属会被明确标记出来,供用户参考选择。若抗体未对您感兴趣的种属进行验证实验,建议谨慎使用,以避免实验结果的不确定性。因此,在选择抗体时,要关注其适用的种属信息,选择已经验证适用于您样本种属的抗体,以确保实验结果的准确性和可靠性。

  • 单抗和多抗的选择

在选择抗体时,需要考虑到单克隆抗体和多克隆抗体具有不同的特性。一般而言,单克隆抗体具有较强的特异性,但其亲和力相对较小,因此检测抗原的灵敏度相对较低。相反,多克隆抗体在特异性方面稍显弱,但其抗体的亲和力较强,因而具有较高的灵敏度。

在实际应用中,单克隆抗体常用于需要高特异性的实验中,例如免疫组化分析或特定蛋白的检测。而多克隆抗体则常用于需要更高灵敏度的实验,比如Western Blotting或ELISA等试验中。

因此,在选择抗体时,需要根据实验需求和所追求的结果精准度还是灵敏度,权衡单克隆抗体和多克隆抗体的特性来进行选择,以确保实验的成功进行和结果的准确性。

6.二抗的选择
  • 一抗的来源种属

在选择二抗时,通常会主要根据一抗的来源种属来进行决定。例如,如果一抗是来自小鼠的,那么可以选择购买抗小鼠二抗。

由于二抗的作用是识别和结合一抗,从而帮助检测目标蛋白或分子,因此二抗的种属来源要与一抗相匹配,以确保二抗能够有效识别和结合一抗。如果一抗和二抗的种属来源不匹配,可能会导致交叉反应或干扰实验结果。

因此,在选择二抗时,建议根据一抗的来源种属来选择相应的二抗,以保证实验的准确性和可靠性。这种根据一抗来源种属来选择二抗的策略有助于确保实验顺利进行并获得可靠的结果。

  • 二抗应用的实验类型

在选择二抗时,需要考虑二抗所偶联的标记物,这取决于不同的实验应用。对于Western Blotting(WB)和免疫组化(IHC)等实验,常用的二抗标记物主要包括辣根过氧化物酶(HRP)和生物素(Biotin)。而对于免疫荧光和流式细胞术等应用,可以根据实验设计的需要选择不同荧光素标记的二抗,如荧光异硫氰酸素(FITC)、Cy3、PE等。

对于Western Blotting实验,最常用的二抗是HRP标记的二抗,因为HRP可以产生明显的信号并且易于检测。而在免疫组化实验中,Biotin标记的二抗通常用于检测目标蛋白的表达情况。

因此,在选择二抗时,根据实验类型的不同需求,可以选择合适的标记物来进行偶联,以确保实验能够顺利进行并获取准确的结果。考虑到实验类型及实验设计的需要,选择适合的二抗标记物能够提高实验的效率和可靠性。

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