抗體的交叉適應性

日期：2023-07-26 09:25:46

新型冠狀病毒SARS-CoV-2自2019年底爆發(fā)以來，在全球肆虐，成為研究的熱點。經(jīng)過科學研究人員的不懈努力，已成功開發(fā)出幾種針對SARS-CoV-2的疫苗。然而，SARS-CoV-2病毒隨著時間的推移不斷進化，出現(xiàn)了新的變種。人們擔心的問題是：這些授權的疫苗是否仍然對新變種有效？專家指出，盡管疫苗的有效性有所降低，但目前的疫苗仍然對新的SARS-CoV-2變種有效。為什么現(xiàn)有的疫苗仍然對SARS-CoV-2的新變種有效？抗體的交叉反應性在一定程度上可以解釋這一現(xiàn)象。

1. 交叉反應是什么？

1.1 表位和配位位點
1.2 交叉反應的定義
1.3 交叉反應性

2. 交叉反應與特異性的關聯(lián)和區(qū)別

3. 交叉反應的生物學意義

4. 交叉反應的應用

5. 如何避免或減少交叉反應？

1. 交叉反應是什么？

1.1 表位和配位位點

在談論交叉反應之前，需要提到表位和配位位點。

表位是抗原表面上的特定氨基酸序列（通常只有5-6個氨基酸長），被相應的抗體所識別。表位也被稱為抗原決定簇。有些抗原只有一個表位，而其他抗原則有兩個或更多不同的表位。

配位位點是抗體變可變區(qū)（輕鏈和重鏈的頂端部分）的互補結合形成的三維結構。它包含5-10個氨基酸，并且特異性地識別和結合抗原的表位。抗體的Y形結構的每個臂都在N-端具有相同的配位位點。因此，抗體-抗原結合實際上是配位位點和表位之間的相互作用。

圖1. 抗體-抗原結合結構圖

1.2 什么是交叉反應？

交叉反應是指抗體與刺激其產(chǎn)生的抗原之外的其他抗原發(fā)生反應。這種現(xiàn)象被稱為交叉反應。交叉反應是由于多價抗原上的共享表位或表位的構象相似性而發(fā)生的。

圖1. 抗體在兩種不同抗原之間的交叉反應

1.3 交叉反應

在免疫學中，交叉反應通常被定義為單個抗體識別不同抗原上相同或結構相似的表位的能力。

2. 交叉反應與特異性的關聯(lián)與區(qū)別

在免疫學中，特異性指的是抗體上的抗位點僅能識別和與相應抗原上的一個特定表位發(fā)生作用的能力。需要注意的是，這個獨特的表位可能存在于多個抗原上。特異性是由抗原上表位的類型、排列順序和空間配置確定的。特異性能夠精確地檢測目標抗原，從而避免測量偽抗原，是免疫應答的最顯著特征，也是免疫學中預防和診斷的基礎依據(jù)。

交叉反應是指抗體識別和結合兩個或多個高度同源或具有相同表位的抗原的情況。在免疫分析中，抗體（多克隆抗體）的交叉反應增強了結果的敏感性，并且可以檢測到稀有抗原。

特異性評估免疫系統(tǒng)區(qū)分不同抗原的能力，而交叉反應評估不同抗原與免疫系統(tǒng)相似程度的程度。在一定程度上，交叉反應大大降低了特異性。

3. 交叉反應的生物學意義

抗體的交叉反應具有防御性和攻擊性特征。交叉反應的抗體在自然流行病學中為相關病原菌株或抗原變異提供交叉保護性免疫。換句話說，抗體的防御作用通過交叉反應提供更廣泛的免疫保護或?qū)ο嚓P病原體提供交叉保護性免疫。有證據(jù)顯示，抗體的交叉反應是逃避人類多種病原體免疫反應的機制，包括血吸蟲病 ^[1]、流感病毒 ^[2]和肺炎鏈球菌 ^[3]。然而，抗體的交叉反應對宿主可能有害。抗體交叉反應的攻擊性作用主要體現(xiàn)在感染性疾病、自身免疫性疾病和過敏的誘導或加重，這是與宿主組織破壞相關的不適當或有害的炎癥反應 ^[4]。在血清學診斷中，抗體的交叉反應會導致特異性診斷或鑒定上的混淆。

此外，交叉反應可能會干擾免疫分析結果并影響重復性。交叉反應可能會在藥物濫用篩查測試中導致假陽性干擾，因為抗體對與目標藥物具有類似化學結構的另一化合物發(fā)生反應 ^{[5] [6]}。

4. 交叉反應的應用

交叉反應可以提高抗體的實用性。例如，抗體的交叉反應使其能夠檢測多個模型生物中同源蛋白質(zhì)。許多人源抗原衍生的抗體在非人類生物（如小鼠、大鼠和兔子）中顯示出顯著的交叉反應性，可以用于解釋某些免疫病理學現(xiàn)象、診斷某些傳染性疾病或誘導對難以制備的抗原的免疫反應。交叉反應可以確認ELISA試劑盒是否特異性檢測某個感興趣的蛋白質(zhì)。

在臨床診斷中，異種抗體檢測用于快速檢測對致病性單核細胞增多癥的病原體—EB病毒產(chǎn)生的抗體 ^[7]。這些測試利用了抗體的交叉反應性。交叉反應經(jīng)常被用作評估免疫和蛋白質(zhì)結合型分析（如ELISA和RIA）的驗證參數(shù)。

5. 如何避免或減少交叉反應？

測試抗體與密切相關的抗原的交叉反應是一項重要的驗證測試。選擇適當?shù)目贵w是避免免疫分析中交叉反應的最直接解決方案。建議使用mAb作為主抗體（例如用于捕獲）以建立高的分析特異性，而應使用pAb作為檢測抗體以提高靈敏度。

為了避免交叉過敏反應，患者不得服用與已知引起過敏反應的特定藥物具有相似化學結構的藥物。紅霉素、美司鈉、西諾霉素、磺胺甲硝唑和其他大環(huán)內(nèi)酯類藥物存在交叉過敏現(xiàn)象。

由于正在開發(fā)用于治療包括癌癥在內(nèi)的廣泛疾病的抗體，對交叉反應的充分理解尤為重要。

參考文獻：

[1] Fitzsimmons CM, Jones FM, et al. Progressive cross-reactivity in IgE responses: an explanation for the slow development of human immunity to schistosomiasis [J]? Infect. Immun. 2012, 80:4264–4270.

[2] Nara PL, Tobin GJ, et al. How can vaccines against influenza and other viral diseases be made more effective [J]? PLoS Biol. 2010, 8:e1000571.

[3] V?kev?inen M, Eklund C, et al. Cross-reactivity of antibodies to type 6B and 6A polysaccharides of Streptococcus pneumoniae evoked by pneumococcal conjugate vaccines, in infants [J]. J. Infect. Dis. 2001, 184:789–793.

[4] Daria Augustyniak, Grazyna Majkowska-Skrobek, et al. Defensive and Offensive Cross-Reactive Antibodies Elicited by Pathogens: The Good, the Bad and the Ugly [J]. Curr Med Chem. 2017 Nov 24;24(36):4002-4037.

[5] Gagajewski A, Davis GK, et al. False-positive lysergic acid diethylamide immunoassay screen associated with fentanyl medication [J]. Clin Chem. 2002;48:205–6.

[6] Lichtenwalner MR, Mencken T, et al. False-positive immunochemical screen for methadone attributable to metabolites of verapamil [J]. Clin Chem. 1998;44:1039–41.

[7] Tess Marshall-Andon and Peter Heinz. How to use …the Monospot and other heterophile antibody tests [J]. Arch Dis Child Educ Pract Ed. 2017 Aug;102(4):188-193.