第六节 lg的基因和抗体的多样性产生的遗传原理
一、Ig的基因的定位和结构
免疫球蛋白的每一条肽链的C区和V区，分别由C基因和V基因编码。任何一个B细胞内部，都存在三组Ig基因库，即两组轻链基因库（κ和λ）和一组重链基因库构成Ig的基因。它们以独立的连锁基因群分别位于相应的染色体上，轻链基因库位于第2号染色体2P12，L基因库位于第22号染色体上2qll，H链基因库位于第14号染色体上14q32•3。在每个基因库中，有许多分别控制Ig多肽链V区和C区合成的基因，控制V区的基因有2种（在L链）或3种（在H链），这些基因统称为种系基因。在B细胞分化成熟过程中，这些种系基因被随机选择和DNA重排，成为具有单一特异性的不同类型的B细胞。
（一）IgV区的基因结构
1．L链可变区的基因
L链（κ或λ）V区，是由两个基因片段经过重排后连接在一起的基因区段编码的，它们含有两个片段:V和J基因片段。重排后使V基因包括两个外显子，一个外显子编码大部分信号序列，另一个编码其余的信号序列和成熟L链的全部可变区。
2．H链可变区的基因结构H链可变区是由V、D和J三种基因片段重排后组成。
（1）V基因片段该片段包含两个编码区，一个编码可变区的大部分信号序列；另一个编码信号序列的最后4个氨基酸残基和可变区靠近N端的98～100个氨基酸残基。即V基因编码CDRl和CDR2的氨基酸残基。小鼠约有250～1000个VH基因片段，人的VH基因约有100个。
（2）D基因片段D（diversity）是指多样性。该片段是一个在L链基因中未发现过的附加基因片段。D基因编码第三高变区（CDR3）中的大部分氨基酸残基。小鼠DH共有12个片段,人的DH数目还不十分清楚，可能有10～20个左右。
（3）J基因片段JH是连接V基因和C基因的片段。J基因编码CDR3剩下的部分和第四骨架区。VH的J区比VL的J区稍长一些。小鼠JH基因有4个，人有JH片段9个，其中6个是有功能的。
H链V区重排后，3个基因片段连在一起所形成的可变区基因，也含有两个外显子，一个编码大部分信号序列，另一个编码全部H链的V区。这两个外显子片段由100bp的内含子隔开。
（二）Ig恒定区的基因结构
每条免疫球蛋白肽链（H、L）的稳定区都是由C基因编码。C基因片段位于一个或多个J基因片段的下游，至少间隔13kb。L链（Cκ和Cλ）恒定区由一个单个的外显子Cκ或Cλ编码。重链恒定区CH，由3～7个外显子编码。编码不同重链的C基因片段是连接在一起的。
决定Ig类或亚类的，是CH的氨基酸组成、排列顺序、空间构型和二硫键数目的不同。在一个B细胞分化过程中，V基因不变，即识别抗原的特异性相同，而CH基因发生不同的重排,即出现不同的类或亚类的Ig。这种IgH链类或亚类的转换机理目前尚不清楚，可能有几种不同的模式。
（1）H链C区基因的重排
（2）初级mRNA的加工引起类型转换（RNA剪接）
（3）细胞因子及环境影响
二、Ig的等位基因排除现象
巳知一个成熟的B细胞只表达一种H链和一种L链，而其他类型的H、L链都处于阻遏状态不能表达，这种现象称为特异基因激活现象或类型排除现象。对于一个B细胞的二个同源染色体上编码H链或L链的两个等位基因，发现仅有其中的一个基因得到表达，这种现象称为等位基因排除现象。
胚系状态的Ig基因，无论是V或C基因都不能作为一个独立单位进行表达，只有经过v／J、V／D／J重排后基因才有可能得到表达。但并非进行重排后都能形成功能性基因。如V／J重排后，在连接成VH片段时不符合读码框架规则，重排就投有功能。这种非功能重排发生后，就促使另一同源染色体基因发生重排；如第一次重排是有功能的，则抑制同一细胞另一同源染色体上基因的重排。
实验证明，B细胞V区基因的激活和重排首先在H链基因族中发生，然后是基因，基因的激活在最后。因为在所有研究过的κ链的人B细胞中，λ基因组仍处于未重排结构状态。而几乎所有分泌链的人B细胞中，κ链基因组无例外地巳发生了无效重排，表明κ基因重排先于λ基因。
三、抗体多样性的遗传学基础
外界环境中种类繁多的抗原刺激机体产生特异性的抗体。抗体的多样性主要由基因调控，尤其是编码H、L链V区的基因调控与抗体产生的多样性关系更为密切。
1．抗体多样性的胚系基因在胚系中，尚未重排的Ig基因片段数量相当多，这是生物在长期进化过程中形成的。Ig的H链和L链都可由多种胚系V基因所编码，产生具有不同序列、不同特异性的抗体。D和J基因也参与编码抗原结合部位的部分序列，D、J基因片段的多样性增加了抗体的多样性。机体存在一个规律，即免疫球蛋白某一部分引起的多样性与这个部位胚系基因的片段数目成正比。
2．重排产生的多样性IgDNA重组使不同的V、D、J基因片段相连，因而产生大量不同特异性抗体。重组子最大可能数目是V、D（H链）和J外显子数目的乘积。
3．连接产生的多样性同一套V、D、J基因，在它们的连接处也会产生不同的氨基酸序列。这种方式产生的抗体多样性通常有两个途径：第一个途径是不精确的DNA重排。第二个途径是在重组子的接合点处插入一个短的核苷酸，称为N区分化。
4．体细胞突变很早就有人提出，体细胞的基因突变可导致抗体的多样性，突变主要发生在V基因中，在C区中很少发生突变。
5．H链和L链蛋白质的组合不同H和L链蛋白质的组合也有助于产生多样性，因为每一链的V区都参与识别抗原。
第七节 抗体的制备
一、多克隆抗体——第一代抗体由多个免疫淋巴细胞分泌的抗体
二、单克隆抗体——第二代抗体由一个克隆的B淋巴细胞分泌的，只结合一种抗原决定簇的均一抗体。
（一）优点
1．制备时不需纯化抗原就可得到纯抗体
2．有很高的效价
3．有高度的单一性、均一性
4．产量高，且可连续生产
（二）基本原理
（三）制备过程：
1．制备抗原
2．免疫动物
3．免疫脾细胞和骨髓瘤细胞的制备
4．细胞融合
5．杂交瘤细胞的选择培养
6．杂交瘤细胞的的筛选
7．杂交瘤细胞的克隆化
8．单克隆抗体的检定
9．分泌单克隆抗体杂交瘤细胞系的建立
10．单克隆抗体的大量制备——动物体内诱生法和体外培养法
三、基因工程抗体——第三代抗体——嵌合抗体
2．重构抗体
3．小分子抗体
四、单克隆抗体的应用
1．诊断试剂
2．研究用的探针
3．制备生物导弹
4．放射免疫测定法