第二章 抗 原第二军医大学免疫学教研室陈国友 副教授第一节 抗原与表位的基本概念抗原 （ antigen,Ag) 是能刺激机体诱导免疫应答的非己物质,能使免疫活性细胞产生抗体或致敏淋巴细胞,并能与相应的抗体或致敏淋巴细胞发生特异性结合反应 。
免疫原性 (immunogenicity)
免疫反应性 (immunoreactivity)
全抗原 （ complete antigen） 具有免疫原性和免疫反应性 。
半抗原 （ hapten） 只有免疫反应性,而无免疫原性,若与大分子蛋白质结合,可获得免疫原性,成为全抗原 。
一、表位的基本概念决定免疫原性的因素
（一）异物性
（ 二 ） 理化性
（ 三 ） 特异性抗原决定簇 （ antigen determinant）也称 表位
（ epitope）
表位是免疫细胞识别抗原并特异性免疫反应的物质基础。
表位的性质、数目和空间构型影响抗原的特异性。
抗原结合价 （ antigenic valence）：
抗原分子表面能与抗体结合的表位总数。
免疫优势表位,
单独可刺激 B细胞产生大量抗体，与抗体的结合力大于其它表位。
免疫优势基团,
表位的所有残基中某些作用比其他残基更大的残基。
功能性表位 （表面表位）：
存在于抗原的表面，易被淋巴细胞识别，具有易接近性，可诱发免疫应答。
隐藏性表位,
存在于抗原分子的内部，不易被淋巴细胞识别，
无直接诱发免疫应答的功能。
蛋白质常常发生共价修饰,如磷酸化或特异性的蛋白水解反应，经共价修饰的蛋白质时常会产生一些 新的表位 （ neoantigenic
epitope)。
序列表位 （ sequential epitope)也称 线性表位
(linear epitope)
由序列上相连的氨基酸（或多糖）组成的表位。
构象表位 （ conformational epitope)
由序列上不相连，但在空间结构上相互接近的氨基酸
（或多糖）构成的表位。
覆盖型表位 ( overlapping epitope )
该表位与抗体结合后影响其它表位结合抗体。
非覆盖型表位 (non-overlapping epitope)
表位之间相对分离，各自结合对应的抗体，互不影响。
构象表位 新表位线性表位隐蔽表位变性 变性酶解或修饰新表位形成CN
CN CN
C
N
C
NCN
CN
C
N
T细胞表位与 B细胞表位如人胰高血糖素（ 29AA）中即有 N端的 B细胞表位及 C端的 T细胞表位。
二,B细胞表位
B细胞或抗体能直接识别未经加工处理的抗原,
识别的表位一般是暴露于抗原分子 表面的构象表位,但也可识别 表面序列表位 。
B细胞表位通常位于分子的表面，因为这些表位位于蛋白质表面，易于接近，这些暴露在分子外的氨基酸组成的表位作为抗原优势表位引起机体对抗原的免疫应答反应。
由于 B细胞表位大多数是构象表位，因此 B细胞表位的氨基酸或单糖残基必须处于非常严格的三维空间结构，只有这样才能保证与抗体分子的严格识别。
三,T细胞表位
T细胞只识别抗原提呈细胞加工递呈在抗原提呈细胞表面的多肽。
MHC II 类分子识别的多肽 12～ 20个，
MHC I 类分子结合的多肽 8～ 12个；
近来研究发现，一些非典型的 MHCI类分子，
如 H－ 2Q,H－ 2T,CD1等也可结合简单多肽、
多糖、类脂抗原，并将其递呈?δTCR的 T细胞抗原的构象 天然构象 变性表位位置 抗原分子表面 抗原分子内部表位类型 构象表位 线性表位线性表位
T细胞与 B细胞所识别的抗原
B细胞 T细胞识别抗原的 可溶性抗原和 细胞表面抗原主要种类 细胞表面抗原要否 MHC辅助 不需要 需要表位大小 约 5～ 15个氨基酸 8～ 12／ 12～ 20
第二节 超抗原超抗原 (superantigen,SAg) 是指只需极低浓度即可激活大量淋巴细胞克隆,产生强烈的应答效应的某些抗原 。
(一 ) 超抗原与普通抗原的区别
1,不需 APC加工递呈
2,无 MHC限制性
3,无特异性
a b a b a b内源性超抗原
T细胞
APC
MHC II类分子
TCR
外源性超抗原抗原肽超抗原与普通抗原的比较普通抗原 超抗原
APC加工 ＋ －
T细胞反应频率 1/106~1/104 1/20~1/5
MHC Ⅱ 类分 肽结合槽 非多态区子结合部位?-螺旋 ） 外侧 MHC 限制性
＋ －
TCR结合部位 Va,Ja,Vb,Jb,Db Vb
(二 ) 超抗原的类型
1,外源性超抗原 （ 细菌性 ）
多为革兰氏阳性菌产生的外毒素如：金黄色葡萄球菌肠毒素 （ SE） A~E
金黄色葡萄球菌蛋白 A（ SPA）
A组溶血性链球菌 M蛋白致热外毒素 (SPE)A~C
毒性休克综合征毒素 1(TSST1）
表皮剥脱毒素 （ EXT） A与 B
2,内源性超抗原（病毒性）
主要是逆转录病毒，病毒感染细胞后将病毒 DNA
整合到宿主 DNA 中,病毒基因产物表达后 产生超抗原。
小鼠乳腺肿瘤病毒狂犬病毒
EB病毒巨细胞病毒人类免疫缺陷病毒 （ HIV）
T细胞超抗原 又分为
TCRab型超抗原,
内源性超抗原和外源性超抗原
TCR型超抗原,
热休克蛋白、分枝 杆菌、某些肿瘤细胞株的表面分子
B细胞超抗原,
SPA,HIV－ gp120,人类肠相关唾液蛋白
（ pFv)
(三 )超抗原的生物学意义
1,免疫激活作用能与 MHC II类分子结合,激活 CD4及 CD8 T细胞参与了机体防御,中毒性休克综合征,多器官功能衰竭,自身免疫病等 。
2,免疫抑制作用通过大量 T细胞活化后被清除，使 T细胞数量和功能下降。
3,诱导免疫耐受第三节 抗原与疫苗疫苗 （ vaccine)无致病作用的免疫原,其本质是抗原 。
疫苗用于预防和治疗：感染性疾病,恶性肿瘤,自身免疫性疾病疫苗的发展：
灭活疫苗 → 减毒疫苗 → 亚单位疫苗 → 新型疫苗包括：基因工程疫苗表位靶向的疫苗
DNA疫苗病毒载体介导的分子疫苗疫苗开发的要求安全、有效、使用方便一、基因工程疫苗选择某一特定蛋白抗原或含抗原表位的肽段,应用重组 DNA技术,构建合适的表达载体,利用细菌,酵母,
哺乳动物细胞产生大量该抗原,经纯化后作为疫苗 。
优点：安全性好缺点：免疫原性较差，一般只能激发机体产生体液免疫、而诱导细胞免疫功能较弱。多作为预防性疫苗，
对于病毒感染性疾病不能作为治疗性疫苗。
二,表位靶向的合成疫苗将 T细胞和 B细胞线性表位 直接相 连诱导体液免疫功能较强，但诱导细胞免疫功能较差通过将其与多抗原肽系统相连可改进免疫效能。
也可将合成的 B细胞表位多肽（ 6～ 15AA）与载体相连，
形成全抗原。
但产生的抗体对天然抗原识别较差，而且免疫记忆多针对载体，而非半抗原。
三,核酸疫苗核酸疫苗又分为 DNA疫苗 和 RNA疫苗 。
将编码抗原蛋白的目的基因插入带有真核启动子的不复制的质粒载体,以构建好的重组质粒
DNA作为核酸疫苗直接注入机体,通过宿主细胞的转译系统表达目的抗原,诱导机体发生免疫应答 。
核酸疫苗的优点
1.免疫原性良好,无需佐剂,能同时诱导细胞免疫和体液免疫,因此对某些病毒感染可用作治疗性疫苗 。
2.持久免疫,不断表达产生抗原蛋白 (长达 19个月 ),使机体获得持久的免疫力,能产生免疫记忆 。
3.可精细设计,制备简便,可对基因进行修饰,
或携带多个基因,制备方法简便,能大量生产,
成本较低 。
四、病毒载体介导的分子抗原疫苗重组 腺病毒载体重组痘苗病毒载体重组 单纯疱疹病毒载体
（一）重组腺病毒载体基因组双链 DNA,35kb
可分为 E1A,E1B、
E2,E3,E4五个区,
其中 E1,E2,E4编码病毒 DNA复制所必需的蛋白复制缺陷型重组腺病毒的构建方法去除腺病毒基因组中 E1A,E1B、部分 E3。
↓
用外源基因序列替代，构建重组腺病毒质粒
↓
转染 293细胞（由该细胞提供缺失 E1区编码蛋白）
↓
包装形成重组腺病毒
↓
感染靶细胞
↓
表达相应的免疫原腺病毒载体优点
① 基因转移效率高、宿主细胞广泛
② 产生的病毒测度较高
③ 外源基因容量较大 (7～ 8kb)
④ 不整合入靶细胞基因组，安全性较好缺点：
① 本身具有较强的免疫原性
② 外源基因瞬时表达
（二）重组痘苗病毒载体痘苗病毒为双链 DNA病毒，基因组大,192kb
载体特点：
① 携带的外源基因可长达 25－ 40kb
② 表达产物在病毒启动子控制下，可在靶细胞胞浆内高表达
③ 由于病毒本身结构和生物学特性复杂，安全性较差
（三）重组单纯疱疹病毒载体双链 DNA病毒，基因组大,150kb。
特点：
① 外源基因容量大,30-50kb
② 宿主细胞广泛，特别是能感染非分裂期细胞（如神经细胞）
③ 病毒颗粒相对稳定
④ 非整合型载体，表达产物为瞬时表达
⑤ 病毒基因产物对宿主细胞毒性大五,抗独特型抗体疫苗抗独特型抗体 抗抗独特型抗体抗原 抗体抗独特型抗体疫苗示意图
免疫原性 (immunogenicity)
免疫反应性 (immunoreactivity)
全抗原 （ complete antigen） 具有免疫原性和免疫反应性 。
半抗原 （ hapten） 只有免疫反应性,而无免疫原性,若与大分子蛋白质结合,可获得免疫原性,成为全抗原 。
一、表位的基本概念决定免疫原性的因素
（一）异物性
（ 二 ） 理化性
（ 三 ） 特异性抗原决定簇 （ antigen determinant）也称 表位
（ epitope）
表位是免疫细胞识别抗原并特异性免疫反应的物质基础。
表位的性质、数目和空间构型影响抗原的特异性。
抗原结合价 （ antigenic valence）：
抗原分子表面能与抗体结合的表位总数。
免疫优势表位,
单独可刺激 B细胞产生大量抗体，与抗体的结合力大于其它表位。
免疫优势基团,
表位的所有残基中某些作用比其他残基更大的残基。
功能性表位 （表面表位）：
存在于抗原的表面，易被淋巴细胞识别，具有易接近性，可诱发免疫应答。
隐藏性表位,
存在于抗原分子的内部，不易被淋巴细胞识别，
无直接诱发免疫应答的功能。
蛋白质常常发生共价修饰,如磷酸化或特异性的蛋白水解反应，经共价修饰的蛋白质时常会产生一些 新的表位 （ neoantigenic
epitope)。
序列表位 （ sequential epitope)也称 线性表位
(linear epitope)
由序列上相连的氨基酸（或多糖）组成的表位。
构象表位 （ conformational epitope)
由序列上不相连，但在空间结构上相互接近的氨基酸
（或多糖）构成的表位。
覆盖型表位 ( overlapping epitope )
该表位与抗体结合后影响其它表位结合抗体。
非覆盖型表位 (non-overlapping epitope)
表位之间相对分离，各自结合对应的抗体，互不影响。
构象表位 新表位线性表位隐蔽表位变性 变性酶解或修饰新表位形成CN
CN CN
C
N
C
NCN
CN
C
N
T细胞表位与 B细胞表位如人胰高血糖素（ 29AA）中即有 N端的 B细胞表位及 C端的 T细胞表位。
二,B细胞表位
B细胞或抗体能直接识别未经加工处理的抗原,
识别的表位一般是暴露于抗原分子 表面的构象表位,但也可识别 表面序列表位 。
B细胞表位通常位于分子的表面，因为这些表位位于蛋白质表面，易于接近，这些暴露在分子外的氨基酸组成的表位作为抗原优势表位引起机体对抗原的免疫应答反应。
由于 B细胞表位大多数是构象表位，因此 B细胞表位的氨基酸或单糖残基必须处于非常严格的三维空间结构，只有这样才能保证与抗体分子的严格识别。
三,T细胞表位
T细胞只识别抗原提呈细胞加工递呈在抗原提呈细胞表面的多肽。
MHC II 类分子识别的多肽 12～ 20个，
MHC I 类分子结合的多肽 8～ 12个；
近来研究发现，一些非典型的 MHCI类分子，
如 H－ 2Q,H－ 2T,CD1等也可结合简单多肽、
多糖、类脂抗原，并将其递呈?δTCR的 T细胞抗原的构象 天然构象 变性表位位置 抗原分子表面 抗原分子内部表位类型 构象表位 线性表位线性表位
T细胞与 B细胞所识别的抗原
B细胞 T细胞识别抗原的 可溶性抗原和 细胞表面抗原主要种类 细胞表面抗原要否 MHC辅助 不需要 需要表位大小 约 5～ 15个氨基酸 8～ 12／ 12～ 20
第二节 超抗原超抗原 (superantigen,SAg) 是指只需极低浓度即可激活大量淋巴细胞克隆,产生强烈的应答效应的某些抗原 。
(一 ) 超抗原与普通抗原的区别
1,不需 APC加工递呈
2,无 MHC限制性
3,无特异性
a b a b a b内源性超抗原
T细胞
APC
MHC II类分子
TCR
外源性超抗原抗原肽超抗原与普通抗原的比较普通抗原 超抗原
APC加工 ＋ －
T细胞反应频率 1/106~1/104 1/20~1/5
MHC Ⅱ 类分 肽结合槽 非多态区子结合部位?-螺旋 ） 外侧 MHC 限制性
＋ －
TCR结合部位 Va,Ja,Vb,Jb,Db Vb
(二 ) 超抗原的类型
1,外源性超抗原 （ 细菌性 ）
多为革兰氏阳性菌产生的外毒素如：金黄色葡萄球菌肠毒素 （ SE） A~E
金黄色葡萄球菌蛋白 A（ SPA）
A组溶血性链球菌 M蛋白致热外毒素 (SPE)A~C
毒性休克综合征毒素 1(TSST1）
表皮剥脱毒素 （ EXT） A与 B
2,内源性超抗原（病毒性）
主要是逆转录病毒，病毒感染细胞后将病毒 DNA
整合到宿主 DNA 中,病毒基因产物表达后 产生超抗原。
小鼠乳腺肿瘤病毒狂犬病毒
EB病毒巨细胞病毒人类免疫缺陷病毒 （ HIV）
T细胞超抗原 又分为
TCRab型超抗原,
内源性超抗原和外源性超抗原
TCR型超抗原,
热休克蛋白、分枝 杆菌、某些肿瘤细胞株的表面分子
B细胞超抗原,
SPA,HIV－ gp120,人类肠相关唾液蛋白
（ pFv)
(三 )超抗原的生物学意义
1,免疫激活作用能与 MHC II类分子结合,激活 CD4及 CD8 T细胞参与了机体防御,中毒性休克综合征,多器官功能衰竭,自身免疫病等 。
2,免疫抑制作用通过大量 T细胞活化后被清除，使 T细胞数量和功能下降。
3,诱导免疫耐受第三节 抗原与疫苗疫苗 （ vaccine)无致病作用的免疫原,其本质是抗原 。
疫苗用于预防和治疗：感染性疾病,恶性肿瘤,自身免疫性疾病疫苗的发展：
灭活疫苗 → 减毒疫苗 → 亚单位疫苗 → 新型疫苗包括：基因工程疫苗表位靶向的疫苗
DNA疫苗病毒载体介导的分子疫苗疫苗开发的要求安全、有效、使用方便一、基因工程疫苗选择某一特定蛋白抗原或含抗原表位的肽段,应用重组 DNA技术,构建合适的表达载体,利用细菌,酵母,
哺乳动物细胞产生大量该抗原,经纯化后作为疫苗 。
优点：安全性好缺点：免疫原性较差，一般只能激发机体产生体液免疫、而诱导细胞免疫功能较弱。多作为预防性疫苗，
对于病毒感染性疾病不能作为治疗性疫苗。
二,表位靶向的合成疫苗将 T细胞和 B细胞线性表位 直接相 连诱导体液免疫功能较强，但诱导细胞免疫功能较差通过将其与多抗原肽系统相连可改进免疫效能。
也可将合成的 B细胞表位多肽（ 6～ 15AA）与载体相连，
形成全抗原。
但产生的抗体对天然抗原识别较差，而且免疫记忆多针对载体，而非半抗原。
三,核酸疫苗核酸疫苗又分为 DNA疫苗 和 RNA疫苗 。
将编码抗原蛋白的目的基因插入带有真核启动子的不复制的质粒载体,以构建好的重组质粒
DNA作为核酸疫苗直接注入机体,通过宿主细胞的转译系统表达目的抗原,诱导机体发生免疫应答 。
核酸疫苗的优点
1.免疫原性良好,无需佐剂,能同时诱导细胞免疫和体液免疫,因此对某些病毒感染可用作治疗性疫苗 。
2.持久免疫,不断表达产生抗原蛋白 (长达 19个月 ),使机体获得持久的免疫力,能产生免疫记忆 。
3.可精细设计,制备简便,可对基因进行修饰,
或携带多个基因,制备方法简便,能大量生产,
成本较低 。
四、病毒载体介导的分子抗原疫苗重组 腺病毒载体重组痘苗病毒载体重组 单纯疱疹病毒载体
（一）重组腺病毒载体基因组双链 DNA,35kb
可分为 E1A,E1B、
E2,E3,E4五个区,
其中 E1,E2,E4编码病毒 DNA复制所必需的蛋白复制缺陷型重组腺病毒的构建方法去除腺病毒基因组中 E1A,E1B、部分 E3。
↓
用外源基因序列替代，构建重组腺病毒质粒
↓
转染 293细胞（由该细胞提供缺失 E1区编码蛋白）
↓
包装形成重组腺病毒
↓
感染靶细胞
↓
表达相应的免疫原腺病毒载体优点
① 基因转移效率高、宿主细胞广泛
② 产生的病毒测度较高
③ 外源基因容量较大 (7～ 8kb)
④ 不整合入靶细胞基因组，安全性较好缺点：
① 本身具有较强的免疫原性
② 外源基因瞬时表达
（二）重组痘苗病毒载体痘苗病毒为双链 DNA病毒，基因组大,192kb
载体特点：
① 携带的外源基因可长达 25－ 40kb
② 表达产物在病毒启动子控制下，可在靶细胞胞浆内高表达
③ 由于病毒本身结构和生物学特性复杂，安全性较差
（三）重组单纯疱疹病毒载体双链 DNA病毒，基因组大,150kb。
特点：
① 外源基因容量大,30-50kb
② 宿主细胞广泛，特别是能感染非分裂期细胞（如神经细胞）
③ 病毒颗粒相对稳定
④ 非整合型载体，表达产物为瞬时表达
⑤ 病毒基因产物对宿主细胞毒性大五,抗独特型抗体疫苗抗独特型抗体 抗抗独特型抗体抗原 抗体抗独特型抗体疫苗示意图
