单抗免疫原选型指南|抗体制备方案设计——常用抗原类型及制备方法

抗原是指能够引发免疫反应并被免疫系统识别的物质，通常为外源性分子，如蛋白质、糖类、脂质或小分子化合物等。它们通过与免疫系统中的受体（如抗体或T细胞受体）结合，激活免疫反应，导致体内产生特异性的免疫反应。抗原的特征在于其独特的表位（即免疫系统识别的特定结构区域），能够刺激机体产生抗体或免疫细胞反应，从而保护机体免受病原侵害。根据抗原的类型、制备难度及应用目的，常见的抗原制备方法包括天然提纯、重组蛋白表达、多肽合成、小分子偶联等。

一、天然提纯抗原

天然蛋白质通常保留了其原有的生物学结构与功能，是一种极为理想的抗原。天然抗原的制备过程通常需要从生物体中提取并进行纯化。此类抗原的优势在于其自然的修饰与正确的空间构象，可以更好地触发免疫反应。然而，天然抗原的纯化过程困难且耗时，且只有表达量较高、性质稳定的蛋白质才能通过提取和纯化获得。天然抗原常应用于ELISA、免疫层析、免疫比浊等诊断性抗体的制备。

二、重组蛋白抗原

随着基因工程技术的发展，重组蛋白抗原的制备成为主流。通过重组DNA技术，将目标基因导入合适的宿主细胞中进行表达。常用的表达系统包括：原核表达系统（如大肠杆菌）、酵母表达系统、真核表达系统（如昆虫细胞-杆状病毒系统、哺乳动物细胞系统）。

为了便于抗原的纯化，重组蛋白通常在其序列中添加标签，如GST、6xHis、Myc、MBP、Flag等，这些标签有助于后续的亲和纯化并可提高蛋白的溶解性。标签可根据需要在后续处理过程中去除，以减少对实验结果的干扰。重组蛋白在构象、修饰及活性方面通常无法完全与天然蛋白相比，但使用真核表达系统可以较好地接近天然蛋白的特性。重组蛋白广泛用于Western Blot、免疫组化（IHC）、ELISA、免疫层析等实验。

三、多肽抗原

对于一些难以通过天然提取或重组表达获得的抗原，多肽抗原的制备成为一种有效的选择。多肽抗原通常通过化学合成实现，这一技术相对成熟且广泛应用。合成的多肽可以偶联到不同的蛋白质载体上，形成完整的抗原。常见的载体包括BSA（牛血清白蛋白）、OVA（卵清蛋白）、KLH（钥孔戚血蓝蛋白）等。偶联反应通常通过EDC、EDC/NHS等化学试剂进行。

多肽抗原具有较高的特异性，能够富集抗原表位，从而更好地激活免疫反应。然而，多肽抗原的设计难度较高，主要体现在抗原表位的选择上。通过生物信息学分析与分子对接，科研人员可以设计出具有高特异性和亲和力的多肽抗原，进一步提高抗体的质量。

四、小分子抗原

小分子抗原是指分子量较小的化合物，通常需要与蛋白质载体偶联才能作为免疫原使用。由于小分子化合物本身的结构简单，分子量较低，因此它们在免疫系统中的激活效果相对较弱。为了提高免疫反应，通常需要使用连接臂或Linker将小分子与载体结合。通过这种方式，化学小分子能够有效地与免疫系统结合并刺激产生抗体。

对于小分子抗原的制备，常见的挑战是如何合理选择连接臂，并确保不改变小分子化合物的结构特征。小分子抗原通常用于药物筛选、环境监测等领域。

五、金属离子抗原

金属离子抗原的制备方法比较独特，通常依靠螯合剂将金属离子与蛋白载体结合，形成抗原。常用的金属离子包括汞、镉、铅等，这些离子可以作为环境污染监测的靶标。例如，吉林大学的郝亚明教授通过螯合技术成功制备了镉离子（Cd²⁺）单克隆抗体，用于环境检测。

金属离子抗原的制备相对较为复杂，螯合剂的选择与金属离子的结合效率直接影响抗体的产量和质量。虽然目前成功的案例不多，但在环境监测等特定领域，金属离子抗原具有广泛的应用前景。

六、组织、全细胞或细胞组分抗原

组织、全细胞或细胞组分抗原的制备通常用于研究细胞膜、细胞器或其他细胞成分的特异性免疫反应。在此类抗原制备中，细胞或组织样本需要经过严格的处理，以去除血清成分、细胞碎片等杂质。常见的免疫途径包括腹腔注射、皮下注射等。

对于细胞膜或细胞器的抗原，常采用低渗溶液处理，或者通过密度梯度离心法提取细胞器。此类抗原由于其完整的生物结构，能够更真实地反映免疫反应的发生，适用于研究细胞特异性抗体的制备。

七、全病毒颗粒抗原

全病毒颗粒作为抗原在免疫学研究中也占有一席之地。制备全病毒抗原时，首先需要进行灭活处理，确保病毒失去感染能力。灭活后的病毒颗粒可以作为免疫原刺激动物产生抗体。病毒抗原的纯化通常通过糖梯度密度离心法进行，以去除细胞碎片和培养基成分。

全病毒颗粒的抗原制备可用于疫苗研究、病毒检测等领域，尤其是在开发病毒诊断试剂时具有重要意义。

八、细菌颗粒抗原

细菌颗粒抗原广泛应用于细菌免疫学研究。制备细菌颗粒抗原时，首先需要确保细菌颗粒的完整性，并对细菌进行灭活处理。细菌颗粒可以通过直接注射或与佐剂乳化后注射的方法，激发免疫系统产生抗体。细菌抗原的纯化一般通过离心、洗涤等手段去除杂质。

细菌颗粒抗原常用于细菌凝集实验及相关免疫学研究，适用于细菌疫苗研发与感染性疾病检测等领域。

抗原的制备方法直接影响抗体的质量和应用效果。不同类型的抗原有不同的制备技术和难点，科研人员需根据实验需求选择合适的制备方法。在抗原设计与纯化过程中，合理选择表达系统、纯化手段及偶联策略，能够显著提高抗原的纯度和特异性，从而为抗体的高效制备提供保障。在未来，随着技术的不断进步，抗原制备方法的多样性和精确度将进一步提升，助力免疫学研究的深入发展。