Polyclonal Vs Monoclonal antibodies: Key features

免疫学および生物医学研究の分野では、抗体は体内の異物を識別して標的とする上で重要な役割を果たします。ただし、すべての抗体が同じというわけではありません。このブログでは、ポリクローナル抗体とモノクローナル抗体の主な違いを探り、その産生、特性、診断、治療、研究における影響を調べます。

抗原は、免疫応答を刺激できる分子であり、通常は細菌、ウイルス、異物などの病原体に由来します。一方、免疫グロブリンとしても知られる抗体は、B 細胞と呼ばれる特殊な白血球によって産生される Y 字型タンパク質です。抗体は特定の抗原を認識して結合し、それらを破壊または中和するためにマークするように設計されています。

抗原と抗体間の相互作用は鍵と鍵のメカニズムによって支配されており、抗体の結合部位の独特な構造はエピトープとして知られる相補的な抗原決定基と正確に適合します。。この絶妙な特異性により、抗体は対応する抗原を選択的に認識し、結合することができます。これは、鍵と鍵が完全に嵌合することに似ています。結合すると、抗原抗体複合体が形成され、免疫応答に重大な影響を与える一連のイベントが引き起こされます。抗原抗体相互作用は、最初の結合事象によってのみ定義されるわけではありません。親和性や結合力などの要因が影響し、複合体形成の強度と安定性に影響します。さらに、これらの相互作用は免疫学的記憶の発達にとって重要であり、その後同じ抗原に遭遇したときに免疫系がより速く、より強力な応答を開始できるようになります。

抗原は、免疫応答を引き起こし、特定の抗体の生成につながる分子です。抗原の純度、特異性、免疫原性などの要素が慎重に考慮されます。抗原の選択は、製造プロセスの後続のステップの成功に直接影響するため、非常に重要です。

免疫化は抗体産生における重要なステップです。これには、選択した抗原をマウスやウサギなどの宿主生物に導入することが含まれます。これにより免疫系が刺激され、標的抗原に対する抗体が生成されます。アジュバント（免疫応答を増強する物質）は、抗体生成プロセスを増幅するために含まれることがよくあります。高品質の抗体を取得するには、適切な免疫化プロトコルの選択と免疫応答動態のモニタリングが不可欠です。

このステップには通常、免疫化された動物から血液または骨髄サンプルを収集することが含まれます。B リンパ球などの目的の細胞を単離して、抗原に対して生成される特異的な抗体を取得します。遠心分離や細胞選別などの技術は、抗体産生細胞の純粋な集団を取得するのに役立ちます。

単離された抗体産生細胞を不死化してハイブリドーマ細胞株を作製したり、遺伝子操作して目的の抗体を発現させることができます。これらの操作された細胞は培養で増殖することができ、制御された環境での抗体の産生が可能になります。培地、栄養供給、増殖条件は、高い抗体収量を達成するために慎重に最適化されています。

精製は抗体製造における重要なステップであり、培養上清または血清の複雑な混合物から高品質の抗体を確実に単離します。不純物を除去し、抗体を濃縮するために、クロマトグラフィー、濾過、沈殿などの技術が使用されます。SDS-PAGE、ウェスタンブロッティング、ELISA などの品質管理テストは、抗体の純度、特異性、機能を評価するために実行されます。最終製品が望ましい基準を満たしていることを確認するために、厳格な品質管理措置が実施されています。

組換えタンパク質は、 2 つ以上の異なるタンパク質を組み合わせて作成されたタンパク質です。組換えタンパク質を作成するプロセスは組換えと呼ばれます。組換えタンパク質は研究や医療でよく使用されます。たとえば、研究者は、抗体分子の抗体部分と細胞表面受容体分子の受容体部分を含む組換えタンパク質を作成する場合があります。この組換えタンパク質は、抗原に結合して中和できるようになります。

高度の単一特異性（抗原またはエピトープに対する）を持つ免疫グロブリンは、モノクローナル抗体として知られています。モノクローナル抗体(mAb) は、抗原として知られる特定の物質を認識して標的とする免疫系の自然な能力を模倣する、研究室で操作されたタンパク質です。複数の供給源に由来するポリクローナル抗体とは異なり、モノクローナル抗体は細胞の単一クローンに由来するため、結合能力が非常に正確です。

モノクローナル抗体は、定常領域 (Fc) と可変領域 (Fab) という 2 つの基本的な構成要素で構成されます。Fab 領域は並外れた特異性を示し、抗原として知られる特定の標的分子を驚くべき精度で認識して結合します。この抗原結合能力は、標的を絞った治療介入の基礎を形成します。さらに、Fc 領域は、免疫細胞の動員、補体活性化、抗体依存性細胞傷害 (ADCC) などのモノクローナル抗体のエフェクター機能を制御します。

モノクローナル抗体は、さまざまなメカニズムを通じて治療効果を発揮します。1 つの顕著なメカニズムには、標的抗原を中和またはブロックして、その病理学的影響を阻害することが含まれます。別のメカニズムには、免疫系の認識とその後の破壊のために抗原を標識することが含まれます。さらに、モノクローナル抗体は、細胞シグナル伝達経路を妨害したり、免疫応答を調節したり、薬剤や放射性物質のペイロードを疾患細胞に特異的に送達して、健康な組織への損傷を最小限に抑えたりすることができます。

モノクローナル抗体の生成には、いくつかの重要なステップが含まれます。それは、適切な抗原の選択から始まり、続いて選択した抗原で実験動物、通常はマウスを免疫化します。動物の免疫反応により抗体が生成されます。次に、科学者は動物から抗体産生細胞を単離し、不死化細胞と融合させ、同一のモノクローナル抗体を継続的に産生する能力を持つハイブリドーマ細胞を生成します。これらのハイブリドーマ細胞は研究室で培養され、大量のモノクローナル抗体が生成されます。

mAb の製造に含まれる手順

ポリクローナル抗体(pAb) は、複数の B 細胞クローンに由来する複雑な免疫タンパク質であり、それぞれが特定の抗原の異なるエピトープを認識する抗体を産生します。単一の B 細胞クローンに由来するモノクローナル抗体とは異なり、ポリクローナル抗体は結合特異性の多様なレパートリーを提供します。この特性により、さまざまな標的分子の検出に価値があり、免疫検出アッセイの感度が向上します。

ポリクローナル抗体 (Polyclonal Antibody ) (pAb) の構造

ポリクローナル抗体は、不均一な B 細胞集団に由来し、それぞれが異なる抗体クローンを生成します。この多様性は、感染症や予防接種中に遭遇する抗原に対する体の自然な免疫応答から生じます。細胞の単一クローンによって産生されるモノクローナル抗体とは異なり、ポリクローナル抗体は、それぞれが独自の結合特異性を持つ、異なる抗体クラス (例、IgG、IgM、IgA) およびサブクラスの混合物で構成されます。この幅広いレパートリーにより、ポリクローナル抗体が抗原上のさまざまなエピトープを認識できるようになり、正確かつ確実な検出の可能性が高まります。

ポリクローナル抗体の作用機序には、抗原上の異なるエピトープへの複数の抗体の結合が含まれます。この多価結合により、抗体-抗原相互作用の感度と結合力が強化され、より効果的な抗原認識と中和がもたらされます。ポリクローナル抗体は、オプソニン作用、補体活性化、抗体依存性細胞傷害作用 (ADCC)、抗体依存性細胞媒介食作用 (ADCP) など、さまざまな免疫機能に関与します。このような多用途性により、ポリクローナル抗体は免疫組織化学、フローサイトメトリー、ウェスタンブロッティングなどのさまざまな研究用途に最適です。

ポリクローナル抗体の産生は、ウサギ、ヤギ、マウスなどの動物を標的抗原で免疫することから始まります。この免疫化は動物の免疫系を刺激し、さまざまな抗体の産生を引き起こします。次に、ポリクローナル抗体を含む血清が免疫動物から収集され、精製されて不要な成分が除去されます。得られた精製ポリクローナル抗体は、さらに濃縮、特性評価、およびその特異性と結合親和性の検証を行うことができます。

モノクローナル抗体には、ポリクローナル抗体に比べていくつかの利点があります。それらはより特異的であり、副作用を引き起こす可能性が低くなります。さらに、モノクローナル抗体を大量に生産することができます。モノクローナル抗体のさらなる利点には、その高い特異性、長い半減期、および低い免疫原性が含まれます。ただし、モノクローナル抗体はポリクローナル抗体よりも製造コストが高く、抗原への結合が不十分な場合があります。さらに、モノクローナル抗体は保存期間が短いため、注射する必要があります。

ポリクローナル抗体には、モノクローナル抗体に比べていくつかの利点があります。それらは抗原に結合する可能性が高く、抗原上の複数のエピトープに結合することができ、より迅速に生成されます。ただし、ポリクローナル抗体はアレルギーなどの副作用を引き起こす可能性が高く、モノクローナル抗体よりも特異性が低くなります。

最初のヒトモノクローナル抗体は 1975 年に産生され、それ以来、モノクローナル抗体はがん治療、自己免疫疾患の治療、感染症の診断などの幅広い用途に使用されています。ポリクローナル抗体は 1891 年に初めて単離され、研究や医療において広範囲に応用されています。モノクローナル抗体とポリクローナル抗体はどちらも、がんなどの病気の治療によく使用され、研究にも使用できます。さらに、モノクローナル抗体が医薬品として使用されることもあります。

モノクローナル抗体は医薬品として使用されることがあります。たとえば、モノクローナル抗体リツキシマブは、特定の種類の癌の治療に使用されます。オマリズマブ（商品名：ゾレア）は、アレルギーに関与するタンパク質IgEを標的とするモノクローナル抗体です。オマリズマブはアレルギーの治療に使用されます。リツキシマブ (商品名: Rituxan)は、B 細胞の表面にあるタンパク質CD20を標的とするモノクローナル抗体です。リツキシマブは特定の種類のがんの治療に使用されます、白血病、リンパ腫、固形腫瘍など。トラスツズマブ (ハーセプチン) は、一部のがん細胞の表面に存在するタンパク質 HER2 を標的とするモノクローナル抗体です。トラスツズマブは、特定の種類の乳がんおよび胃がんの治療に使用されます。アダリムマブ (ヒュミラ) は、炎症に関与するタンパク質TNFを標的とするモノクローナル抗体です。アダリムマブは、クローン病、乾癬、関節リウマチなどのさまざまな炎症性疾患の治療に使用されます。

モノクローナル抗体療法は、モノクローナル抗体 (mAb) を使用してがん細胞を標的にして破壊するがん治療法です。モノクローナル抗体療法は、白血病、リンパ腫、固形腫瘍などのさまざまながんの治療に使用されます。モノクローナル抗体療法は、がん細胞の表面にある特定のタンパク質を標的とすることによって機能します。これらのタンパク質は抗原として知られています。モノクローナル抗体療法は、正常で健康な細胞を傷つけることなく、がん細胞を特異的に標的にして殺すことができるため、がんの治療に使用されます。ポリクローナル抗体療法は、ポリクローナル抗体 (pAb) を使用してがん細胞を標的にして破壊する治療法です。ポリクローナル抗体療法は、白血病を含むさまざまながんの治療に使用されています、リンパ腫、固形腫瘍。ポリクローナル抗体療法は、がん細胞の表面にある特定のタンパク質を標的とすることによって機能します。これらのタンパク質は抗原として知られています。ポリクローナル抗体療法は、正常で健康な細胞を傷つけることなく、がん細胞を特異的に標的にして殺すことができるため、がんの治療に使用されます。ポリクローナル抗体療法とモノクローナル抗体療法の主な違いは、使用される抗体の種類です。モノクローナル抗体療法は、1 つの抗原のみに曝露された免疫細胞によって生成されるモノクローナル抗体を使用します。これは、モノクローナル抗体療法がポリクローナル抗体療法よりも特異的であることを意味します。さらに、モノクローナル抗体療法はポリクローナル抗体療法よりも高価です。ポリクローナル抗体療法はポリクローナル抗体を使用し、複数の抗原にさらされた免疫細胞によって生成されます。これは、ポリクローナル抗体療法がモノクローナル抗体療法よりも特異性が低いことを意味します。

研究ではモノクローナル抗体とポリクローナル抗体が使用されます。これらは、タンパク質の構造と機能の研究、タンパク質の精製、タンパク質の検出に使用できます。さらに、モノクローナル抗体とポリクローナル抗体は診断検査に使用できます。たとえば、前立腺がんのスクリーニングに使用される PSA 検査では、タンパク質 PSA に結合するモノクローナル抗体が使用されます。

酵素結合免疫吸着検定法 (ELISA) は、 ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体を使用してサンプル中の抗原の存在を検出します。ELISA は、医療診断や研究など、さまざまな環境で使用されています。ELISA は、サンプル中のタンパク質、ホルモン、抗体、およびその他の分子の存在を検出するために使用できます。

免疫組織化学 (IHC) は、抗体を使用して細胞内の抗原の存在を検出する技術です。IHC は医療診断と研究に使用されます。IHC は、細胞内のタンパク質、ホルモン、抗体、およびその他の分子の存在を検出するために使用できます。

ウェスタンブロッティングは、抗体を使用してサンプル中のタンパク質の存在を検出する技術です。ウェスタンブロッティングは研究や医療診断に使用されます。ウェスタンブロッティングを使用すると、サンプル中のタンパク質、ホルモン、抗体、およびその他の分子の存在を検出できます。

免疫沈降 (IP) は、抗体を使用してサンプルからタンパク質を精製する技術です。IP は研究や医療診断に使用されます。IP を使用すると、サンプルからタンパク質、ホルモン、抗体、その他の分子を精製できます。

モノクローナル抗体療法の副作用には、発熱、悪寒、吐き気、嘔吐、下痢、頭痛、筋肉痛、疲労などが含まれる場合があります。ポリクローナル抗体療法の副作用には、発熱、悪寒、吐き気、嘔吐、下痢、頭痛、疲労などが含まれる場合があります。まれに、モノクローナル抗体療法とポリクローナル抗体療法の両方がアナフィラキシーを引き起こす可能性があります。アナフィラキシーは、生命を脅かす可能性がある重度のアレルギー反応です。