מֵידָע

האם לאורגניזם יש רק נוגדנים מסוימים לכל החיים?


לפני הלידה, במח העצם נוצרים מיליוני תאי B שונים. תאים אלה מובחנים ומבטאים נוגדנים שונים.

האם אלה סוגי תאי B היחידים שיהיו לך אי פעם? או שהגוף יכול ליצור סוגים חדשים של תאי B, עם נוגדנים חדשים להתמודדות עם איומים שנתקלו בהם לאחרונה?


האם אלה סוגי תאי B היחידים שיהיו לך אי פעם? או שהגוף יכול ליצור סוגים חדשים של תאי B, עם נוגדנים חדשים להתמודדות עם איומים שנתקלו בהם לאחרונה?

תאי B חדשים נוצרים כל הזמן במהלך חייו; תאי B הקיימים בילוד מתווספים ללא הרף על ידי תאי B החדשים.

... אין הבדל סטטיסטי בקצב הייצור של תאי B חדשים לא בשלים במח של חיות צעירות ומבוגרות. בסך הכל, התוצאות שלנו מאשרות עבודות קודמות המראות כי לתאי B בוגרים בעכברים ישנים יש תחלופה איטית יותר, אך חשוב מכך עולה כי הפגם במחזור תאי B בוגר אינו נובע מירידה בלימפופויזה B, אלא מחוסר יכולת של הטריים החדשים. יצר תאים לחידוש התאים ההיקפיים.

-מעברי הזדקנות והתפתחות בשושלת תאי B.

אך נראה כי בחלק השני של שאלתך יש תפיסה מוטעית. לתאי ה- B החדשים אין קשר לאיומים שנתקלו בהם לאחרונה. לא משנה אילו פתוגנים חדשים אתה נתקל בהם, תאי ה- B החדשים שלך לא משקפים אותם; הם נוצרים באופן אקראי, ורק במקרה כל תא B מסוים יוכל להגיב עם איום חדש. למרבה המזל, ישנם כל כך הרבה תאי B שהסיכוי של מעט מגיבים הוא גבוה מאוד, למרות שרק חלק זעיר מכל אוכלוסיית תאי B יכול לעשות זאת.

למרות שאיומים חדשים (בעיקר) דורשים תאי B חדשים, איומים חוזרים ונשנים לא - ברגע שתא B מגורה בפעם הראשונה, הוא עובר מסלול שהופך אותו לתפקוד ארוך יותר ויעיל יותר, כך שבחשיפה חוזרת אלה B המיוטבים תאים נקראים ויש הרבה פחות צורך בתאי B החדשים.


לאחר התראה של הגוף לנוכחות אנטיגנים, הוא קורא לתותחים, שבמקרה זה הם תאי הדם הלבנים (פגוציטים). הפגוציטים מעכלים כמה מהאנטיגנים שהם יכולים, ואז מדווחים בחזרה ללימפוציטים (תאי B). החומר האנטיגן המתעכל בתוך הפגוציט ניתן לאחר מכן ללימפוציטים, כך שהוא יכול לייצר נוגדן לנטרול האנטיגן. הדבר דומה לשימוש בארס נחש לייצור אנטי ארס.

אם האנטיגן יתקוף שוב בעתיד, הלימפוציטים 'זוכרים' את האנטיגן ומשחררים את הנוגדן, שהם כבר יודעים להכין, חוסכים זמן ונפטרים מהאנטיגן עוד לפני שהאדם מודע לנוכחותו או להפרשה ממנו הגוף. זהו הרעיון הבסיסי מאחורי חיסונים וחסינות. אז כדי לענות על שאלתך, כן, אנו יכולים ויוצרים נוגדנים חדשים באופן קבוע. אם לא, כל זן וירוס חדש יהיה קטלני.

עריכה: כמתבקש זהו מקור שמצאתי שהוא הרבה יותר מפורט ומדעי - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26884/


בחירת נוגדן ראשוני או נוגדן משני

כיצד למצוא את הנוגדן הראשי או המשני המתאים ביותר לניסויים שלך.

יישום

גיליונות נתונים של נוגדנים מפרטים את היישומים בהם בדקנו את הנוגדן בהצלחה. כאשר נוגדן נבדק ביישום ונכשל, זה מצוין גם בגיליון הנתונים. אם יישום אינו מופיע ברשימה, המשמעות היא שלא בדקנו אותה ולא ידוע כיצד יבצע הביצוע של הנוגדן.

נוגדנים החוצה נבדקים באופן רציף בתוך הבית וגליונות הנתונים מתעדכנים במידע העדכני ביותר על היישום. לעזרה ביישום שלך, עיין בספריית הפרוטוקולים שלנו.

אופי המדגם

אופי המדגם שלך יקבע איזה נוגדן מתאים ביותר. שקול את ההיבטים הבאים:

אזור החלבון שברצונך לזהות

נוגדנים נוצרים על ידי חיסון בעלי חיים מארחים עם חומר אימונוגני. אימונוגנים יכולים להיות חלבונים באורך מלא, שברי חלבון, פפטידים, אורגניזמים שלמים (למשל, חיידקים) או תאים. האימונוגן מתואר בדרך כלל בגיליון הנתונים (במקרים מסוימים לא ניתן תיאור מדויק של האימונוגן מסיבות קנייניות).

בדוק שהאימונוגן זהה לאזור החלבון שאתה מנסה לזהות או שהוא נמצא בו. לדוגמה, אם אתה מנסה לזהות חלבון על פני התא על תאים חיים על ידי FACS, בחר נוגדן המוגדל כנגד תחום תאיים של החלבון.

עיבוד לדוגמא

חלק מהנוגדנים דורשים טיפול בדגימות באופן ספציפי. נוגדנים רבים יזהו רק חלבונים שהופחתו והופעלו, מכיוון שזה מגלה אפיטופים שאחרת היו מוסתרים על ידי קיפול משני ושלישי של החלבונים. מצד שני, כמה נוגדנים יזהו רק אפיטופים על חלבונים במצבם המקופל. הנוגדנים שלנו לסופג מערבי דורשים להפחית ולפגום את הדגימות, אלא אם צוין אחרת בגיליון הנתונים.

עבור אימונוהיסטוכימיה, כמה נוגדנים מתאימים רק לרקמות קפואות שאינן קבועות. אחרים אינם יכולים להיקשר למטרותיהם ברקמות קבועות פורמלין, המשובצות בפרפין, ללא שלב אחזור אנטיגן שהופך את הקישורים הצולבים שהוצגו על ידי קיבוע פורמלין. מגבלות שימוש אלה מצוינות בסעיף היישומים בדפי הנתונים.

מינים לדוגמא

במידת האפשר, בחר נוגדן שגדל כנגד אותו מין שממנו הדגימה שלך.

הנוגדן עשוי להגיב עם אותו חלבון מטרה ממינים אחרים החולקים מספיק הומולוגיה של רצף חומצות אמינו. אם המדגם שלך אינו מאחד המינים הרשומים בגיליון הנתונים, פירוש הדבר שהמין לא נבדק ואיננו יכולים להוכיח התאמה. חיזוי של תגובתיות צולבת מתבסס על דמיון רצף.

בחירת המינים של מארח הנוגדן העיקרי

המינים שבהם מגדלים את הנוגדן העיקרי צריכים להיות שונים ממין הדגימה שלך. זאת כדי להימנע מתגובתיות צולבת של הנוגדן האנטי-אימונוגלובולין המשני עם אימונוגלובולינים אנדוגניים במדגם. לדוגמה, אם אתה לומד חלבון עכבר, בחר נוגדן ראשוני שגדל במין אחר מאשר עכבר. נוגדן ראשוני שגדל בארנב יהיה בחירה מתאימה, ואחריו נוגדן IgG משני נגד ארנב.

עבור טכניקות באמצעות דגימות שאינן מכילות אימונוגלובולין אנדוגני (IgG), הבחירה במיני המארח של הנוגדן העיקרי היא פחות קריטית. דוגמה לכך היא סופג מערבי של תא ליזה שאינו צפוי להכיל IgG. עם זאת, lysates רקמות ותת -תרביות רקמות המכילות סרום יכילו אימונוגלובולינים. IgG יופיע בכתמים מערביים של דגימות מופחתות ומפוררות כלהקות ב 50 ו -25 kDa המתאימות לשרשראות הכבדות והקלות של מולקולת IgG.

בחירת נוגדן משני

נוגדנים משניים צריכים להיות נגד המינים המארחים של הנוגדן העיקרי בו אתה משתמש. לדוגמה, אם הראשי שלך הוא חד-שבטי עכבר, תזדקק למשנית נגד עכברים. בדוק את גליון הנתונים של הנוגדן המשני כדי לוודא שהוא נבדק ביישום בו תשתמש.

בחירת נוגדנים לצביעה כפולה

כתמים חיסוניים כפולים של תרביות תאים או רקמות דורשים גידול הנוגדנים הראשוניים במינים שונים, וכי הנוגדנים המשניים יזהו את אחד המינים באופן בלעדי. בחר מתוך מגוון הנוגדנים האנטי-Ig המשניים שלנו שסופחו מראש כנגד אימונוגלובולינים ממינים אחרים כדי להסיר תגובתיות צולבת. לחלופין, הנוגדנים העיקריים המצומדים שלנו מסירים את הצורך בנוגדנים משניים.

תוויות פלואורוכרום וכרומגן

תוויות מצומדות לנוגדנים כדי לדמיין את נוכחות חלבון המטרה. בחירת התווית תלויה ביישום הניסיוני.

  • תוויות ניאון פולטות אור בטווח הראייה כאשר הן נרגשות לאור באורך גל ספציפי. ישנם מספר זמינים, כולם עם מאפייני עירור ופליטה משלהם.
  • תוויות אנזימטיות חזרת פרוקסידאז (HRP) ופוספטאז אלקליין (AP) יוצרות משקע צבעוני בשילוב עם המצע המתאים. מועילים להגברת האות ואחריהם מתחם אוזן-ביוטין-אנזים או פלואורוכרום (בדרך כלל מקוצר כמגיב ABC), או אבידין או סטרפטאווין מצומדות לאנזים או פלואורוכרום.
  • ראה את היתרונות של נוגדנים משניים של Alexa Fluor®


סקירה כללית

מאפיין אחד של חסינות ספציפית הוא הכרה. תגובות חיסוניות מתחילות כאשר הגוף מזהה את הפולש כזר. זה קורה מכיוון שיש מולקולות בתאים זרים השונים ממולקולות בתאים בגוף. נקראות מולקולות המתחילות תגובות חיסוניות אנטיגנים . הגוף בדרך כלל אינו מתחיל תגובה חיסונית כנגד האנטיגנים שלו מכיוון שתאים שמזהים אנטיגנים עצמיים נמחקים או אינם פעילים. מושג זה נקרא סובלנות עצמית והוא מאפיין מרכזי המגדיר תגובות חיסוניות.

מאפיין שני הוא ספציפיות. למרות שכל התגובות החיסוניות דומות, בכל פעם שהגוף פולש לאנטיגן אחר, התגובה המדויקת היא ספציפית לאותו אנטיגן. לדוגמה, זיהום בנגיף הגורם להצטננות מעורר תגובה של מערכת תאים שונה מהדבקה בחיידקים הגורמת לדלקת גרון.

מאפיין שלישי הוא זיכרון. לאחר פינוי אנטיגן מהגוף, זיכרון אימונולוגי מאפשר לזהות ולהסיר אנטיגן מהר יותר אם נתקל שוב.


האם לאורגניזם יש רק נוגדנים מסוימים לכל החיים? - ביולוגיה

נוגדנים מיוצרים בדרך כלל כתגובה לחלבון או חומר זר בגוף, בדרך כלל פתוגן, שהוא אורגניזם זיהומי. בדרך כלל המערכת החיסונית מסוגלת לזהות ולהתעלם מהתאים של הגוף ולא להגיב יתר על המידה לחומרים שאינם מאיימים בסביבה, כגון מזונות. אולם לעיתים מערכת החיסון מפסיקה לזהות אחד או יותר ממרכיביו התקינים של הגוף כ & quot; את עצמנו & quot, המובילים לייצור נוגדנים אוטומטיים. נוגדנים אוטומטיים אלה תוקפים את התאים, הרקמות ו/או האיברים של הגוף שלהם, וגורמים לדלקת ולנזק.

נוגדנים פעילים ופסיביים

חיסון פעיל כרוך בהכנסת מולקולה זרה לגוף, הגורמת לגוף עצמו לייצר חסינות כנגד המטרה. חסינות זו מגיעה מלימפוציטים T (תאי T) ומלימפוציטים B (תאי B) עם הנוגדנים שלהם. חיסונים הם ריכוזים של חומרים זיהומיים המטופלים בדרך כלל בחום או בכימיקלים הגורמים לאורגניזם להיות חסר אונים או שאינו מסוגל לגרום לזיהום. החיסון לאחר מכן מרמה את המערכת החיסונית להגיב ולייצר באופן פעיל נוגדנים נגד האורגניזם המדבק.

חיסון פעיל יכול להתרחש באופן טבעי כאשר אדם בא במגע עם, למשל, חיידק. אם האדם עדיין לא בא במגע עם החיידק ואין לו נוגדנים שהוכנו מראש להגנה (כמו בחיסון פסיבי), האדם מתחסן. המערכת החיסונית תיצור בסופו של דבר נוגדנים והגנות אחרות נגד החיידק. בפעם הבאה, התגובה החיסונית נגד החיידק הזה יכולה להיות יעילה מאוד כך הדבר בהרבה מהזיהומים בילדות שאדם נדבק רק פעם אחת, אך אז הוא חסין.

חיסון פסיבי הוא המקום בו אלמנטים מסונתזים מראש של המערכת החיסונית מועברים לאדם כך שהגוף לא צריך לייצר אלמנטים אלה בעצמו. נכון לעכשיו, ניתן להשתמש בנוגדנים לחיסון פסיבי. שיטת חיסון זו מתחילה לפעול מהר מאוד, אך היא קצרת מועד, מכיוון שהנוגדנים מתפרקים באופן טבעי, ואם אין תאי B שייצרו יותר נוגדנים, הם ייעלמו. נוגדנים פסיביים הם נוגדנים מרוכזים הניתנים בחיסונים מסוימים. חיסונים פסיביים ניתנים במקרים בהם אין זמן למערכת החיסון שלנו לייצר נוגדנים לאחר החשיפה.

נוגדנים מסוג IgA, IgM ו- IgG

אימונוגלובולינים (Ig) הם נוגדנים וישנן חמש סוגים עיקריים של נוגדנים: אימונוגלובולין A (IgA), אימונוגלובולין G (IgG), אימונוגלובולין D (IgD), אימונוגלובולין M (IgM) ואימונוגלובולין E (IgE). בדרך כלל, הגוף מכיל כמות מספקת של כל אחד מהאימונוגלובולינים הללו, הזמינים לצרכי גופנו לייצור נוגדנים.

כל הנוגדנים נוצרים על ידי תאי B. כל מחלה שפוגעת בהתפתחות או בתפקוד של תאי B תגרום לירידה בכמות הנוגדנים המיוצרים. מכיוון שנוגדנים חיוניים במאבק במחלות זיהומיות, אנשים הסובלים מתסמונות של מחסור באימונוגלובולין חולים לעתים קרובות יותר. עם זאת, המערכת החיסונית התאית עדיין מתפקדת, ולכן חולים אלה מועדים יותר לזיהום הנגרם על ידי אורגניזמים הנשלטים בדרך כלל על ידי נוגדנים. רוב החיידקים הפולשים הללו (חיידקים) מייצרים כמוסות, מנגנון המשמש לבלבול המערכת החיסונית. בגוף בריא, נוגדנים יכולים להיקשר לקפסולה ולהתגבר על הגנות החיידקים. החיידקים המייצרים כמוסות כוללים את סטרפטוקוקים, מנינגוקוקים ושפעת המופילוס.

עם חשיפה לאורגניזמים או חיסונים זיהומיים, מערכת החיסון שלנו מייצרת במהירות נוגדנים מסוג IgM ו- IgA, שהם הנוגדנים המוקדמים ביותר שנראו לאחר זיהום או חיסון. בתוך שבועות, המערכת החיסונית מתחילה לייצר נוגדנים מסוג IgG. נוגדני IgA ו- IgM פועלים קצר ומתפרקים תוך מספר שבועות עד חודשים. נוגדנים מסוג IgG מחזיקים מעמד לאורך זמן, ברוב המקרים נמשכים לכל החיים.

בבדיקת זיהום או באבחון מצבים אוטואימוניים, לרוב נעשה שימוש בבדיקות של נוגדנים מסוג IgM ו- IgG. לדוגמה, בחשד לצליאק, החולים נבדקים על נוגדנים מסוג IgM ו- IgA gliadin. נוגדני IgE מתפתחים במהלך תגובות אלרגיות וזיהומים טפיליים. רמות נוגדנים מסוג IgE לאלרגנים ספציפיים משמשים לאבחון מצבים אלרגיים. מכיוון שאלרגיות מעוררות את התגובה החיסונית, רמות גבוהות של IgE נוטות להחמיר או להחמיר את התסמינים אצל אנשים הסובלים מהפרעות אוטואימוניות. לדוגמה, בחולים עם מחלת Graves ', רמות גבוהות יותר של IgE נראות אצל אנשים הסובלים מהתסמינים הגרועים ביותר או במקרים החמורים ביותר.

תסמונות של מחסור באימונוגלובולין הן קבוצת הפרעות הכוללות פגמים של כל מרכיב במערכת החיסון או פגם של מערכת אחרת המשפיעה על המערכת החיסונית, מה שמוביל לעלייה בשכיחות או בחומרת הזיהום. בהפרעות אלה, חסרים מחלות ספציפיות או נוכחות ברמות מופחתות (אימונוגלובולינים כגון IgG, IgA ו- IgM). ילדים הסובלים מתסמונות של כשל חיסוני עלולים להיות נתונים לזיהומים, מחלות, הפרעות או תגובות אלרגיות במידה רבה יותר מאשר אנשים עם מערכת חיסונית מתפקדת באופן מלא.

כאשר המערכת החיסונית חלשה ואינה יעילה, היא מגיבה בצורה לא הולמת. כאשר המערכת החיסונית מגיבה באופן שגוי למרכיבי החלבון של הרקמות והתאים של גופנו, היא מייצרת נוגדנים עצמיים. נוגדנים אוטומטיים המתמשכים תורמים להתפתחות מחלות אוטואימוניות. נוגדנים אוטומטיים ספציפיים מתרחשים במחלות אוטואימוניות ספציפיות.

הגורמים לייצור נוגדנים אוטומטיים מגוונים ואינם מובנים היטב. הוא סבר כי ייצור נוגדנים עצמיים מסוימים נובע מנטייה גנטית בשילוב עם גורם סביבתי, כגון מחלה ויראלית או חשיפה ממושכת לכימיקלים רעילים מסוימים. אולם בדרך כלל אין קשר גנטי ישיר. למרות שמשפחות עלולות להיות רגישות לתנאים אוטואימוניים, ייתכן שלבני משפחה בודדים יש הפרעות אוטואימוניות שונות, או שלעולם לא יפתחו מצב אוטואימוני. חוקרים סבורים כי ייתכן שיש גם מרכיב הורמונלי מכיוון שרבים מהמצבים האוטואימוניים שכיחים הרבה יותר בקרב נשים בגיל הפריון.

נוגדנים אוטומטיים כסימנים למחלות

נוגדנים מסוימים, כגון הנוגדנים האנטי-גרעיניים (ANA), הכוללים מספר תת-סוגים שונים, נראים בהפרעות אוטואימוניות רבות ושונות. ANA ניתן לראות גם בקטרים ​​נמוכים באנשים נטולי מחלות המראים עדות לאוטואימוניות אך ללא סימני מחלה.


נוגדנים חד שבטיים וכל מה שאתה צריך לדעת על יצירת נוגדנים

ייצור נוגדנים מעורר מספר שאלות … מה ההבדל בין המעמדות, הצורות והסוגים שלהם? ואיך עושים רקומביננטי נוגדנים חד שבטיים (rAbs) להתגבר על החסרונות של נוגדנים חד שבטיים קלאסיים (mAbs)?

נוגדנים חד שבטיים נמצאים בכל מקום במחקר וברפואה ביו -רפואית. הם משמשים להילחם, לאבחן ולחקור מחלות ולפתח ולבדוק תרופות חדשות. הנוגדנים מתחלקים ל -5 מחלקות או איזוטיפים, מספר תת -סוגים וצורות וניתן ליצור אותם in vivo אוֹ בַּמַבחֵנָה.

במאמר קצר זה, מטרתי היא להגדיר מהו נוגדן, להדגיש את ההבדלים בין נוגדן חד שבטי היברידומה לבין נוגדן חד שבט רקומביננטי ולציין כיצד rAbs מביאים פתרונות לחסרונות הקלאסיים של mAb.

הצגה קצרה של נוגדנים

איור 1 – מבנה נוגדן – איזבל טופין – tebu-bio

נוגדנים (Abs) הם גליקופרוטאינים בדם השייכים למשפחת העל האימונוגלובולינים ומהווים את רוב חלק הגמא גלובולין של חלבון הדם. עם זאת, הם יכולים להימצא גם בנוזלי גוף אחרים. הם מופרשים על ידי תאי B או ממברנה הקשורה לתאי B דרך אזור ה- Fc שלהם לקולטן של תאי B (BCR) כתגובה לאורגניזמים זרים או לנוכחות אנטיגן (חיידקים, וירוסים ...). כל נוגדן מכיל אזור משתנה של פאב המכיל בקצהו פאראטופ הספציפי לאפיטופ מסוים על אנטיגן. כאשר שני המבנים הללו נקשרים זה לזה, ה- Ab מסוגל לתייג את האורגניזם הזר או את התאים הנגועים על מנת לנטרל אותם ישירות או לאפשר לתאים אחרים של המערכת החיסונית לתקוף אותם. ייצור ה- Abs הוא התפקיד העיקרי של המערכת החיסונית ההומורלית.

שיעורי נוגדנים או איזוטיפים ופונקציות

ישנם 5 סוגים של נוגדנים בעלי פונקציות שונות: IgG, IgM, IgA, IgE ו- IgD (ראה איור 2).

איור 2 – חמשת המחלקות העיקריות של אימונוגלובולין – איזבל טופין – tebu-bio

נוגדני IgG הם הנפוצים והחשובים ביותר. הם מסתובבים בדם ונוזלי גוף אחרים, ומתגוננים מפני חיידקים ונגיפים פולשים. קישור נוגדני IgG לאנטיגנים חיידקיים או ויראליים מפעיל תאי חיסון אחרים הבולעים והורסים את האנטיגנים. כקטן מבין הנוגדנים, IgG נע בקלות על פני קרום התא.

IgM קיים בדם והוא הגדול ביותר מבין הנוגדנים, המשלב חמש יחידות בצורת Y. הוא מתפקד באופן דומה ל- IgG בהגנה מפני אנטיגנים אך אינו יכול לחצות ממברנות בגלל גודלו. IgM הוא הנוגדן העיקרי המיוצר בהתקפה ראשונית על ידי אנטיגן חיידקי ספציפי או ויראלי, בעוד שבדרך כלל IgG מיוצר בזיהומים מאוחרים יותר הנגרמים על ידי אותו סוכן.

נוגדני IgA נמצאים בדמעות, ברוק ובריר, כמו גם בהפרשות של דרכי הנשימה, הרבייה, העיכול והשתן. IgA מתפקד לנטרול חיידקים ווירוסים ומונע מהם להיכנס לגוף או להגיע לאיברים הפנימיים.

IgE נמצא רק ביונקים. IgE הוא האיזוטיפ הפחות שופע והוא מסונתז על ידי תאי פלזמה. ל- IgE יש גם תפקיד חיוני ברגישות יתר מסוג I, המתבטאת במחלות אלרגיות שונות, כגון אסתמה אלרגית, אלרגיות למזון, סוגים ספציפיים של אורטיקריה כרונית ודלקת עור אטופית. IgE ממלא תפקיד גם בתגובות לאלרגנים.

IgD קיים במינים מדגים סחוסים ועד בני אדם. הפונקציה של IgD ’ היא לאותת לתאי B להיות מופעלים. כאשר הם מופעלים, תאי B מוכנים להגן על הגוף. במהלך התמיינות תאי B, IgM הוא האיזוטיפ הבלעדי המתבטא על ידי תאי B לא בשלים. IgD מתחיל להתבטא כאשר תא B יוצא ממח העצם כדי לאכלס רקמות לימפה היקפיות. תא B הבוגר משתף ביטוי הן ל- IgM והן ל- IgD. ל- IgD יש תפקיד כלשהו בתגובות אלרגיות. IgD מסוגל גם להיקשר לבזופילים ולתאי תורן ולהפעיל תאים אלה כדי לייצר גורמים מיקרוביאליים להשתתפות בהגנה חיסונית נשימתית בבני אדם.

תת-סוגים של נוגדנים

לדוגמה, IgG תואם 70-85% מכלל נוגדני בריכת האימונוגלובולינים בסרום אנושי רגיל. IgG מורכב מ -4 תת -סוגים אנושיים (IgG1, IgG2, IgG3 ו- IgG4) המכילים כל אחד שרשרת כבדה שונה. הם הומולוגיים ביותר ושונים בעיקר באזור הצירים ובמידת הפעלת מערכת החיסון המארחת. IgG1 ו- IgG4 מכילים שני קשרי די-גופרית בין שרשרת באזור הצירים, ל- IgG2 יש 4 ול- IgG3 יש 11. בעכברים מחלקת IgG מחולקת ל -5 תת-סוגים (IgG1, IgG2A, IgG2B, IgG2C ו- IgG3) ו- בחולדה ישנם 4 (IgG1, IgG2A, IgG2B, IgG2C). המינוח תת-סוגים קם באופן עצמאי לכל מין ולכן אין קשר כללי בין תת-המעמדות מכל מין.

צורות נוגדנים

נוגדנים פוליקלוניים (pAbs), נוגדנים חד שבטיים (mAbs) ונוגדנים רקומביננטיים (rAbs) מייצגים אוסף של כלים לא יסולא בפז למחקר מדעי החיים ויישומים רבים (WB, IHC, IF, FCM, ELISA …). כדי לקבל גישה לאוסף הנוגדנים החד שבטיים והפוליקלונליים הזמינים ב- tebu-bio, אנא עקוב אחר הקישורים הבאים: נוגדנים ראשוניים – נוגדנים משניים.

בנוסף, לכל צורה יש יתרונות וחסרונות בהשוואה למקביליהם.

א. נוגדנים פוליקלוניים (pAbs)

pAbs מציגים תכונות מחייבות מרובות אפיטופיות שהופכות את הריאגנטים הללו למתאימים במיוחד ליישומים רבים. המגוון המשובט והביופיזי שלהם מאפשר רגישות ותועלת רבה יותר בסוגי יישומים מסוימים ובמחקר מדעי החיים. עם זאת, ההיצע הסופי של pAbs מגביל את הערעור שלהם והשימוש בפקדים וסטנדרטים בניסויים הוא חיוני להבטחת השחזור.

ב. נוגדנים חד שבטיים היברידומה (mAb)

mAbs הם תוצר של היתוך תאי ספנוציטים ותאי מיאלומה, המיוצרים באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים. תהליך זה מתחיל בהזרקת עכבר או יונק אחר לאנטיגן המשרה תגובה חיסונית. סוג של תאי דם לבנים, תא B, מייצר נוגדנים הנקשרים לאנטיגן המוזרק. נוגדנים אלה המיוצרים נקצרים לאחר מכן מהעכבר. תאי B מבודדים אלה מתמזגים בתורם עם תאים סרטניים של תאי B כדי לייצר שורת תאים היברידית הנקראת hybridoma. להיברידומה זו יש את היכולת לייצר נוגדנים של תא B וגם את אורך החיים הגבוה של המיאלומה. ניתן לגדל את ההיברידומות בתרבות, כל תרבות מתחילה בתא היברידומה אחד המייצר נוגדן אחד לכל תרבות (חד שבטיים). הנוגדנים החד שבטיים המיוצרים על ידי כל קו hybridoma כולם זהים מבחינה כימית. עם זאת, זה דורש זמן רב, כסף ומומחיות כדי לייצר, למסך ולבנק בנקים.

ג. נוגדנים חד שבטיים רקומביננטיות (rAbs)

rAbs בנויים בַּמַבחֵנָה, מחוץ לאילוצי המערכת החיסונית, תוך שימוש בטכנולוגיות DNA רקומביננטיות. גני הנוגדן מבודדים ולאחר מכן משולבים בווקטורי DNA פלסמיד, והפלסמידים המתקבלים הופכים או מועברים למארחי ביטוי כגון חיידקים, שמרים או שורות תאים של יונקים (תהליך דומה לייצור חלבון רקומביננטי קלאסי). rAbs מציעים את הספציפיות והשחזור של mAbs עם היתרון של שינויים רקומביננטיים הזמינים. לפיכך, ניתן להשתמש בהם בכל היישומים בהם משתמשים ב- mAbs קלאסי. הם קיימים בצורות שונות מ- IgG ל- dAb, על ידי מעבר בצורות ScFv, Fab, Diabody וכן מונו,-, דו-וריאציות (ראה איור 3). התפקיד וההנדסה של rAbs יתרחבו ככל שטכנולוגיה זו תמשיך להתפתח.

איור 3 – שברי נוגדנים רקומביננטיים – איזבל טופין – tebu-bio

היתרונות של rAbs בהשוואה ל- mAb

כפי שצוין לעיל, ייצור rAbs זול יותר מאשר יצירת mAbs. ואכן, rAbs דרש לייצר אנטיגן מטוהר פחות מאשר mAbs קלאסי. יתר על כן, זמן הייצור קצר יותר (שבועות לעומת. חודשים).

ייצור המוני של rAbs אינו דורש שימוש בבעלי חיים (מתגבר על חששות אתיים).

ניתן לייצר rAbs במספר פורמטים כמו שברי Fab, שברי אזור משתנה חד שרשרת (ScFv), דיאבודיות (Dimeric ScFvs) ובמספר מארחים (מחיידקים לתאים אנושיים) (ראה איור 4). אנו יכולים להעביר את הנוגדנים של מינים (מעכבר לאדם), של מחלקות (מ- IgG ל- IgE) ושל סוגי משנה (מצורת IgG שלמה ל- ScFv) ללא מאמץ בלתי -אפשרי.

איור 4 הנדסת נוגדנים – איזבל טופין – tebu-bio

ניתן בקלות להתמזג rAbs עם תרופות ורעלים, ולפיכך לשמש כמולקולות טיפוליות כגון מצמידי תרופות נוגדנים או ADC (ראה פוסטים קודמים הקשורים לחילוף חומרים ADC על ידי ליזוזומים או קישורים)

rAbs, בניגוד ל- mAbs, הם אמינים וניתנים לשחזור גבוה מכיוון שהם מוגדרים על ידי הרצפים שלהם המקודדים אותם. ניתן גם לייעל אותם בקלות, למשל, כדי לשפר את הזיקה שלהם למטרה שלהם (באמצעות ניתוח ביואינפורמטי, ניסויי מוטגנזה מכוונים וביטוי תפוקה גבוהה ומחקרי מחייב).

כיום, מספר גדל והולך של תרופות mAb חדשניות נמצאות בשוק העולמי, כולל mAbs ו- rAbs.

שם כללי של נוגדנים טיפוליים

לסיום, שמות הנוגדנים אינם מושגים מופשטים ועליהם לפעול על פי כללים מסוימים המאפשרים לזהות במהירות את מקורם ויישומם.

כל mAb שנוצר עוקב אחר כלל שנקבע על ידי מערכת השמות הבינלאומיים של WHO (INN) של נוגדנים חד שבטיים רקומביננטיים המתקנים את קצה השם על ידי תוספת יעד וסיומת מקור והסיומת mab (ראה טבלה 1 ואיור 5 לְהַלָן). מערכת זו רוויה ושיקולים קליניים טוענים לנטישת מערכת זו. עם זאת, זה באמת עוזר לך לדעת במהירות איזה סוג של נוגדן יש לך ביד.

כרטיסייה 1 – מערכת שמות בינלאומיים (INN) של נוגדנים חד שבטיים רקומביננטיים

איור 5 & סוג 8211 נוגדנים חד שבטיים טיפוליים ומינונים

סיכום

לסיום, rAbs הם העתיד של נוגדנים טיפוליים ומאפשרים שליטה מוחלטת באיכות, בשחזור, בעלויות ובזמן המוקדש לייצור, להמיר בקלות את האיזוטיפ ולחסל את החששות הרבים של אתיים ובעלי חיים הקשורים בדרך כלל לייצור נוגדנים חד שבטיים מסורתיים.

ייצור וטיהור rAbs דורש ידע אמיתי, כדי לבחור את הרצף הנכון, מערכת הביטוי ואסטרטגיית הטיהור (כולל חרוזים ומאגרים).

במעבדות שלנו, אנו מציעים עזרה על בסיס הידע האמיתי שלנו שנרכש בשנים האחרונות כיצד לייצר חלבונים איכותיים ביעילות על ידי הקפדה על המאפיינים הביופיזיים הפנימיים שלהם. עם השירותים שלנו, אתה מקבל …

  • ניתוח בחינם של סיליקו של רצף החלבונים ביקש לקבוע את הדרך הטובה ביותר להמשך הייצור וטיהור נוגדן העניין שלך, כולל ניתוח ביואינפורמטי של מסיסות חלבון, יציבות, אך גם מחקר על ההשפעה של שינויים שלאחר התרגום, ו זיהוי אתרי כריכת יונים מתכתיים ואזורי הפרעה ...
  • שלב שיבוט בווקטורי ביטוי שונים לייצור בתאים פרוקריוטים ואיקריוטים
  • הגברה של וקטור הביטוי באמצעות תהליך חופשי אנדוטוקסין (ערכות Macherey Nagel) מ- mL ל- L
  • ייצור רב -תכליתי לביטוי וריאנט או לניתוח השפעת חיץ
  • ייצור נוגדנים / חלבון בכמויות קטנות (כמה מ"ל) עד ​​גדולות (5 ליטר או יותר) בזני חיידקים מרובים או בקו התאים האנושי שלנו (Hek 293 6E ברישיון איב דורוצ'ר מותאם במיוחד לייצור חלבון בתשואה גבוהה)
  • טיהור נוגדנים / חלבון באמצעות אוטומטית, זרימת כוח הכבידה או מערכות מגנטיות וכרומטוגרפיה / גישות סטנדרטיות או חדשניות (חלבון A / G, Mab select, חרוזים מופעלים NHS, החלפת הידרופובי, יונים וכרומטוגרפיה רב -מודאלית ...) משלב טיהור אחד לשלבי טיהור מרובים. תלוי בטוהר הנדרש (עד & gt99% טוהר).
  • קבוצות מחדש ניתנות לתכנות בקלות
  • הפרוטוקולים שלנו יכולים להיות ניתנים להמרה בקלות (כאשר הם מוגדרים בתחילת המחקר).
  • ניסויים שלמים ובקרות איכות ניתנים להתאמה אישית לחלוטין
  • מסירת כל החלבון המיוצר ודוח ייצור הכולל את האסטרטגיה והתוצאות שהתקבלו

מעוניין ללמוד עוד על נוגדנים חד שבטיים רקומביננטיות לעומת נוגדנים חד שבטיים?
אל תהסס לפנות אלינו, או ללמוד כיצד נוכל לעזור לך בייצור נוגדנים מוצלח!


33.3 נוגדנים

בחלק זה תחקור את השאלות הבאות:

  • מהי תגובתיות צולבת?
  • מהו המבנה הבסיסי של נוגדן ומה תפקידם של נוגדנים?
  • כיצד נוצרים נוגדנים?

חיבור לקורסי AP ®

חלק גדול מהמידע בסעיף זה אינו בגדר AP ®. נוגדנים, המכונה גם אימונוגלובולינים, הם חלבונים המיוצרים ומופרשים על ידי תאי פלזמה (לימפוציטים B מובחנים) המתווכים את התגובה החיסונית ההומורלית. נוגדנים הם חלבונים בצורת Y המורכבים מארבעה פוליפפטידים עם לפחות שני אתרי קישור לאנטיגן ספציפי. האזורים שבהם האנטיגן מזוהה על הנוגדן הם תחומים משתנים. עבור AP ®, אינך צריך להכיר את סוגים שונים של נוגדנים או את המבנה המולקולרי של נוגדן ספציפי. מה שחשוב להבין הוא שנוגדנים הם ספציפיים לאנטיגן. כאשר נוגדנים קושרים אנטיגנים, הם יכולים לנטרל פתוגנים, לסמן אותם לפגוציטוזיס או להפעיל את מפל המשלים. מכיוון שנוגדנים מופרשים יכולים להישאר במחזור במשך שנים רבות, חשיפה משנית לפתוגן גורמת לתגובה חיסונית מהירה יותר. נוגדנים מופיעים בדם, בהפרשות הקיבה והריר ובחלב אם, ובכך מספקים חסינות פאסיבית לתינוק.

המידע המוצג והדוגמאות המודגשות בפרק תומכות במושגים המתוארים ב- Big Idea 2 ו- Big Idea 4 של מסגרת תכניות הלימודים לביולוגיה של ® ®. מטרות הלמידה AP ® המופיעות במסגרת תכנית הלימודים מהוות בסיס שקוף לקורס AP ® ביולוגיה, ניסיון מעבדה מבוסס חקירה, פעילויות הדרכה ושאלות בחינת AP ®. מטרת למידה ממזגת את התוכן הנדרש עם אחד או יותר משבעת שיטות המדע.

רעיון גדול 2 מערכות ביולוגיות מנצלות אנרגיה חופשית ואבני בניין מולקולריות כדי לצמוח, להתרבות ולשמור על הומאוסטזיס דינאמי.
הבנה מתמשכת 2. ד צמיחה והומאוסטזיס דינמי של מערכת ביולוגית מושפעים משינויים בסביבת המערכת.
ידע חיוני 2.D.4 לצמחים ובעלי חיים יש מגוון הגנות כימיות מפני זיהומים המשפיעים על הומאוסטזיס דינאמי.
תרגול מדעי 1.1 התלמיד יכול ליצור ייצוגים ומודלים של תופעות ומערכות טבעיות או מעשה ידי אדם בתחום.
תרגול מדעי 1.2 התלמיד יכול לתאר ייצוגים ומודלים של תופעות ומערכות טבעיות או מעשה ידי אדם בתחום.
מטרת למידה 2.30 התלמיד יכול ליצור ייצוגים או מודלים לתיאור הגנות חיסוניות לא ספציפיות בבעלי חיים.
רעיון גדול 4 מערכות ביולוגיות מתקיימות, ומערכות אלה והאינטראקציות שלהן בעלות תכונות מורכבות.
הבנה מתמשכת 4. ג גיוון טבעי בין ובין רכיבים בתוך מערכות ביולוגיות משפיע על האינטראקציות עם הסביבה.
ידע חיוני 4. ג .1 שונות ביחידות מולקולריות מספקת לתאים מגוון רחב יותר של פונקציות.
תרגול מדעי 6.2 התלמיד יכול לבנות הסברים על תופעות המבוססות על עדויות שהופקו באמצעות שיטות מדעיות.
מטרת למידה 4.22 התלמיד מסוגל לבנות הסברים המבוססים על עדויות לאופן בו שונות ביחידות מולקולריות מספקת לתאים מגוון רחב יותר של פונקציות.

מבנה נוגדן

מולקולת נוגדנים מורכבת מארבעה פוליפפטידים: שתי שרשראות כבדות זהות (יחידות פפטיד גדולות) הקשורות חלקית זו לזו במבנה "Y", אשר מוקפות בשתי שרשראות קלות זהות (יחידות פפטיד קטנות), כפי שמוצג באיור 33.22. קשרים בין חומצות האמינו הציסטאין במולקולת הנוגדנים מצמידים את הפוליפפטידים זה לזה. The areas where the antigen is recognized on the antibody are variable domains and the antibody base is composed of constant domains.

In germ-line B cells, the variable region of the light chain gene has 40 variable (V) and five joining (J) segments. An enzyme called DNA recombinase randomly excises most of these segments out of the gene, and splices one V segment to one J segment. During RNA processing, all but one V and J segment are spliced out. Recombination and splicing may result in over 10 6 possible VJ combinations. As a result, each differentiated B cell in the human body typically has a unique variable chain. The constant domain, which does not bind antibody, is the same for all antibodies.

Similar to TCRs and BCRs, antibody diversity is produced by the mutation and recombination of approximately 300 different gene segments encoding the light and heavy chain variable domains in precursor cells that are destined to become B cells. The variable domains from the heavy and light chains interact to form the binding site through which an antibody can bind a specific epitope on an antigen. The numbers of repeated constant domains in Ig classes are the same for all antibodies corresponding to a specific class. Antibodies are structurally similar to the extracellular component of the BCRs, and B cell maturation to plasma cells can be visualized in simple terms as the cell acquires the ability to secrete the extracellular portion of its BCR in large quantities.

Antibody Classes

Antibodies can be divided into five classes—IgM, IgG, IgA, IgD, IgE—based on their physiochemical, structural, and immunological properties. IgGs, which make up about 80 percent of all antibodies, have heavy chains that consist of one variable domain and three identical constant domains. IgA and IgD also have three constant domains per heavy chain, whereas IgM and IgE each have four constant domains per heavy chain. The variable domain determines binding specificity and the constant domain of the heavy chain determines the immunological mechanism of action of the corresponding antibody class. It is possible for two antibodies to have the same binding specificities but be in different classes and, therefore, to be involved in different functions.

After an adaptive defense is produced against a pathogen, typically plasma cells first secrete IgM into the blood. BCRs on naïve B cells are of the IgM class and occasionally IgD class. IgM molecules make up approximately ten percent of all antibodies. Prior to antibody secretion, plasma cells assemble IgM molecules into pentamers (five individual antibodies) linked by a joining (J) chain, as shown in Figure 33.23. The pentamer arrangement means that these macromolecules can bind ten identical antigens. However, IgM molecules released early in the adaptive immune response do not bind to antigens as stably as IgGs, which are one of the possible types of antibodies secreted in large quantities upon re-exposure to the same pathogen. Figure 33.23 summarizes the properties of immunoglobulins and illustrates their basic structures.

IgAs populate the saliva, tears, breast milk, and mucus secretions of the gastrointestinal, respiratory, and genitourinary tracts. Collectively, these bodily fluids coat and protect the extensive mucosa (4000 square feet in humans). The total number of IgA molecules in these bodily secretions is greater than the number of IgG molecules in the blood serum. A small amount of IgA is also secreted into the serum in monomeric form. Conversely, some IgM is secreted into bodily fluids of the mucosa. Similar to IgM, IgA molecules are secreted as polymeric structures linked with a J chain. However, IgAs are secreted mostly as dimeric molecules, not pentamers.

IgE is present in the serum in small quantities and is best characterized in its role as an allergy mediator. IgD is also present in small quantities. Similar to IgM, BCRs of the IgD class are found on the surface of naïve B cells. This class supports antigen recognition and maturation of B cells to plasma cells.

Antibody Functions

Differentiated plasma cells are crucial players in the humoral response, and the antibodies they secrete are particularly significant against extracellular pathogens and toxins. Antibodies circulate freely and act independently of plasma cells. Antibodies can be transferred from one individual to another to temporarily protect against infectious disease. For instance, a person who has recently produced a successful immune response against a particular disease agent can donate blood to a nonimmune recipient and confer temporary immunity through antibodies in the donor’s blood serum. תופעה זו נקראת חסינות פסיבית it also occurs naturally during breastfeeding, which makes breastfed infants highly resistant to infections during the first few months of life.

Antibodies coat extracellular pathogens and neutralize them, as illustrated in Figure 33.24, by blocking key sites on the pathogen that enhance their infectivity (such as receptors that “dock” pathogens on host cells). Antibody neutralization can prevent pathogens from entering and infecting host cells, as opposed to the CTL-mediated approach of killing cells that are already infected to prevent progression of an established infection. לאחר מכן ניתן לסנן את הפתוגנים המצופים נוגדנים מנוטרלים על ידי הטחול ולחסל אותם בשתן או בצואה.

Antibodies also mark pathogens for destruction by phagocytic cells, such as macrophages or neutrophils, because phagocytic cells are highly attracted to macromolecules complexed with antibodies. Phagocytic enhancement by antibodies is called opsonization. In a process called complement fixation, IgM and IgG in serum bind to antigens and provide docking sites onto which sequential complement proteins can bind. The combination of antibodies and complement enhances opsonization even further and promotes rapid clearing of pathogens.

Affinity, Avidity, and Cross Reactivity

Not all antibodies bind with the same strength, specificity, and stability. In fact, antibodies exhibit different affinities (attraction) depending on the molecular complementarity between antigen and antibody molecules, as illustrated in Figure 33.25. An antibody with a higher affinity for a particular antigen would bind more strongly and stably, and thus would be expected to present a more challenging defense against the pathogen corresponding to the specific antigen.

The term avidity describes binding by antibody classes that are secreted as joined, multivalent structures (such as IgM and IgA). Although avidity measures the strength of binding, just as affinity does, the avidity is not simply the sum of the affinities of the antibodies in a multimeric structure. The avidity depends on the number of identical binding sites on the antigen being detected, as well as other physical and chemical factors. Typically, multimeric antibodies, such as pentameric IgM, are classified as having lower affinity than monomeric antibodies, but high avidity. Essentially, the fact that multimeric antibodies can bind many antigens simultaneously balances their slightly lower binding strength for each antibody/antigen interaction.

Antibodies secreted after binding to one epitope on an antigen may exhibit cross reactivity for the same or similar epitopes on different antigens. Because an epitope corresponds to such a small region (the surface area of about four to six amino acids), it is possible for different macromolecules to exhibit the same molecular identities and orientations over short regions. Cross reactivity describes when an antibody binds not to the antigen that elicited its synthesis and secretion, but to a different antigen.

Cross reactivity can be beneficial if an individual develops immunity to several related pathogens despite having only been exposed to or vaccinated against one of them. For instance, antibody cross reactivity may occur against the similar surface structures of various Gram-negative bacteria. Conversely, antibodies raised against pathogenic molecular components that resemble self molecules may incorrectly mark host cells for destruction and cause autoimmune damage. Patients who develop systemic lupus erythematosus (SLE) commonly exhibit antibodies that react with their own DNA. These antibodies may have been initially raised against the nucleic acid of microorganisms but later cross-reacted with self-antigens. This phenomenon is also called molecular mimicry.

נוגדנים של מערכת החיסון הרירית

נוגדנים המסונתזים על ידי מערכת החיסון הרירית כוללים IgA ו- IgM. תאי B מופעלים מתמיינים לתאי פלזמה רירית המסנתזים ומפרישים IgA דימרי, ובמידה פחותה, IgM פנטמרי. IgA המופרש קיים בשפע בדמעות, ברוק, בחלב אם ובהפרשות של מערכת העיכול והדרכי הנשימה. הפרשת נוגדנים גורמת לתגובה הומוראלית מקומית במשטחי אפיתל ומונעת הדבקה ברירית על ידי קישור ונטרול פתוגנים.

The structure of an antibody is similar to the extracellular component of which receptor?

The first antibody class to appear in the serum in response to a newly encountered pathogen is ________.

What is the most abundant antibody class detected in the serum upon reexposure to a pathogen or in reaction to a vaccine?

Breastfed infants typically are resistant to disease because of ________.

What are the benefits and costs of antibody cross reactivity?

Cross reactivity of antibodies can be beneficial when it allows an individual's immune system to respond to an array of similar pathogens after being exposed to just one of them. A potential cost of cross reactivity is an antibody response to parts of the body (self) in addition to the appropriate antigen.

בתור עמית אמזון אנו מרוויחים מרכישות מתאימות.

רוצה לצטט, לשתף או לשנות את הספר הזה? ספר זה הינו רישיון ייחוס Creative Commons 4.0 ועליך לייחס את OpenStax.

    אם אתה מפיץ מחדש את כל הספר או חלקו בפורמט מודפס, עליך לכלול בכל דף פיזי את הייחוס הבא:

  • השתמש במידע שלהלן כדי ליצור ציטוט. אנו ממליצים להשתמש בכלי ציטוט כגון זה.
    • מחברים: ג'וליאן זדאליס, ג'ון אאגברכט
    • מוציא לאור/אתר: OpenStax
    • שם הספר: ביולוגיה לקורסי AP®
    • תאריך פרסום: 8 במרץ 2018
    • מיקום: יוסטון, טקסס
    • כתובת URL של הספר: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/1-introduction
    • Section URL: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/33-3-antibodies

    © 12 בינואר 2021 OpenStax. תוכן ספר לימוד המיוצר על ידי OpenStax מורשה ברישיון Creative Commons Attribution 4.0. השם של OpenStax, הלוגו של OpenStax, כריכות הספרים של OpenStax, שם OpenXX CNX ולוגו של OpenStax CNX אינם כפופים לרישיון Creative Commons ואסור לשכפל אותם ללא הסכמה מראש ובכתב של אוניברסיטת רייס.


    רקע כללי

    Interest in the cellular and molecular mechanisms of regeneration has stimulated a resurgence of investigations in a growing cohort of organisms [1]-[4]. For example, planarians (freshwater flatworms) can recover from nearly any plane of transection, re-establishing their body plan and rebuilding internal organs such as the nervous and digestive systems within a week after injury [5]-[7]. Recent investigations have illuminated some of the mechanisms of planarian regeneration, including the re-establishment of axial polarity [8]-[10], somatic stem cell dynamics [11]-[15], tissue remodeling [16],[17], organogenesis [17]-[24], reproductive maturation and germ cell development [25]-[28], and the molecular nature of regenerative competence [29]-[31]. As in many experimental animal models [32], these advances have required the adaptation and development of a range of tools and techniques, including methods for visualizing specific organs, tissues, and cell types. In particular, optimization of protocols for in situ hybridization [33]-[35] and sample processing for electron microscopy [16],[21],[36] have dramatically increased the resolution of regenerative events at the cellular level. By contrast, a rigorous analysis of the influence of specific steps during sample preparation for immunofluorescence has not been undertaken, and the collection of planarian-specific antibodies remains limited. Development of more systematic approaches for testing the effects of specific parameters on immunolabeling by individual antibodies would accelerate the generation of cell- and tissue-specific reagents, and expedite studies of post-transcriptional aspects of gene expression during regeneration, such as protein localization and modification.

    Historically, characterization of planarian tissues and studies of their responses to injury were conducted using histological stains, vital dyes, and electron microscopy [37]-[40]. More recently, significant improvements to in situ hybridization (ISH) protocols [33]-[35] have enabled the use of RNA probes to label organs, subpopulations of cells, and ribonucleoprotein particles [19],[22],[26],[27],[41]-[47]. In addition to these methods, protocols utilizing both lectins and antibodies as cell-specific probes have also been developed. These protocols are less labor intensive and more economical than ISH protocols, and, in addition to detection of specific cell types, enable resolution of subcellular regions such as membranes, nuclei, and neuronal processes. A variety of lectins and antibodies (both monoclonal and polyclonal) have been generated or identified that label the secretory system [48], reproductive system [45], nervous system [49]-[55], intestine [52],[56],[57], protonephridia [21],[22], muscles [17],[58],[59], and stem cells [11],[56],[60]. In addition, commercial and publicly available antibodies that cross-react with planarian antigens in the nervous system and other tissues have been identified [61]-[63].

    Although antibodies are most often raised against specific molecules [64],[65], monoclonal antibodies (mAbs) have also been generated in large-scale screens using purified cells, tissues, or whole-animal homogenates as immunogens. Such screens have yielded specific markers for neurons and their projections [66]-[74], regenerating tissues [75],[76], and other cell types [77]-[79] in a variety of organisms. Tissue-based mAb screens bypass potential difficulties such as the need to identify highly expressed proteins or immunogenic regions appropriate for production of fusion proteins. Additionally, mAb screens result in the generation of clonal, immortal hybridoma lines and therefore a theoretically inexhaustible supply of antibody [80]. Several mAb screens have been conducted using planarian cells and extracts, and have yielded markers for various tissues and cell types [58],[81]-[85].

    Despite recent progress, the repertoire of antibodies that recognize planarian tissues is still limited, and a greater collection of reagents that label cell types unique to specific organ systems is needed. For example, regeneration of the intestine requires both remodeling of pre-existing, post-mitotic intestinal tissue and addition of new intestinal cells at the growing ends of regenerating gut branches [17]. Antibodies currently used to label the intestine [52],[56],[57] lack specificity, labeling additional tissues such as pharynx, epidermis, and nervous system. Furthermore, some of these antibodies label only subregions of intestinal cells such as the apical surface, making them less than ideal for analysis of remodeling and growth during intestinal morphogenesis.

    In order to develop more specific intestinal antibodies, we took advantage of a protocol we recently developed [23] that enables purification of intestinal cells, and conducted a mAb screen using these purified cells as immunogens. We generated ten mAbs that labeled the intestine, as well as 13 mAbs that label the nervous system, epidermis, secretory cells, and other cell types. Because sample processing is known to influence antibody-antigen interactions [86]-[89], we also systematically evaluated the effects of various parameters during fixation of planarian tissue, including chemical treatments to remove mucus and pigmentation. This analysis led to the identification of optimal sample preparation protocols for several mAbs, and to the development of an optimization workflow that efficiently tests the influence of multiple processing steps on immunolabeling in planarians.


    כיצד אורגניזמים מסתגלים לסביבתם?

    לאורגניזמים יש את היכולת להסתגל לתנאים ספציפיים בסביבתם באמצעות התהליך הביולוגי של השונות, המשפרים את סיכויי ההישרדות של האורגניזמים. וריאציה היא בעצם סוג של ברירה טבעית המתקיימת בפרקי זמן ארוכים. באמצעות תהליך האבולוציה, אורגניזמים שומרים על התכונות והתכונות החזקות ביותר המאפשרות להם להתרבות, למצוא מזון ולשרוד בבתי גידול מסוימים.

    ההתאמות משתנות מאוד בין המינים, אך יש להן אותה מטרה סופית, שהיא לצייד צמחים ובעלי חיים בתכונות ביולוגיות ותורשתיות שהם צריכים כדי לחיות בסביבות שונות, כגון יערות גשם, יערות נשירים, האוקיינוס, אזורי מדבר, והטונדרה הארקטית הקפואה. וריאציה יוצרת שינויים קטנים ומצטברים לאורך זמן שהופכים את האורגניזמים למתאימים יותר לחיים במקומות שונים.

    לדובי הקוטב, למשל, יש כמה תכונות ומאפיינים מרכזיים שגורמים להם לסבול את תנאי החיים הקשים לעתים קרובות באנטארקטיקה. לדובי הקוטב יש מעילי פרווה צפופים בצבע אפור בהיר או לבן, המשמשים הסוואה מטורפים. יש להם גם שכבות עבות של פרווה ושומן מבודדים כדי להגן עליהם מפני רוחות קרות, ומעיל דונגי המסייע לדחיית מים, שמירה על הדובים חמים ומוגנים מפני כוויות קור והיפותרמיה בעת שחייה ולאחר עזיבת המים.


    Immunity: Grade 9 Understanding for Biology IGCSE 2.63B

    The most complicated topic in the human transport topic is certainly immunisation. In a previous post, I said you should be able to answer the following two questions:

    Why is it that the first time your body encounters measles virus, you suffer from the disease measles? Why will someone who has had measles as a baby (or been immunised against it) לעולם לא contract the disease measles even though the virus might get into their body many subsequent times?

    I thought in this post I should attempt to expand a little so as to provide answers to these two important questions. This understanding is quite complex for IGCSE but you cannot really see how immunity works unless you can work through each stage in the process.

    Let’s pretend you are a new born baby and you get measles virus particles into your bloodstream from contact with an infected person. Remember viruses are not living organisms as they are not made of cells and have no metabolism. All they are is a tiny particle made of DNA (genetic material) surrounded by a protein coat.

    Look up a picture showing the structure of a virus particle in Google. This one comes from science learn.org.nz

    The “spikes” on the surface of the virus particle are proteins that are essential to allow the virus to get inside a host cell. But they can also act as אנטיגנים allowing the immune system to recognise the virus as a foreign object and so mount an immune response to it.

    In the body there are hundreds of billions of white blood cells called B lymphocytes. Each B lymphocyte is able to divide by mitosis over and over again to form a clone of cells called תאי פלזמה. These plasma cells secrete a type of protein called an נוֹגְדָן which has a shape specific to the shape of the antigen such that it can bind to the antigen and neutralise it. (Can you think of another example in the specification where the shape of a protein is essential to its function?)

    Now here is the first key piece of information needed in understanding immunity. Each B lymphocyte is only able to produce an antibody molecule with one particular shape. So the reason you need hundreds of billions of lymphocytes is to be able to produce antibodies that have the correct shape to combat hundreds of billions of possible shaped antigens on a lifetime of pathogen exposure.

    Go back to your newborn baby exposed to measles virus. There might be only a handful of B lymphocytes in the babies’ body that just happen to be able to produce a shape of antibody specific to antigens on the surface of the measles virus. Before any antibodies can be produced, the “correct” B lymphocyte has to come into contact with measles virus particles and be מוּפעָל. It then has to divide many times by מיטוזה to form a שיבוט of plasma cells and the plasma cells have to differentiate and start producing antibodies. This whole process is called the primary response (first exposure hence primary) and it may take up to 8 days before any antibodies start appearing in the babies’ blood. What are the measles virus particles doing all this while? Well they are infecting host cells, damaging them and causing disease. This is why the baby will suffer from the disease measles.

    The second key piece of information for immunity is this: when the B lymphocyte that has been activated divides by mitosis to form a clone, not all the cells produced form antibody-producing plasma cells. About 25% of the clone just remain as lymphocytes and are called memory cells. This is because they are long-lived cells that account for immunological memory.

    Let’s pretend the baby gets better from measles due to the antibodies produced in the primary response. What happens if years later, the child goes to school and meets measles virus again for a second time? You all know that the child won’t get the disease measles this time. This is because the immune response is different second time round – the secondary response. The secondary response to antigen is מהר יותר (no 8 day delay), יותר גדול (more antibodies made) and lasts for ארוך יותר. This is because in a secondary response there are not just a handful of B lymphocytes in the body capable of making antibodies to combat measles virus. There are now millions of memory cells left over from the primary response that can all immediately “leap into life” and start making antibodies. These antibodies will be produced so quickly and in such large numbers that the virus particles will be eliminated before they have time to cause harm and disease. No harm caused to host cells therefore no disease measles this time round!

    Finally, you know that you can have immunity to measles without having had the disease. This is because everyone in the UK sitting GCSE exams this summer will have been immunised against measles virus as a baby. You were injected with אנטיגנים from the surface of measles virus particles when you were a baby. These antigens by themselves could not give you measles (why not?) but they did cause a primary response to occur and memory cells to measles antigens be formed. So now if you do encounter measles virus, your body will mount a secondary response and you won’t get the disease. #result

    Common misconception:

    When answering questions on this topic in exams, candidates often think that it is the antibodies produced in the primary response that are left over to stop you getting measles later in life. Look at a graph showing primary and secondary responses to antigen such as the one below.

    This graph shows how antibody concentration in the blood changes in the primary and secondary immune response.

    Antibodies are proteins and you can see they have a half-life in the blood of a few weeks. (The liver breaks down proteins in the blood as one of its many functions) So all the antibodies from a primary response will have been removed within a few months of the first exposure. Immunity can last a lifetime and this is because memory cells can survive as long as you do. Unlike antibodies they can hang around in your blood and lymph nodes for the rest of your life. If you live to be a hundred, you still won’t catch measles more than once.

    This is a tricky topic so do please comment on this post if you have any questions. Work hard at revision – it will be worth it in the end….. (At least with Biology revision, it is fascinating stuff isn’t it?)


    Autoimmune Disease

    Autoimmune diseases occur when the body's immune system loses the ability to recognize the difference between self and nonself. This results in the body producing antibodies, called autoantibodies, against its own tissues. Normally, antibodies are only produced against microorganisms that invade the body. The inability to make a distinction between self and nonself may lead to the destruction of body tissue and result in a number of chronic, debilitating diseases.

    The cause of autoimmune reactions is not known. It is thought that infection by viruses and bacteria may trigger an autoimmune response. In addition, exposure to certain chemicals and ultraviolet light may alter proteins in the skin the body may then become sensitive to these proteins and produce autoantibodies against them. Certain individuals seem to be genetically predisposed to have autoimmune responses. Some diseases that are associated with autoimmune responses are rheumatoid arthritis, lupus erythematosus, and pernicious anemia.


    צפו בסרטון: ערכת ריקמה לקישוט דקורטיבי בסגנון בדואי- סרטון הדרכה 1 - ריקמת איקסים. צלבים (יָנוּאָר 2022).