Kaavakuva. Yllä: antigeenejä. Alla: yksinkertaisten vasta-aineiden perusrakenne. Kuten kuvassa, vain tietyt antigeenit pystyvät sitoutumaan jompaankumpaan vasta-aineen identtisistä antigeeniä sitovista alueista.
Vasta-aine eliimmunoglobuliini (lyhenneIg) taiantibodi[1] on nimi joukolleimmuunijärjestelmänplasmasoluissa,B-soluissa jamuisti-B-soluissa olevia vesiliukoisiaproteiineja. Plasmasolut erittävät vasta-aineita muun muassa vereen,imunesteeseen,[2] sylkeen, kyynelnesteeseen ja maitoon.[3] Vainleualliset selkärankaiset tuottavat vasta-aineita. Ihmisillä ja useimmilla muilla selkärankaisilla vasta-aineiden päätyyppejä eliisotyyppejä on 5. Nämä ovatIgA,IgD,IgE,IgG jaIgM.[4] Ihmisillä IgG:t jakautuvat alatyyppeihin IgG1, IgG2, IgG3 ja IgG4. IgA:t jakautuvat alatyyppeihin IgA1 ja IgA2. Ihmisillä IgG1:t ovat immuunipuolustuksen kannalta keskeisimpiä ja yleisimpiä veren vasta-aineista.[5]
Vasta-aineita käytetään monien sairauksien niin sanottuna biologisena hoitona[6].
Kunkin vasta-aineen toiminto on sitoutua vain tietynlaiseenvirukseen,bakteeriin tai johonkin muuhun vasta-aineita tuottaneelle eliölle tuntemattomaan taudinaiheuttajaan, myrkkyyn tai muuhun haittatekijään. Sitoutuminen ei olekovalenttista. Sitoutuminen voi estää haittatekijän toiminnan. Sitoutuminen voi tämän sijaan tai lisäksi myös merkitä haittatekijän tuhottavaksi.[2] Esimerkiksimakrofagit tunnistavat tiettyjä vasta-aineita ja tuhoavat niiden sitomia haittatekijöitä ottamalla niitä sisäänsä. Koska vasta-aineita on kehon nesteissä, niiden sanotaan olevan osahumoraalista immuunijärjestelmää (neste onlatinaksihumor).[3]
Vasta-aineiden sitoutuminen voi myös olla haitallista. Ne voivat sitoutua vaarattomiin kehonulkoisiin aineisiin aiheuttaenallergioita tai vasta-aineita tuottaneen eliön omiin rakenneosiin aiheuttaenautoimmuunisairauksia. Vasta-aineet aiheuttavat myös hyljintäreaktioitaelinsiirroissa ja keskenään epäsopivienverenluovuttajien välillä. Vasta-aineita käytetään myös lääketieteellisissä testeissä ja hoidoissa yleensämonoklonaalisten vasta-aineiden muodossa.[2]
Yksinkertaisimpien vasta-aineiden Y-kirjaimen muotoisen rakenteen kärjissä on kaksi identtistä aluetta, jotka sitoutuvat taudinaiheuttajaan tai johonkin muuhun aineeseen. Monimutkaisemmissa vasta-aineissa alueita tosin on enemmän. Näitä sitoutuvia alueita kutsutaan nimelläparatooppi. Paratoopin sitomaa ainetta, kuten taudinaiheuttajaa, sanotaan kokonaisuudessaan nimelläantigeeni.[3] Yksittäistä antigeenin kohtaa, johon paratooppi sitoutuu, kutsutaan nimelläepitooppi taiantigeeninen determinantti.[5]
IgA-, IgE- ja IgG-vasta-aineiden perusyksikköjen eli monomeerien rakenne. 1. Fab-alueet 2. Fc-alue 3. raskasketju (siniset, vaaleasävyisimmät ovat vaihtelevia domeeneita) 4. kevytketju (vihreät, vaaleasävyisimmät ovat vaihtelevia domeeneita) 5. paratooppi eli antigeenin epitoopin sitova alue 6. sarana-alueet -S-S-: disulfisidoksia. NH2:N-terminaali. COOH: C-terminaali.
Ihmisillä ja useilla muilla selkärankaisilla vasta-aineiden päätyyppejä on 5:IgA,IgD,IgE,IgG jaIgM.[3] Osa näistä on jaettavissa vielä useaan alatyyppiin.[5] Näistä IgD, IgE ja IgG koostuvat neljästä proteiinista: kahdesta yleensä identtisestä kevyt- eli L-ketjusta (eng.light) ja kahdesta yleensä identtisestä raskas- eli H-ketjusta (eng.heavy). Ketjut eivät ole täysin identtisiä eri vasta-ainetyyppien välillä. Raskasketjuissa on ne kahtia jakava taipunut "sarana-alue" (kuva, numero 6). Kevyt- ja raskasketjut ovat kiinni toisissaandisulfidisidoksin Y-kirjaimen muotoisena rakenteena.[3]
Tyypillisen vasta-aineen kolmiulotteinen rakenne.PDB: 1IGT. Sininen ja keltainen: kevytketjuja. Punainen ja sininen: raskasketjuja.
IgA ja IgM ovat samantapaisia kuin edellä kuvatut vasta-aineet, mutta IgA:t esiintyvät joko yksittäisinä Y:n muotoisina proteiineina (monomeereinä), kahden Y:n pareina (dimeereinä), kolmen Y:n rakenteina (trimeereinä)[3] tai neljän Y:n rakenteina (tetrameereinä).[5] IgM:t ovat kiinni solukalvoissa yksittäisinä monomereinä, solujen erittäminä viiden Y:n rakenteina (pentameereinä)[3] tai harvoin kuuden Y:n rakenteina (heksameereinä).[5]
Vasta-aineet ovatglykoproteiineja. Ne siis sisältävät erilaisia hiilihydraatteja, joiden sijainti vasta-aineen rakenteessa riippuu vasta-ainetyypistä. Vasta-ainetyypistä riippuen hiilihydraatit voivat estää vasta-aineiden hajoamista vakauttamalla niiden rakennetta tai olla välttämättömiä sille, ettäFc-reseptorit sitoutuvat vasta-aineiden Fc-alueeseen.[5]
Vasta-aineiden luokittelu päätyyppeihin perustuu vain niiden raskasketjuihin. Ihmisten vasta-aineissa kevytketjut ovat jokoκ- taiλ-ketjuja. κ-ketjut ovat ihmisveren kaikista vasta-aineissa noin 1.5–2-kertaa yleisempiä kuin λ-ketjut, mutta suhdeluku vaihtele vasta-aineesta riippuen. IgA:issa esimerkiksi pääosa on λ-ketjuja.[7]
Ihmisillä raskasketjutyyppejä on 5 ja vasta-aineen[3]
Kevyt- ja raskasketjuissa on vakiorakenteisia osia ja rakenteeltaan vaihtelevia osia. Nämä osat ovatproteiinidomeeneita. Vakiodomeenit eivät sitoudu antigeeneihin ja niiden rakenne on nimensä mukaisesti muuttumaton: ne ovat samanlaisia esimerkiksi kaikissa κ-ketjuissa. Vaihtelevat domeenit sisältävät antigeeniin sitoutuvan alueen ja siksi pelkästään vaihtelevan domeenin rakenne määrittää mihin antigeeniin vasta-aine sitoutuu. Vaihtelevat domeenit voivat olla erilaisia esimerkiksi eri vasta-aineiden κ-ketjuissa. Vakiodomeenien lukumäärä riippuu vasta-ainetyypistä (taulukko alla).[5]
Kevyt- ja raskasketjujen ominaisuudet ihmisillä[5]
Kunkin vasta-aineen Y:n muotoisessa rakenteessa on kaksi Fab-aluetta ja yksi Fc-alue. Raskasketjujen sarana-alue erottaa alueet nimellisesti. Muun muassa IgG:ssä alueet voidaan varsinaisesti irrottaa toisistaan käsiteltäessä IgG esimerkiksipapaiinientsyymillä.[3]
Fab tulee englanninkielen sanoistafragment-antigen-binding, "osa-antigeeni-sitova", sillä nämä osat sisältävätantigeeniä sitovat alueet. Fab-alueet sisältävät antigeeniä sitovat alueet ja ne koostuvat osin kevyt- ja raskasketjuista. Fc tulee sanoistafragment-crystallize, "osa-kiteytyä", sillä tämä osakiteytyy helposti muiden Fc-alueiden kanssa, jos Fc-alueet on irrotettu Fab-alueista. Fc-alueet koostuvat pelkästään raskasketjuista. Fc-alueet sitoutuvat erilaisiinFc-reseptoreihin, joita on muun muassa tiettyjen immuunijärjestelmän solujen, kutenmakrofagien, pinnoilla.[3]
Ihmisten vasta-aineiden päätyypit ovatA,D,E,G jaM. Immunoglobuliini A:ta esiintyy etenkin hengitysteiden ja suolen limakalvoilla, joissa ne suojaavat yksilöä hengitystie- ja vatsasuolikanavan infektiolta[8].
Immunoglobuliini A jaetaan kahteen alatyyppiin, jotka ovat IgA1 ja IgA2. Veressä IgA:ista yli 90 % on IgA1:iä loppujen ollessa IgA2:ia. IgA2:t taas ovat yleisempiälimakalvojen eritteissä. IgA1:ssä raskasketjun sarana-alue on pidempi ja siksi tietyt bakteerienproteaasit pystyvät katkaisemaan sen helpommin kuin IgA2:ssa. IgG:t taas jaetaan neljään alatyyppiin, jotka ovat IgG1, IgG2, IgG3 ja IgG4. Veressä yleisin on IgG1. Pienten rakenne-erojen takia nämä alatyypit sitoutuvat parhaiten eriantigeeneihin.[5]
IgG2 ja IgG4 ovat jaettavissa sarana-alueensadisulfidisidosten puolesta edelleen eri alatyyppeihin. IgG2:n alatyyppejä on 3: IgG2-A/A, IgG2-B/B ja IgG2-A/B. IgG2-A/A:ssa sarana-alueella raskasketjujen välillä disulfidisidoksia on 4, IgG2-B/B:ssä niitä on 2 ja IgG2-A/B:ssä niitä on 3.[5]
IgG4:stä on 2 alatyyppiä, joista ensimmäinen on sitoo yhdenlaisia epitooppeja. Se on siis "monospesifinen", kuten vasta-aineet yleensä. Toinen tyyppi taas sitoo poikkeuksellisesti kahdenlaisia epitooppeja, eli se on "bispesifinen". Kuten muutkin ihmisten vasta-aineet, IgGA:t koostuvat kahdesta puolikkaasta. Puolikkaista kummassakin on yksi raskas- ja yksi kevytketju. Puolikkaat ovat kiinni sarana-alueelta kahdella disulfidisidoksella, mutta sidokset voivat välillä katketa ja muodostua uudelleen eräänlaisessa kehossa vallitsevassatasapainoreaktiossa. Sidosten katketessa puolikkaat voivat irrota toisistaan täysin ja vaihtua toisen puolikkailtaan irtonaisen IgG4:n kanssa. Tällöin muodostuu bispesifinen IgG4.[5]
monomeeri, dimeeri ja joskus trimeeri tai tetrameeri
Suojaa limakalvoja taudinaiheuttajilta. Yleinen limakalvoilla ja eritteissä, kuten syljessä ja maidossa. IgA2 on paljon yleisempi limakalvoilla kuin IgA1.[5]
Muodostuu IgM:n ohellaluuytimessä vastamuodostuneissaB-soluissa ennen B-solujen läpikäymääluokanvaihtoa. IgD:n biologinen merkitys tunnetaan huonosti.[9]
Yleinen veressä. Läpäisee istukan ja voi siirtyä sikiöön, mutta huonommin kuin muut IgG:t. Sitoutuu eritotenhiilihydraatteihin. Muodostaa pääasiallisen vasta-ainevälitteisen suojan sellaisia bakteereita vastaan, joilla on hiilihydraatteja pinnallaan.[10]
Yleinen veressä. Läpäisee istukan tehokkaasti ja voi siirtyä sikiöön. Sitoutuu lähinnä proteiineihin ja suojaa eritotenviruksilta. Aktivoi tehokkaasti komplementtijärjestelmän C1q-välitteisesti. Järjestelmä edistää muun muassakalvotuhokompleksin muodostumista taudinaiheuttajansolukalvoon.[10]
Yleinen veressä. Läpäisee istukan ja voi siirtyä sikiöön. Sitoutuu lähinnä proteiineihin. IgG4-vasta-aineita muodostuu pitkäaikaisessa altistuksessa tartuntatauteihin liittymättömille antigeeneille. Näin voi käydä esimerkiksiimmunoterapiassa, jonka aineille henkilö on allerginen.[10]
Muodostuu IgD:n ohella luuytimessä vastamuodostuneissa B-soluissa ennen solujen läpikäymää luokanvaihtoa.[11] IgM toimii varhaisessa vasta-ainevälitteisessä immuunipuolustuksessa ennen kuin muita vasta-aineita ehtii muodostumaan.[5]
matelijoilla IgA, IgD, IgM, IgY ja joillakin myösIgD2 (tämän raskasketju on δ2)
sammakkoeläimillä IgD, IgM,IgX (tämän raskasketju on χ) ja joillakin myösIgF (tämän raskasketju on ϕ)
luukaloilla IgD, IgM ja joillakin yösIgT (tämän raskasketju on τ)
rustokaloilla IgM,IgW (tämän raskasketju on ω) ja joillakin myös IgNAR (tämän raskasketju on NAR)
Myös kevytketjut vaihtelevat. Nisäkkäillä ja matelijoilla kevytketjuja on yleensä 2: κ- ja λ-ketjut. Luukaloilla ja sammakkoeläimillä kevytketjuja on 3: κ-, λ- ja σ-ketjut. Linnuilla on vain κ-kevytketjuja.Kamelieläimillä on vasta-aineita, joissa ei ole lainkaan kevytketjuja.[7]
Vasta-aineet sitoutuvat niitä tuottaneelle eliölle haitallisiin tekijöihin ei-kovalenttisesti.[2] Sidos on silti usein hyvin vahva ja sendissosiaatiovakio on kertaluokkaa 1·10–8–1·10–12.[13] Haittatekijät voivat olla esimerkiksivirusten tartuttamia soluja, viruksia,bakteereita, myrkyllisiäproteiineja (esimerkiksi bakteerien tuottamia) taialkueläimiä.[2] Vasta-aineiden sitomien aineiden massa ei yleensä ole alle 5 000 g/mol, mutta pienetkin molekyylit voivat aiheuttaa vasta-ainevälitteisen immuunireaktion sitoutumalla isompiin aineisiinhapteeneina, jolloin ison aineen rakenne muuttuu siten että siihen muodostuu jokin antigeeninen alue eli epitooppi ja jokin vasta-aine voi sitoutua siihen.[3]
Vasta-aine voi sitoutumalla haittatekijään neutraloida sen, jolloin tekijä ei saa aikaan haitallisia vaikutuksiaan. Esimerkiksi viruksessa vasta-aine voi sitoutua johonkin sen tartunnan kannalta välttämättömistä pintaproteiineista, jolloin virus ei pysty tartuttamaan soluja.[2]
Vasta-aine voi neutralisoinnin lisäksi tai sen sijaan sitoutumisellaan merkitä haittatekijänmakrofagien tuhottavaksi. Koko tapahtumaa sanotaanopsonisaatioksi. Vasta-aine voi liittyä esimerkiksi bakteeriin. Makrofagi tunnistaa sitoutuneen vasta-aineen ja tuhoaa bakteerin nielemällä sen. Tapahtuu siisfagosytoosi.[2] Tunnistus tapahtuu makrofagin pinnassa olevienFc-reseptorien avulla, jotka sitoutuvat vasta-aineen Fc-alueeseen (katso kohtaFab- ja Fc-alue).[3] Muun muassa ihmisillä Fc-reseptoreita on useita erilaisia, joista kukin sitoutuu vain tietyntyyppisiin vasta-aineisiin. Fc-reseptoreita on muissakin soluissa.[5] Koska kussakin vasta-aineessa on vähintään kaksi antigeeniä sitovaa kohtaa, ne voivat liittää useita haittatekijöitä yhteen estäen niiden leviämistä. Tätä sanotaan aggregaatioksi tai agglutinaatioksi. Makrofagit voivat tuhota kertymän.[2]
Vasta-aineen sitoutuminen haittatekijään voi myös aktivoidakomplementtijärjestelmän. Tämä saa aikaankalvotuhokompleksin (eng.membrane attack complex, MAC) muodostumisen haittatekijänsolukalvoon. Yleensä tekijä on bakteeri. MAC muodostaa reiän kalvoon, jolloinioneita ja vettä virtaa hallitsemattomasti bakteerin sisään, bakteeri turpoaa ja lopulta halkeaa. Komplementtijärjestelmän aktivaatio myös lisää paikallisesti tulehdusta ja fagosytoosia, jotka edistävät haittatekijöiden tuhoamista.[2]
Ihmisillä vasta-aineiden raskasketjuja koodaageeniIGH. Se onkromosomissa 14 kohdassa 14q32.33. Sen pituus on yleensä noin 1 250kiloemäsparia (kb). Kappa-(κ-)kevytketjua koodaa geeniIGK. Se on kromosomissa 2 kohdassa 2p11.2. Sen pituus on yleensä noin 1 820 kb. Lambda-(λ-)kevytketjua koodaa geeniIGL. Se on kromosomissa 22 kohdassa 22q11.2. Sen pituus on yleensä noin 1 050 kb. Edeltävissä geeneissä on eri alueita, joita ovat[14]
Nämä geenien alueet koodaavat samannimisiäproteiinidomeeneita vasta-aineproteiineissa. D-alueita on vain raskasketjujenIGH-geenissä. Tässä geenissä D-, J- ja C-alueita on vastaavasti 23, 6 ja 9.IGK-geenissä J- ja C-alueita on vastaavasti 5 ja 1.IGL-geenissä J- ja C-alueita on vastaavasti 4–5 ja 4–5. V-alueiden määräIGH-, IGK- jaIGL-geeneissä vaihtelee riippuen ihmisestä. Kussakin geenissä on noin 30–50 V-aluetta.[14]
Eliöt pystyvät tuottamaan vain muutaman vasta-ainetyypin. Näistä kussakin on kuitenkin rakenteeltaan vaihtelevia alueita, joiden rakennevaihtelun takia esimerkiksi ihmiset voivat teoriassa tuottaa ainakin sata miljardia (1011) eri vasta-ainetta. Näistä kukin voi vaihtelevista alueistaan sitoutua ainakin yhteen keskenään erilaiseen epitooppiinantigeeneissä. Vasta-ainevaihtoehtojen lukumäärän takia eliöt voivat periaatteessa tuottaa vasta-aineen mitä tahansa taudinaiheuttajaa tai muuta eliölle haitallista tekijää vastaan. Ihmisillä vastamuodostuneetB-solut läpikäyvätluuytimessäV(D)J-rekombinaation, joka saa aikaan osan miljardeista vasta-ainevaihtoehdoista. Rekombinaatiossa karsitaan vasta-ainegeenien V-, D- ja J-alueita, joita on monia (katso kohtageenit).[14]
Sitten vasta-aineista tehdäänitsetolerantteja: tässä vaiheessa B-soluista karsitaan pois ne, jotka tuottavat kehon omiin osiin sitoutuvia ja siksi haitallisia vasta-aineita. Karsinta tapahtuu ensin luuytimessä, josta solut sitten vapautuvat. Loppukarsinta tapahtuu pääosinimusuonistossa.[14]
Kohdatessaan antigeenin, B-solut läpikäyvätluokanvaihdon, jossa aiemmin vainIgD- jaIgM-vasta-aineita tuottava solu erikoistuu tuottamaan vainIgA-,IgE- taiIgG-vasta-aineita. Luokanvaihdossa karsitaan vasta-ainegeenien C-alueita.[14] Ihmisillä pieni määrä poikkeuksellisia B-soluja voi tosin erikoistua tuottamaan vain IgD:itä.[9]
Antigeenin kohtaamisen seurauksena B-solu myös jakautuu useasti imusuonistonitukeskuksissa. Kussakin jakautumisessa tapahtuu tarkoituksenmukaisia mutaatioita vasta-aineiden geeneissä, jotka lisäävät vasta-ainekirjoa V(D)J-rekombinaation tapaan. Näitä mutaatioita kutsutaan nimelläsomaattinen hypermutaatio.[5]
V(D)J-rekombinaatio. Ylin vaihe on ensimmäinen ja alin viimeinen. 1. muuntumaton raskasketjun geeni 2. osa D- ja J-alueista poistuu satunnaisesti RAG1-2:n avulla 3. DJ-alue muodostuu 4. osa V- ja J-alueista poistuu satunnaisesti RAG1-2:n avulla 5. VDJ-alue muodostuu
Muun muassa ihmisillä vastamuodostuneen B-solun kehittyessä luuytimessä,RAG1-2-entsyymi katkaisee satunnaisesti kaksi kohtaa solun raskasketjua koodaavanDNA:n D- ja J-alueiden vierestä. Katkaistujen kohtien välinen alue DNA:sta leikkautuu pois ja muut entsyymit liittävät D- ja J-alueet yhteen DJ-alueeksi eli eheäksi DNA-ketjuksi. D- ja J-alueita on monia, joten ne voivat tuottaa useita eri DJ-yhdistelmiä. Sitten DJ-alue liittyy samalla tavoin RAG1-2-välitteisesti ja satunnaisesti johonkin kymmenistä V-alueista. Muodostuu VDJ-alue, joka on lopullinen osa B-solun DNA:ta. Koko tapahtumaa sanotaanV(D)J-rekombinaatioksi. Sama ylimääräistä DNA:ta karsiva ja sitä satunnaisesti eri tavoin yhdistelevä rekombinaatio tapahtuu myös kevytkejuille, mutta niissä ei ole D-alueita, jota nimen "V(D)J" sulut merkitsevät. Rekombinaation jälkeen B-solut voivat tuottaasilmukoitumisen kauttaIgD- jaIgM-vasta-aineita.[14]
V-, D- ja J-alueita on kutakin useampi kuin yksi, joten osittain niiden mahdollisten yhdistelmien takia ihmiset voivat suuren määrän eri vasta-aineita.[14] Esimerkiksi ihmisten raskasketjun geenissä D-, J- ja V-alueita on vastaavasti 23, 6 ja noin 40 (katso kohtageenit). Näiden yhdistelmiä on 23×6×40 = 5 520. κ- ja λ-kevytketjun geeneissä J- ja V-alueita on kummassakin vastaavasti 5 ja noin 40, joten yhdistelmiä on 200. Ihmisillä V(D)J-rekombinaatio tuottaa siten 5 520×200×200 ≈ 220 miljoonaa erilaista vasta-ainetta.Luokanvaihto jasomaattiset hypermutaatiot lisäävät määrää entisestään.
V(D)J-rekombinaatiossa sattuu virheitä elimutaatioita. Siksi siinä muodostuu jonkin verranB-soluja, jotka eivät pysty tuottamaan vasta-aineita. V(D)J-rekombinaatio on myös satunnaista, jonka takia ihmisillä jopa 50–80 % siinä tuotetuista vasta-aineista sitoutuu kehon omiin aineisiin. Nämä voisivat aiheuttaa immuunijärjestelmän hyökkäyksen eliötä itseään vastaan. Tällaisia vasta-aineita tuottavat B-solut kuitenkin karsitaan pääosin pois luuytimessä ja pienempi osa karsitaan myöhemmin imusuonistossa monimutkaisin mekanismein. Tällöin vasta-aineet kehittyvät sietämään eliötä itseään, eli vasta-aineet ovatitsetolerantteja. Mekanismit voivat tosin poikkeustiloissa toimia virheellisesti. Tämä voi johtaa erilaisiinautoimmuunisairauksiin, joissa vasta-aineet hyökkäävät eliötä itseään vastaan, tai perinnöllisiin immuunikatosairauksiin, joissa toimivia vasta-aineita ei muodostu tarpeeksi.[15]
Luuytimessä tapahtuvia itsetoleranssia kehittävien suojamekanismien kokonaisuutta sanotaan englanniksi nimelläcentral tolerance eli keskustoleranssi. Mekanismi on epätäydellinen ja ihmisillä tämän käsittelyn jälkeen noin 10 % luuytimestä vapautuneista B-soluista ei ole tuottamiltaan vasta-aineiltaan itsetolerantteja. Muualla kuin luuytimessä tapahtuvat mekanismit poistavat pääosan lopuista ei-itsetoleranteista vasta-aineista. Näitä myöhempiä mekanismeja sanotaan nimelläperipheral tolerance eli ääreistoleranssi.[15]
Ihmisillä V(D)J-rekombinaation läpikäyneet, mutta vielä epäkypsät ja luuytimessä olevat B-solut tuottavat pinnoilleenIgM:iä jaIgD:itä.[9] Nämä muodostavat B-solun pinnalla olevienCD79A-CD79B- eli Igα-Igβ-proteiiniparien kanssa B-solureseptoriksi (BCR) kutsutun kokonaisuuden. Reseptorin osana oleva vasta-aine voi sitoaantigeenin, jotka ovat yleensä tässä vaiheessa kehon omia luuytimessä olevia aineita. BCR:n kautta välittyy vahva vaste jos vasta-aine sitoutuu johonkin kehon omaan aineeseen. Solun tuottamat vasta-aineet ovat tällöin todennäköisesti haitallisua ihmiselle eli ei-itsetolerantteja. Keskivahva vaste ilmenee, jos BCR ei sitoudu mihinkään antigeeniin. Vastetta ei ole, jos B-solun vasta-ainegeenit ovat virheellisen V(D)J-rekombinaation seurauksena toimimattomat.[15]
Epäkypsiä B-soluja siis testataan ennen kuin ne kypsyvät osaksi immuunijärjestelmää. Solu aistiin BCR:n vasteen. Vasteen aiheuttamattomat eli vasta-aineiltaan toimimattomat B-solut ja liian vahvan vasteen aiheuttavat haitalliset B-solut kuolevatapoptoosin kautta tai sitten ne läpikäyvät reseptorimuokkauksen (eng.receptor editing). Reseptorimuokkaus on näiden ongelmien pääasiallinen käsittelytapa. Siinä B-solu läpikäy V(D)J-rekombinaation uudelleen ja viallinen/haitallinen solu yritetään korjata tuhoamisen sijaan.[14]
Keskustoleranssijärjestelmän käsittelyn B-solut poistuvat luuytimestä. Kaikkia kehon mahdollisina antigeeneinä toimivia aineita ei ole luuytimessä ja osin tästä syystä B-solut läpikäyvät ääreistoleranssin käsittelyn. Tämä käsittely tapahtuu lähinnähaimassa jaimusuonistossa. Käsittelyssä on paljon palautuvia mekanismeja. Se on siten mukautuvampi kuin keskustoleranssin käsittely. Ääreistoleranssin tulee sallia sellaisten vasta-aineiden tuotto, jotka saattavat sitoutua paratoopeistaan jossain määrin myös kehon omiin osiin. Taudinaiheuttajissa voi nimittäin olla epitooppisia rakenteita, jotka ovat samankaltaisia kuin jotkin ihmiskehon aineissa.[15]
Luokanvaihto. Mustat vinoneliöt: S-alueita. Muut värilliset kuin purppura VDJ: C-alueita. 1. V(D)J-rekombinaation läpikäynyt raskasketjun geeni. 2. C-alueet leikkautuvat pois S-alueiden kohdalta. 3. Jäljelle jäävän geenin ja pois leikkautuneen alueen S-alueet liittyvät yhteen.
Normaalisti luokanvaihto eli isotyypin vaihto tapahtuu B-solun pinnanIgM:n taiIgD:n sitoessa keholle vierasantigeeni. Luokanvaihdossa V(D)J-rekombinaation läpikäyneistä B-soluista kukin erikoistuu tuottamaan jokoIgA-,IgE taiIgG-vasta-aineita. Ennen luokanvaihtoa nämä B-solut voivat tuottaa vain IgD- ja IgM-vasta-aineita.[14] Ihmisillä on tosin pieni määrä poikkeuksellisia solujanielun imukudoksessa (muun muassanielurisoissa), jotka erikoistuvat tuottamaan vain IgD:itä.[9] Luokanvaihto on myösrekombinaatioreaktio ja se tapahtuu luuytimessä. Toisin kuin V(D)J-rekombinaatio, luokanvaihto ei ole satunnainen tapahtuma vaan säädelty.[11]
Luokanvaihdossa B-solun DNA:sta poistetaan ylimääräiset C-alueet katkaisemalla DNA kahdesta kohtaa C-alueita sisältävältä alueelta. Katkeamiskohtien väliin jäävä alue poistuu ja liittyy päistään itsensä sulkevaksi silmukaksi. Katkeaminen tapahtuu S-alueiden kohdalta. S-kirjain tulee englanninkielen sanastaswitch. S-alueet ovat C-alueiden vieressä DNA:n 5'-pään puolella.Aktivaation indusoima sytidiinideaminaasi -entsyymi aloittaa luokanvaihdon deaminoimalla S-alueidensytosiinejaurasiileiksi. Katkeaminen tapahtuu näiden urasiilien kohdaltaDNA:n korjausmekanismin emäksen korjausentsyymien avulla. Katkenneet päät liitetään taas yhtäjaksoiseksi DNA:ksi perimän korjausmekanismein, jolloin luokanvaihto on valmis.[11]
Ihmisillä ja muilla eliöillä V(D)J-rekombinaation, luokanvaihdon ja itsetoleranssitestit läpikäyneenB-solun altistuessa imusuonistossa sen vasta-aineisiin sitoutuvalle antigeenille, solu alkaajakautua nopeasti jossakin imusuonistonitukeskuksessa. Jakautumisessa B-solun DNA:ssa tapahtuu tarkoituksenmukaisesti tietynlaisia satunnaisia mutaatioita, jotka muuntavat kunkin jakautuneen solun vasta-aineiden sitoutumisherkkyyttä eri vasta-aineille. Tapahtumaa sanotaansomaattiseksi hypermutaatioksi ja se lisää vasta-ainekirjoa entisestään. Ihmisillä tapahtumanmutaatiotaajuus on suunnilleen 1 mutaatio per 1 000 DNA:n emästä per solujakautuminen.[5]
Immunoglobuliini G:tä (IVIG) käytetään esimeriksi dermatomyosiittiin, Guillain–Barre oireyhtymään, krooniseen tulehdukselliseen myeliiniä tuhoavaan polyneuropatiaan, multifokaaliseen mogtoriseen neuropatiaan ja myasthenia gravikseen sekä eräisiin ihosairauksiin[17].
Vasta-aineita käytetään myös kohdentamaan niihin liitettyjä aineita tiettyihin kudoksiin. Vasta-aineisiin voi esimerkiksi olla liitettynä radioaktiivisiaisotooppeja, jotka vasta-aine kohdentaa syöpäkasvaimeen osana syöpähoitoa: tätä sanotaan radioimmunoterapiaksi.[18]
Lääkinnälliset vasta-aineet ovat usein kimeerisiä tai humanisoitujamonoklonaalisia vasta-aineita, jotka on tuotettu muissa eläimissä kuin ihmisissä. Kimeerisissä vasta-ainelääkkeissä niiden nimen pääte on usein "-ksimabi" ja niissä jopa 65 % eläimen vasta-aineen rakenteesta on tehtygeenimuuntelun avulla samanlaisiksi kuin ihmisillä. Humanisoiduissa vasta-ainelääkkeissä nimen pääte on usein "-tsumabi" ja niiden rakenteesta noin 95 % on tehty samanlaisiksi kuin ihmisillä. Muuntelun takia ihmiskehon immuunijärjestelmä ei tunnista näitä vasta-ainelääkkeitä yhtä herkästi vieraiksi aineiksi, kuin ilman muuntelua, ja ala hylkimään lääkkeitä, jolloin voisi ilmetä haittavaikutuksia.[18]
Vasta-aineita käytetään tieteellisessä tutkimuksessa erilaisten aineiden mittauksessa. Lääketieteessä niitä käytetään esimerkiksi joidenkin sairauksien, myrkytysten tai päihteiden käytön havaitsemiseen. Vasta-aineet voivat sitoutua vaikkapa verinäytteestä, virtsasta tai syljestä löytyviin hormoneihin (esimerkiksi raskaudesta kertovaistukkahormoni), bakteereihin (esimerkiksistreptokokit,klamydia jaHelicobacter pylori), viruksiin (esimerkiksiB- jaC-hepatiitti), loisiin (esimerkiksimalaria), päihteisiin tai sairauksista kieliviin biomarkkereihin, kuten sydänlihasvauriossa ilmenevääntroponiiniin tai eturauhassyövässä muodostuvaanprostataspesifiseen antigeeniin. Näiden aineiden havaitseminen tai viitearvoista poikkeava määrä voi auttaa lääketieteellisen diagnoosin tekemisessä.[19]
Vasta-aineita käyttävissä tutkimusmenetelmissä havaitseminen perustuu usein jonkin aineen väriin,fluoresenssiin tailuminesenssiin. Aine voi olla vasta-aine itse, joka sitoutumisellaan leimaa jonkin tietyn aineen, jolloin vasta-aineen sitova aine on havaittavissa eri menetelmin. Leima-aineina saatetaan harvoin käyttää myös radioaktiivisia isotooppeja (katsoisotooppileimaus).[19]
