Antigen

Eine Illustration, die zeigt, wie Antigene die induzieren Immunsystem Reaktion durch Interaktion mit einem Antikörper das passt dem molekulare Struktur eines Antigens

Im Immunologie, ein Antigen (Ag) ist ein Molekül oder molekular Struktur oder irgendwelche Fremdpartikel oder ein Pollenkorn, das an eine bestimmte binden kann Antikörper oder T-Zell-Rezeptor.[1] Das Vorhandensein von Antigenen im Körper kann eine auslösen Immunreaktion.[2] Der Begriff Antigen Ursprünglich auf eine Substanz verwiesen, die ein Antikörpergenerator ist.[3] Antigene können sein Proteine, Peptide (Aminosäureketten), Polysaccharide (Ketten von Monosacchariden/einfacher Zucker), Lipide, oder Nukleinsäuren.[4]

Antigene werden von Antigenrezeptoren, einschließlich Antikörpern und T-Zell-Rezeptoren, erkannt. Verschiedene Antigenrezeptoren werden von Zellen des Immunsystems hergestellt, so dass jede Zelle eine Spezifität für ein einzelnes Antigen hat. Bei Exposition gegenüber einem Antigen, nur der Lymphozyten, die erkennen, dass Antigene aktiviert und erweitert werden, ein Prozess als bekannt als klonale Selektion.[4] In den meisten Fällen kann ein Antikörper nur auf ein spezifisches Antigen reagieren und binden; In einigen Fällen können Antikörper jedoch möglicherweise Kreuzreaktionen und bin mehr als ein Antigen.

Das Antigen kann aus dem Körper stammen ("Self-Protein") oder aus der externen Umgebung (" Nicht selbst ").[2] Das Immunsystem identifiziert und greift "nicht selbst selbst" externe Antigene und reagiert normalerweise nicht auf Self-Protein wegen Negative Auswahl von T -Zellen in dem Thymusdrüse und B -Zellen in dem Knochenmark.[5]

Impfungen sind Beispiele für Antigene in einer immunogenen Form, die einem Empfänger absichtlich verabreicht werden, um die Gedächtnisfunktion des Adaptives Immunsystem In Richtung Antigene des Erregers, der in diesen Empfänger eindringt. Der Impfstoff für saisonale Influenza ist ein häufiges Beispiel.[6]

Etymologie

Paul Ehrlich prägte den Begriff Antikörper (auf Deutsch Antikörper) in seinem Seitenketh-Theorie Ende des 19. Jahrhunderts.[7] Im Jahr 1899, Ladislas Deutsch (László Detre) Die hypothetischen Substanzen auf halber Strecke zwischen bakteriellen Bestandteilen und Antikörpern "Substanzen immunogènes ou Antigènes" (Antigene oder immunogene Substanzen). Er glaubte ursprünglich, diese Substanzen als Vorläufer von Antikörpern zu sein, genau wie Zymogen ist ein Vorläufer eines Enzyms. Bis 1903 verstand er jedoch, dass ein Antigen die Produktion von Immunkörpern (Antikörper) induziert und schrieb, dass das Wort das Wort Antigen ist eine Kontraktion von Antisomatogen (Immunkörperbildner). Das Oxford Englisch Wörterbuch zeigt an, dass die logische Konstruktion "Anti (Körper) -gen" sein sollte.[8]

Terminologie

  • Epitop - Die unterschiedlichen Oberflächenmerkmale eines Antigens, ITS Antigene Determinante.
    Antigene Moleküle, normalerweise "große" biologische Polymere, weisen normalerweise Oberflächenmerkmale auf, die als Wechselwirkungspunkte für spezifische Antikörper wirken können. Ein solches Merkmal ist ein Epitop. Die meisten Antigene haben das Potenzial, an mehrere Antikörper gebunden zu sein, von denen jedes für eines der Epitope des Antigens spezifisch ist. Unter Verwendung der "Sperre und Schlüssel" -Metapher kann das Antigen als eine Reihe von Schlüssel (Epitope) angesehen werden, die jeweils mit einem anderen Schloss (Antikörper) übereinstimmen. Verschiedener Antikörper Idiotypen, jeweils haben sich eindeutig gebildet Komplementaritätsbestimmende Regionen.
  • Allergen - eine Substanz, die in der Lage ist, eine zu verursachen allergische Reaktion. Die (schädliche) Reaktion kann nach Exposition durch Einnahme, Inhalation, Injektion oder Kontakt mit der Haut auftreten.
  • Superantigen -Eine Klasse von Antigenen, die eine unspezifische Aktivierung von T-Zellen verursachen, was zu einer polyklonalen T-Zell-Aktivierung und massiven Aktivierung führt Zytokin Veröffentlichung.
  • Tolerogen -eine Substanz, die aufgrund ihrer eine bestimmte Immunverantwortlichkeit hervorruft molekulare Form. Wenn sich seine molekulare Form verändert, kann ein Tolerogen ein werden Immunogen.
  • Immunoglobulin-Bindungsprotein -Proteine ​​wie z. Protein a, Protein g, und Protein l die in der Lage sind, an Positionen außerhalb der Antigen-Bindungsstelle an Antikörper zu binden. Während Antigene das "Ziel" von Antikörpern sind, greifen Immunglobulin-bindende Proteine ​​"Antikörper" an.
  • T-abhängiges Antigen-Antigene, die die Unterstützung von T-Zellen erfordern, um die Bildung spezifischer Antikörper zu induzieren.
  • T-unabhängige Antigen-Antigene, die B-Zellen direkt stimulieren.
  • Immundominante Antigene - Antigene, die dominieren (über alle anderen von a Erreger) in ihrer Fähigkeit, eine Immunantwort zu erzeugen. T -Zell -Reaktionen werden typischerweise gegen relativ wenige immundominante Epitope gerichtet, wenn auch in einigen Fällen (z. B. Infektion mit dem Malaria Erreger Plasmodium spp.) Es wird über eine relativ große Anzahl von Parasitenantigenen verteilt.[9]

Antigen-präsentierende Zellen Präsentieren Antigene in Form von Peptiden auf Histokompatibilitätsmoleküle. Die T -Zellen erkennen die Antigene selektiv; Abhängig vom Antigen und der Art des Histokompatibilitätsmoleküls werden verschiedene Arten von T -Zellen aktiviert. Für die TCR-Erkennung von T-Zellrezeptor (TCR) muss das Peptid in kleine Fragmente in der Zelle verarbeitet und durch a präsentiert werden Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC).[10] Das Antigen kann die Immunantwort ohne die Hilfe eines nicht auslösen immunologisches Adjuvans.[11] In ähnlicher Weise spielt die adjuvante Komponente von Impfstoffen eine wesentliche Rolle bei der Aktivierung des angeborenen Immunsystems.[12][13]

Ein Immunogen ist eine Antigensubstanz (oder Addukt) Das kann eine humorale (angeborene) oder zellvermittelte Immunantwort auslösen.[14] It first initiates an innate immune response, which then causes the activation of the adaptive immune response. An antigen binds the highly variable immunoreceptor products (B-cell receptor or T-cell receptor) once these have been generated. Immunogens are those antigens, termed immunogen, capable of inducing an immune response.[15]

At the molecular level, an antigen can be characterized by its ability to bind to an antibody's Paratope. Different antibodies have the potential to discriminate among specific epitopes present on the antigen surface. EIN Hapten is a small molecule that can only induce an immune response when attached to a larger carrier molecule, such as a Protein. Antigene können sein Proteine, polysaccharides, Lipide, nucleic acids or other biomolecules.[4] This includes parts (coats, capsules, cell walls, flagella, fimbriae, and toxins) of Bakterien, Viren, und andere Mikroorganismen. Non-microbial non-self antigens can include pollen, egg white, and proteins from transplanted tissues and organs or on the surface of transfused blood cells.

Quellen

Antigens can be classified according to their source.

Exogene Antigene

Exogenous antigens are antigens that have entered the body from the outside, for example, by Inhalation, Einnahme oder Injektion. The immune system's response to exogenous Antigene is often subclinical. Durch Endozytose oder Phagozytose, exogenous antigens are taken into the antigen-presenting cells (APCs) and processed into fragments. APCs then present the fragments to T helper cells (CD4+) by the use of class II histocompatibility molecules on their surface. Some T cells are specific for the peptide:MHC complex. They become activated and start to secrete cytokines, substances that activate cytotoxic T lymphocytes (CTL), antibody-secreting B -Zellen, Makrophagen and other particles.

Some antigens start out as exogenous and later become endogenous (for example, intracellular viruses). Intracellular antigens can be returned to circulation upon the destruction of the infected cell.

Endogene Antigene

Endogenous antigens are generated within normal cells as a result of normal cell Stoffwechsel, or because of viral or intracellular bacterial Infektion. The fragments are then presented on the cell surface in the complex with MHC -Klasse i molecules. If activated cytotoxic CD8+ T -Zellen recognize them, the T cells secrete various Toxine that cause the Lyse oder Apoptose of the infected cell. In order to keep the cytotoxic cells from killing cells just for presenting self-proteins, the cytotoxic cells (self-reactive T cells) are deleted as a result of Toleranz (negative selection). Endogenous antigens include xenogenic (heterologous), autologous und idiotypic oder allogenic (homologous) antigens. Sometimes antigens are part of the host itself in einem (n Autoimmunerkrankung.[2]

Autoantigene

Ein autoantigen is usually a Self-Protein or protein complex (and sometimes DNA or RNA) that is recognized by the immune system of patients with a specific Autoimmunerkrankung. Under normal conditions, these self-proteins should not be the target of the immune system, but in autoimmune diseases, their associated T cells are not deleted and instead attack.

Neoantigene

Neoantigens are those that are entirely absent from the normal human genome. As compared with nonmutated self-proteins, neoantigens are of relevance to tumor control, as the quality of the T cell pool that is available for these antigens is not affected by central T cell tolerance. Technology to systematically analyze T cell reactivity against neoantigens became available only recently.[16] Neoantigens can be directly detected and quantified through a method called MANA-SRM developed by a molecular diagnostics company, Complete Omics Inc., through collaborating with a team in Johns Hopkins University School of Medicine.[17]

Virale Antigene

For virus-associated tumors, such as Gebärmutterhalskrebs and a subset of head and neck cancers, epitopes derived from viral open reading frames contribute to the pool of neoantigens.[16]

Tumorantigene

Tumorantigene are those antigens that are presented by MHC -Klasse i oder MHC -Klasse II molecules on the surface of tumor cells. Antigens found only on such cells are called tumor-specific antigens (TSAs) and generally result from a tumor-specific Mutation. More common are antigens that are presented by tumor cells and normal cells, called tumor-associated antigens (TAAs). Cytotoxic T lymphocytes that recognize these antigens may be able to destroy tumor cells.[16]

Tumor antigens can appear on the surface of the tumor in the form of, for example, a mutated receptor, in which case they are recognized by B -Zellen.[16]

For human tumors without a viral etiology, novel Peptide (neo-epitopes) are created by tumor-specific DNA alterations.[16]

Verfahren

A large fraction of human tumor mutations is effectively patient-specific. Therefore, neoantigens may also be based on individual tumor genomes. Deep-sequencing technologies can identify mutations within the protein-coding part of the Genom (das Exom) and predict potential neoantigens. In mice models, for all novel protein sequences, potential MHC-binding peptides were predicted. The resulting set of potential neoantigens was used to assess T cell reactivity. Exome–based analyses were exploited in a clinical setting, to assess reactivity in patients treated by either tumor-infiltrating lymphocyte (TIL) cell therapy or checkpoint blockade. Neoantigen identification was successful for multiple experimental model systems and human malignancies.[16]

Die falsche negative Rate der Krebs-Exomsequenzierung ist niedrig-d. H.: Die Mehrheit der Neoantigene tritt innerhalb einer exonischen Sequenz mit ausreichender Abdeckung auf. Die überwiegende Mehrheit der Mutationen in exprimierten Genen produziert jedoch keine Neoantigene, die von autologen T -Zellen erkannt werden.[16]

Ab dem Jahr 2015 reicht die Auflösung der Massenspektrometrie nicht aus, um viele falsch positive Aussagen aus dem Pool von Peptiden auszuschließen, die durch MHC -Moleküle dargestellt werden können. Stattdessen werden Algorithmen verwendet, um die wahrscheinlichsten Kandidaten zu identifizieren. Diese Algorithmen berücksichtigen Faktoren wie die Wahrscheinlichkeit von proteasomal Verarbeitung, Transport in die endoplasmatisches Retikulum, Affinität für die relevante MHC -Klasse I. Allele und Genexpression oder Proteintranslationsniveaus.[16]

Die Mehrheit der in unvoreingenommenen Bildschirmen identifizierten menschlichen Neoantigenen zeigt eine hohe vorhergesagte MHC -Bindungsaffinität. Kleinere Histokompatibilitätsantigene, eine konzeptionell ähnliche Antigenklasse, werden auch durch MHC -Bindungsalgorithmen korrekt identifiziert. Ein weiterer potenzieller Filter untersucht, ob die Mutation die MHC -Bindung verbessert. Die Art der zentralen TCR-exponierten Reste von MHC-gebundenen Peptiden ist mit einer Peptidimmunogenität verbunden.[16]

Geburt

Ein natives Antigen ist ein Antigen, das von einem APC noch nicht zu kleineren Teilen verarbeitet wird. T -Zellen Native Antigene kann nicht binden, erfordern jedoch, dass sie von APCs verarbeitet werden, während B -Zellen kann durch native aktiviert werden.

Antigenspezifität

Die Antigenspezifität ist die Fähigkeit der Wirtszellen, ein Antigen spezifisch als einzigartige molekulare Einheit zu erkennen und es von einem anderen mit exquisiter Präzision zu unterscheiden. Die Antigenspezifität ist hauptsächlich auf die Seitenkettenkonformationen des Antigens zurückzuführen. Es ist messbar und muss nicht linear oder von ratebegrenzter Schritt oder Gleichung sein.[2][6] Beide T -Zellen und B -Zellen sind zelluläre Komponenten von adaptive Immunität.[2][4]

Siehe auch

Verweise

  1. ^ "Antikörper". National Human Genome Research Institute, US -amerikanische National Institutes of Health. 2020. Abgerufen 13. Oktober 2020.
  2. ^ a b c d e "Immunsystem und Störungen". MedlinePlus, US National Institute of Medicine. 28. September 2020. Abgerufen 13. Oktober 2020.
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  4. ^ a b c d Abbas, Abul K.; Lichtman, Andrew; Pillai, Shiv (2018). "Antikörper und Antigene". Zelluläre und molekulare Immunologie (9. Aufl.). Philadelphia: Elsevier. ISBN 978-0-323-52324-0.
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