抗體如何對付各種病原體？

疫苗之所以能夠發(fā)揮作用，是因為它能促使人體產(chǎn)生抗體，從而達(dá)到免疫的效果。那么，抗體是如何產(chǎn)生的，又怎么發(fā)揮作用呢？

抗體多樣性從何而來

抗體是適應(yīng)性免疫的成員，具有特異性。為了應(yīng)對各種自然界存在的各種病毒、細(xì)菌、真菌和寄生蟲（統(tǒng)稱為病原體），科學(xué)家估計，人體大約需要1億種抗體?？贵w是由B細(xì)胞產(chǎn)生的，也就是說人體需要的B細(xì)胞種類約為1億種。

然而，人體所有細(xì)胞均來源于受精卵的分裂，除了復(fù)制時可能出現(xiàn)的些許差錯，所有子代細(xì)胞的DNA都是受精卵DNA一模一樣的拷貝。DNA就像編碼信息可以被解密為另一種語言——蛋白質(zhì)，抗體的化學(xué)本質(zhì)也是蛋白質(zhì)，如果是這樣的話，每個B細(xì)胞應(yīng)該會產(chǎn)生同樣的抗體。那么抗體的多樣性又是從何而來？

日本科學(xué)家利根川進(jìn)于1977年解開了這個謎，十年后他也因闡明抗體多樣性的遺傳原理獲得諾貝爾獎。利根川進(jìn)假定傳統(tǒng)的理論總體上是正確的，但是可能有例外。所有的B細(xì)胞起初具有相同的DNA，但當(dāng)他們分化成熟后，用于制造抗體的基因改變了、多樣化了。通過研究比較成熟的B細(xì)胞和未成熟的B細(xì)胞的DNA序列，這一假設(shè)被證實，并且科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了抗體基因的模塊化設(shè)計。

未成熟的B細(xì)胞有4大類抗體基因模塊，每一類又由序列稍有不同的基因拷貝組成，而成熟的B細(xì)胞從這4類基因進(jìn)行選擇和組合，從而形成自身獨特的基因。就像玩紙牌一樣，同樣一副牌，洗牌之后，每個人抽到的組合多種多樣。

成熟B細(xì)胞中抗體的重鏈和輕鏈基因均由這種“混合-匹配”策略形成，由此可以產(chǎn)生約1千萬種不同的B細(xì)胞。加上DNA片段連接時可能會發(fā)生的核酸刪減或額外增加，B細(xì)胞的多樣性也會進(jìn)一步增加，因此人體內(nèi)的抗體的種類可以達(dá)到大約1億種。

同樣的原則在生物世界并不罕見，例如，20種氨基酸可串聯(lián)折疊成無數(shù)種蛋白質(zhì)大分子，4種脫氧核糖核苷酸可組成各種DNA遺傳信息，單糖分子的組合連接形成各種多糖……

這些結(jié)構(gòu)最小的單元就像計算機(jī)程序代碼中的碼元，即使二進(jìn)制里看似無比簡單的0和1也可以組成無數(shù)序列，碼出令人驚嘆的內(nèi)容。

抗體的死亡之吻

在我們還沒接觸到病原體之前，基因早就準(zhǔn)備了多種多樣的抗體，那么它們是如何發(fā)揮作用的呢？

當(dāng)某種病原體入侵體內(nèi)時，最初由相應(yīng)B細(xì)胞表面的抗體識別病原體表達(dá)的抗原，此時的抗體也叫B細(xì)胞受體（BCRs）。每個B細(xì)胞約有1萬個BCR，某個B細(xì)胞的BCR撞上與它匹配的抗原后，B細(xì)胞被刺激，就會增殖，而且B細(xì)胞會轉(zhuǎn)變?yōu)榭贵w制造工廠（此時叫漿細(xì)胞），一邊生產(chǎn)一邊將抗體運(yùn)送出細(xì)胞到血液中，去對付同樣在增殖的病原體。

抗體的結(jié)構(gòu)可分為Fab片段和Fc片段，F(xiàn)ab含有可變區(qū)，即每種抗體具有不同的抗原結(jié)合位點。當(dāng)機(jī)體受到特定抗原刺激后，B細(xì)胞會產(chǎn)生特異性抗體——一支專業(yè)對抗入侵者的敢死隊。

抗體就像連接抗原和巨噬細(xì)胞的橋梁，一端（Fab）結(jié)合抗原，另一端（Fc）結(jié)合巨噬細(xì)胞膜表面Fc受體，從而介導(dǎo)抗原被巨噬細(xì)胞所吞噬。這就像抗體給予抗原一個死亡之吻，讓巨噬細(xì)胞將其毀滅，只不過抗體也作為抗原抗體復(fù)合物的一部分和抗原同歸于盡了，免疫系統(tǒng)的很多成員都是這樣勇敢無私地保衛(wèi)著主人的健康。

免疫中的克隆選擇性

為了應(yīng)對不同病原體，我們體內(nèi)存在多種B細(xì)胞，但每種B細(xì)胞的數(shù)量并不多，只有在特定病原體入侵時，人體才會生產(chǎn)出更多能對付這種病原體的一類B細(xì)胞，這種現(xiàn)象在免疫學(xué)中被稱為克隆選擇性。

這樣的設(shè)計一方面避免各種各樣的B細(xì)胞塞滿我們的血液，因為很多B細(xì)胞可能不會派上用場。例如，你可能一生都不會得SARS或艾滋病毒等等，就不會需要大量的能產(chǎn)生相應(yīng)抗體的B細(xì)胞。

另一方面，免疫應(yīng)答經(jīng)過大約1周，當(dāng)免疫系統(tǒng)將入侵者消滅完后，B細(xì)胞不再接受刺激就會死亡，只留下少量的記憶B細(xì)胞。這讓機(jī)體下次遇到同樣敵人的時候能快速反應(yīng)作戰(zhàn)！

正是借用類似的策略，人類發(fā)明了疫苗，注射疫苗是為了協(xié)助免疫系統(tǒng)做好備戰(zhàn)準(zhǔn)備來對付兇猛的敵人。實踐中，用于預(yù)防接種的疫苗是一種結(jié)構(gòu)和病原體類似而毒性較弱的抗原。使用疫苗刺激B細(xì)胞時，免疫系統(tǒng)生產(chǎn)抗體的響應(yīng)就像是一場預(yù)演作戰(zhàn)，由此使機(jī)體認(rèn)識并記住敵人的面貌特征，當(dāng)真正的兇猛的敵人出現(xiàn)的時候，免疫系統(tǒng)就有更大的勝算了。

（編輯/任偉）