Schemat przeciwciała:
1. fragment wiążący antygen
2. region Fab
3. region Fc
niebieskie – łańcuchy ciężkie
żółte – łańcuchy lekkie
ciemnoniebieskie/żółte – regiony zmienne
jasnoniebieskie/żółte – regiony stałe
szare – mostki dwusiarczkowe

Przeciwciała, immunoglobuliny – białka wydzielane przez komórki plazmatyczne (czyli pobudzone limfocyty B) w przebiegu odpowiedzi immunologicznej typu humoralnego, które mają zdolność do swoistego rozpoznawania antygenów.

Jako część układu odpornościowego u człowieka i innych kręgowców przeciwciała odgrywają zasadniczą rolę w obronie organizmu przed bakteriami i pasożytami zewnątrzkomórkowymi oraz w znacznie mniejszym stopniu, pasożytami i bakteriami wewnątrzkomórkowymi.

Głównym zadaniem przeciwciał jest wiązanie antygenu, co umożliwia z kolei zachodzenie innych procesów:

Produkcja przeciwciał jest główną funkcją humoralnego układu odpornościowego.

Historia odkryć związanych z przeciwciałami

Przeciwciała zostały odkryte na przełomie XIX i XX wieku. W roku 1890 Emil Behring opisał zbawienny wpływ surowicy zwierząt zakażonych krztuścem na chorych ludzi. To właśnie odkrycie spowodowało, że narodziła się nowa dziedzina wiedzy, immunologia. Przez następne pół wieku immunologia była jedynie nauką zajmującą się przeciwciałami. Paul Ehrlich, niemiecki uczony i immunolog, przyrównał przeciwciała do "magicznego pocisku" – średniowiecznego ideału leku, wypędzającego diabła z ciała opętanego, bez czynienia pokrzywdzonemu szkód. Przeciwciała miałyby w podobny sposób zapewnić usunięcie patogenu bez szkód dla organizmu. Ehrlich zwrócił uwagę na fakt, iż przeciwciała nie mogą reagować z własnymi tkankami, gdyż doprowadzałoby to do ich zniszczenia (uczony określił to mianem horror autotoxicus). Obecnie wiadomo, że nie jest to do końca prawdą, gdyż przeciwciała mogą odgrywać znaczną rolę w chorobach autoimmunizacyjnych. Niemniej jednak, immunoglobuliny rzeczywiście działają podobnie do magicznego pocisku i stanowią jeden z głównych czynników zaangażowanych w obronę naszego organizmu.

Przełomem w badaniach przeciwciał było opracowanie pod koniec lat 50. teorii selekcji klonalnej, która z jednej strony pokazała ich rzeczywiste znaczenie w odporności, z drugiej jednak wzmocniła zadawane jeszcze od czasów Ehrlicha pytanie: skąd bierze się tak duża liczba wariantów przeciwciał? Wiadomo było od dawna, że dla każdego niemal patogenu istnieją specyficzne przeciwciała. Rozwój genetyki spowodował, iż uczeni zdali sobie sprawę z faktu, że wariantów przeciwciał jest więcej niż genów w organizmie, co z definicji genów i białek nie mogło mieć miejsca. Wyjaśnienie tego zawdzięczamy immunogenetykom, szczególnie japońskiemu uczonemu Susumu Tonegawie (za te właśnie prace uzyskał on w 1987 r. Nagrodę Nobla). Immunogenetyka pozwoliła obalić także pewne dogmaty genetyki, wcześniej uznawane za niepodważalne.

W roku 1975 Cesar Milstein oraz Georges Köhler odkryli metodę produkcji przeciwciał monoklonalnych, które są dziś używane w laboratoriach naukowych do licznych badań naukowych, w diagnostyce (ELISA) oraz w wynajdywaniu nowych terapii, np. przeciwnowotworowych. Jak niewiele innych przedsięwzięć przeciwciała monoklonalne połączyły ze sobą świat biologii i biznesu.

Terminologia

Terminy immunoglobulina i przeciwciało wbrew powszechnym opiniom nie są synonimami. Termin immunoglobulina odnosi się do faktu, że białka te pełnią funkcję odpornościową, zaś w wyniku przeprowadzenia elektroforezy białek osocza lokują się m.in. w paśmie γ-globulin. Dlatego przez długi czas immunoglobuliny określano γ-globulinami. Teraz wiemy, że w pasmie γ po elektroforezie są także inne białka (np. białko C-reaktywne) i że immunoglobuliny lokują się także poza pasmem γ w pasmie β i α2 (patrz: proteinogram). Tak więc określenie γ-globulina w tym przypadku należy do przeszłości i nie należy go stosować. Termin przeciwciało ma natomiast węższe znaczenie, oznacza bowiem immunoglobulinę skierowaną przeciwko konkretnemu antygenowi, a więc immunoglobulinę o określonej swoistości. Użycie wymienionych terminów jako synonimów nie jest jednak rażącym błędem, chodzi raczej o to, żeby nie używać stwierdzeń w rodzaju "immunoglobulina przeciwtężcowa", ale "przeciwciało przeciwtężcowe", w momencie, kiedy określamy swoistość danego przeciwciała.

Warto także zwrócić uwagę na fakt, iż określenie γ-globulina odnosi się do wszystkich przeciwciał, nie tylko do przeciwciał klasy IgG (podział na klasy omówiony jest dalej), które zawierają łańcuch γ. Zbieżność nazw jest tutaj przypadkowa, jednak całkiem trafna, ponieważ po przeprowadzonej elektroforezie, główną immunoglobuliną pasma γ jest właśnie IgG.

Budowa przeciwciał

Schemat budowy przeciwciał:
1. Fragment Fab
2. Fragment Fc
3. Łańcuch ciężki (zawiera VH, CH1, zawias, regiony CH2 i CH3: licząc od N-końca)
4. Łańcuch lekki (zawiera regiony VL i CL: licząc od N-końca)
5. Miejsce wiązania antygenu
6. Regiony zawiasowe
(*) -S-S- oznacza mostki disiarczkowe

Budowa przeciwciał wszystkich klas jest podobna. Są to białkowe cząsteczki o kształcie zbliżonym do litery "Y", o masach cząsteczkowych od 150 do 970 kDa, złożone (w formie monomerycznej) z czterech glikozylowanych łańcuchów peptydowych. Dwa z tych łańcuchów, określane mianem łańcuchów ciężkich (H, od ang. Heavy – na rysunku kolor niebieski) są dłuższe i związane ze sobą wiązaniami dwusiarczkowymi. Pozostałe dwa łańcuchy, nazywane lekkimi (L, od ang. Light – kolor zielony) są związane z łańcuchami ciężkimi również za pomocą mostków dwusiarczkowych. Obydwa łańcuchy ciężkie w danej cząsteczce są identyczne, podobnie jest z łańcuchami lekkimi. Region, w którym występują wiązania dwusiarczkowe pomiędzy H (miejsce zgięcia łańcuchów) nazywamy regionem zawiasowym, gdyż warunkuje on tzw. zmienność segmentalną, czyli możliwość rozchylania się ramion przeciwciała.

Przeciwciało rozcięte przez papainę

Zastosowanie papainy umożliwia rozcięcie przeciwciała i uzyskanie z pojedynczej cząsteczki dwóch fragmentów Fab (ang. Fragment, antigen binding – wiążących antygen) oraz jednego fragmentu Fc (ang. Fragment, crystallizable – krystalizującego). Miejsce cięcia enzymu wypada nieco powyżej regionu zawiasowego. Na podstawie takiego trawienia enzymatycznego udało się potwierdzić istnienie dwóch funkcjonalnych części:

Badania nad budową przeciwciał pozwoliły wniknąć głębiej w budowę ich łańcuchów peptydowych. Okazało się, że każdy łańcuch posiada część stałą (ciemniejszy kolor na schemacie), która jest taka sama u wszystkich przeciwciał danej klasy, oraz część zmienną (jaśniejszy kolor na schemacie), różniącą się wśród przeciwciał o różnej swoistości. Część zmienna łańcucha ciężkiego nosi nazwę VH, zaś łańcucha lekkiego – VL (V od ang. Variable). Części stałe zaś są oznaczone symbolami CH (w łańcuchu ciężkim, C od ang. Constant) i CL (w łańcuchu lekkim), przy czym każda domena części stałej łańcucha ciężkiego jest oznaczona cyfrą. Jak widać, w skład fragmentu Fc wchodzi wyłącznie część stała H, zaś w skład fragmentu Fab – fragment części stałej i część zmienna łańcucha ciężkiego oraz kompletne łańcuchy lekkie. Każde z ramion przeciwciała (Fab) zawiera więc część wiążącą antygen, zwaną paratopem (na rysunku otoczona czerwonym, przerywanym okręgiem), który złożony jest zarówno z fragmentów H, jak i L, funkcje efektorowe natomiast zależą jedynie od H.