Basi molecolari della risposta immunitaria
Un antigene è una molecola complessa (peptidi, zuccheri, lipidi, acidi nucleici) estranea
all’organismo e, in quanto tale, capace di suscitare una risposta immunitaria. Le piccole
molecole, invece, siano esse innocue per l’organismo o tossiche, sono praticamente invisibili al
sistema immunitario. Gli antigeni possono essere processati in frammenti chiamati epitopi.
L’epitopo è il quantum immunologico, ovvero l’entità molecolare più piccola riconoscibile dal
sistema immunitario. Un epitopo può essere lineare/continuo o conformazionale /discontinuo.
Gli epitopi lineari sono rappresentati da almeno 6-10 residui adiacenti, riconosciuti da un
anticorpo; gli epitopi conformazionali, invece, non sono necessariamente contigui nella
sequenza, poichè invece lo sono nella struttura tridimensionale della proteina.
L’immunogenicità è tra le proprietà più importanti ed interessanti per lo sviluppo dei vaccini.
Nel definire l’immunogenicità, è necessario distinguere tra immunità umorale e cellulare. La
prima è mediata da anticorpi e la seconda da interazioni complesse tra complesso maggiore
d’istocompatibilità (MHC) e recettore delle cellule T (TCR). Il TCR mostra selettività ed
affinità variabili e lega MHC presenti sulla superficie di altre cellule. Queste proteine legano
piccoli frammenti peptidici derivati da proteine dell’ospite o di un patogeno. Il riconoscimento
del complesso ternario tra MHC, peptide e TCR è alla base dell’immunità cellulare. Un antigene
può essere riconosciuto come intera molecola da un anticorpo e come insieme di più frammenti
peptidici da una cellula T.
Anticorpi
Gli anticorpi possono essere utilizzati per:
1. identificare
2. purificare
3. localizzare
4. combattere
In particolare, possono essere utilizzati per identificare ortologhi (in specie diverse, se riconoscono
una regione abbastanza conservata), paraloghi e isoforme nella stessa specie.
Per identificare proteine mediante anticorpi, è necessario selezionare le regioni antigeniche più
adatte allo scopo; ad esempio, per identificare ortologhi e paraloghi, sono utili le regioni
conservate ma specifiche, ovvero conservate, ma solo tra i membri della specifica famiglia
proteica. Per rivelare differenzialmente i paraloghi gli antigeni utili sono invece le regioni non
condivise; altrettanto vale per l’identificazione di interattori mediante copurificazione (altrimenti
si ottengono segnali aspecifici)
Gli anticorpi possono essere utilizzati per purificare:
- macromolecole (ad esempio, per affinità)
- complessi (ad esempio, attraverso immunoprecipitazione)
Oppure per localizzare in organi, tessuti e cellule.
Nella medicina molecolare, gli anticorpi sono anche utilizzati come agenti antitumorali.
Esiste quindi un mercato degli anticorpi, per la diagnostica e la ricerca; molte ditte hanno nei
cataloghi dei prodotti una sezione di anticorpi ed altre ditte specializzate basano tutta la produzione
sull’offerta di un’ampio catalogo di anticorpi di varia specificità. Si può quindi comprendere come
la produzione di anticorpi riguardi molte Biotech Companies.
Gli anticorpi sono strumenti da:
1. progettare
2. produrre
3. purificare
4. saggiare
Si può facilmente intuire che la bioinformatica interviene nelle fasi di antibody design, ovvero
analisi e progettazione.
Fondamentalmente sono individuabili 4 tipi di anticorpi:
policlonale
oligoclonale
monoclonale
ricombinante
Gli anticorpi policlonali sono potenti, ma possono avere problemi di specificità. Infatti, utilizzando
una proteina intera per immunizzare, il sistema immunitario produrrà un insieme di cloni
anticorpali, alcuni diretti contro determinati epitopi della proteina ed altri cloni contro altri epitopi.
Utilizzando successivamente la stessa proteina per immunizzare un altro animale, per motivi di
variabilità individuale è poco probabile che tipi di cloni e proporzioni tra essi siano riprodotti
esattamente. Infatti è esperienza comune che differenti batch dello stesso anticorpo policlonale
possono portare a pattern di riconoscimento leggermente, o anche molto, differenti. Inoltre, se una
proteina contiene una regione molto conservata, i cloni prodotti contro quella regione potranno
riconoscere anche altre proteine che la contengono. Ciò è quindi auspicabile, se stiamo cercando
proteine correlate, oppure è un problema, se vogliamo che l’anticorpo sia specifico.
Gli anticorpi monoclonali sono spesso molto più specifici, ma non sempre è noto l’epitopo che
riconoscono nella proteina e talora sono relativamente “deboli”. Gli anticorpi ricombinanti sono
spesso prodotti per usi specifici.
Gli anticorpi oligoclonali possono essere ottenuti in due modi: attraverso la combinazione di una
serie di anticorpi monoclonali, oppure immunizzando animali con specifiche regioni antigeniche
(riprodotte come peptidi sintetici). In questo modo si ottiene un valido compromeso tra poli- e
mono-clonali, ovvero sensibilità comparabile ai primi e specificità comparabile ai secondi.
© Sandro Vivona e Francesco Filippini, 2007-2017
