中和抗体
ウイルス粒子や細胞内細菌は、細胞内に侵入するために、それ自身の表面にある分子を利用して標的細胞の細胞表面受容体と相互作用し、細胞内に侵入して複製サイクルを開始する。中和抗体は、病原体と結合して感染性を阻害し、細胞内への侵入に必要な分子を遮断できる。これは、病原体や毒素が宿主細胞の受容体に付着することに対して、抗体が静的に干渉することに起因する。ウイルス感染の場合、中和抗体(NAb)は、エンベロープ型ウイルスの糖タンパク質または非エンベロープ型ウイルスのカプシドタンパク質に結合することができる。さらに、中和抗体は、粒子が細胞内への侵入を成功させるためにしばしば必要とされる構造変化を防ぐように作用することができる。たとえば、中和抗体は、宿主細胞への侵入に必要な膜融合を媒介するウイルスタンパク質の構造変化を防ぐことができる。場合によっては、抗体が解離した後でもウイルスは感染できないことがある。病原体-抗体複合体は、最終的にはマクロファージに取り込まれ、分解される。
中和抗体は、細菌毒素の毒性作用を中和する上でも重要である。中和抗体の例としてはジフテリア抗毒素があり、これはジフテリア毒素の生物学的効果を中和することができる。抗体が結合しても細菌の複製を妨げないため、中和抗体は細胞外細菌に対しては有効ではない。ここで、免疫系は、オプソニン化や補体活性化など、抗体の他の機能を利用して細菌を殺す。
免疫系が産生する中和抗体の多くは、B細胞による親和性成熟のために、単一のウイルス株に対して非常に特異的である。HIVのような遺伝的変動性の高い病原体の中には、古い株に対する高い特異性を持つ中和抗体が新しいウイルス株に結合できなくなるように、表面構造を常に変化させているものがある。このような免疫回避戦略は、免疫系が病原体に対する免疫学的記憶を発達させることを妨げる。一方、広域中和抗体(bNAb)は、ウイルス種の複数の株に結合して中和する特別な能力を持っている。
bNAbは当初、HIV患者で発見された。しかし、bNAbは非常に稀な存在である。in situ(生物個体内)スクリーニング研究では、HIVに対してbNAbを発症する患者は全患者のわずか1%であることが示された。bNAbは、ウイルス表面タンパク質(ウイルス複製に機能的に不可欠であるために変異できない)の保存領域に結合することで、広範囲のウイルス株を中和することができる。HIVに対するbNAbのほとんどの結合部位は、HIVの露出した表面抗原であるエンベロープ(Env)タンパク質(gp120およびgp41サブユニットからなる三量体)上にある。これらの部位には、CD4結合部位またはgp41-gp120界面が含まれる。ロスアラモス国立研究所のHIVデータベースは、HIVシーケンス、bNAbなどに関する豊富な情報を持つ包括的なリソースである。
さらに、bNAbは、インフルエンザ、C型肝炎、デング熱、ウエストナイルウイルスなどの他のウイルスにも発見されている。