抗體是一種特殊的 Y 形蛋白質，它像鎖和鑰匙一樣與身體的外來入侵者結合——無論它們是、細菌、真菌或寄生蟲。它們是免疫系統搜索和摧毀系統的“搜索”營，其任務是發現敵人並將其標記為摧毀。
舊金山格拉德斯通研究所艾滋病毒治療研究中心主任沃納·格林博士說：“它們從牢房中被釋放出來，然後出去狩獵。”
當抗體找到目標時，它們會與其結合，然後觸發一系列行動來消滅入侵者。抗體是所謂“適應性”免疫系統的一部分，是免疫系統的手臂。格林說，它學會識別和消除特定的病原體。
抗體是什麼樣子的？
抗體 Y 形頂部的兩個臂與所謂的抗原結合。抗原可以是分子或分子片段——通常是病毒或細菌的某些部分。 （例如，新SARS-CoV-2 的外層有獨特的“刺突”，一些抗體可以結合併識別這些刺突蛋白。 ）
Y 的底部或莖與其他幾種免疫系統化合物結合，可以幫助殺死抗原或以其他方式動員免疫系統。例如，其中一組會觸發補體級聯，格林告訴《生活科學》。
格林說，“補體實際上是劊子手”，它會在目標細胞（例如病毒的膜）上打孔。
舊金山加利福尼亞大學微生物學和免疫學教授賈森·賽斯特 (Jason Cyster) 表示，抗體也稱為免疫球蛋白 (Ig)，都具有相同的基本 Y 形，但該主題有五種變體，分別稱為 IgG、IgM、IgA、IgD 和 IgE。
每種變異看起來都略有不同，並且在免疫系統中發揮的作用也略有不同。例如，免疫球蛋白G（即IgG）只是一個Y，而IgM看起來有點像十臂印度教女神杜爾迦（Durga），五個Y堆疊在一起，每個叉可以結合一種抗原。
Cyster 說，IgG 和 IgM 是在血液中循環並進入實體器官的抗體。 Cyster 告訴 Live Science，IgA 通過粘液或分泌物“從體內噴出”。根據該機構的說法，IgE 是一種通常會引發過敏反應的抗體，例如對花粉或花生的過敏反應。美國過敏、哮喘和免疫學學會。 IgD 歷來都是一個謎，但它的作用之一是幫助激活產生抗體的細胞。
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抗體在哪裡形成？
要了解抗體，您首先需要了解 B 細胞，這是一種在骨髓中形成的白細胞。代表參與抗體研究和開發的非盈利組織抗體協會的科技項目經理西蒙·古德曼 (Simon Goodman) 表示，體內約有一萬億個 B 細胞，每個 B 細胞都有一種獨特的 IgM 抗體，位於 B 細胞表面，並且每個抗體都與一種抗原結合。
這種驚人的變異水平使身體能夠識別幾乎所有可能進入的物質。它是如何實現這種多樣性的：在每個 B 細胞中，編碼抗體結合位點的基因就像一副撲克牌一樣被洗牌。
“可能發生的重排數量是巨大的，”賽斯特告訴《生活科學》。
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Cyster 說，這些 B 細胞隨後在體內巡邏，通常在淋巴結或扁桃體等區域停留更長時間。大多數時候，這些 B 細胞不結合任何東西。但是，如果 B 細胞確實以百萬分之一的概率結合了某些外來物質，“就會觸發 B 細胞說‘嘿，我們需要被激活’，”Cyster 說。
Cyster 說，B 細胞體積增大並開始分裂，即所謂的“克隆擴增”。
賽斯特說：“它是父母的複製品，就像母親一樣。”大約一周後，這些副本可能會達到數十萬到一百萬。
最終，這些克隆擴增的 B 細胞分化為漿細胞，即抗體工廠。
“它們每個細胞每秒分泌 10,000 個抗體。如果幸運的話，它們可以持續數週或數年，”Cyster 說。
但並非所有 B 細胞分裂的數量都相同。
“如果你將 B 細胞視為一把鎖，並且將所有這些漂浮在周圍的不同物體視為不同的鑰匙，那麼有些鑰匙會更適合，有些鑰匙會更適合，有些根本不適合，”古德曼告訴《生活科學》。 “並且根據鑰匙與特定 B 細胞表面的鎖的契合程度，該細胞將被觸發進行更多分裂。”然後，更多產的 B 細胞會產生更多的漿細胞並產生更多的特定類型的抗體。
身體也不只產生一種類型的抗體；它產生了一個雜亂無章的動物園。每個都鎖定入侵者的不同部位。
一旦抗體與靶標結合，它們並不都會做同樣的事情。有些會通過直接消除威脅來將感染消滅在萌芽狀態，防止病原體進入細胞。格林說，其他人會標記入侵者，以便免疫系統的殺傷細胞（不是抗體）可以將其清除。還有一些可能會將病毒或細菌包裹在粘稠的塗層中。其他抗體可能會告訴類似吃豆人的巨噬細胞免疫細胞來吞噬入侵者。 （賽斯特補充說，這種策略有時會與病毒產生適得其反的效果，病毒可能會利用這種反應來入侵新細胞。）
格林說，接觸病毒後形成的第一種抗體是 IgM，它會在接觸病毒後 7 至 10 天內出現。 IgM 可以與入侵者結合，但這個 10 臂蛋白質中的每個“Y”的結合能力相當弱。但是，正如五個弱者共同努力可以對抗一個強大的對手一樣，IgM 的五個 Y 形臂（10 個臂）共同努力可以與抗原緊密結合，他補充道。
格林說，大約 10 到 14 天后，身體開始產生 IgG，這是免疫系統的“主要主力”。格林補充說，IgG 可以穿過孕婦的胎盤，為新生兒提供被動的疾病保護，直到他們自身的免疫系統增強。
通常情況下，免疫系統非常擅長識別敵人並忽略或容忍我們自己的細胞。然而，有時這個過程會出錯。這時 T 細胞（另一種類型的白細胞）就會發揮作用。古德曼說，人體利用這些 T 細胞來交叉檢查目標——只有當 B 細胞和 T 細胞都將某些東西識別為外來入侵者時，才會觸發免疫反應。身體應該清除產生所謂自身抗體的 B 細胞，這些抗體會對身體自身的細胞產生反應。但如果這種情況沒有發生，身體可能會標記自己的細胞以進行破壞，然後無情地消滅它們。自身免疫性疾病，例如、類風濕性關節炎，或古德曼說，可能會產生這樣的結果。據統計，有超過 100 種自身免疫性疾病美國自身免疫相關疾病協會。
什麼是單克隆抗體？
古德曼說，抗體已經成為一些最有用的藥物以及一些最強大的生物學實驗室技術的基礎。這些臨床和治療超級明星之一就是所謂的單克隆抗體。
為了製造單克隆抗體，研究人員對動物（也可能是人類）進行疫苗接種，以刺激針對特定物質的抗體的產生。身體會逐漸產生針對該抗原越來越有效的抗體。古德曼說，然後將這些產生抗體的細胞從白細胞中過濾出來，放入培養皿中，看看哪些細胞與抗原結合得最好。然後分離出結合效果最好的細胞——它是一個抗體生產工廠，專門用於生產一種超選擇性抗體。
從那裡，該細胞與血癌細胞融合，產生一種稱為雜交瘤的東西。這種雜交瘤，或單克隆，是一個取之不盡，用之不竭的完全相同抗體的發生器，一遍又一遍。 （研究人員將單克隆細胞與癌細胞結合，因為癌症會繼續繁殖。）
古德曼說：“它只是生產、生產、生產，永遠不會停止，它是一種癌症，所以它本質上是不朽的。”它產生的是單克隆抗體。
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此類細胞系具有極其廣泛的用途。古德曼說，有數百萬種商業單克隆抗體，它們在實驗室中用於標記最微小、最具體的細胞靶標以供研究。
古德曼說：“它們令人難以置信，是極其精確的工具。”
單克隆抗體也是許多重磅藥物的基礎。例如，藥物阿達木單抗（商品名 Humira）是一種單克隆抗體，可治療通過抑制一種稱為細胞因子的炎症蛋白。另一種藥物稱為貝伐珠單抗（Avastin），針對促進血管生長的分子。通過阻斷這種分子，貝伐珠單抗可以減緩肺癌、結腸癌、腎癌和一些腦癌的生長。
而在 SARS-CoV-2 中格林說，世界各地的醫生正在競相研製單克隆抗體，希望能夠中和新型冠狀病毒。這些抗體是從 COVID-19 康復者的血漿（也稱為恢復期血清）中過濾出來的。格林說，希望通過分離最有效的抗體，然後集體生產它們，醫生可以創造一種治療方法，提供暫時的“被動”免疫力，直到身體能夠自行趕上並產生有效、更持久的反應。
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相比之下，多克隆抗體源自多個 B 細胞。多克隆抗體是一個抗體庫，它們都與抗原或靶標的略有不同的部分結合。根據 2005 年發表在《自然》雜誌上的一項研究，多克隆抗體通常是通過向動物注射抗原，刺激免疫反應，然後提取動物血漿來大量生產抗體來生產的。實驗動物研究所（ILAR）雜誌。
與單克隆抗體可能需要長達 6 個月的時間才能生產出來不同，多克隆抗體可以在 4 至 8 週內生產出來，並且需要的技術專業知識較少。此外，對於嘗試檢測抗原的某些類型的測試，多克隆抗體可能有更好的機會與目標抗原結合，從而使它們可能更敏感。根據該雜誌 2005 年的一項研究，多克隆抗體的缺點是，由於每隻動物可能產生不同的抗體陣列，因此製造批次間一致的多克隆抗體可能更具挑戰性，而且要獲得大量供應並不容易生物技術。
抗體測試如何進行？
抗體測試可檢測人體是否產生了可檢測數量的針對某種分子的抗體，因此可以揭示某人過去是否感染過特定病毒或細菌。通常，這些測試檢測 IgM 或 IgG，。
例如，SARS-CoV-2 抗體測試通常可檢測部分或全部冠狀病毒的刺突蛋白，並可以揭示某人過去是否感染過 COVID-19。據《Live Science》此前報導，由於人體需要時間來增加抗體的產生，因此人們通常只會在第一次接觸病原體後兩週左右才會檢測出陽性。
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抗體檢測有兩種常見類型：側流檢測和酶聯免疫吸附檢測 (ELISA) 檢測。兩者都涉及將抗原固定到表面，然後檢測抗體是否與該抗原結合。通常，當抗體與抗原結合時，會引發化學反應，例如熒光或顏色變化。側流檢測類似於尿棒妊娠測試；對於抗體測試，血液或血清不是小便，而是在平坦的表面（通常是紙）上沖洗。哥本哈根州立血清研究所研究病毒和微生物特殊診斷血清學的 Charlotte Sværke Jørgensen 此前在一封電子郵件中告訴《Live Science》，ELISA 測試的工作原理類似，只是測試在微孔板中進行，需要實驗室技術人員，而且結果可能不會立即讀出。
據《Live Science》此前報導，良好的抗體測試不會產生假陽性和假陰性。為了確保這種情況發生，科學家需要“校準”他們的測試，例如，確保已知不含有抗原的樣本不會錯誤地產生陽性測試。例如，對於 SARS-CoV-2，這意味著要檢測大流行開始前的血液樣本，並確保沒有樣本呈陽性。他們還需要採集肯定含有抗體的樣本，並確保抗體測試能夠很好地檢測出這些陽性結果。
其他資源：
- 觀看一個有關抗體如何發揮作用的視頻，由疫苗製造商項目製作。
- 讀有關抗體測試的更多信息來自疾病控制和預防中心。
- 閱讀美國國立衛生研究院院長弗朗西斯·柯林斯博士的說法關於 SARS-CoV-2 抗體，如 2020 年 6 月 30 日發佈在 NIH 主任博客上。
