Vasta-aineen ja antigeenin välinen sitoutumispesifisyys ohjaa immuunijärjestelmäämme torjumaan infektioita onnistuneesti. Kun virukset tai bakteerit tunkeutuvat elimistöön, makrofagit nielaisevat ne, jotka hajottavat ne ja esittävät epitooppinsa B-solujen lymfosyyteille. Nämä B-solut lukevat epitoopin ja luovat vasta-aineita, joissa on antigeenin sitoutumiskohta eli paratooppi, joka tunnistaa erityisesti tunkeutuvan patogeenin, sitoutuu siihen ja ilmoittaa muulle immuunijärjestelmälle, että patogeeni/antigeeni on tuhottava. Tämä vasta-aineen affiniteetti antigeeniin on samanlainen kuin avaimen spesifisyys lukossa.
Elektrostaattinen vuorovaikutus vasta-aine-antigeenikompleksissa
Vasta-aineen affiniteetti on monimutkainen sekoitus heikkoja sähköstaattisia vuorovaikutuksia, mukaan lukien van der waalsin voimat, hydrofobiset vuorovaikutukset, ionin ja dipolin välinen affiniteetti ja vetysidokset. Vuorovaikutuksiin osallistuu vain muutama aminohappo, ja sitoutumiskohta on vain muutaman neliönanometrin kokoinen alue. Tämä tarkoittaa, että vasta-aineen tertiäärirakenne on äärimmäisen tärkeä. Jos vasta-aine altistetaan kuumuudelle, se denaturoituu ja antigeenin sitoutumiskohdan ainutlaatuinen kemiallinen rakenne muuttuu, jolloin vasta-aineen affiniteetti tuhoutuu. Tämän vuoksi on niin tärkeää säilyttää vasta-aineita asianmukaisesti, kun niitä käytetään immunodiagnostiikassa ja immunoterapiassa. Lisäksi, koska vasta-aineen ja antigeenin välistä affiniteettia säätelevät heikot sähköstaattiset vuorovaikutukset, sitoutumiskohta on erityisen herkkä pH:n ja liuottimen ionisten olosuhteiden muutoksille.
Kun vasta-aineparatooppi lähestyy antigeenin epitooppia, valkuaisaineiden hydrataatioenergiat ylittyvät, ja vesimolekyylit karkottuvat kohdista, kun antigeenin ja vasta-aineen välinen kompleksi muodostuu. Kuten mikä tahansa kemiallinen reaktio, antigeeni-vasta-ainekompleksi on palautuva, ja vapaan vasta-aineen, vapaan antigeenin ja vasta-aine-antigeenikompleksin välille syntyy tasapaino.
Vasta-aineen affiniteetti immunodiagnostiikassa
Vasta-aineen affiniteettia antigeeniin hyödynnetään immunodiagnostiikkaan ja immunoterapeuttisiin tekniikoihin. Voimme diagnosoida sairauksia tunnistamalla solujen pintamerkkiaineita tai havaitsemalla antigeenien esiintymisen seerumissa. Perinteiset tekniikat, kuten ELISA, edellyttävät entsyymi-substraattireaktiota vasta-aine-antigeenikompleksien muodostumisen tunnistamiseksi. Uudemmissa tekniikoissa käytetään kemiluminesenssi- tai fluoresoivia leimoja, ja uusimmissa tekniikoissa hyödynnetään optisia periaatteita leimavapaiden diagnostisten strategioiden kehittämiseksi.
Tulevaisuudessa nämä leimavapaat diagnostiset menetelmät tuovat mukanaan laboratorio-siru-mallit, jotka pyrkivät luomaan kompakteja tekniikoita käytettäväksi syrjäisillä ja resursseiltaan köyhillä alueilla. Mikrofluidiikka- ja fotonitekniikat edistävät tätä alustaa varmasti koko tulevan vuosikymmenen ajan.