La specificità di legame tra anticorpo e antigene guida il nostro sistema immunitario a combattere con successo le infezioni. Quando un virus o un batterio invadono un corpo vengono inghiottiti dai macrofagi, che li scompongono e presentano i loro epitopi ai linfociti delle cellule B. Queste cellule B leggono l’epitopo e creano anticorpi con un sito di legame all’antigene, o paratopo, che riconosce specificamente il patogeno invasore, si lega ad esso e segnala al resto del sistema immunitario che il patogeno/antigene deve essere distrutto. Questa affinità dell’anticorpo all’antigene è simile alla specificità di una chiave in una serratura.

Interazioni elettrostatiche nel complesso anticorpo-antigene

L’affinità anticorpale è un complicato mix di interazioni elettrostatiche deboli che includono forze di van der waals, interazioni idrofobiche, affinità ione-dipolo e legame idrogeno. Solo pochi aminoacidi sono coinvolti nelle interazioni, e il sito di legame è un’area di pochi nanometri quadrati. Questo significa che la struttura terziaria dell’anticorpo è estremamente importante. Se l’anticorpo è esposto al calore, si denatura e la struttura chimica unica del sito di legame dell’antigene viene alterata. Ecco perché è così importante conservare correttamente gli anticorpi quando li si usa per l’immunodiagnostica e l’immunoterapia. Inoltre, poiché l’affinità tra anticorpo e antigene è governata da deboli interazioni elettrostatiche, il sito di legame è particolarmente sensibile ai cambiamenti di pH e alle condizioni ioniche del solvente.

Quando un paratopo anticorpale si avvicina a un epitopo dell’antigene, le energie di idratazione delle proteine vengono superate e le molecole di acqua vengono espulse dai siti mentre si forma il complesso antigene-anticorpo. Come per qualsiasi reazione chimica, il complesso antigene-anticorpo è reversibile, e si stabilirà un equilibrio tra l’anticorpo libero, l’antigene libero e il complesso anticorpo-antigene.

L’affinità anticorpale nell’immunodiagnostica

L’affinità anticorpale per l’antigene è sfruttata da tecniche immunodiagnostiche e immunoterapeutiche. Possiamo diagnosticare la malattia identificando i marcatori di superficie sulle cellule o rilevando la presenza di antigeni nel siero. Le tecniche tradizionali come l’ELISA richiedono una reazione enzimatica-substrato per identificare la formazione di complessi anticorpo-antigene. Tecniche più recenti utilizzano la chemiluminescenza o etichette fluorescenti, mentre le tecnologie all’avanguardia stanno utilizzando principi ottici per sviluppare strategie diagnostiche senza etichetta.

Il futuro di questi diagnostici senza etichetta porterà a design lab-on-a-chip che spingeranno a creare tecnologie compatte da utilizzare in aree remote e con scarse risorse. Le tecniche microfluidiche e fotoniche faranno certamente progredire questa piattaforma nel prossimo decennio.