De bindingspecificiteit tussen antilichaam en antigeen stimuleert ons immuunsysteem om infecties met succes te bestrijden. Wanneer virussen of bacteriën het lichaam binnendringen, worden ze opgeslokt door macrofagen, die ze afbreken en hun epitopen presenteren aan de B-cellen lymfocyten. Deze B-cellen lezen de epitoop en maken antilichamen met een antigeenbindingsplaats, of paratoop, die specifiek de binnendringende ziekteverwekker herkent, zich eraan bindt en de rest van het immuunsysteem het signaal geeft dat de ziekteverwekker/het antigeen moet worden vernietigd. Deze antilichaamaffiniteit voor het antigeen is vergelijkbaar met de specificiteit van een sleutel in een slot.
Elektrostatische interactie in antilichaam-antigeencomplex
Antilichaamaffiniteit is een ingewikkelde mix van zwakke elektrostatische interacties waaronder van der waals-krachten, hydrofobe interacties, ion-dipoolaffiniteit en waterstofbinding. Bij de interacties zijn slechts enkele aminozuren betrokken, en de bindingsplaats is slechts enkele vierkante nanometers groot. Dit betekent dat de tertiaire structuur van het antilichaam uiterst belangrijk is. Als het antilichaam aan hitte wordt blootgesteld, zal het denatureren en zal de unieke chemische structuur van de antigeenbindingsplaats worden gewijzigd, waardoor de affiniteit van het antilichaam zou worden tenietgedaan. Daarom is het zo belangrijk antilichamen op de juiste wijze te bewaren wanneer zij voor immunodiagnostiek en immunotherapie worden gebruikt. Bovendien, aangezien de affiniteit tussen antilichaam en antigeen door zwakke elektrostatische interacties wordt beheerst, is de bindingsplaats bijzonder gevoelig voor veranderingen in pH en ionische voorwaarden van het oplosmiddel.
Als een antilichaamparatoop een antigeen-epitoop nadert, worden de hydratie-energieën van de proteïnen overwonnen en worden watermoleculen van de plaatsen verdreven als het antigeen-antilichaamcomplex wordt gevormd. Zoals bij elke chemische reactie is het antigeen-antilichaam complex omkeerbaar, en er zal een evenwicht tot stand komen tussen vrij antilichaam, vrij antigeen, en het antilichaam-antigeen complex.
Antilichaam affiniteit in immunodiagnostiek
De antilichaam affiniteit voor antigeen wordt geëxploiteerd door immunodiagnostische en immunotherapeutische technieken. Wij kunnen ziekten diagnosticeren door oppervlaktemarkers op cellen te identificeren of door de aanwezigheid van antigenen in serum op te sporen. Traditionele technieken zoals de ELISA vereisen een enzym-substraatreactie om de vorming van antilichaam-antigeencomplexen vast te stellen. Nieuwere technieken maken gebruik van chemiluminescentie of fluorescerende labels, terwijl speerpunttechnologieën gebruik maken van optische principes om labelvrije diagnostische strategieën te ontwikkelen.
De toekomst van deze labelvrije diagnostiek zal leiden tot lab-on-a-chip ontwerpen die zullen aandringen op het creëren van compacte technologieën voor gebruik in afgelegen en middelenarme gebieden. Microfluïdische en fotonische technieken zullen dit platform in het komende decennium zeker vooruit helpen.