Swoistość wiązania między przeciwciałem a antygenem napędza nasz układ odpornościowy do skutecznego zwalczania infekcji. Kiedy wirusy lub bakterie wnikają do organizmu, są pochłaniane przez makrofagi, które rozkładają je i przedstawiają ich epitopy limfocytom B. Komórki B odczytują epitop i tworzą przeciwciała. Te komórki B odczytują epitop i tworzą przeciwciała z miejscem wiążącym antygen, lub paratopem, który specyficznie rozpoznaje inwazyjny patogen, wiąże się z nim i sygnalizuje reszcie układu odpornościowego, że patogen/antygen powinien zostać zniszczony. To powinowactwo przeciwciała do antygenu jest podobne do specyficzności klucza w zamku.
Elektrostatyczne interakcje w kompleksie przeciwciało-antygen
Powinowactwo przeciwciał jest skomplikowaną mieszanką słabych oddziaływań elektrostatycznych, w tym sił van der waalsa, oddziaływań hydrofobowych, powinowactwa jonowo-dipolowego i wiązania wodorowego. Tylko kilka aminokwasów jest zaangażowanych w interakcje, a miejsce wiązania to obszar o wielkości zaledwie kilku nanometrów kwadratowych. Oznacza to, że struktura trzeciorzędowa przeciwciała jest niezwykle ważna. Jeśli przeciwciało zostanie wystawione na działanie ciepła, ulegnie denaturacji, a unikalna struktura chemiczna miejsca wiążącego antygen zostanie zmieniona, W takim przypadku powinowactwo przeciwciała zostanie zniszczone. Dlatego tak ważne jest właściwe przechowywanie przeciwciał, gdy są one używane do immunodiagnostyki i immunoterapii. Dodatkowo, ponieważ powinowactwo między przeciwciałem a antygenem jest regulowane przez słabe oddziaływania elektrostatyczne, miejsce wiązania jest szczególnie wrażliwe na zmiany pH i warunków jonowych rozpuszczalnika.
Jak paratop przeciwciała zbliża się do epitopu antygenu, energie hydratacji białek są pokonywane i cząsteczki wody są usuwane z miejsc wiązania w miarę tworzenia się kompleksu antygen-przeciwciało. Jak w przypadku każdej reakcji chemicznej, kompleks antygen-przeciwciało jest odwracalny i zostanie ustanowiona równowaga pomiędzy wolnym przeciwciałem, wolnym antygenem i kompleksem antygen-przeciwciało.
Powinowactwo przeciwciał w immunodiagnostyce
Powinowactwo przeciwciał do antygenu jest wykorzystywane przez techniki immunodiagnostyczne i immunoterapeutyczne. Możemy diagnozować choroby poprzez identyfikację markerów powierzchniowych na komórkach lub poprzez wykrywanie obecności antygenów w surowicy. Tradycyjne techniki, takie jak ELISA, wymagają reakcji enzym-substrat, aby zidentyfikować tworzenie się kompleksów przeciwciało-antygen. Nowsze techniki wykorzystują chemiluminescencję lub etykiety fluorescencyjne, podczas gdy najnowsze technologie wykorzystują zasady optyczne do opracowania strategii diagnostycznych bez etykiet.
Przyszłość diagnostyki bez etykiet przyniesie projekty typu lab-on-a-chip, które będą naciskać na tworzenie kompaktowych technologii do użytku w odległych i ubogich w zasoby obszarach. Techniki mikrofluidyczne i fotoniczne z pewnością przyczynią się do rozwoju tej platformy w nadchodzącej dekadzie.