Specificitatea de legare dintre anticorpi și antigen determină sistemul nostru imunitar să lupte cu succes împotriva infecțiilor. Atunci când un virus sau o bacterie invadează un organism, acestea sunt înghițite de macrofage, care le descompun și își prezintă epitopii limfocitelor din celulele B. Aceste celule B citesc epitopul și creează anticorpi cu un situs de legare a antigenului, sau paratop, care recunoaște în mod specific agentul patogen invadator, se leagă de acesta și semnalează restului sistemului imunitar că agentul patogen/antigenul trebuie distrus. Această afinitate a anticorpilor față de antigen este similară cu specificitatea unei chei într-o încuietoare.
Interacțiunea electrostatică în complexul anticorp-antigen
Afinitatea anticorpilor este un amestec complicat de interacțiuni electrostatice slabe, inclusiv forțe van der waals, interacțiuni hidrofobe, afinitate ion-dipolară și legături de hidrogen. Doar câțiva aminoacizi sunt implicați în interacțiuni, iar situsul de legare reprezintă o suprafață de numai câțiva nanometri pătrați. Acest lucru înseamnă că structura terțiară a anticorpului este extrem de importantă. Dacă anticorpul este expus la căldură, acesta se va denatura, iar structura chimică unică a situsului de legare a antigenului va fi modificată, În acest caz, afinitatea anticorpului ar fi distrusă. Acesta este motivul pentru care este atât de important să se stocheze corect anticorpii atunci când se utilizează pentru imunodiagnostic și imunoterapie. În plus, deoarece afinitatea dintre anticorp și antigen este guvernată de interacțiuni electrostatice slabe, situsul de legare este deosebit de sensibil la modificări ale pH-ului și ale condițiilor ionice ale solventului.
În timp ce un paratop al anticorpului se apropie de un epitop al antigenului, energiile de hidratare ale proteinelor sunt depășite și moleculele de apă sunt expulzate din situsuri pe măsură ce se formează complexul antigen-anticorp. Ca în cazul oricărei reacții chimice, complexul antigen-anticorp este reversibil și se va stabili un echilibru între anticorpul liber, antigenul liber și complexul anticorp-antigen.
Afinitatea anticorpilor în imunodiagnostic
Afinitatea anticorpilor pentru antigen este exploatată prin tehnici de imunodiagnostic și imunoterapie. Putem diagnostica o boală prin identificarea markerilor de suprafață de pe celule sau prin detectarea prezenței antigenelor în ser. Tehnicile tradiționale, cum ar fi ELISA, necesită o reacție enzimă-substrat pentru a identifica formarea de complexe anticorp-antigen. Tehnicile mai noi folosesc chemiluminiscență sau etichete fluorescente, în timp ce tehnologiile de ultimă oră folosesc principii optice pentru a dezvolta strategii de diagnosticare fără etichete.
Viitorul acestor diagnostice fără etichete va aduce modele de tip lab-on-a-chip care vor împinge la crearea de tehnologii compacte pentru utilizarea în zone îndepărtate și cu resurse reduse. Tehnicile microfluidice și fotonice vor avansa cu siguranță această platformă pe parcursul deceniului următor.