Bindningsspecificiteten mellan antikropp och antigen gör att vårt immunförsvar framgångsrikt kan bekämpa infektioner. När virus eller bakterier invaderar en kropp upptas de av makrofager, som bryter ner dem och presenterar sina epitoper för B-cellernas lymfocyter. B-cellerna läser epitopen och skapar antikroppar med en antigenbindande plats, eller paratop, som specifikt känner igen den invaderande patogenen, binder till den och signalerar till resten av immunsystemet att patogenen/antigenet ska förstöras. Denna antikroppsaffinitet till antigenet liknar specificiteten hos en nyckel i ett lås.

Elektrostatisk interaktion i antikropp-antigenkomplex

Antikroppsaffinitet är en komplicerad blandning av svaga elektrostatiska interaktioner, inklusive van der waals-krafter, hydrofoba interaktioner, jon-dipolaffinitet och vätebindning. Endast ett fåtal aminosyror är inblandade i interaktionerna, och bindningsstället är ett område som endast är några få kvadratnanometer stort. Detta innebär att antikroppens tertiärstruktur är ytterst viktig. Om antikroppen utsätts för värme kommer den att denatureras och den unika kemiska strukturen på den plats där antigenet binds kommer att förändras. Det är därför det är så viktigt att förvara antikropparna på rätt sätt när de används för immunodiagnostik och immunterapi. Eftersom affiniteten mellan antikropp och antigen styrs av svaga elektrostatiska interaktioner är bindningsstället dessutom särskilt känsligt för förändringar i pH och jonförhållanden i lösningsmedlet.

När en antikroppsparatop närmar sig en antigenepitop övervinns proteinernas hydreringsenergier och vattenmolekyler stöts ut från ställena när antigen-antikroppskomplexet bildas. Som med alla kemiska reaktioner är antigen-antikroppskomplexet reversibelt, och en jämvikt kommer att etableras mellan fri antikropp, fritt antigen och antikropp-antikroppskomplexet.

Antikroppsaffinitet i immunodiagnostik

Antikroppsaffiniteten för antigen utnyttjas av immunodiagnostiska och immunoterapeutiska tekniker. Vi kan diagnostisera sjukdomar genom att identifiera ytmarkörer på celler eller genom att upptäcka närvaron av antigener i serum. Traditionella tekniker som ELISA kräver en enzym-substratreaktion för att identifiera bildandet av antikropp-antigenkomplex. Nyare tekniker använder kemiluminiscens eller fluorescerande etiketter, medan spjutspetsteknik använder optiska principer för att utveckla märkningsfria diagnostiska strategier.

Framtiden för denna märkningsfria diagnostik kommer att ge upphov till lab-on-a-chip-konstruktioner som kommer att driva på för att skapa kompakta tekniker för användning i avlägsna och resurssvaga områden. Mikrofluidisk och fotonisk teknik kommer säkerligen att främja denna plattform under det kommande decenniet.