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抗原與抗體之間的親和力是一種什么力
發(fā)布日期：2025-12-04 16:49:48


抗原與抗體之間的親和力是一種什么力


我們經(jīng)常說某某抗體與抗原之間親和力很強，蛋白純化時也用到了“親和層析”......聽了這么久，你是否有思考過，這種“親和力”到底是一種什么性質(zhì)的力，又是如何用量化指標(biāo)來表征的呢？


01 親和力是什么？
蛋白親和力的概念并非憑空產(chǎn)生，它源于多個學(xué)科領(lǐng)域的交叉觀察和理論發(fā)展。從免疫學(xué)最初將抗體和抗原之間比作鑰匙與鎖的特異性，到酶動力學(xué)中底物與酶反應(yīng)的米氏常數(shù)Km，直到后來熱力學(xué)及物理化學(xué)的發(fā)展，Ka和Kd的引入。
整個發(fā)展經(jīng)歷了從定性到定量的過程，直到今日，我們已經(jīng)可以很輕松地通過儀器準(zhǔn)確量化測定。
它在英文里的學(xué)術(shù)語為Affinity，實際上親和力并不特指某種具體的作用力，而是多種弱作用力的疊加，中間涉及靜電相互作用、氫鍵、配位鍵、疏水相互作用和弱共價鍵等綜合作用。

02 親和力關(guān)鍵參數(shù)
現(xiàn)代科學(xué)公認為抗原-抗體的結(jié)合是一個可逆的反應(yīng)，其反應(yīng)可以按如下描述。他們之間的結(jié)合是動態(tài)可逆的，A和B結(jié)合的同時，解離也同時發(fā)生，所以通常用結(jié)合速率與解離速率來表征其相互作用的速率，亦稱為動力學(xué)表征。
A+B ?AB(A表示抗體，B表示抗原，AB表示抗原抗體結(jié)合物)
當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，解離常數(shù)Kd=[A][B]/[AB]，[AB]表示反應(yīng)平衡時抗原抗體結(jié)合物的濃度，[A]表示反應(yīng)平衡時游離抗體的濃度，[B]表示反應(yīng)平衡時游離抗原的濃度。
一般我們用Ka代表配體(A)和分析物(B)之間的結(jié)合速率；Kd表示復(fù)合物(AB)每秒鐘發(fā)生解離的量的百分比，數(shù)值越大，解離越快。
KD代表了兩個分子相互作用結(jié)合能力的強弱，也就是通常所說的親和力(Affinity)，其數(shù)值等于Koff/Kon。KD 與親和力成反比，KD 值與抗體的濃度有關(guān)，因此KD 值越低，親和力越高。

03 如何表征
測量蛋白親和力的方法繁多，原理各異，但核心都是通過測量不同條件下結(jié)合與解離的量，來推算Kd值。
先說設(shè)備，不得不提最早應(yīng)用于臨床的Biacore系列，其原理是表面等離子共振（SPR），即將一種蛋白固定于芯片表面，使另一種蛋白（分析目標(biāo)）流過芯片，此時結(jié)合和解離過程會引起芯片表面折射率的改變，從而實時監(jiān)測結(jié)合和解離的速率。

（SPR原理圖）
還有另外一種與SPR技術(shù)路徑類似原理的為BLI（生物薄膜干涉），也是一種光學(xué)技術(shù)。通過檢測生物分子結(jié)合到傳感器尖端引起的干涉光譜的位移，來實時監(jiān)測結(jié)合和解離過程，操作更簡單，儀器更小型化。


此外，還有兩種技術(shù)在文獻出現(xiàn)也比較多，分別是等溫滴定量熱法（ITC）和微量熱泳動 (MST)。前者是一種通過監(jiān)測分子結(jié)合時所釋放或吸收的熱量變化來進行分子互作檢測的一項技術(shù)；后者是基于檢測在溫度梯度中的生物分子電泳遷移率變化的技術(shù)，通過精確檢測熒光變化，結(jié)合靈敏的熱泳動現(xiàn)象
以上都是無需標(biāo)記的技術(shù)，而且都能實時定量。除此之外，還有最為經(jīng)典的定性方式，比如Elisa、Co-ip或Pull-down等技術(shù)手段，這些方式可以間接定性的了解蛋白之間的親和力強弱。
當(dāng)然，蛋白之間親和力的大小并非恒定不變的，它受到了環(huán)境本身的影響，典型影響因素有溫度、PH值、鹽濃度、添加劑等。