抗體如何對付各種病原體？

疫苗之所以能夠發揮作用，是因為它能促使人體產生抗體，從而達到免疫的效果。那么，抗體是如何產生的，又怎么發揮作用呢？

抗體多樣性從何而來

抗體是適應性免疫的成員，具有特異性。為了應對各種自然界存在的各種病毒、細菌、真菌和寄生蟲（統稱為病原體），科學家估計，人體大約需要1億種抗體。抗體是由B細胞產生的，也就是說人體需要的B細胞種類約為1億種。

然而，人體所有細胞均來源于受精卵的分裂，除了復制時可能出現的些許差錯，所有子代細胞的DNA都是受精卵DNA一模一樣的拷貝。DNA就像編碼信息可以被解密為另一種語言——蛋白質，抗體的化學本質也是蛋白質，如果是這樣的話，每個B細胞應該會產生同樣的抗體。那么抗體的多樣性又是從何而來？

日本科學家利根川進于1977年解開了這個謎，十年后他也因闡明抗體多樣性的遺傳原理獲得諾貝爾獎。利根川進假定傳統的理論總體上是正確的，但是可能有例外。所有的B細胞起初具有相同的DNA，但當他們分化成熟后，用于制造抗體的基因改變了、多樣化了。通過研究比較成熟的B細胞和未成熟的B細胞的DNA序列，這一假設被證實，并且科學家發現了抗體基因的模塊化設計。

未成熟的B細胞有4大類抗體基因模塊，每一類又由序列稍有不同的基因拷貝組成，而成熟的B細胞從這4類基因進行選擇和組合，從而形成自身獨特的基因。就像玩紙牌一樣，同樣一副牌，洗牌之后，每個人抽到的組合多種多樣。

成熟B細胞中抗體的重鏈和輕鏈基因均由這種“混合-匹配”策略形成，由此可以產生約1千萬種不同的B細胞。加上DNA片段連接時可能會發生的核酸刪減或額外增加，B細胞的多樣性也會進一步增加，因此人體內的抗體的種類可以達到大約1億種。

同樣的原則在生物世界并不罕見，例如，20種氨基酸可串聯折疊成無數種蛋白質大分子，4種脫氧核糖核苷酸可組成各種DNA遺傳信息，單糖分子的組合連接形成各種多糖……

這些結構最小的單元就像計算機程序代碼中的碼元，即使二進制里看似無比簡單的0和1也可以組成無數序列，碼出令人驚嘆的內容。

抗體的死亡之吻

在我們還沒接觸到病原體之前，基因早就準備了多種多樣的抗體，那么它們是如何發揮作用的呢？

當某種病原體入侵體內時，最初由相應B細胞表面的抗體識別病原體表達的抗原，此時的抗體也叫B細胞受體（BCRs）。每個B細胞約有1萬個BCR，某個B細胞的BCR撞上與它匹配的抗原后，B細胞被刺激，就會增殖，而且B細胞會轉變為抗體制造工廠（此時叫漿細胞），一邊生產一邊將抗體運送出細胞到血液中，去對付同樣在增殖的病原體。

抗體的結構可分為Fab片段和Fc片段，Fab含有可變區，即每種抗體具有不同的抗原結合位點。當機體受到特定抗原刺激后，B細胞會產生特異性抗體——一支專業對抗入侵者的敢死隊。

抗體就像連接抗原和巨噬細胞的橋梁，一端（Fab）結合抗原，另一端（Fc）結合巨噬細胞膜表面Fc受體，從而介導抗原被巨噬細胞所吞噬。這就像抗體給予抗原一個死亡之吻，讓巨噬細胞將其毀滅，只不過抗體也作為抗原抗體復合物的一部分和抗原同歸于盡了，免疫系統的很多成員都是這樣勇敢無私地保衛著主人的健康。

免疫中的克隆選擇性

為了應對不同病原體，我們體內存在多種B細胞，但每種B細胞的數量并不多，只有在特定病原體入侵時，人體才會生產出更多能對付這種病原體的一類B細胞，這種現象在免疫學中被稱為克隆選擇性。

這樣的設計一方面避免各種各樣的B細胞塞滿我們的血液，因為很多B細胞可能不會派上用場。例如，你可能一生都不會得SARS或艾滋病毒等等，就不會需要大量的能產生相應抗體的B細胞。

另一方面，免疫應答經過大約1周，當免疫系統將入侵者消滅完后，B細胞不再接受刺激就會死亡，只留下少量的記憶B細胞。這讓機體下次遇到同樣敵人的時候能快速反應作戰！

正是借用類似的策略，人類發明了疫苗，注射疫苗是為了協助免疫系統做好備戰準備來對付兇猛的敵人。實踐中，用于預防接種的疫苗是一種結構和病原體類似而毒性較弱的抗原。使用疫苗刺激B細胞時，免疫系統生產抗體的響應就像是一場預演作戰，由此使機體認識并記住敵人的面貌特征，當真正的兇猛的敵人出現的時候，免疫系統就有更大的勝算了。

（編輯/任偉）