Bruce A. Beutler 1957, Chicago, IL, USA The Scripps Research Institute, La Jolla, CA, USA

2. Orvosi Nobel Díj 2011 Jules A. Hoffmann 1941, Echternach, Luxembourg University of Strasbourg, France Ralph M. Steinman 1943, Montreal, Canada Died: 30 September 2011 Rockefeller University, New York, NY, USA Bruce A. Beutler 1957, Chicago, IL, USA The Scripps Research Institute, La Jolla, CA, USA "for their discoveries concerning the activation of innate immunity" "for his discovery of the dendritic cell and its role in adaptive immunity"

3. Orvosi Nobel Díj 2011 Jules A. Hoffmann Ralph M. Steinman Bruce A. Beutler "for their discoveries concerning the activation of innate immunity" "for his discovery of the dendritic cell and its role in adaptive immunity" 1996 1998 1973 Toll-like receptorok (TLR) TLR4 - LPS Dendritikus sejtek

4. AZ IMMUNOLÓGIAI FELISMERÉS LEHETŐSÉGEI

5. SZERZETT IMMUNITÁS Sejtek Receptorok ÉRZÉKELÉS FELISMERÉS ÉRZÉKELÉS FELISMERÉS Jelpályák Sejt-sejt együttműködés JELTOVÁBBÍTÁS JELTOVÁBBÍTÁS Végrehajtó folyamatok VÁLASZ VÁLASZ VÉDELMI RENDSZEREK TERMÉSZETES IMMUNITÁS

6. A B- és T-limfociták antigén felismerő • képességének jellemzői • Az antigén fogalma • A B-és T-sejt készlet sokfélesége • Az ellenanyag típusok szerepe effektor funkciói

7. SZERZETT IMMUNITÁS FELISMERÉS

8. ADAPTÍV (SZERZETT) IMMUNITÁS Második védelmi vonal VÉDEKEZŐ MECHANIZMUSOK Specializált FELISMERŐ RECEPTOROK Fajlagos/specifikus az antigénre Antigén Porcos halak 450 millió év Segítő T sejt Ölő T sejt B sejt Pisztráng Lándzsahal LIMFOCITÁK

9. TCR = T cell receptor BCR = B cell receptor

10. NEM MINDEN ANTIGÉN PATOGÉN! PATOGÉN: A szervezetet károsító, kórokozó hatású, fertőzést, betegséget okozó antigén (vírus, baktérium, gomba, protozoonok, férgek) ANTIGÉN: Mindazon struktúrák (sejtek, molekulák), amiket az érett immunrendszer felismer, és vele fajlagos, specifikus módon reagál. Immunválaszt vagy toleranciát eredményez.

11. Definíciók Antigén (Ag) - bármely olyan anyag, amelyet az érett immunrendszer felismer és vele szemben specifikus, fajlagos módon reagál. Antigenitás – az antigén specifikus kötődésea TCR-hez vagy BCR-hez/ellenanyaghoz • immunogenitás – az antigén képessége az (adaptív) immunválasz beindítására • tolerogenitás – az antigén képessége az immunológiai toleranciát kiváltására, specifikus „immun-nemválaszolás”

12. Antigén determináns (=epitóp) Az antigén azon része, melyet egy meghatározott immunglobulin (B sejt receptor vagy ellenanyag) vagy T sejt receptor ismer fel.

13. A B sejtek natív antigént ismernek fel. A T sejtek processzált antigént ismernek fel. Ig (ellenanyag BCR (mIg)

14. B sejt epitóp T sejt epitóp (B sejtek ismerik fel) fehérjék szénhidrátok lipidek DNS szteroidok stb. - mesterséges vegyület is lehet! szöveti vagy oldott (T sejtek ismerik fel) peptidek (8-23 aminosav) (szigorú méretbeli kötöttség!) sejtek általi feldolgozás és bemutatás szükséges (MHC)

15. AZ ANTIGÉN DETERMINÁNSOK TÍPUSAI lineáris determináns konformációs determináns (TCR, BCR, Ig) (BCR, Ig) konformációs determinánsok Ab2 Ab1 sejtfelszíni/hozzáférhető determináns hasítás denaturáció rejtett/feltárt determináns új/neoantigén determináns konformációs/lineáris determinánsok

16. A mikroorganizmusoknak számos különböző sejtfelszíni epitópjuk van

17. ADAPTÍV IMMUNITÁS SEJTJEI A LIMFOCITÁK SOKFÉLESÉGE Hányféle SPECIFICITÁS ? Kb. 10 - 1000 millió különböző (107 - 9) antigén felismerő receptorral rendelkező B-limfocita klón Kb. 10 – 1000 millió különböző (107 - 9) antigén felismerő receptorral rendelkező T-limfocita klón Klonálisan megjelenő antigénreceptorok kizárólag a T- és B-limfocitákon találhatóak.

18. Cirkuláció Korlátozott élettartam Homeosztázis Apoptózis Aktiváció Klonális osztódás Differenciáció Plazmasejt Ellenanyag termelés Memória sejt A B-LIMFOCITA KLÓNOK LEHETSÉGES SORSA Átmeneti, nem végleges differenciálódási stádiumban lévő sejtek

19. AZ ANTIGÉN KÖTŐDÉSE A KIVÁLASZTOTT B-LIMFOCITÁK FELISMERŐ RECEPTORÁHOZ KLONÁLIS OSZTÓDÁST VÁLT KI Ag Plazmasejt Aktiváció Klonális expanzió Differenciáció Ellenanyag Immuno-globulin (Ig) szekréció MEMÓRIA B-SEJTEK B SEJT Antigén felismerő receptor BCR

20. A klonális szelekció sejtosztódást vált ki és növeli a résztvevő és végrehajtó sejtek gyakoriságát A védelmet biztosító végrehajtó funkció küszöb értéke Hasznos specificitású sejtek Sejtosztódások száma

21. AZ ADAPTIV IMMUNITÁS ÁTVIHETŐ Antitestek, specificitás, diverzitás Az antitestek az 1800-as évek végétől ismertek (Emil Behting, Shibasaburo Kitasato) SZÉRUM TERÁPIA TOXIN ELLENES ANTIITESTEK Vércsoport antigének felfedezése (Landsteiner) KÉRDÉS: Hogyan ismerhető fel olyan sok kórokozó eredetű szerkezet? Honnan tudja a limfocita hogy milyen antitest termelése szükséges? Niels Jerne Macferlene Burnet Paul Ehrlich

22. Macfarlane Burnet (1956 - 1960)KLÓN SZELEKCIÓS ELMÉLET I. A limfociták sokfélék és egymástól eltérő specificitású antigén felismerő receptorokat hordoznak Az „idegen anyagok” (antigének) belépve a perifériás nyirokszervekbe vagy a lépbe szembesülnek ezzel a már létező limfocita készlettel (repertoire) Az egyes antigének a rendelkezésre álló készletből válogatják ki a nekik legmegfelelőbb limfocita klónokat A klonálisan megosztott antigén felismerő receptorok mintegy ~107 – 109 eltérő antigén specificitást képviselnek

23. Macfarlane Burnet (1956 - 1960)KLÓN SZELEKCIÓS ELMÉLET II. • Minden egyes limfocita csak egyféle specificitással rendelkező receptort hordoz (monospecifikus) • Az antigén és az antigént felismerő receptor kapcsolata a limfocita aktiválásához vezet • Az aktivált limfocitákból differenciálódó sejtek az elődsejttel azonos antigénspecificitással rendelkeznek • Azok a limfociták, amelyek a fejlődésük mikrokörnyezetében jelen lévő saját strukturákat ismerik fel, a limfoid sejtek kialakulásának korai fázisában elpusztulnak, és ezért nincsenek jelen az érett limfociták populációjában

24. A POLIKLONÁLIS ELLENANYAG VÁLASZ Ag Ag Ag Poliklonális ellenanyag Immunszérum B-sejt készlet Aktivált B-sejtek Ellenanyag termelő plazmasejtek Antigén-specifikus ellenanyagok (Több klón termékei!)

25. A MONOKLONÁLIS ELLENANYAG VÁLASZ Ag Ag Monoklonális ellenanyag Immunszérum B-sejt készlet Aktivált B-sejtek Ellenanyag termelő plazmasejtek Antigén-specifikus ellenanyagok (Egy klón termékei!)

26. Azimmunglobulinokszerkezete és funkciója

27. Immunoglobulinok(glikoproteinek) • Mobilitás alapján gamma-globulin • Immunológiai funkció alapján antigén-specifikus fehérjék • B sejt membránban antigén felismerő receptor BCR – B sejt receptor • Testfolyadékokban (pl. szérum) ellenanyagok, antitestek

28. BCR (B-sejt receptor) ellenanyag

29. diszulfid híd szénhidrát CL VL CH2 CH3 CH1 kapocs régió VH Fc receptorhoz kötés Az immunoglobulin szerkezete • Könnyű és nehéz láncok • Diszulfid hidak • láncok közötti • láncon belüli komplement aktiváció • Variabilis és konstans régiók • Kapocs régió • Domének • VL & CL • VH & CH1 - CH3 (CH4 pl. IgM) • Oligoszaharid

30. Flexibility of antibodies TÁVOLI ANTIGÉN DETERMINÁNSOK KÖZELI ANTIGÉN DETERMINÁNSOK Csukló

31. Az IgG molekula szerkezete (Szalagszerkezet modell)

32. antigén-kötés komplement kötőhely kötődésaz Fc receptorokhoz placentális transzfer Az immunglobulinok enzimes hasítása segített a szerkezet és funkció sajátságainak vizsgálatában

33. az F(ab’)2 fragmentumképes • felismerni az antigént • precipitálni az antigént (bivalencia!) • blokkolnia toxinokvagy patogénnel asszociált molekulák aktív helyét (neutralizáció) • blokkolnia gazda és a patogénnel-asszociált molekulákközötti kölcsönhatásokat de Fc régió hiányában nem képes aktiválni • sejtekkelkapcsolatos gyulladásos és effektor funkciókat • a komplement rendszer gyulladásos és effektor funkcióit • fagocitózist és az azt követő antigén prezentációs folyamatokat Miért szükséges az Fc régió?

34. ANTIGÉNKÖTÉS

35. Az antigén determináns és az ellenenyag antigénkötő ”zsebe” közötti kölcsönhatás elve

36. HIPERVARIÁBILIS RÉGIÓK könnyű lánc hipervariábilis régiója könnyű lánc nehéz lánc nehéz lánc hipervariábilis régiója

37. ComplementaryDeterminingRegion (CDR) Variábilitás (a különböző oldalláncok száma) oldallánok száma az Ig-ban

38. Complementary Determining Region (CDR) CDR2 H CDR1 CDR3 Antigén determináns CDR1 CDR3 CDR2 L

39. Hogyan képes a genom mintegy 20,000 génje több millió Különböző specificitású ellenanyag kódolására? Egymástól elválasztott gén-szegmensekből csak egy funkcionális B-sejt receptor szerelődik össze minden B sejten

40. OSZTÁLY/ALOSZTÁLY ANTIGÉNKÖTŐ HELY A H- és L-lánc variábilis (V) régióinak egyedi szekvencia variabilitása (klón-specifikus) (Ez felel a sokféle antigén specifikus megkötéséért!) A H-lánc (nehézlánc) konstans régiójának típusai, eltérő aminosav szekvencia Ig osztályok: IgG, IgA, IgE, IgD, IgM;alosztályok: IgA1-2, IgG1-4 (könnyűlánc izotípusok: κ, λ) A konstans szekvenciákban található allélikus változatok IgG – Gm allélek Egyeden belüli különféle antigéneket felismerő változatok Egyeden belüli típusok Egyedek közötti változatok

41. OSZTÁLY/ALOSZTÁLY ANTIGÉNKÖTŐ HELY A konstans szekvenciákban található allélikus változatok IgG – Gm allélek ugyanazt az antigént ismerik fel DE eltérő effektor funkciók különféle antigéneket felismerő változatok Egyedek közötti változatok

42. Humán Immunglobulin Osztályok IgG - gamma () nehézláncok IgM - mü () nehézláncok IgA - alfa () nehézláncok IgD - delta () nehézláncok IgE - epszilon () nehézláncok Izotípusok! könnyűlánctípusok • kappa () • lambda ()

43. Szabad IgM pentamer (”csillag”) Antigénhez kötött IgM (”rák”)

44. Az ellenanyag-antitest kötődés jellemzése Valencia: az antitestnek az antigénnel kialakított kapcsolatainak száma Affinitás: egy adott antigén és antigénkötő hely kapcsolatának erőssége Aviditás: az adott antitest összes kötőhelye affinitásainak „eredője” (nem az összege) sztérikus hatás

45. AZ IMMUNOGLOBULIN TERMELÉS

46. Az ellenanyag termelés az első és a második immunválasz során második X-ellenes válasz X-antigén X-antigén első X-ellenes válasz növekvő szérum ellenanyag titer hetek Tulajdonság első válasz második válasz B-sejt típus A B-sejt antigénnel való találkozásáig eltelt idő Az antigénnel való találkozás és a válasz csúcspontja között eltelt idő 100-1000x erősebb az első válasznál antigénfüggő Az ellenanyagtermelés mértéke A termelt izotípusok magas alacsony Ellenanyag affinitás

47. ellenanyagszint szekunder válasz az A antigénnel szemben primer válasz az A antigénnel szemben primer válasz a B antigénnel szemben napok

48. IZOTÍPUS VÁLTÁS

49. Izotípusváltás a B-sejt fejlődése során

50. Az emberi nehéz lánc gének C régióinak sorrendje, ami meghatározza az izotípus váltás lehetőségeit Cm Cd Cg3 Cg1 Ca1 Cg2 Cg4 Ce Ca2 J regions Az ellenanyag izotípus váltás Az immunválasz során egy ellenanyag specificitása (VDJ és VJ) nem változik(az affinitásérés során változhat az affinitása) Az ellenanyagok végrehajtó (effektor) funkciói az immunválasz során jelentősen változnak Az ellenanyagok képesek a variábilis domén megtartása mellett más konstans régióra váltani, ami más effektor funkciókra teszi képessé az molekulát