Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

24.6: Cross-reactiviteit
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Cross-reactivity
 
TRANSCRIPT

24.6: Cross-reactivity

24.6: Cross-reactiviteit

Overview

The ability of a single antibody to recognize multiple structurally similar epitopes is an important immune defense strategy that enables the host to efficiently defend against many potentially threatening pathogens. However, cross-reactivity also elicits allergy symptoms against related allergens. It is increasingly important to understand the principles of cross-reactivity, as antibodies are actively being developed as therapeutic modalities for diverse diseases, including cancer.

Structurally Similar Epitopes May Be Found on Different Antigens

Antibodies can initiate an immune response by binding to specific structures on the surface of pathogens or other foreign elements. By definition, anything that is bound by an antibody, and subsequently elicits an immune response, is called an antigen. Often, antigens are proteins on the surface of viruses, bacteria, fungi, and protozoan invaders. The specific sequence of amino acids that is recognized by the antibody is called an epitope. Most epitopes are only 5-6 amino acids long. As such, a single antigen may present several distinct epitopes. Cross-reactivity occurs when two distinct epitopes are structurally similar, and hence are recognized by the same antibody.

Cross-Reactivity Facilitates Immunity against Related Pathogen Strains

A major benefit of antibody cross-reactivity is that it provides cross-protective immunity to related pathogens. When a circulating antibody recognizes a viral or bacterial pathogen that it has encountered previously, it mounts a rapid immune response and targets the pathogen for destruction. This process is called immunological memory. Cross-reactivity allows the same antibody to recognize and provoke a similarly robust immune response to a closely related but previously unencountered antigen. In this way, a less specific antibody provides broad-spectrum immunity despite antigenic variation in pathogens.

Cross-Reactivity Can Increase the Number of Allergens

An allergy occurs when antibodies recognize antigens from benign sources (e.g., foods, plants, animals) as invading pathogens and inappropriately mount an immune response against them. In the case of an allergy, the antigen is called an allergen. Antibody cross-reactivity can, unfortunately, increase the number of allergens that an allergic person reacts to. While the initial allergic reaction was induced against a specific allergen (e.g., walnut), cross-reactivity lets the immune system act against additional, structurally similar allergens (e.g., pecan). These allergens may be similar in nature, such as shrimp and lobster, or unrelated, such as banana and latex. Yet they present structurally similar epitopes and therefore induce an immune response that is mediated by the same antibody.

Vaccination with a Cross-Reactive Antibody May Curb Several Deadly Forms of Ebola

Ebola is an often deadly disease that is caused by the Ebola virus. Four of the six Ebola species are pathogenic to humans. The virus spreads easily by transmission of body fluids and causes local outbreaks. Only in recent years have researchers developed a vaccine against the Zaire strain of the Ebola virus. The vaccine successfully protected health workers in an acute Ebola outbreak in the Democratic Republic of the Congo in 2018. The vaccine needs to undergo additional testing to demonstrate its safety but is a hopeful candidate for preventing the Zaire strain of Ebola virus causing disease.

In the meantime, researchers continue to identify antibodies that confer broad immunity against Ebola virus. For that purpose, scientists sampled and characterized human antibodies from survivors of an Ebola outbreak. They identified two antibodies that cross-react against multiple species of the Ebola virus. This discovery might lead to the development of a broad-scale vaccine against the Ebola virus.

Overzicht

Het vermogen van een enkel antilichaam om meerdere structureel vergelijkbare epitopen te herkennen, is een belangrijke immuunafweerstrategie die de gastheer in staat stelt zich efficiënt te verdedigen tegen vele potentieel bedreigende pathogenen. Kruisreactiviteit wekt echter ook allergiesymptomen op tegen verwante allergenen. Het wordt steeds belangrijker om de principes van kruisreactiviteit te begrijpen, aangezien antilichamen actief worden ontwikkeld als therapeutische modaliteiten voor diverse ziekten, waaronder kanker.

Structureel vergelijkbare epitopen kunnen op verschillende antigenen worden aangetroffen

Antilichamen kunnen een immuunrespons initiëren door zich te binden aan specifieke structuren op het oppervlak van pathogenen of andere vreemde elementen. Alles dat door een antilichaam wordt gebonden en vervolgens een immuunrespons opwekt, wordt per definitie een antigeen genoemd. Antigenen zijn vaak eiwitten op het oppervlak van virussen, bacteriën, schimmels en protozoaire indringers. De specifieke volgorde van aminozuren die wordt herkend by het antilichaam wordt een epitoop genoemd. De meeste epitopen zijn slechts 5-6 aminozuren lang. Als zodanig kan een enkel antigeen verschillende afzonderlijke epitopen vertonen. Kruisreactiviteit treedt op wanneer twee verschillende epitopen structureel vergelijkbaar zijn en daarom worden herkend door hetzelfde antilichaam.

Kruisreactiviteit vergemakkelijkt immuniteit tegen verwante pathogene stammen

Een groot voordeel van kruisreactiviteit met antilichamen is dat het kruisbeschermende immuniteit biedt tegen verwante pathogenen. Wanneer een circulerend antilichaam een virale of bacteriële ziekteverwekker herkent die het eerder is tegengekomen, zet het een snelle immuunrespons op en richt het zich op de ziekteverwekker voor vernietiging. Dit proces wordt immunologisch geheugen genoemd. Kruisreactiviteit stelt hetzelfde antilichaam in staat om een vergelijkbare robuuste immuunrespons op een nauw verwant maar eerder niet-aangetroffen antigeen te herkennen en uit te lokken. Op deze manier zorgt een minder specifiek antilichaam voor immuniteit met een breed spectrum, ondanks antigene variatie in pathogenen.

Kruisreactiviteit Ceen Verhoog het aantal allergenen

Een allergie treedt op wanneer antilichamen antigenen uit goedaardige bronnen (bijv. Voedsel, planten, dieren) herkennen als binnendringende ziekteverwekkers en er op ongepaste wijze een immuunrespons tegen opbouwen. In het geval van een allergie wordt het antigeen een allergeen genoemd. Antilichaam kruisreactiviteit kan helaas het aantal allergenen verhogen waarop een allergische persoon reageert. Terwijl de aanvankelijke allergische reactie werd opgewekt tegen een specifiek allergeen (bijv. Walnoot), laat kruisreactiviteit het immuunsysteem werken tegen aanvullende, structureel vergelijkbare allergenen (bijv. Pecannoten). Deze allergenen kunnen vergelijkbaar van aard zijn, zoals garnalen en kreeft, of niet verwant, zoals banaan en latex. Toch vertonen ze structureel vergelijkbare epitopen en wekken daarom een immuunrespons op die wordt gemedieerd door hetzelfde antilichaam.

Vaccinatie met een kruisreactief antilichaam kan verschillende dodelijke vormen van ebola afremmen

Ebola is een vaak dodelijke ziekte die wordt veroorzaakt door de E.bola-virus. Vier van de zes ebolasoorten zijn pathogeen voor de mens. Het virus verspreidt zich gemakkelijk door overdracht van lichaamsvloeistoffen en veroorzaakt lokale uitbraken. Pas de laatste jaren hebben onderzoekers een vaccin ontwikkeld tegen de Zaïre-stam van het ebolavirus. Het vaccin beschermde met succes gezondheidswerkers bij een acute ebola-uitbraak in de Democratische Republiek Congo in 2018. Het vaccin moet aanvullend worden getest om zijn veiligheid aan te tonen, maar is een hoopvolle kandidaat om de ziekte van de Zaïre-stam van het ebolavirus te voorkomen.

Ondertussen blijven onderzoekers antilichamen identificeren die een brede immuniteit tegen het ebolavirus verlenen. Voor dat doel hebben wetenschappers menselijke antilichamen van overlevenden van een ebola-uitbraak bemonsterd en gekarakteriseerd. Ze identificeerden twee antilichamen die kruisreageren tegen meerdere soorten van het ebolavirus. Deze ontdekking zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van een grootschalig vaccin tegen het ebolavirus.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter