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1、免疫球蛋白结构19721972年诺贝尔生理医学奖年诺贝尔生理医学奖生物生物031031王宽王宽这年得奖者的研究在于抗体化学结构的发现，GeraldMauriceEdelman（美国人）和RodneyRobertPorter（英国人）共同获得此项珠荣GeraldM.EdelmanGeraldM.EdelmanGeraldM.Edelman博士博士于于 19291929年年 77月月 11日出生日出生于纽约，父母分別是于纽约，父母分別是 EdwardEdelmanEdwardEdelman及及 AnnaAnnaFreedmanEdelmanFreedmanEdelman，他，他的父亲在纽约是一位应
2、用的父亲在纽约是一位应用物理学家。物理学家。 Edelman的获奖更是不计其数，除了在1972年诺贝尔医学奖外，也在1954年获得宾州大学SpencerMorrisAward，在1965年生物化学方面获得美国化学公会的theEliLillyAward。1969年在Ursinus学院的年度校友奖。其实Edelman的研究兴趣十分广泛，除了获得诺贝尔的抗体结构外，他也对如何利用螢光显微镜及螢光探針來研究蛋白质及对分子或细胞发展新的分溜法。他研究的兴趣包括对蛋白质的一级及三级结构、植物mitogen的结构及功能和细胞表面的研究。(*1)他而后的研究集中于形态发生，例如组织和器官构成的差异。从1981
3、年起，他成为theNeurosciencesInstituteatRockefellerUniversity的主管，他试着建造脑功能和神经发展的一般性理论，并在他的书中探讨神经进化论（TheTheoryofNeuronalGroupSelection(1987)）。(*2)RodneyR.Porter RodneyRobertPorterRodneyRobertPorter于于19171917年年1010月月8 8日在英国的日在英国的Newton-le-Newton-le-WillowsWillows蓝开君蓝开君出生。出生。 他在他在19391939年与年与UniversityofUniver
4、sityofLiverpoolLiverpool拿到学士学位，并在拿到学士学位，并在19481948与剑桥与剑桥拿到博士学位。取拿到博士学位。取得博士后在剑桥工作了一年，得博士后在剑桥工作了一年，19491949年他成为年他成为NationalInstituteNationalInstituteofMedicalResearchofMedicalResearch的科学人员，的科学人员， 直到直到19601960年才加入年才加入St.MarysSt.MarysHospitalMedicalSchool,HospitalMedicalSchool,LondonUniversityLondonUni
5、versity成为第一個成为第一個免疫学教授。免疫学教授。19671967年他被指派年他被指派為牛津大学的生化教授。為牛津大学的生化教授。他的生平得奖如下：他的生平得奖如下：FellowoftheRoyalSociety,1964FellowoftheRoyalSociety,1964GairdnerFoundationAwardofMerit,1966GairdnerFoundationAwardofMerit,1966CibaMedal(BiochemicalSociety),1967CibaMedal(BiochemicalSociety),1967KarlLandsteinerMemo
6、rialAwardfromtheKarlLandsteinerMemorialAwardfromtheAmericanAssociationofBloodBanks,1968AmericanAssociationofBloodBanks,1968NationalAcademyofSciences,U.S.A.,ForeignNationalAcademyofSciences,U.S.A.,ForeignMember1972Member1972他在剑桥时拿到的博士学位是师承与Dr.F.Sanger，而且是在研究蛋白质化学。1948年Porter开始研究抗体的结构，但是于Dr.A.J.P.Mart
7、in共同合作下，研究转移到蛋白质分溜的方法，特別是色层分析法。1958-59年他的研究回到抗体的化学结构，利用木瓜蛋白，他得到三個片段的产物。1962年，他在St.MarysHospitalMedicalSchool继续研究这项主題，并推出抗体缩氨酸练的结构。自从搬到牛津后，他关心抗体结构的结合位置，免疫血球素遗传的标记，和近来化学结构一些早期全部构成要素。1940-46Porter加入军队，从服伺theR.A.,R.E.,andR.A.S.C.，最后成为军队中的少校。1942年阿尔及利亚入侵时在第一军团。在Silicy到意大利入侵时为第八军团。他留在地中海中央军队，在意大利、澳洲、希腊、特里
8、克岛直到1946年一月。(*3)研究內容Edelman和Porter1972由于发现抗体的结构而获得了诺贝尔生理医学奖。免疫体或抗体是存在于血液中的一群蛋白质的名称，在感染之防御及各种疾病发病时担任重要的角色。但在这之前，对抗体的认识实在是非常的不完整，直到Edelman与Porter1959发表了他们初步的的研究成果，并在接下来几年继续完成了几项对于抗体的重要研究。抗体最特殊的是：与生体的不同物质(抗原)反应而结合，具有非常独特的结合能力。血液中大概存在五万多种不同的抗体，各种抗体只对一特定的抗原产生反应。这些抗体的基本性质相类似，但各种抗体都具特性，因而形成及不匀的集团，又因为抗体被视为具
9、有复杂构造的巨大分子，所以抗体的化学研究一直无法顺利进行。(*4)Edelman和Porter各自发表了对抗体分子构造基本研究成果，他们皆将抗体分解成小片段来观察。Porter主要致力于将抗体中负责与外来抗原结合的部分从抗体中分开，他发现可利用酵素-木瓜蛋白(papain)，将抗体分成三部分(参考fig.3.)，其中包含了两个较小且相似的片段，可与抗原特异地结合，其它方面也有几乎相同的性质；另外一片段欠缺活性，但保持原来的抗体分子具有生物学上的性质。Edelman将抗体分子假定与其它各种蛋白质一样，由一些polypeptide链所构成，而他认为polypeptide链间最可能以硫键结合在一起，
10、故他试图将这些键结打断来观察其中的各条polypeptide链，结果他发现这些胺基酸链单独存在时都不具有任何抗体的功用。后来他们两人终于证实：抗体是由四条后来他们两人终于证实：抗体是由四条 polypeptidepolypeptide链，就是两条同样的链，就是两条同样的lightchainslightchains和两和两条同样的条同样的heavychainsheavychains所构成，并全部集合成一所构成，并全部集合成一个个YY字型字型( (参考参考fig.1.)fig.1.)，其，其Y Y字上半部之字上半部之VV字型的字型的两边，分别由一条两边，分别由一条lightchainlightch
11、ain及一条及一条heavychainheavychain的上半部所组成，负责与外来的抗原结合，的上半部所组成，负责与外来的抗原结合，Y Y字的字的下半部则包含了两条下半部则包含了两条heavychainsheavychains的下半部；其的下半部；其实抗体有多种不同的种类，每一种都具有其不同实抗体有多种不同的种类，每一种都具有其不同的功能与特性，但是它们全部都具有上述所说的的功能与特性，但是它们全部都具有上述所说的分子型态。分子型态。PorterPorter综合这些结果提出抗体分子的标综合这些结果提出抗体分子的标本，后来被证实具有非常的正确性。本，后来被证实具有非常的正确性。 Edelman
12、与Porter的研究为生物医学界带来很大的冲击，他们描绘出抗体这个重要的分子其分子结构及作用方式，为接下来的研究奠定了一个重要的基础，其中在免疫学当中占了极大的部分。而且他们的发现马上为全世界带来了一股研究的风潮，不论是在免疫学界、生物化学界、医学界，因为这是对于学术的研究上及临床的诊断与治疗上的一大突破(*5)诺贝尔演讲报告中所展示的抗体化学结构Fig.2. Gerald M. Edelman with a model of the gamma globulin molecule, 1972(*2)在他诺贝尔演讲报告中，展示利用在他诺贝尔演讲报告中，展示利用papainpapain作用于兔作
13、用于兔子的子的IgGIgG上，可得三个片段。上，可得三个片段。Fig.4.Fig.4.利用利用DoublediffusionDoublediffusion来来看看heavychainsheavychains及及lightchainslightchains跟跟AntiFabAntiFab及及AntiFcAntiFc的作用。的作用。lightchainlightchain只跟只跟antiFabantiFab反应，而反应，而heavyheavychainchain跟跟antiFabantiFab和和antiFcantiFc都有反应都有反应, ,。这代表了，。这代表了，FabFab包含部分的包含部分的
14、heavyheavyandlightchainsandlightchains，而，而FcFc只包含只包含heavychain.(heavychain.(此为此为PoterPoter的实验的实验) )Fig.5.利用推出抗体化学结构如下发展与应用抗体的应用很广泛，尤其在我们了解它的构造后，对于它的研究与发展，更是越来越重要。在各种生物医学研究中，无不利用特异性抗体来鉴定、分离、或纯化抗原，而在医学诊断上，也无不利用抗体做为有力的工具。尤其自单株抗体发展以来，抗体的应用价值又大幅地提高，成为各种领域中需要的技术。而细胞激素及疫苗在疾病防治上的应用价值更是不容置疑的。疫苗（vaccine）是利用细胞
15、的记忆能力让身体先具备产生抗体的能力，用以对抗将来可能碰上的疾病。不过如果身体没有预先产生抵抗力时就受到病菌的攻击时，就必须直接注射抗体来救急。假设是被毒蛇咬伤，就要记清楚毒蛇的特征，到医院注射对抗蛇毒的抗体。这些抗体是由马或牛预先注射蛇毒，然后再抽它们的血而得到的，不过现今可利用微生物基因工程技术而获得。因此，抗体不仅在各种生物医学研究领域中是非常重要的，在防治疾病及生物技术的实用价值上，更是一项不可或缺的角色。另外，由于哺乳类动物的免疫系统相当的精密，几乎任何的外来物质都会引发免疫反应而产生抗体，抗体因而有了更广泛的应用。安非他命、FM2、摇头丸等毒品都可以注射到动物体内而产生专一性的抗体
16、，而这些抗体就可以应用于各种检验试剂，从尿液中分辨是否有这些毒品的存在，只要几分钟就可以让毒虫无所遁形实验室中，酵素连结免疫吸附分析法（enzyme-linkedimmunosorbentassay；ELISA）也是抗体的应用，可以测定抗原或抗体。此法的原理是以一种酵素连结到抗原或抗体上，用酵素活性来做为定量标记。总之，在现今生物科技的蓬勃发展下，抗体所存在的地位是无庸置疑的，以现在的知识水平，抗体不再是遥不可及或是模糊不清的物质，当然这要归功于，前人花了多少心血才能有今天的成果，而对GeraldMauriceEdelman和RodneyRobertPorter前辈，我要献上最高的敬意与感谢。
