獲得免疫の中心となっている抗体とは何でしょうか？抗体（antibody）は、白血球の一つであるリンパ球のB細胞の産生する糖タンパク分子です。別名、免疫グロブリン（immunoglobulin）とか、Ig（アイジー）ともいいます。特定のタンパク質などの分子（抗原）を認識して、排除する働きを担います。抗体は主に血液中や体液中に存在する。B細胞は抗原に応じて分化し抗体産生をする。一度分化したB細胞は、形質細胞となり大量の抗体を迅速に産生し抗原を除去し、生態を防御します。抗体のFab領域に抗原が結合すると、免疫複合体の抗体のFc領域にFcに対するレセプターを持ったである好中球やマクロファージなどの食細胞がFab領域に結合した抗原を認識・貪食して体内から除去するように働きます。これらの働きを通じ、脊椎動物の感染防御機構において重要な役割を担っています。因みに、無脊椎動物は抗体を産生できません。
抗体の構造はY字型になっており上部の両手を、Fab領域とよび下部１本足をと呼びます。
抗体の軽鎖と重鎖について。
すべての抗体は基本的には同じ構造を持っており、”Y”字型の4本鎖構造（軽鎖・重鎖の2つのポリペプチド鎖が2本ずつ）を基本構造としています。軽い軽鎖（またはL鎖）にはλ鎖とκ鎖の2種類があり、すべての免疫グロブリンはこのどちらかを持つが、軽鎖の分子量は約25,000で共通です。おもい重鎖（またはH鎖）には、γ鎖、μ鎖、α鎖、δ鎖、ε鎖の、構造の異なる5種類があり、この重鎖の違いによって免疫グロブリンの種類（アイソタイプと呼ぶ）が変わります。重差の分子量は50,000〜77,000である。この軽鎖と重鎖がジスルフィド結合（SS結合）で結びついてヘテロダイマー（異なる分子が結合してできた二量体）を形成し、さらにこのヘテロダイマーをヘテロ二量体が左右2つジスルフィド結合（2個のシステイン残基のSH基が酸化されて結合した架橋構造）で結合して “Y”字型のヘテロテトラマー（異なった分子が結合してできた四量体）を形成するのです。2本の軽鎖同士、あるいは2本の重鎖同士は全く同一のポリペプチド鎖です。
Fc領域とFab領域について。
“Y”字の下半分の縦棒部分にあたる場所をFc領域 (Fragment crystallizable region) と呼びます。左右2つの重鎖からなる。白血球やマクロファージなどの食細胞はこのFc領域と結合できる受容体（Fc受容体）を持っており、このFc受容体を介して抗原と結合した抗体を認識して抗原を貪食できやすくなります。これを味付け作用やドイツ語でオプソニン作用といいます。その他Fc領域は、補体の活性化や抗体依存性細胞傷害作用（英: Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity、ADCC）など、免疫反応の媒介をしてくれるのです。このようにFc領域は抗体が抗原に結合した後の反応を「エフェクター機能」と言いますがこの「エフェクター機能」をFc領域もっているのです。免疫グロブリンのFc領域がもつエフェクター機能は、５種類の免疫グロブリンの種類（アイソタイプ）によって異なります。
“Y”字の上半分の”V”字の部分をFab領域 (Fragment,antigen binding) と呼ぶ。この2つのFab領域の先端の部分で抗原と結合する。2本の軽鎖と2本の重鎖からなる。重鎖のFab領域とFc領域はヒンジ部（重鎖のFab領域とFc領域の２つのつなぎ目の部分）でつながっています。左右の重鎖はこのヒンジ部がジスルフィド結合している。因みに、パパイヤに含まれるタンパク分解酵素パパインはこのヒンジ部を分解して、2つのFabと1つのFc領域に切断する。またタンパク分解酵素のペプシンはヒンジ部（２つの継ぎ目）のジスルフィド結合のFc側で切断し、大きなFabが2個くっついたF(ab’)2を1つと、多数の小さなFc断片を生成する。Fc断片のうち、CH3領域に相当する最も大きな断片はpFc’と呼ばれる。Fc領域はF(ab’)2は、ジスルフィド結合部を含むため、Fabよりも構造が大きいため、Fabと区別するため ab’ としている。このF(ab’)2は抗原に結合するが、Fc領域を持たないためその後の免疫反応を引き起こさない。このことを利用して抗原の標識に用いられる。
CH3領域を理解するためには抗体の定常領域（C領域）と可変領域（V領域）について説明する必要があります。実はFab領域のうち先端に近い半分は、多様な抗原に結合できるように、アミノ酸配列に多彩な変化がみられる。このFab領域の先端に近い半分を可変領域（V領域）といい、軽鎖の可変領域をVL領域、重鎖の可変領域をVH領域と呼ぶ。V領域以外のFab領域とFc領域は、比較的変化の少ない領域であり、定常領域（C領域）と呼ばれる。軽鎖の定常領域をCL領域と呼び、重鎖の定常領域をCH領域と呼ぶが、CH領域はさらにCH1〜CH3の3つに分けられる。重鎖のFab領域はVH領域とCH1からなり、重鎖のFc領域はCH2とCH3からなる。ヒンジ部（つなぎ目）はCH1とCH2の間に位置するのです。
免疫グロブリンの基本構造について。
(1) Fab領域, (2) Fc領域, (3) 重鎖（N端側から VH、CH1、ヒンジ部、CH2、CH3）, (4) 軽鎖（N端側から VL、CL）, (5) 抗原結合部位, (6) ヒンジ部
定常領域と可変領域
Fab領域のうち先端に近い半分は、多様な抗原に結合できるように、アミノ酸配列に多彩な変化がみられる。このFab領域の先端に近い半分を可変領域（V領域）といい、軽鎖の可変領域をVL領域、重鎖の可変領域をVH領域と呼ぶ。V領域以外のFab領域とFc領域は、比較的変化の少ない領域であり、定常領域（C領域）と呼ばれる。軽鎖の定常領域をCL領域と呼び、重鎖の定常領域をCH領域と呼ぶが、CH領域はさらにCH1〜CH3の3つに分けられる。重鎖のFab領域はVH領域とCH1からなり、重鎖のFc領域はCH2とCH3からなる。ヒンジ部はCH1とCH2の間に位置する。
相補性決定領域とフレームワーク領域
可変領域のうち、直接抗原と接触する領域は特に変化が大きく、この超可変領域を相補性決定領域 (complementarity-determining region: CDR) と呼び、それ以外の比較的変異の少ない部分をフレームワーク領域 (framework region: FR) と呼ぶ。軽鎖と重鎖の可変領域に、それぞれ3つのCDR (CDR1 – CDR3) と、3つのCDRを取り囲む4つのFR (FR1 – FR4) が存在する。
抗体の種類
抗体は定常領域の構造の違いにより、いくつかのクラス（アイソタイプ）に分けられる。多くの哺乳類では、定常領域の構造の違いによりIgG、IgA、IgM、IgD、IgEの5種類のクラスの免疫グロブリンに分類される。それぞれのクラスの免疫グロブリンは大きさや生理活性が異なり、例えばIgAは粘膜分泌型の分子であり、IgEは肥満細胞に結合してアレルギー反応を引き起こす。さらにヒトの場合、IgGにはIgG1〜IgG4の4つのサブクラスが、IgAにはIgA1とIgA2の2つのサブクラスがあり、それぞれ少しずつ構造が異なっている。IgM、IgD、IgEにはサブクラスはない。
また、免疫グロブリンは血中や粘膜への分泌型の他、B細胞の細胞表面に結合した型（膜型）のものがありる。分泌型のIgM抗体とB細胞の細胞表面に結合した膜型の抗体をBCR(B細胞レセプター）と言います。この二つのIgM抗体とBCRとは役割なまったく異なっています。IgM抗体は抗体そのものですがBCRはレセプター（受容体）ですから別物と考えるべきです。
ヒト免疫グロブリンの分類について、つまりヒト免疫グロブリンのアイソタイプ種類。
ヒト免疫グロブリンのアイソタイプの構造は重鎖は定常領域の違いにより、γ鎖、μ鎖、α鎖、δ鎖、ε鎖に分けられ、この違いによりそれぞれIgG、IgM、IgA、IgD、IgEの5種類のクラス（アイソタイプ）の免疫グロブリンが形成される。これらの分泌型の免疫グロブリンの他、B細胞表面に結合したものがある。これは、分泌型免疫グロブリンが細胞表面に接着しているのではなく、細胞膜貫通部分をもったものであり、B細胞受容体 (B cell receptor; BCR) と呼ばれます。BCRは2本の重鎖と2本の軽鎖を持ち、細胞膜貫通部分にIgα/Igβヘテロ二量体を持つ。アイソタイプの違いにより、免疫グロブリンの持つ「エフェクター機能」が異なる。エフェクター機能とは抗体が結合した敵である標的細胞を除去する機能で，細胞を溶解させるCDC（補体依存性細胞障害）や，T細胞，NK細胞，好中球，マクロファージといったエフェクター細胞を活性化するADCC（抗体依存性細胞障害）などがある．
B細胞レセプターと分泌抗体との違いとは何が違うか？骨髄でB細胞が生まれるとB細胞レセプターと言われる細胞膜に固定された抗体のサンプルのような膜抗体がつくられます。それぞれの1個のBリンパ球は10万個の膜抗体（B細胞レセプター）を持っておりそれぞれの1個のBリンパ球は同じ抗原を認識します。Bリンパ球は抗原を探し求めてリンパ管や血管やリンパ節を巡るのですが自分のB細胞レセプターのFab領域にぴったり合う敵の病原体のたった1種類の抗原に出会う機会は極めて少ないのです。何故ならば遺伝学的に骨髄で産生されるBリンパ球の種類は1億種類もあります。しかも骨髄で産生されるBリンパ球の総数は30億個ですから、ある特定の抗原に対して認識できるB細胞レセプター（膜抗体）はたったの30個しかないからです。広大ない人体に感染する病原体の種類は極めて多いのですがたったの30個で、特定の限られたすべての病原体の抗原を見つけることは至難の業となるからです。ほとんどのB細胞レセプター（膜抗体）を持ったB細胞は主に人体に700個もあるリンパ節で自分が認識できる病原体と出会いを心待ちに探しまくっているのですがむなしく一生を終わってしまうのです。Ｂリンパ球が抗原刺激を受けて成熟した、形質細胞（Plasma cell）が抗体を産生できる中のほんのわずかの免疫記憶に関与するメモリーＢリンパ球の寿命は 10 年くらいと言われています。
しかしながら時にはB細胞は自分に合う病原体をリンパ節で見つけるとB細胞レセプターは病原体の抗原に結合して分泌抗体を産生準備が始まりだします。そのB細胞はそれをきっかけとして増殖・分裂を始めだすのですがじつはそのプロセスは複雑ですので簡単に済ませます。機会が有れば必ず詳しく説明します。乞うご期待！！！とにかく1個のB細胞が増殖・分裂するというのは細胞の大きさがまず2倍になり2個の娘細胞に分裂することです。さらにこの2個の娘細胞とも2倍の大きさになり4個の細胞を作ることを繰り返すことです。これを英語でproliferationと言い日本語では「増殖」と訳します。このBリンパ球の増殖一回に付き12時間かかりこの増殖の期間が1週間つづきます。1週間の終わりには2万個のBリンパ球が生まれます。この2万個のリンパ球は同じ抗原を認識できます。今やこの増えた2万個のBリンパ球が作るのはB細胞レセプター（膜抗体）ではなく本物の分泌抗体なのです。この時のB細胞は分泌抗体産生細胞に分化したので形質細胞と呼ばれます。その結果これらの分泌抗体は形質細胞に化けてしまったB細胞から脈管に分泌されますB細胞自身は脾臓と骨髄にとどまります。何故ならばB細胞（形質細胞）が産生した抗体が動き回るので抗体の工場は移動する必要がないからです。1個の形質細胞は全力で働いているので1秒間で2000個の分泌抗体分子を産生して血液やリンパに送り出します。1秒間で2000個の分泌抗体分子！！！ですよ。このような形質細胞の英雄的な努力の後、B細胞のほとんどが１週間後には死んでしまいますが生き残った形質細胞はメモリーB細胞として生き残ります。
メモリーB細胞（Memory B cells）とは、一次感染後にリンパ節の胚中心内で形成されるB細胞の亜型である。亜型とはサブタイプ（subtype）とも言われあるものの型を複数の下位グループに細分する分類群のことです。メモリーB細胞は何十年も生き残ることができ、再感染した場合には、二次免疫応答として知られている加速された強固な抗体媒介免疫応答を同じ敵である病原体と出会うたびに二次免疫応答繰り返し生涯にわたって同じ病原体に対して病気にならないようにしてくれます。因みにメモリーB細胞（Memory B cells）になるためにはヘルパーT細胞の細胞膜にある補助刺激分子であるCD40LとB細胞の膜にある分子CD40との相互作用が絶対に必要です。
なぜ適応免疫というのか？病原体は突然変異をおこして免疫の防御に対抗できるので負けないように適応して変異に対抗できる武器産生することによって「適応」出来る免疫という意味で「適応免疫」という言葉が用いられたのです。オルドビス紀に最初の脊椎動物として出現したのが魚類。 あごが無く，口から水とともに入った微生物をえらでろ過して食べていた。 体が体板でおおわれ，泳ぎは下手で主に水底にすんでいた。脊椎動物が水中から陸上に進出したのは、およそ3億8500万年前。陸に上がった最初の脊椎動物は両生類で、さらにその祖先は既に絶滅した原始的な魚類だった。2億年前に脊椎動物である非常に原理的にいかなる敵が襲ってきても「最終的な防御」と言われる魚に見られ最後は人類においてもっとも洗練された「適応免疫」異常なあり得ない病原体を認識しかつ処理するための免疫システムが「適応免疫」といわれているのです。
適応免疫系とは？適応免疫応答は獲得免疫とも呼ばれ、侵入してきた病原体を破壊するために機能します。これは、免疫細胞の体に属する細胞と不必要な侵入者を区別する能力 (自己非自己の認識) に依存しています。適応免疫系では、T細胞およびB細胞の抗原特異的な受容体によって病原体を認識します。これらの細胞の発生の段階で起こる遺伝子再編成によって抗原特異的受容体に多様性がもたらされます。多様な受容体によって、病原体に対する様々な免疫応答が引き起こされます。初めて遭遇した病原体に対しては学習 (免疫記憶) が起こり、その病原体と再遭遇した場合の免疫応答が促進されます。適応免疫系の細胞適応免疫応答には、抗体が媒介する免疫応答 (液性免疫)、細胞が媒介する免疫応答 (細胞性免疫) の2種類があります。抗体を介する免疫応答では、活性化されたB細胞によって抗体が分泌され、これが血流に乗り体液に浸透します。抗体はその後抗原に特異的に結合し、主に自然免疫系の食細胞に貪食される病原体をマークします。細胞を介する免疫応答では、活性化されたT細胞が、細胞の表面にある異種抗原を提示する宿主細胞を殺す、または病原体を破壊するために他の免疫細胞を刺激します。
B細胞がいったん活性化されて抗体が増殖・分裂してその数を増やして、次の段階では成熟となります。成熟には3段階があり順序は一定ではありませんが、①抗体のクラススィッチ②体細胞超突然変異③形質細胞になるかメモリーB細胞になるかの3つの成熟段階があります。①抗体のクラススィッチとは抗体のクラスにはIgM、IgG、IgA、IgE、IgDがある。 B細胞上の抗体は最初IgMであるが、IgMの抗原に対する特異性を保ったまま、IgMからIgGやIgAまたはIgEに変わる現象をクラススイッチという。クラススィッチは抗原と結合するFab領域は同じであるが抗体は新しいFc領域を持ちます。このFc領域が新しい抗体の機能を決定します。②体細胞超突然変異とはB細胞の免疫グロブリン遺伝子に生じる高頻度の点突然変異．これにより抗原に対ししてさまざまな親和性をもつ免疫グロブリンが生じた後に，高親和性抗体を発現するB細胞が選択されることで，抗原により強く結合する抗体を産生することができる。AID遺伝子により生じる。AID遺伝子とはActivation-induced cytidine deaminase略して AIDで生理条件下では活性化B細胞のみに発現し，免疫グロブリン遺伝子における体細胞変異の導入，クラススイッチ組換え作用により，抗体の多様性獲得に寄与している。AIDと呼ばれる遺伝子はクラススイッチだけではなく、B細胞が胚中心で活発に増殖する過程で生じる免疫グロブリン遺伝子の可変領域の体細胞突然変異にも関与していることが明らかとなった。体細胞突然変異という現象は、遺伝子再編成の結果産生された免疫グロブリンの抗原に対する親和性を、可変領域に選択的に突然変異を誘導し抗原に対してより親和性の高い免疫グロブリン産生B細胞を選択しようとする現象である。その結果抗原に対してより高親和性を有する抗体を我々の体の中では産生することができるようになった。
Bリンパ球が自己抗体作れない根拠は何か？結論から書くと免疫の進化の基礎は自己の成分を非自己の成分から守るために生まれたからです。免疫学の基礎もすべて自己と非自己を明確に分別できるからこそ成立したのです。
適応免疫も自己と非自己を明確に分別するために誕生したのです。非自己からだけ人体を守るために絶対に危険な異物から身を守るために絶対に誤ることのない適応免疫を3億6千年にわたる進化の中で確立したのです。もっと具体的に述べると適応免疫は適応免疫の最高の武器となる抗体を作るBリンパ球と免疫の司令塔であるTリンパ球の２つから成り立っています。敵に出会ったことなないナイーヴB細胞を活性化して抗体を作らせるためには2つのシグナルを必要とします。一つ目はB細胞の数多くのレセプターに抗原が群がり結合することと、核に敵が来たという情報を伝達する数多くの一か所にシグナル分子が群がり集合することと、二つ目は共刺激分子（補助刺激分子）です。共刺激分子（補助刺激分子）とはT細胞のCD40LとB細胞のCD40が直接結合して生まれる活性化の刺激となるのです。つまりB細胞の数多くのレセプターが数多くの抗原とが一か所で集中して結合したあと（架橋した後）、更にT細胞膜にあるCD40L とB細胞膜にあるCD40と言われる蛋白とが結合すると、B細胞が活性化されて分泌抗体が産生されるのです。
