免疫与免疫学.docx

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免疫与免疫学

免疫与免疫学.txt如果不懂就说出来，如果懂了，就笑笑别说出来。

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幽默就是一个人想哭的时候还有笑的兴致。

一、免疫与免疫学

“免疫（immunity）”现代免疫学将“免疫”的概念定义为：

机体对“自己”和“异己（非己）”识别、应答过程中所产生的生物学效应的总和，正常情况下是维持内环境稳定的一种生理性功能。

免疫学包括：

免疫系统的组织结构、免疫系统对抗原的识别及应答、免疫系统对抗原的排异效应及其机制、免疫耐受的诱导、维持、破坏及其机制等。

二、免疫系统及其功能

（一）免疫系统的组成与结构（图1-2）（免疫器官；免疫细胞；免疫分子）

（二）免疫系统的功能：

免疫防御免疫自稳免疫监视

三、免疫的类型

1．天然免疫（innateimmunity）其特点是：

个体出生时即具备，作用范围广，并非针对特定抗原，故亦称为非特异性免疫（nonspecificimmunity）。

此类免疫的主要机制为：

皮肤、黏膜及其分泌的抑菌/杀菌物质的屏障效应；体内多种非特异性免疫效应细胞和效应分子的生物学作用。

2．获得性免疫（acquiredimmunity）即适应性（adaptive）免疫，乃个体接触特定抗原而产生，仅针对该特定抗原而发生反应，故亦称为特异性免疫（specificimmunity）。

特异性免疫应答（简称为免疫应答）是由抗原刺激机体免疫系统所致，包括抗原特异性淋巴细胞对抗原的识别、活化、增殖、分化及产生免疫效应的全过程。

特异性和非特异性免疫的比较见表1-2

免疫应答具有如下特点：

1．特异性2．记忆性3．耐受性

第二节免疫学发展史概述

一、免疫学发展经历的阶段

（一）经验免疫学时期（17世纪~19世纪）人痘苗：

牛痘苗

（二）经典免疫学时期（19世纪中叶~20世纪中叶）疫苗的发展和使用细胞免疫理论体液免疫理论

（三）近代和现代免疫学时期（自20世纪中叶至今）

迄今40余年来，人们从整体、器官、细胞、分子和基因水平探讨免疫系统的结构与功能，并阐明基本免疫学现象的本质及其机制。

二、免疫学进展概述

（一）免疫化学进展--奠定现代免疫学研究的基石

（二）细胞免疫学进展——揭示免疫学现象本质的物质基础

（三）分子免疫学进展——促进免疫学理论与应用研究的催化剂

（四）应用免疫学进展——赋予免疫学新的生命力的源泉

第四节“医学免疫学”教材基本轮廓

抗原─────→免疫系统

│

补体──→│───→抗体

免疫调节───→免疫应答───→细胞因子

遗传控制──→│───→致敏淋巴细胞

┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓

┃┃

正常异常

───────────────────

抗肿免免超自免移免

感瘤疫疫敏身疫殖疫

染免学学反免增免缺

免疫防检应疫生疫陷

疫治测

图1-14“医学免疫学”教材内容概要

第二章抗原

抗原（antigen）作用于T、B淋巴细胞的抗原识别受体,促使其增殖、分化，产生免疫效应物质（抗体或致敏淋巴细胞）并与之结合，从而发挥免疫效应。

①免疫原性（immunogenicity），即抗原能够刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞的能力；

②抗原性（antigenicity），即抗原能够与其所诱生的抗体或致敏淋巴细胞特异性结合的能力。

具备上述两种特性的物质为完全抗原；仅具备免疫反应性（即抗原性）的物质被称为半抗原（hapten）。

第一节决定免疫原性的条件

免疫原性是判断一种物质是否为抗原的关键。

免疫原性主要取决于物质本身的性质及其与机体的相互作用。

一、抗原的理化性质

（一）抗原的种类：

多数蛋白质为良好的抗原，多糖及多肽也具一定的免疫原性

（二）分子大小：

抗原的分子量一般≥10kD，且分子量越大，免疫原性越强

（三）化学组成：

免疫原性物质还须具备复杂的化学组成与特殊的化学基团。

（四）抗原决定基的易接近性（accessibility）：

易近性乃指抗原决定基是否易被淋巴细胞的抗原受体所接近。

如图2-1所示

（五）物理性状：

化学性质相同的抗原物质可因其物理性状不同而影响免疫原性

二、抗原与机体的相互作用

（一）异物性：

“异物”的概念定义为“在胚胎期未与淋巴细胞充分接触过的物质”

（二）进入机体的途径：

皮内>皮下>肌肉>腹腔（仅限于动物）>静脉

（三）机体遗传因素：

个体对抗原刺激产生应答的能力受遗传因素控制

第二节抗原特异性

抗原特异性指抗原诱导机体产生应答及与应答产物发生反应所显示的专一性。

一、决定抗原特异性的分子结构基础

决定抗原特异性的基本结构或化学基团称为表位（epitope），亦称为抗原决定基（antigenicdeterminant）。

依表位的结构特点可将其分为两类（图2-3）：

①线性表位（即连续性表位），主要由线性排列的短肽构成；②构象性表位（即非连续性表位），短肽、多糖残基或核苷酸并非简单的线性排列,而是形成特定的空间构象。

T细胞仅识别由抗原递呈细胞加工递呈的线性表位，而B细胞可识别线性或构象性表位。

二、交叉抗原及其意义

某些特定抗原不仅可与其诱导产生的抗体/致敏淋巴细胞结合或相互作用，还可与其他抗原诱生的抗体/致敏淋巴细胞发生反应。

这种抗原被称为交叉抗原（crossantigen），它与其他抗原所诱生抗体/致敏淋巴细胞结合或相互作用被称为交叉反应（crossreaction）。

交叉抗原的存在和交叉反应现象的发生并非否定抗原的特异性，而是由于抗原的异质性和共同决定基所致的特殊现象.

（一）抗原异质性与共同决定基（图2-5）：

抗原异质性（heterogeneity）即抗原物质的非均一性，其原因在于多数抗原性物质（如细菌及细胞等）乃由不同分子组成，而同一分子表面还可存在不同决定基。

（二）交叉抗原的生物学意义：

①某些情况下，针对病原微生物的免疫应答可导致对人体的免疫损伤（参见异嗜性抗原）；②在进行特异性诊断或鉴定时，须排除交叉抗原可能产生的干扰；③应用交叉抗原可能诱导出针对难于制备的抗原的免疫应答

第三节抗原的种类及其医学意义

（一）依据抗原诱生抗体时对T细胞的依赖性

1.胸腺依赖性抗原（thymusdependentantigen,TDantigen）TD抗原亦称T细胞依赖抗原，其刺激机体产生抗体依赖于T细胞辅助，绝大多数蛋白质抗原及细胞抗原属TD抗原。

2.非胸腺依赖抗原（thymusindependentantigen,TIantigen）TI抗原亦称T细胞非依赖性抗原，其刺激机体产生抗体无需T细胞辅助

（二）根据与机体的亲缘关系

1.异种抗原（xenogenicantigen）指来自不同种属的抗原。

2．同种异型抗原（allogenicantigen）指同一种属不同个体所具有的特异性抗原。

①红细胞血型抗原，包括ABO、Rh等40余个抗原系统，其对安全输血极为重要；②人类主要组织相容性抗原，即人白细胞抗原（HLA），是具有高度多态性的抗原系统（详见第八章）。

3．自身抗原（autoantigen）正常情况下，机体免疫系统不对自身正常组织或细胞产生免疫应答，即处于自身耐受状态。

在某些病理情况下（如隐蔽抗原或隔离抗原释放；自身抗原发生改变或被修饰等），自身抗原成分可诱导机体产生自身免疫应答（详见第十八章）。

4．异嗜性抗原（heterophilicantigen）乃一类与种属无关，存在于人、动物及微生物之间的共同抗原，又称Forssman抗原。

例如，A族溶血性链球菌表面成分与人肾小球基底膜及心肌自身组织具有共同抗原，故溶血性链球菌感染后，其刺激机体产生的抗体可能与具有共同抗原的心、肾组织发生交叉反应，导致肾小球肾炎或心肌炎。

（三）根据（TD）抗原是否由抗原递呈细胞所合成

1.外源性抗原（exogenousantigen）2.内源性抗原（endogenousantigen）

（四）其他分类：

根据抗原诱导免疫应答的性质与特点，可分为移植抗原、肿瘤抗原、微生物抗原、变应原或过敏原及耐受原等；根据抗原的理化性质，可分为颗粒抗原、可溶性抗原、蛋白抗原、多糖抗原及多肽抗原等；根据抗原的产生方式可分为天然抗原与人工抗原。

第四节抗原在临床实践中的应用

1．疾病的诊断与辅助诊断应用抗已知传染因子的抗体检测相应抗原，或应用已知抗原检测体内相应抗体，已成为临床上进行诊断或辅助诊断的重要手段

2．疾病的治疗①研制治疗性疫苗，如用于肿瘤生物治疗的肿瘤疫苗、用于治疗自身免疫病的T细胞疫苗等；②应用经处理的抗原进行减敏反应，以治疗某些I型超敏反应性疾病；③动物实验证明，口服抗原（如髓磷脂碱性蛋白）可治疗脱髓鞘疾病。

3．疾病的预防应用经灭活或减毒的病原微生物及其产物制备疫苗，接种机体后诱导特异性免疫应答，可用于预防传染性疾病。

4．医学研究为阐明某些疾病的发病机制，有赖于深入分析特定蛋白质的抗原性、组织分布、所诱导免疫应答的特点等。

第五节其他非特异性免疫刺激剂

一、佐剂

某些物质预先或与抗原同时注入体内，可增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答的类型，此类物质被称为佐剂（adjuvant）。

（一）佐剂的种类

1．化合物包括氢氧化铝、明矾、矿物油及吐温80、弗氏不完全佐剂（羊毛脂与石蜡油的混合物），以及人工合成的多聚肌苷酸：

胞苷酸（polyI:

C）、脂质体等。

2．生物制剂包括：

①经处理或改造的细菌及其代谢产物，如卡介苗、短小棒状杆菌、百日咳杆菌，以及霍乱毒素B亚单位（CTB）、革兰阴性菌细胞壁成分脂多糖（LPS）和类脂A、源于分支杆菌的胞壁酰二肽等；②细胞因子及热休克蛋白等。

（二）佐剂的作用机制：

①改变抗原的物理性状，延缓抗原降解和排除，从而更有效地刺激免疫系统；②刺激单核/巨噬细胞系统，增强其处理和递呈抗原的能力；③刺激淋巴细胞增殖与分化。

（三）佐剂的应用：

①增强特异性免疫应答，用于预防接种及制备动物抗血清；②作为非特异性免疫增强剂，用于抗肿瘤与抗感染的辅助治疗。

二、超抗原

正常情况下，普通蛋白质抗原可激活机体总T细胞库中万分之一至百万分之一的T细胞。

但一类被称为超抗原（superantigen,SAg）

三、丝裂原

丝裂原（mitogen）亦称有丝分裂原，可致细胞发生有丝分裂，进而增殖。

体外实验中，特定丝裂原可使静止的淋巴细胞体积增大、胞浆增多、DNA合成增加，出现淋巴母细胞化即淋巴细胞转化（lymphocytetransformation）和有丝分裂。

T、B淋巴细胞表面表达多种丝裂原受体（见表2-2），

第三章免疫器官的结构与功能

免疫系统（immunesystem）包括免疫器官（和组织）、免疫细胞及免疫分子（及相关的编码基因）。

第一节中枢免疫器官

中枢免疫器官（centralimmuneorgan）是免疫细胞发生、分化、发育、成熟的场所，并对外周免疫器官的发育起主导作用，某些情况下（如再次抗原刺激或自身抗原刺激）也是产生免疫应答的场所。

一、胸腺

（一）胸腺的解剖结构（图3-2）。

（二）胸腺的细胞组成：

1.胸腺基质细胞（thymicstromalcell,TSC）TSC以胸腺上皮细胞（thymusepithelialcell,TEC）为主，还包括巨噬细胞、DC及成纤维细胞等。

2．胸腺细胞：

CD4-CD8-、CD4+CD8+、CD4+CD8-、CD4-CD8+。

（三）胸腺微环境：

胸腺微环境由TSC、细胞外基质及局部活性物质组成，其在胸腺细胞分化过程的不同环节均发挥重要作用。

细胞外基质（extracellularmatrix）也是胸腺微环境的重要组成部分，它们可促进上皮细胞与胸腺细胞接触，并参与胸腺细胞在胸腺内移行成熟。

（四）胸腺的功能

1．T细胞分化、成熟的场所

2．免疫调节功能

3．屏障作用皮质内毛细血管及其周围结构具有屏障作用，阻止血液中大分子物质进入，此为血-胸腺屏障（blood-thymusbarrier）。

二、骨髓:

骨髓（bonemarrow）是重要的中枢免疫器官，可分为红骨髓和白骨髓。

骨髓是人和哺乳动物的造血器官，它具有如下功能：

1．各类免疫细胞发生的场所骨髓造血干细胞具有分化成不同血细胞的能力，故被称为多能造血干细胞（multiplehematopoieticstemcell,HSC）。

（图3-3）。

2．B细胞分化成熟的场所

3．发生B细胞应答的场所

第二节外周免疫器官

外周免疫器官（peripheralimmuneorgan）包括淋巴结、扁桃体、脾脏和黏膜免疫系统，它是成熟T细胞、B细胞等免疫细胞定居的场所，也是产生免疫应答的场所。

一、淋巴结

（一）淋巴结的结构（图3-4）

（二）淋巴结的功能1．T细胞及B细胞定居的场所2．免疫应答发生的场所

3．参与淋巴细胞再循环4．过滤作用

二、脾脏

（一）脾脏的结构（图3-5）：

脾脏（spleen）是人体最大的淋巴器官，可分为白髓、红髓和边缘区三部分。

（二）脾脏的功能：

1．免疫细胞定居的场所2．免疫应答的场所

3．合成生物活性物质4．滤过作用

三、黏膜免疫系统

黏膜免疫系统（mucosallymphoidsystem，MIS）亦称黏膜相关淋巴组织（mucosa-associatedlymphoidtissue,MALT），主要指呼吸道、肠道及泌尿生殖道黏膜固有层和上皮细胞下散在的无被膜淋巴组织，以及某些带有生发中心的器官化的淋巴组织，如扁桃体、小肠的派氏集合淋巴结（Peyer'spatche）、阑尾等。

（图3-1）

（一）MALT的组成

1．鼻相关淋巴组织（nasal-associatedlymphoidtissue,NALT）包括咽扁桃体、腭扁桃体、舌扁桃体及鼻后部其他淋巴组织，其主要作用是抵御经空气传播的微生物感染。

2．肠相关淋巴组织（gut-associatedlymphoidtissue,GALT）GALT包括派氏集合淋巴结、淋巴滤泡、上皮间淋巴细胞和固有层淋巴组织等，其主要作用是抵御侵入肠道的病原微生物感染。

肠道黏膜上皮间还散布一种扁平上皮细胞，即M细胞（membranouscellormicrofoldcell，膜性细胞或微皱褶细胞），

3．支气管相关淋巴组织（bronchial-associatedtissue，BALT）主要分布于各肺叶的支气管上皮下，其结构与派氏集合淋巴结相似，滤泡中淋巴细胞受抗原刺激常增生成生发中心，其中主要是B细胞。

（二）MALT的功能及其特点:

1．参与局部免疫应答2．分泌分泌型IgA（secretoryIgA,SIgA）3．参与口服抗原介导的免疫耐受

第二篇免疫分子与免疫细胞

第四章免疫球蛋白

抗体（antibody，Ab）是介导体液免疫的重要效应分子，是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白。

1968年和1972年世界卫生组织和国际免疫学会联合会的专门委员会先后决定，将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）。

免疫球蛋白可分为分泌型（secretedIg,SIg）和膜型（membraneIg,mIg），前者主要存在于血液及组织液中，发挥各种免疫功能；后者构成B细胞表面的抗原受体。

第一节免疫球蛋白的结构

一、基本结构

免疫球蛋白分子的基本结构是一"Y"字型的四肽链结构（图4-2），由两条完全相同的重链（heavychain,H）和两条完全相同的轻链（lightchain,L）以二硫键连接而成。

（一）重链和轻链：

重链可分为?

、?

、?

、?

和?

链，据此可将免疫球蛋白分为5类（class）或5个同种型（isotype），即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE。

免疫球蛋白轻链含约210个氨基酸残基，分子量约25kD。

轻链分为?

和?

链两种，据此可将Ig分为?

和?

两型?

（type）。

根据?

链恒定区个别氨基酸残基的差异，又可将?

分为?

?

、?

?

?

、?

?

?

和?

?

?

四个亚型。

（二）可变区和恒定区：

免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸序列变化较大的区域称为可变区（variableregion,V），免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸序列较保守的区域称为恒定区（constantregion,C），重链和轻链V区（分别称为VH和VL）各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区（hypervariableregion,HVR）或互补决定区（complementaritydeterminingregion,CDR），分别为CDR1、CDR2和CDR3。

CDR以外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，称为骨架区（frameworkregion,FR）。

（三）绞链区

绞链区位于CH1与CH2之间。

该区富含脯氨酸而易伸展弯曲，能改变两个Y形臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个不同的抗原表位。

IgD、IgG、IgA有绞链区，IgM和IgE则无。

（四）功能区或结构域：

图4-3免疫球蛋白V和C功能区结构示意图

二、其他成分

J链是一富含半胱氨酸的多肽链，由浆细胞合成，主要功能是将单体Ig分子连接为多聚体。

IgA二聚体和IgM五聚体均含J链；IgG、IgD和IgE常为单体，无J链。

SP又称分泌成分（secretorycomponent,SC），为一含糖肽链，由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合于IgA二聚体上，使其成为分泌型IgA（SIgA）。

SP的作用是：

使IgA分泌到黏膜表面，发挥黏膜免疫作用；可保护SIgA绞链区，使其免遭蛋白水解酶降解。

图4-4免疫球蛋白的J链和SP结构

三、Ig水解片段

木瓜蛋白酶（papain）作用于绞链区二硫键所连接的两条重链的近N端，将Ig裂解为两个完全相同的Fab段和一个Fc段。

胃蛋白酶（pepsin）作用于绞链区二硫键所连接的两条重链的近C端，将Ig水解为一个大片段F（ab'）2和一些小片段pFc'。

图4-5免疫球蛋白的水解片段示意图

第二节抗体的异质性

一、免疫球蛋白的分类

（一）类：

在同一种属所有个体内，根据Ig重链C区抗原特异性的不同，可将重链分为5种，即?

、?

、?

、?

、?

链；与此对应的Ig分为5类（class），即IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。

（二）亚类：

同一类免疫球蛋白中，根据其重链抗原性以及二硫键数目和位置的不同，又可分为亚类（subclass）。

IgG有IgG1～IgG4四个亚类；IgA有IgA1和IgA2两个亚类；IgM有IgM1和IgM2两个亚类；IgD和IgE尚未发现亚类。

（三）型：

种属所有个体内，根据Ig轻链C区抗原特异性的不同，可将Ig轻链分为2种：

?

和?

，与此对应的免疫球蛋白分为?

和?

两型（type）。

（四）亚型：

同一型免疫球蛋白中，根据其轻链C区N端氨基酸排列的差异，又可分为亚型（subtype）。

例如：

?

链190氨基酸为亮氨酸时，称OZ（+）；为精氨酸时，称OZ（-）。

二、外源因素所致抗体异质性――抗体的多样性图4-6

三、内源因素所致抗体异质性――免疫球蛋白的血清型图4-7

（一）同种型：

同种型（isotype）是指同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志。

同种型抗原决定基存在于IgC区，表现在全部Ig的类、亚类、型、亚型分子上。

（二）同种异型：

同种异型（allotype）是指同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志。

（三）独特型：

独特型（idiotype，Id）是指每个免疫球蛋白分子所特有的抗原特异性标志，其决定基又称为独特位（idiotope），图4-8

第三节免疫球蛋白的生物学特性

一、免疫球蛋白的主要功能

（一）免疫球蛋白V区的功能：

免疫球蛋白V区的功能主要是特异性识别、结合抗原（图4-9）。

（二）免疫球蛋白C区的功能：

1.激活补体IgG1-3和IgM与相应抗原结合后，可因构型改变而使其CH2/CH3功能区内的补体结合点暴露，从而激活补体经典途径。

IgG4、IgA和IgE的凝聚物可激活补体旁路途径。

2.细胞亲嗜性IgG和IgE抗体具有亲细胞特性，可通过其Fc段与表面具有相应受体的细胞结合，产生不同生物学作用。

3.调理作用IgG与细菌等颗粒性抗原结合后，可通过其Fc段与巨噬细胞和中性粒细胞表面相应IgGFc受体结合，促进吞噬细胞对细菌等颗粒抗原的吞噬，此即抗体的调理吞噬作用。

4.抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibodydependentcell-mediatedcytotoxicity，ADCC）IgG与肿瘤或病毒感染的靶细胞结合后，可通过其Fc段与NK细胞、巨噬细胞和中性粒细胞表面相应IgGFc受体结合，增强NK细胞和触发吞噬细胞对靶细胞的杀伤作用，此即ADCC效应。

5.介导I型超敏反应IgE引起I型超敏反应。

二、各类免疫球蛋白的特性和功能

（一）IgG：

人IgG分为4个亚类（图4-10），分别为IgG1、IgG2、IgG3、IgG4；IgG的半衰期为20~23天；是机体抗感染的“主力军”；可穿过胎盘屏障；IgG1、IgG2、IgG4可通过其Fc段与葡萄球菌蛋白A（SPA）结合；IgG1、IgG3可高效激活补体；

（二）IgM：

单体IgM以膜结合型（mIgM）表达于B细胞表面，构成B细胞抗原受体（BCR）；五聚体；IgM是个体发育中最早合成的抗体；脐带血IgM升高提示胎儿宫内感染；IgM也是初次体液免疫应答中最早出现的抗体，是机体抗感染的“先头部队”；血清中检出IgM，提示新近发生感染，可用于感染的早期诊断。

（三）IgA：

IgA分为两型：

血清型为单体，主要存在于血清中；分泌型IgA（secretoryIgA，SIgA）为二聚体（图4-12），由J链连接，SIgA主要存在于乳汁、唾液、泪液和呼吸道、消化道、生殖道黏膜表面，参与局部的黏膜免疫。

新生儿易患呼吸道、消化道感染，可能与其SIgA合成不足有关。

婴儿可从母乳中获得SIgA，属重要的自然被动免疫。

（四）IgD：

IgD仅占血清免疫球蛋白总量的0.2％，未成熟B细胞仅表达mIgM；成熟B细胞同时表达mIgM和mIgD，被称为初始B细胞（na?

veBcell）；

（五）IgE：

正常人血清中含量最少的免疫球蛋白是IgE，血清浓度仅为0.3ug/ml，主要由黏膜下淋巴组织中的浆细胞分泌；引起I型超敏反应；IgE可能与机体抗寄生虫免疫有关。

第四节人工制备抗体

一、多克隆抗体

在含多种抗原表位的抗原物质刺激下，体内多个B细胞克隆被激活并产生针对多种不同抗原表位的抗体，其混合物即为多克隆抗体（图4-16）。

二、单克隆抗体

由单一抗原表位特异性B细胞克隆融合、筛选和克隆化获得的单克隆杂交瘤细胞所产生的同源抗体称为单克隆抗体。

（图4-17）。

单克隆抗体在结构和组成上高度均一，抗原特异性及同种型一致，易于体外大量制备和纯化。

因此，其具有纯度高、特异性强、效价高、少或无血清交叉反应、制备成本低等优点，已广泛用于疾病诊断、特异性抗原或蛋白的检测和鉴定、疾病的被动免疫治疗和生物导向药物制备等。

三、基因工程抗体

（一）人-鼠嵌合抗体

（二）改型抗体或称CDR移植抗体

（三）双特异性抗体

（四）Fab抗体