Quelltext der Seite Affinitätsreifung

Die '''Affinitätsreifung''' (englisch ''affinity maturation'') ist ein Prozess des [[Immunsystem]]s von [[Säugetiere]]n, dessen Aufgabe die Verbesserung der Effizienz der [[Immunantwort]] nach wiederholtem Kontakt mit einem [[Antigen]] ist. Die Affinitätsreifung geschieht in reifen [[B-Lymphozyt]]en in den Keimzentren der [[Lymphknoten]] und basiert auf einer auch als [[Somatische Hypermutation]] bezeichneten erhöhten [[Mutation]]srate in diesen [[Zelle (Biologie)|Zellen]] und einer [[Klon-Selektionstheorie|klonalen Selektion]]. Sie findet lange nach der [[V(D)J-Rekombination]] statt, die für die angeborene Diversität der B-Lymphozyten verantwortlich ist. Der natürliche Prozess der Affinitätsreifung wird auch unter künstlichen Bedingungen bei der Verbesserung [[Rekombinantes Protein|rekombinanter]] [[Antikörper]] und [[Antikörperfragment]]e nachgeahmt und daher als '''''In-vitro''-Affinitätsreifung''' bezeichnet.

== Physiologie ==
Nach dem Erstkontakt passender [[Immunglobulin M|IgM]]-tragenden B-Lymphozyten mit einem präsentierten Antigen [[Differenzierung (Biologie)|differenziert]] sich die Mehrheit dieser Zellen zu kurzlebigen [[Plasmazelle]]n, die für die Produktion von Antikörpern <!-- Überprüfung notwendig. -->zuständig sind. Ein anderer Teil wandert in die Keimzentren der Lymphknoten, wo zufällige, die variablen Domänen der leichten und schweren Ketten von Immunglobulinen betreffende Mutationen erfolgen. Die Mutationsrate ist im Vergleich zu anderen Körperzellen um bis zu 1.000.000 mal erhöht und führt zu durchschnittlich einer Mutation innerhalb der variablen Domänen pro Zellgeneration.<ref>{{Literatur |Autor=Michael McHeyzer-Williams |Kapitel=B Lymphocyte Biology |Herausgeber=William E. Paul |Titel=Fundamental immunology |Jahr=2008 |Verlag=Lippincott Williams & Wilkins |Seiten=289–312 |ISBN=978-0-7817-6519-0}}</ref> Eine wichtige Rolle bei dieser Form der somatischen Hypermutation nimmt die [[Aktivierungsinduzierte Cytidin-Desaminase|Activation Induced Cytidine Deaminase]] (AID) ein.<ref>Grace Teng, F. Nina Papavasiliou: ''Immunoglobulin Somatic Hypermutation.'' In: ''Annual Review of Genetics.'' 41. Palo Alto 2007, {{ISSN|0066-4197}}, S.&nbsp;107–120, {{DOI|10.1146/annurev.genet.41.110306.130340}}.</ref> Für das Überleben der so mutierten B-Lymphozyten ist es essenziell, dass sie über ihre membrangebundenen Antikörper eine Interaktion mit dem von follikulären [[Dendritische Zelle|dendritischen Zellen]] und follikularen T-Helferzellen präsentierten Antigen eingehen. Dabei konkurrieren sie nicht nur untereinander, sondern auch mit den als Folge der Primärantwort von Plasmazellen gebildeten IgG-Antikörpern. Durch den Konkurrenzdruck überleben nur die B-Lymphozyten, deren präsentierte Antikörper eine verbesserte Affinität zum Antigen aufweisen. Von einer Vielzahl gebildeter Mutanten überleben letztlich nur sehr wenige [[Klonen|Klone]]. Nach dieser Selektion differenzieren sich die überlebenden B-Lymphozyten zu [[Gedächtniszelle]]n und langlebigen Plasmablasten unter Beibehaltung der genetischen Information der mutierten und selektierten Antikörper. Die Plasmablasten wandern zum Knochenmark, wo sie sich durch alternatives mRNA-Splicing zu antikörpersegregierenden Plasmazellen differenzieren. Durch die Repression des Transkriptionsfaktors Bcl-6 wird [[p53]] gehemmt, sodass eine starke Proliferation trotz Hypermutation stattfinden kann. Die Gedächtniszellen zirkulieren in Blut und Lymphorganen. Bei erneutem Kontakt mit dem betreffenden Antigen können diese umgehend aktiviert werden, um in kurzer Zeit diese optimierten Antikörper zur Verfügung zu stellen.

== Biotechnologische Nutzung ==
Nach dem Vorbild der ''In-vivo''-Affinitätsreifung wird die ''In-vitro''-Affinitätsreifung in der [[Biotechnologie]] zur Affinitätssteigerung von Antikörpern und Antikörperfragmenten unter Laborbedingungen genutzt. Sie nutzt wie ihr Vorbild Mutation und Selektion zur Steigerung der Effizienz. Die ''In-vitro''-Affinitätsreifung findet insbesondere bei Antikörpern und daraus abgeleiteten Fragmenten Anwendung, die keiner Affinitätsreifung ''in vivo'' unterlagen. Dazu zählen insbesondere solche, die durch [[Screening]] von synthetischen oder naiven [[Antikörperbibliothek]]en gefunden wurden. Darüber hinaus kann das Prinzip der ''In-vitro''-Affinitätsreifung auch auf andere Biomoleküle, wie beispielsweise [[Antikörpermimetikum|Antikörpermimetika]], ausgeweitet werden.

Für die ''In-vitro''-Affinitätsreifung werden Display-Techniken, wie beispielsweise das [[Phagen-Display]] genutzt. Sie bieten den Vorteil, dass ein an der Oberfläche exprimiertes [[Protein]] mittelbar mit der [[Genetischer Code|codierenden]] [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]] verknüpft ist. Die codierende DNA kann mit Hilfe des [[Chain shuffling]]s oder mit Hilfe von [[Mutagenese]]techniken, wie der Verwendung von [[E. coli|''E.-coli'']]-Mutatorstämmen, [[β-Strahlung]], chemischen [[Mutagen]]en oder der [[Error-prone PCR]], verändert werden. Unter Verwendung von Display-Techniken zur Selektion können Antikörperfragmente mit einer Affinität im niedrigen nanomolaren Bereich nach zwei bis drei Mutations- und Selektionszyklen erreicht werden.<ref>{{Literatur |Autor=Andre Frenzel, Lorin Roskos, Scott Klakamp, Meina Liang, Rosalin Arends, Larry Green |Band=Band II. |Herausgeber=Stefan Dübel, Janice M. Reichert |Titel= Antibody Affinity |Sammelwerk=Handbook of Therapeutic Antibodies |Verlag=Wiley-VCH-Verlag |Ort=Weinheim |Jahr=2007 |Seiten=145–169 |ISBN=978-3-527-31453-9 |DOI=10.1002/9783527682423.ch6}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

{{SORTIERUNG:Affinitatsreifung}}
[[Kategorie:Immunologie]]
[[Kategorie:Biochemische Methode]]