抗原抗体反応に基づく手法：診断用抗体の基本概念

🧠 臨床検査の大半は「抗原抗体反応antigen-antibody reaction抗原抗体反応（antigen-antibody reaction）antigen-antibody reaction（抗原抗体反応）」という1つの現象の応用形として読む。 抗体は「標的」（血清中の特定抗体を検出する＝血清学）にも「道具tool道具（tool）tool（道具）」（抗体で何かを検出する＝免疫分析法）にもなる。免疫複合体（Ag+Ab）は可溶性で速く可逆的に形成され、これを沈降・凝集・濁度turbidity 濁度（turbidity）turbidity（濁度） 変化として可視化する古典的な検査法（電気泳動・免疫拡散・比濁法turbidimetry比濁法（turbidimetry）turbidimetry（比濁法）/比ろう法nephelometry比ろう法（nephelometry）nephelometry（比ろう法））が、より高度な免疫測定法 immunoassay 免疫測定法（immunoassay） immunoassay（免疫測定法） （10-2-immunoserology-methods-i・10-3-immunoassays-methods-ii）の土台になる。

免疫グロブリンのクラスとサブクラス

⭐ クラス/サブクラスを見る理由は臨床的直感そのもの。 新生児のIgM過剰高値は子宮内感染 intrauterine infection 子宮内感染（intrauterine infection） intrauterine infection（子宮内感染） を示唆する。IgE高値はI型過敏反応の指標（例：呼吸器内科でアレルギー性喘息のアレルギー的背景を疑う根拠）。IgA不足は粘膜感染への易罹患性 susceptibility 易罹患性（susceptibility） susceptibility（易罹患性） を高める。日常臨床で重視されるのはIgG——IgG1は血中濃度最高でオプソニン opsonin オプソニン（opsonin） opsonin（オプソニン） として最良、不足すると低ガンマグロブリン血症 hypogammaglobulinemia 低ガンマグロブリン血症（hypogammaglobulinemia） hypogammaglobulinemia（低ガンマグロブリン血症） で反復感染 recurrent infection 反復感染（recurrent infection） recurrent infection（反復感染） を来す。一方IgG4は血中濃度最低だが、持続的なアレルゲン負荷があるとIgEに置き換わる形で増加することがある（遮断抗体blocking antibody 遮断抗体（blocking antibody）blocking antibody（遮断抗体） 的な役割）——IgG4IgG4（immunoglobulin G4）の産生はTh2依存で、長期の抗原曝露の後にはじめて現れるという点が他のサブクラスと違う。アレルゲン特異的IgG4それ自体がアレルギー症状を起こすのではなく、その存在は抗炎症性anti-inflammatory抗炎症性（anti-inflammatory）anti-inflammatory（抗炎症性）・寛容誘導性 inducibility 誘導性（inducibility） inducibility（誘導性） の機構が働いた印と読む²。

抗体の柔軟性・特異性・交差反応性

ヒンジ領域hinge region ヒンジ領域（hinge region）hinge region（ヒンジ領域） により抗体はある程度の柔軟性をもつ。特異性＝抗体が単一の抗原だけを認識・結合する度合い。交差反応性cross-reactivity交差反応性（cross-reactivity）cross-reactivity（交差反応性）＝異なる抗原同士が共通のエピトープを持つ場合に限り、1つの抗体が複数の抗原に結合する能力。

⚠️ リウマチ熱rheumatic fever リウマチ熱（rheumatic fever）rheumatic fever（リウマチ熱） は交差反応性 cross-reactivity 交差反応性（cross-reactivity） cross-reactivity（交差反応性） の臨床的実例——分子擬態 molecular mimicry 分子擬態（molecular mimicry） molecular mimicry（分子擬態） （08-2-natural-and-pathological-autoimmunity参照）と表裏一体。 連鎖球菌streptococcal 連鎖球菌（streptococcal）streptococcal（連鎖球菌） の細胞壁抗原と心筋の抗原が構造的に類似したエピトープを共有するため、多重特異性をもつ抗体が両者に結合してしまう。

親和性とアビディティ

💡 アビディティavidity アビディティ（avidity）avidity（アビディティ） は「低親和性low affinity 低親和性（low affinity）low affinity（低親和性） の弱点を数で補う」機構。 同一エピトープが反復して存在する抗原に対しては、個々の結合が低親和性 low affinity 低親和性（low affinity） low affinity（低親和性） であっても、多価結合の総和 sum 総和（sum） sum（総和） として機能的親和性が大きく底上げされる——低アビディティ avidity アビディティ（avidity） avidity（アビディティ） →高アビディティ avidity アビディティ（avidity） avidity（アビディティ） →非常に高いアビディティ avidityアビディティ（avidity） avidity（アビディティ）、という段階を踏む。

臨床における抗体の応用

抗体をタンパクとして検出する：血清電気泳動

血清総タンパク濃度は約60〜80 g/L。デンシトグラムはアルブミン・α1グロブリン（α1アンチトリプシンalpha-1 antitrypsin α1アンチトリプシン（alpha-1 antitrypsin）alpha-1 antitrypsin（α1アンチトリプシン） 等）・α2グロブリン（α2マクログロブリン alpha-2-macroglobulinマクログロブリン（alpha-2-macroglobulin） alpha-2-macroglobulin（マクログロブリン）・セルロプラスミンceruloplasmin セルロプラスミン（ceruloplasmin）ceruloplasmin（セルロプラスミン） 等）・βグロブリン（トランスフェリンtransferrinトランスフェリン（transferrin）transferrin（トランスフェリン）・β2ミクログロブリンbeta-2 microglobulin β2ミクログロブリン（beta-2 microglobulin）beta-2 microglobulin（β2ミクログロブリン） 等）・γグロブリンgamma globulin γグロブリン（gamma globulin）gamma globulin（γグロブリン） （免疫グロブリン）の順に分離される。

免疫複合体

抗原＋抗体＝免疫複合体（IC）。可溶性で、速く可逆的に形成され、平衡に達する。IC過剰産生による疾患：自己抗体によるもの（例：ABO不適合 ABO incompatibilityABO不適合（ABO incompatibility） ABO incompatibility（ABO不適合））、外来抗体によるもの（例：受動免疫による血清病serum sickness血清病（serum sickness）serum sickness（血清病））。

比濁法と比ろう法

いずれも可溶性タンパクの光散乱 light scattering 光散乱（light scattering） light scattering（光散乱） 特性に基づき、免疫複合体（Ab+Ag）の分析に適する。

免疫複合体の沈降：凝集と沈降

粒子性抗原corpuscular antigen 粒子性抗原（corpuscular antigen）corpuscular antigen（粒子性抗原） →凝集、可溶性抗原soluble antigen 可溶性抗原（soluble antigen）soluble antigen（可溶性抗原） →沈降。沈降は、2価・多価の抗体が抗原を架橋することで生じる不溶性沈殿 precipitation 沈殿（precipitation） precipitation（沈殿） 物。

💡 沈降曲線precipitation curve 沈降曲線（precipitation curve）precipitation curve（沈降曲線） は「抗体と抗原の比率」がすべてを決める。 抗体過剰域では沈殿 precipitation 沈殿（precipitation） precipitation（沈殿） は少なく、等価帯zone of equivalence等価帯（zone of equivalence）zone of equivalence（等価帯）で最大の沈殿 precipitation 沈殿（precipitation） precipitation（沈殿） 量となり、抗原過剰域antigen excess zone 抗原過剰域（antigen excess zone）antigen excess zone（抗原過剰域） では再び沈殿 precipitation 沈殿（precipitation） precipitation（沈殿） が減少する——古典的なハイデルベルガー曲線 Heidelberger curve ハイデルベルガー曲線（Heidelberger curve） Heidelberger curve（ハイデルベルガー曲線） の考え方。

⚠️ この曲線は検査室では「偽陰性」として現れる——プロゾーン現象 prozone phenomenon プロゾーン現象（prozone phenomenon） prozone phenomenon（プロゾーン現象） とフック効果 hook effectフック効果（hook effect） hook effect（フック効果）。 抗体過剰側（プロゾーン）・抗原過剰側（ポストゾーン）では架橋が十分に起こらないため、本来強陽性であるはずの検体が弱陽性〜陰性に見える。同じ理屈は現代の免疫測定にも残っていて、高濃度フック効果high-dose hook effect高濃度フック効果（high-dose hook effect）high-dose hook effect（高濃度フック効果）として、交差反応cross-reactivity 交差反応（cross-reactivity）cross-reactivity（交差反応） 物質・異好抗体heterophile antibody異好抗体（heterophile antibody）heterophile antibody（異好抗体）・自己抗体と並ぶ主要な干渉要因に数えられる。いずれも「疑って探さなければ見逃す」種類の誤りなので、臨床像と合わない測定値を見たらまず希釈して再測定する³。

単純ゲル拡散法（リング沈降法）と放射免疫拡散法

放射免疫拡散法radial immunodiffusion放射免疫拡散法（radial immunodiffusion）radial immunodiffusion（放射免疫拡散法）は最も安価な手法で、寒天ゲル内での抗原抗体沈降反応に基づく⁴。抗体（または抗原）をゲルに混和し、単純法（Mancini法）ではゲルに特異抗体を混和、ウェルに患者血清由来の抗原を入れ、インキュベーション中に抗原がゲル内に拡散、抗原抗体複合体が沈降環を形成する（例：補体タンパク濃度の測定に応用）。

⭐ 沈降環の直径は抗原濃度の対数に比例する——だから定量検査 quantitative test 定量検査（quantitative test） quantitative test（定量検査） になる。 ゲル中の抗体量は一定なので、抗原濃度が高いほど沈降環はゲルのより遠くまで広がる。この関係を利用し、血清サンプル間で免疫グロブリン濃度を比較できる（例：IgG骨髄腫患者血清15 mg/mL、正常血清9.6 mg/mL、低ガンマグロブリン血症hypogammaglobulinemia 低ガンマグロブリン血症（hypogammaglobulinemia）hypogammaglobulinemia（低ガンマグロブリン血症） 患者血清2.6 mg/mL）——臨床検査室で免疫グロブリン濃度測定に日常的 routine 日常的（routine） routine（日常的） に使われる手法。

免疫固定法

電気泳動＋免疫拡散の組み合わせ。同一検体を6レーンで電気泳動しタンパクを分離した後、単一特異性抗体を添加し沈降複合体を固定・染色する——通常の電気泳動より高感度で、1つの抗体アイソタイプ isotypeアイソタイプ（isotype） isotype（アイソタイプ）を特異的に検出できる。臨床検査室の日常業務として、正常血清と多発性骨髄腫multiple myeloma, MM多発性骨髄腫（multiple myeloma, MM）multiple myeloma, MM（多発性骨髄腫）のパターンを鑑別するのに使われる。

まとめ

• 免疫グロブリンの各クラス IgA/D/E/G/M 各クラス（IgA/D/E/G/M） IgA/D/E/G/M（各クラス） は血清中濃度・機能が大きく異なり、異常値はそれぞれ特徴的な臨床像（新生児IgM高値=子宮内感染 intrauterine infection子宮内感染（intrauterine infection） intrauterine infection（子宮内感染）、IgE高値=I型過敏症、IgA低値=粘膜感染易罹患性 susceptibility 易罹患性（susceptibility） susceptibility（易罹患性） 等）を示唆する。
• 抗体の特異性・交差反応性cross-reactivity 交差反応性（cross-reactivity）cross-reactivity（交差反応性） （共通エピトープが前提、リウマチ熱rheumatic fever リウマチ熱（rheumatic fever）rheumatic fever（リウマチ熱） が好例）・親和性（1対1の結合強度 integrity結合強度（integrity） integrity（結合強度））・アビディティavidity アビディティ（avidity）avidity（アビディティ） （多価結合の総和 sum総和（sum） sum（総和））という概念が、検査の解釈の基礎になる。
• 抗体は「標的」（血清学）にも「道具tool道具（tool）tool（道具）」（免疫分析法）にもなり、血清電気泳動serum electrophoresis 血清電気泳動（serum electrophoresis）serum electrophoresis（血清電気泳動） のMスパイク spike スパイク（spike） spike（スパイク） は単クローン性ガンモパチー monoclonal gammopathy 単クローン性ガンモパチー（monoclonal gammopathy） monoclonal gammopathy（単クローン性ガンモパチー） を、幅広い上昇は多クローン性 polyclonal 多クローン性（polyclonal） polyclonal（多クローン性） ガンモパチー gammopathyガンモパチー（gammopathy） gammopathy（ガンモパチー）・慢性炎症を示唆する。
• 免疫複合体は可溶性・速い可逆的平衡形成という性質をもち、比濁法turbidimetry 比濁法（turbidimetry）turbidimetry（比濁法） （高濃度タンパク向け）・比ろう法nephelometry 比ろう法（nephelometry）nephelometry（比ろう法） （低濃度タンパク向け、より高感度）で定量される。
• 沈降反応は抗体:抗原比が等価帯 zone of equivalence 等価帯（zone of equivalence） zone of equivalence（等価帯） にあるときに最大化し（沈降曲線precipitation curve沈降曲線（precipitation curve）precipitation curve（沈降曲線））、放射免疫拡散法radial immunodiffusion 放射免疫拡散法（radial immunodiffusion）radial immunodiffusion（放射免疫拡散法） （Mancini法）は沈降環直径の対数関係 logarithmic relationship 対数関係（logarithmic relationship） logarithmic relationship（対数関係） を利用した定量検査 quantitative test定量検査（quantitative test） quantitative test（定量検査）、免疫固定法immunofixation 免疫固定法（immunofixation）immunofixation（免疫固定法） は電気泳動と組み合わせて特定の抗体アイソタイプ isotype アイソタイプ（isotype） isotype（アイソタイプ） を高感度に検出する。