禽类IgY抗体在诊断、治疗中的应用

禽类抗体在生命科学与医学领域中的应用越来越受到关注。由于禽类与哺乳动物系统的遗传距离、抗体多样化的机制以及IgY在蛋黄中沉积的方式，使得禽类特别是鸡作为免疫宿主具有许多优势。首先，禽类与哺乳动物间的遗传距离较远，对哺乳动物源的抗原物质容易产生强免疫应答，且可以针对更多哺乳动物抗原表位形成抗体。其次，IgY具有较强的耐热、耐酸、耐高渗性能以及一定的抗酶解能力，这可能是IgY重链上额外的二硫键提供了更高的分子稳定性。CDR3区是决定结合抗体亲和力和特异性的主导区域。与IgG相比，IgY重链CDR3残基数更多，这使得IgY的亲和力和特异性更好。最重要的是，IgY的Fc区不与哺乳动物的Fc受体、类风湿因子（RF）、CF（尤其是C1q和C3）以及蛋白A、蛋白G、蛋白L发生相互作用，可以避免免疫分析中的显著干扰和交叉反应。基于以上优势，禽类IgY抗体开始广泛运用于免疫诊断或治疗性抗体药物的开发。

IgY在免疫诊断中的应用

在免疫检测中，样本中存在的内源性干扰物质，如异嗜性抗体（HA）、人抗动物抗体（HAAA）和类风湿因子（RF）会通过与抗体的非特异性结合，降低检测的灵敏度和特异性，导致假阳性或假阴性结果。此外，通过抗体Fc受体或凝集素的非抗原依赖性特异性结合或其他基于非免疫球蛋白的相互作用，如由补体因子介导的相互作用，也可能导致检测结果的偏颇。据统计，异嗜性抗体对检测结果的干扰变化范围从1%至80%。对超过11000份检测CEA的血清进行更彻底的分析后发现，约4%的检测结果可能是错误的。消除异嗜性抗体干扰的方法包括去除阻断干扰性抗体，然而使用这类方法想要完全解决这些问题的可能性不大。

IgY的最有趣且不寻常的特征就是Fc区不与哺乳动物的Fc受体、类风湿因子（RF）、CF（尤其是C1q和C3）以及蛋白A、蛋白G、蛋白L发生相互作用。这使得IgY特别适合应用于容易产生不必要交叉反应的检测。如在一项蛋白质组学研究中，使用特异性IgY预处理血清样品，中和高丰度血清成分，可以改善下游分析。在另一项研究中，使用特异性IgY作为封闭试剂，简化了低丰度血清蛋白的检测和疾病标志物候选物的发现。

表1 IgY在免疫诊断中的优势

	哺乳动物IgG	禽类IgY
主要来源	血浆	蛋黄
哺乳动物抗原抗体滴度	通常较低	通常较高
与Protein A/Protein G 结合	++++	–
与哺乳动物细胞Fc受体结合	++++	–
免疫复合物激活哺乳动物补体系统	++++	–
抗体生产能力	90天免疫/50~70mL血清 500~700 mg IgG	90天免疫/60个鸡蛋 3-6 g IgY
应用	RIA、IRMA、ELISA、Western blot、FACS等	RIA、IRMA、ELISA、Western blot、FACS等

IgY在免疫疗法中的应用

禽类和哺乳动物之间的系统发育距离确保了禽类对哺乳动物源抗原的强免疫反应。这种特征有利于产生针对哺乳动物肿瘤抗原的IgY。Amirijavidv等人针对TRAIL受体TRAIL-R2（DR5）胞外段上的21个氨基酸制备了高度特异性的IgY。这种IgY与受体胞外肽段结合后，激活人乳腺癌细胞MCF7中的DR5受体，作为TRAIL激动剂诱导细胞凋亡。YAN等通过构建靶向HER2的IgY与单壁碳纳米管（SWNT）的偶联复合物，在表达HER2的SK-BR-3细胞和HER2阴性的MCF-7细胞的体外模型中证明了该复合物检测和选择性破坏癌细胞的双重功能。这些研究表明，针对肿瘤抗原产生的IgY是更具选择性的癌症治疗替代方案。

IgY在禽畜疫病防治中的应用

抗生素在养殖业中一直用于促进生长（亚治疗剂量）、疾病预防（预防剂量）和治疗感染。饲料中抗生素的过量使用和误用导致了动物产品中药物残留的问题和耐药性的增加。IgY作为一种预防和控制禽畜疾病的手段引起了相当的关注。与哺乳动物IgG治疗相比，IgY摆脱了使用抗体口服免疫疗法极高的成本约束——母鸡可以看作是生产抗体的小型“工厂”：一只母鸡通常每年产下约300个鸡蛋，每个蛋黄含有50-100mg的IgY，其中2%至10%是特异性抗体。因此，免疫一只母鸡每年可产生超过22500 mg的IgY，相当于4.3只兔子一年产生抗体的量。饲养母鸡的维护成本也低于兔子等哺乳动物。

IgY抵御病原体活性的机制概述如下：

1.凝集

使用IgY处理后，可以观察到细菌生长或定植被抑制，这种作用并非是对单个细菌的直接影响，而是由于IgY的两个Fab臂的空间位阻，阻碍了细菌的交联，从而导致细菌凝集。

2.抑制黏附

一些体外研究表明，抑制黏附是特异性IgY抵消病原体活性的主要机制。暴露在革兰氏阴性菌表面的特定成分，如外膜蛋白、脂多糖、菌毛和鞭毛，它们是细菌定植的关键因素，可以被相应的特异性抗体识别和结合。这种结合可能会阻断或损害细菌生长相关功能的成分，抑制细菌生长。

3.调理后吞噬作用

有研究发现IgY改善了中性粒细胞对金黄色葡萄球菌的吞噬作用。与此类似，IgY存在的情况下，乳巨噬细胞或多形核中性粒细胞对大肠杆菌的吞噬活性显着增加。这些结果表明，IgY增强了吞噬活性。通过与特异性IgY结合，观察到细菌表面结构改变，这些变化可以通过细菌表面电子云和/或电场的变化来解释，导致细菌细胞更容易受到吞噬作用的影响。

4.毒素中和

金黄色葡萄球菌荚膜是引起牛乳腺炎发作的重要致病菌之一。IgY可以阻止乳腺上皮细胞对金黄色葡萄球菌的内化，这表明IgY控制牛乳腺炎的主要途径为中和毒素活性，而不是直接抑制生长。

表2 IgY在禽畜疫病防治中的应用

病原体名称	IgY的作用	文献来源
轮状病毒	预防牛轮状病毒引起的犊牛腹泻	Kuroki et al. (1994)
	预防鼠轮状病毒	Yolken et al. (1988)
	预防人类轮状病毒引起的小鼠胃肠炎	Ebina (1996)
	预防和治疗轮状病毒诱导的小鼠胃肠炎	Hatta et al. (1993)
	轮状病毒感染体外预防：使用IgY对抗重组HRV外壳蛋白VP8*	Kovacs-Nolan et al. (2001)
冠状病毒	保护新生犊牛免受牛冠状病毒（BCV）引起的腹泻	Ikemori et al. (1997)
大肠杆菌	预防新生仔猪K88+、K99+、987P+ETEC感染	Yokoyama et al. (1992)
	保护新生犊牛免受致命的肠道大肠杆菌病（ETEC K99）的侵害	Ikemori et al. (1992)
	抑制ETEC K88对仔猪肠黏液的黏附	Jin et al. (1998)
	预防新生儿和早断奶仔猪ETEC K88+感染	Marquardt et al. (1999)
沙门氏菌	保护小鼠免受肠炎沙门氏菌或鼠伤寒沙门氏菌的侵害	Yokoyama et al. (1998)
	预防暴露于鼠伤寒沙门氏菌或都柏林沙门氏菌的新生犊牛发生致命感染	Yokoyama et al. (1998)
	抑制肠炎沙门氏菌与人肠道细胞的黏附	Sugita-Konishi et al. (1996)
耶尔森氏菌	保护虹鳟鱼免受鲁氏耶尔森氏菌感染	Lee et al. (2000)
爱德华兹氏菌	预防迟缓爱德华氏菌对日本鳗鱼的感染	Stevenson et al. (1993)
IBDV	保护雏鸡免受传染性法氏囊病毒的侵害	Gutierrez et al. (1993)
葡萄球菌	抑制金黄色葡萄球菌A型肠毒素的产生	Sugita-Konishi et al. (1996)
假单胞菌属	抑制绿脓杆菌的生长	Sugita-Konishi et al. (1996)

参考文献
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