モノクローナル抗体とポリクローナル抗体の作製と特徴

2018年5月28日

抗体産生の基本的なしくみ

研究ツールとして用いられる抗体には、ポリクローナル抗体とモノクローナル抗体とがあります。これらは作製方法や性質が異なるため、用途にあわせて使い分ける必要があります。それぞれの特徴を理解し、目的に適した抗体を選びましょう。この記事では、まず抗体産生の概要について説明し、続いてモノクローナル抗体・ポリクローナル抗体それぞれの作製方法と特徴について解説します。

抗体は、感染性病原体などの異物による動物の体内への侵入に応答し、免疫系の一部であるB細胞によって産生されます。抗体は、抗体の産生を引き起こした抗原に結合し、抗原が破壊されるようにフラグを付け、感染症と闘う手助けをします。

動物の体に備わったこの能力を用いて、特定の分子に結合する抗体を産生することができます。標的特異的な抗体は、対象となる分子を分離し、検出するために用いられます。抗体は、ライフサイエンス研究において最も重要なツールの1つとなっており、タンパク質やその他の分子の検出、定量化、経時的な変化やその他の影響による変化の判定などを可能にしています。

免疫化学技術において用いられている抗体の多くは、ウサギ、ヤギ、ロバ、ヒツジなどの動物に、対象となる抗原を繰り返し接種することによって産生されます。抗体の産生がピークに達した時点で、血清を回収します。この方法では、血清1 mLあたり約1〜10 mgの特異的IgG抗体を得ることができます。抗原性が弱い物質では、抗原の放出を遅らせ、マクロファージによる抗原の捕捉を容易にするアジュバントの添加が必要となる場合があります。薬剤などの小さな分子は、免疫応答を刺激するために、より抗原性の高い構造（キャリアタンパク質）と結合させる必要があります。

ポリクローナル抗体とは

抗原分子が十分に大きい場合、これらの分子は、免疫化された動物において多数の抗体産生B細胞クローンの活性化を誘導します。その結果得られる抗体のポリクローナル混合物は、抗原の多様なエピトープを認識することができるため、一部の実験手技では有用なツールとなります。

これらのポリクローナル抗体混合物は、抗原表面の複数のエピトープと反応するため、多型、グリコシル化の不均一性、軽微な変性などの抗原の小さな変化に対して、モノクローナル（均一）抗体よりも寛容です。

抗体の作成に用いられた抗原によっては、ポリクローナル抗体は、免疫原タンパク質と高い相同性を持つタンパク質の検出、または免疫原とは異なる種の組織サンプルにおける標的タンパク質のスクリーニングに用いることができます。

また、ポリクローナル抗体を用いて作業する場合には、ポリクローナル抗体の産生に用いられた免疫原や、解析するサンプル中で起こり得る望ましくない交差反応性について、可能な限り多くの情報を得ることが重要となります。特に高い相同性を持つタンパク質ファミリーなど、特有のエピトープを標的とするポリクローナル抗体の産生には、ペプチド免疫原が用いられることが多いです。

＜ポリクローナル抗体の有用な特性＞

ポリクローナル抗体は複数のエピトープを認識することが多いため、モノクローナル抗体よりも抗原の性質の小さな変化に寛容です。変性タンパク質の検出には、ポリクローナル抗体が選択されることが多いです。
ポリクローナル抗体は、ウサギ、ヤギ、ヒツジ、ロバ、ニワトリなどの様々な動物種で産生することができるため、実験デザインの選択肢が多くなっています。
ポリクローナル抗体は、未検討の種における抗原の性質が不明であるときにも用いられる場合があります。
ポリクローナル抗体は複数のエピトープを標的とするため、一般的に検出力がより頑健となっています。

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モノクローナル抗体の特性

均一な抗体（モノクローナル抗体）は、Bリンパ球と不死化した培養細胞とを融合し、ハイブリドーマを形成させることによって作成します。ハイブリドーマは、全く同じ抗体のコピーを多数産生します。モノクローナル抗体は抗原の1つのエピトープと反応するため、診断を目的とした抗体の開発に役立ちます。しかし、ポリクローナル抗体と比較し、モノクローナル抗体は抗原の化学処理によるエピトープの損失に弱くなっています。これは、同一の抗原に対して2種類以上のモノクローナル抗体を用いることによって解決することができます。

＜モノクローナル抗体の有用な特性＞

モノクローナル抗体は特異的であるため、アッセイの一次抗体として、または組織中の抗原の検出に優れており、ポリクローナル抗体よりもバックグラウンドシグナルが著しく低いことが多いです。
ポリクローナル抗体と比較し、モノクローナル抗体の均一性は非常に高くなっています。
実験条件が一定に保たれている場合には、実験間で高度に再現性のある結果が得られます。
モノクローナル抗体は、その特異性によって、アフィニティー精製の場合など、関連する分子の混合物においても非常に効率的に抗原に結合できます。

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モノクローナル抗体&ポリクローナル抗体の産生

ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体の利点および欠点

モノクローナル抗体につけるクローン番号

各クローン番号は、モノクローナル抗体に付与される番号で、抗体の産生に用いられた細胞株を表しています。抗体は1つ以上のホストによって産生されるため、クローン化された各細胞株には、個別のクローン番号が割り当てられます。抗原を注射された動物は、多数のエピトープに対する複数の抗体を産生します。抗体はB細胞によって産生されるため、B細胞の単一のクローンは、単一のエピトープのみを対象とする抗体を産生します。

モノクローナル抗体は、細胞の単一のクローンから得られるため、大量に産生することができます。
ポリクローナル抗体は、抗原の異なるエピトープに対して産生された複数の抗体のクローンを含有しています。例として、抗原にエピトープが4つある場合には、4種類の異なる抗体のクローンが産生されます。
異なる抗体のクローンは性質が異なっている場合があり、アイソタイプも異なっている可能性があります。これらの抗体では、機能するアプリケーションも異なる場合があるため、選択したアプリケーションにおいて最適に機能する抗体のクローンを選択することが重要です。
クローン番号は、ロット番号と同義ではないので注意しましょう。ロット番号は、通常は製造日を表しています。

以上、抗体の作製方法の概要と、モノクローナル抗体・ポリクローナル抗体それぞれの特徴について解説しました。モノクローナル抗体とポリクローナル抗体は、それぞれ利点や欠点があります。それぞれの特徴を理解して、用途や条件に応じて使い分けましょう。