Hapten
हैप्टन्स (ग्रीक हैप्टेन से व्युत्पन्न, जिसका अर्थ है "बांधना") छोटे अणु होते हैं जो केवल एक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया प्राप्त करते हैं जब एक बड़े वाहक जैसे प्रोटीन से जुड़े होते हैं; वाहक वह हो सकता है जो स्वयं भी प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया प्राप्त नहीं करता है। प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया की अनुपस्थिति के तंत्र भिन्न हो सकते हैं और इसमें जटिल प्रतिरक्षात्मक अंतःक्रियाएँ शामिल हो सकती हैं, लेकिन इसमें प्रतिजन-प्रस्तुत करने वाली कोशिकाओं से अनुपस्थित या अपर्याप्त सह-उत्तेजक संकेत शामिल हो सकते हैं। हैप्टेंस का उपयोग एलर्जी संपर्क डर्मेटाइटिस (एसीडी) और सूजन आंत्र रोग (आईबीडी) के तंत्र का अध्ययन करने के लिए किया गया है ताकि ऑटोइम्यून जैसी प्रतिक्रियाओं को प्रेरित किया जा सके। हैप्टेंस की अवधारणा ऑस्ट्रियाई प्रतिरक्षाविद् कार्ल लैंडस्टीनर के काम से उभरी, जिन्होंने प्रतिरक्षासायनिक घटनाओं का अध्ययन करने के लिए सिंथेटिक हैप्टेंस के उपयोग का भी बीड़ा उठाया। एक हैप्टेन-वाहक एडक्ट हैप्टेंस पर प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया त्वचा पर लागू होती है, जब एक वाहक के साथ संयुग्मित होती है, तो संपर्क अतिसंवेदनशीलता को प्रेरित कर सकती है, जो कि टी कोशिकाओं और डेंड्राइटिक कोशिकाओं द्वारा मध्यस्थता की जाने वाली एक प्रकार IV विलंबित अतिसंवेदनशीलता प्रतिक्रिया है। इसमें दो चरण होते हैंः संवेदीकरण और निष्कर्षण। संवेदीकरण चरण जहां हैप्टेन को पहली बार त्वचा पर लगाया जाता है, वह जन्मजात प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं के सक्रियण की विशेषता है, जिसमें डेंड्राइटिक कोशिकाओं का लिम्फ नोड्स में प्रवास, प्राइमिंग एंटीजन-विशिष्ट निष्कपट टी कोशिकाएं, और एंटीजन-विशिष्ट प्रभावक या स्मृति टी कोशिकाओं और बी कोशिकाओं और एंटीबॉडी-स्रावित प्लाज्मा कोशिकाओं की पीढ़ी शामिल है। दूसरा निष्कर्षण चरण जहां हैप्टेन को एक अलग त्वचा क्षेत्र पर लगाया जाता है, प्रभावी टी कोशिकाओं के सक्रियण के साथ शुरू होता है जिसके बाद टी कोशिका-मध्यस्थ ऊतक क्षति और एंटीबॉडी-मध्यस्थ प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाएं होती हैं। हैप्टेंस शुरू में इंफ्लेमेटरी साइटोकिन्स, डैमेज-एसोसिएटेड मॉलिक्यूलर पैटर्न (डीएएमपी), या इंफ्लेमेसोम से जुड़े जटिल तंत्र द्वारा जन्मजात प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को सक्रिय करता है। एक बार जब शरीर एक हैप्टेन-वाहक एडक्ट के लिए एंटीबॉडी उत्पन्न कर लेता है, तो छोटा अणु हैप्टेन भी एंटीबॉडी से जुड़ने में सक्षम हो सकता है, लेकिन यह आमतौर पर एक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया शुरू नहीं करेगा; आमतौर पर केवल हैप्टेन-वाहक एडक्ट ऐसा कर सकता है। कभी-कभी लघु-अणु हैप्टेन एंटीबॉडी से जुड़ने से एडक्ट को रोककर हैप्टेन-वाहक एडक्ट के प्रति प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को भी अवरुद्ध कर सकता है, एक प्रक्रिया जिसे हैप्टेन अवरोध कहा जाता है। हैप्टेन का एक प्रसिद्ध उदाहरण उरुशियोल है, जो ज़हर आइवी में पाया जाने वाला विष है। जब एक ज़हर आइवी पौधे से त्वचा के माध्यम से अवशोषित किया जाता है, तो उरुशियोल वास्तविक हैप्टेन, एक प्रतिक्रियाशील क्विनोन-प्रकार का अणु उत्पन्न करने के लिए त्वचा कोशिकाओं में ऑक्सीकरण से गुजरता है, जो फिर हैप्टेन एडक्ट्स बनाने के लिए त्वचा प्रोटीन के साथ प्रतिक्रिया करता है। दूसरे संपर्क के बाद, प्रवर्धित टी-कोशिकाएं सक्रिय हो जाती हैं, जिससे एक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है जो एक उरुशियोल-प्रेरित संपर्क जिल्द की सूजन के विशिष्ट फफोले पैदा करती है। हैप्टेन-मध्यस्थ संपर्क डर्मेटाइटिस का एक अन्य उदाहरण निकल एलर्जी है, जो निकल धातु आयनों के त्वचा में प्रवेश करने और त्वचा प्रोटीन से जुड़ने के कारण होता है। हैप्टेंस के उदाहरण बहुत सारे हैप्टेंस विभिन्न प्रकार की दवाओं, कीटनाशकों, हार्मोन, खाद्य विषाक्त पदार्थों आदि में शामिल होते हैं। सबसे महत्वपूर्ण कारक आणविक द्रव्यमान है, जो <1000 Da है। पहले शोध किए गए हैप्टेंस एनिलिन और इसके कार्बोक्सिल व्युत्पन्न (ओ-, एम-, और पी-एमिनोबेन्जोइक एसिड) थे। कुछ हैप्टेंस ऑटोइम्यून बीमारी को प्रेरित कर सकते हैं। एक उदाहरण हाइड्रालाजिन है, जो एक रक्तचाप कम करने वाली दवा है जो कभी-कभी कुछ व्यक्तियों में दवा-प्रेरित ल्यूपस एरिथेमेटोसस का उत्पादन कर सकती है। यह वह तंत्र भी प्रतीत होता है जिसके द्वारा एनेस्थेटिक गैस हेलोथेन जीवन के लिए खतरनाक हेपेटाइटिस का कारण बन सकता है, साथ ही वह तंत्र जिसके द्वारा पेनिसिलिन-श्रेणी की दवाएं ऑटोइम्यून हेमोलिटिक एनीमिया का कारण बनती हैं। आणविक जीवविज्ञान अनुप्रयोगों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले अन्य हैप्टेंस में फ्लोरोसिन, बायोटिन, डिगोक्सिजेनिन और डाइनाइट्रोफेनॉल शामिल हैं। कुछ न्यूरोट्रांसमीटर जैसे अंतर्जक और गैर-सक्रिय छोटे अणुओं के खिलाफ एंटीबॉडी को सफलतापूर्वक उठाया गया है। सेरोटोनिन (5एचटी), ग्लूटामेट, डोपामाइन, जीएबीए, ट्रिप्टामाइन, ग्लाइसिन, नॉरएड्रेनालाईन), एमिनो एसिड (जैसे। ट्रिप्टोफैन, 5-हाइड्रॉक्सीट्रिप्टोफैन, 5-मेटॉक्सीट्रिप्टोफैन), इन अणुओं को प्रतिरक्षा पहचान के लिए उपयुक्त वाहक प्रोटीन से जोड़ने के लिए ग्लूटाराल्डिहाइड का उपयोग करके। विशेष रूप से, ऊतकों में ऐसे छोटे अणुओं का पता लगाने के लिए ऊतक को ग्लूटारेल्डिहाइड-स्थिर होने की आवश्यकता होती है, क्योंकि रुचि के अणु पर ग्लूटारेल्डिहाइड सहसंयोजक-संबंध अक्सर एंटीबॉडी मान्यता प्राप्त एपिटोप का एक हिस्सा बनाता है। हैप्टेन संयुग्मन उनकी प्रकृति और गुणों के कारण, हैप्टेन-वाहक एडक्ट प्रतिरक्षा विज्ञान में आवश्यक रहे हैं। इनका उपयोग विशिष्ट एपिटोप और एंटीबॉडी के गुणों का मूल्यांकन करने के लिए किया गया है। ये मोनोक्लोनल एंटीबॉडी के शुद्धिकरण और उत्पादन में महत्वपूर्ण हैं। वे संवेदनशील मात्रात्मक और गुणात्मक प्रतिरक्षात्मक क्षमताओं के विकास में भी महत्वपूर्ण हैं। हालांकि, सर्वोत्तम और सबसे वांछनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए, हैप्टेन संयुग्मों के डिजाइन में कई कारकों को शामिल करने की आवश्यकता होती है। इनमें हैप्टेन संयुग्मन की विधि, उपयोग किए जाने वाले वाहक का प्रकार और हैप्टेन घनत्व शामिल हैं। इन कारकों में भिन्नताओं से नवगठित एंटीजेनिक निर्धारक के प्रति प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया की विभिन्न शक्तियां हो सकती हैं। वाहक सामान्य तौर पर, वाहक प्रोटीन प्रतिरक्षात्मक होने चाहिए और प्रतिक्रियाशील पार्श्व श्रृंखलाओं में हैप्टेंस के साथ संयुग्मित होने के लिए पर्याप्त अमीनो एसिड अवशेष होने चाहिए। प्रोटीन हैप्टनेशन होने के लिए, हैप्टेन में इलेक्ट्रॉन की कमी (इलेक्ट्रोफिलिक) होनी चाहिए, या तो स्वयं ही, या इसे प्रोटीन-प्रतिक्रियाशील प्रजाति में परिवर्तित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए वायु ऑक्सीकरण या त्वचीय चयापचय द्वारा। हैप्टेंस एक सहसंयोजक बंधन द्वारा एक वाहक अणु में बंधे हो जाते हैं। उपयोग किए जा रहे हैप्टेंस के आधार पर, वाहक प्रोटीन पर विचार करने में अन्य कारकों में उनकी इन विवो विषाक्तता, वाणिज्यिक उपलब्धता और लागत शामिल हो सकती है। सबसे आम वाहकों में सीरम ग्लोबुलिन, एल्बुमिन, ओवल्बुमिन और कई अन्य शामिल हैं। ह्यूमन सीरम एल्बुमिन (एच. एस. ए.) अक्सर प्रोटीन-बाइंडिंग परख के लिए पसंद का मॉडल प्रोटीन होता है। यह एक अच्छी तरह से विशेषता वाला प्रोटीन है, और विवो में रक्त और ऊतकों में एल्बुमिन की भूमिका अक्सर अपने सब्सट्रेट-बाइंडिंग पॉकेट्स के माध्यम से ज़ेनोबायोटिक्स से जुड़ती है और परिसंचरण या ऊतक से आक्रमणकारी रसायन को हटा देती है, इस प्रकार एक विषहरण तंत्र के रूप में कार्य करती है। हालांकि प्रोटीन का उपयोग ज्यादातर हैप्टेन संयुग्मन के लिए किया जाता है, सिंथेटिक पॉलीपेप्टाइड्स जैसे पॉली-एल-ग्लूटामिक एसिड, पॉलीसेकेराइड्स और लाइपोसोम का भी उपयोग किया जा सकता है। सहसंयोजक बंधन बनाने वाले और संवेदीकरण में शामिल होने की भविष्यवाणी करने वाले अधिकांश सामान्य प्रतिक्रिया तंत्र एक संतृप्त केंद्र पर न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन, एक असंतृप्त केंद्र पर न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन और न्यूक्लियोफिलिक जोड़ हैं। अन्य प्रतिक्रियाएं भी संभव हैं, जैसे इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन (डायज़ोनियम लवण), कट्टरपंथी प्रतिक्रियाएं और आयनिक प्रतिक्रियाएं। हैप्टेन संयुग्मन की विधियाँ हैप्टेन संयुग्मन के लिए एक उपयुक्त विधि का चयन करते समय, हैप्टेन और उसके वाहक पर कार्यात्मक समूहों की पहचान की जानी चाहिए। उपस्थित समूहों के आधार पर, दो मुख्य रणनीतियों में से एक को नियोजित किया जा सकता हैः स्वतःस्फूर्त रासायनिक प्रतिक्रियाः इसका उपयोग तब किया जाता है जब हैप्टेन एक रासायनिक प्रतिक्रियाशील अणु होता है जैसे कि एनहाइड्राइड और आइसोसाइनेट। संयुग्मन की यह विधि सहज है और किसी क्रॉस-लिंकिंग एजेंट की आवश्यकता नहीं है। मध्यवर्ती अणु क्रॉस-लिंकेजः यह विधि मुख्य रूप से गैर-प्रतिक्रियाशील हैप्टेंस पर लागू होती है। कार्बोडाइमाइड या ग्लूटारेल्डिहाइड जैसे कम से कम दो रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील समूहों वाले एजेंट अपने वाहकों के लिए हैप्टेंस के संयुग्मन में सहायता करते हैं। क्रॉस-लिंकेज की सीमा हैप्टेन/वाहक से युग्मन एजेंट अनुपात, हैप्टेन/वाहक सांद्रता और तापमान, पर्यावरण के पीएच पर निर्भर करती है। कार्बोडीमाइडः आर-एन = सी = एन-आर 'के सामान्य सूत्र वाले यौगिकों का एक समूह, जहां आर और आर' या तो एलिफैटिक (यानी, डाइइथाइलकार्बोडीमाइड) या सुगंधित (यानी, डाइफिनाइलकार्बोडीमाइड) हैं। कार्बोडाइमाइड का उपयोग करके संयुग्मन के लिए α या ε-एमिनो और एक कार्बोक्सिल समूह की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। अमीनो समूह आमतौर पर वाहक प्रोटीन के लाइसिल अवशेष से आता है जबकि कार्बोक्सिल समूह हैप्टेन से आता है। इस अभिक्रिया का सटीक तंत्र अभी भी अज्ञात है। हालांकि, दो रास्ते प्रस्तावित हैं। पहला अभिधारणा है कि एक मध्यवर्ती जो एक एमाइन के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, बनता है। दूसरा यह बताता है कि उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया का मुख्य दुष्प्रभाव एसाइल युरिया की पुनर्व्यवस्था हुई है। ग्लूटारेल्डिहाइडः यह विधि शिफ बेस या माइकल-प्रकार के दोहरे बंधन जोड़ उत्पादों को बनाने के लिए एमाइन समूहों के साथ ग्लूटारेल्डिहाइड के बीच प्रतिक्रिया द्वारा काम करती है। संयुग्मों की उपज को प्रतिक्रिया के पीएच को बदलकर नियंत्रित किया जा सकता है। उच्च पी. एच. अधिक शिफ बेस मध्यवर्ती को जन्म देगा और बाद में हैप्टेन संयुग्मों की संख्या और आकार में वृद्धि करेगा। कुल मिलाकर, ग्लूटारेल्डिहाइड से जुड़ा क्रॉस-लिंकेज बहुत स्थिर है। हालांकि, प्रतिरक्षित जानवर ग्लूटारेल्डिहाइड के क्रॉस-लिंकिंग पुलों को एपिटोप के रूप में पहचानते हैं। उच्च प्रदर्शन केशिका इलेक्ट्रोफोरेसिसः उच्च प्रदर्शन केशिका इलेक्ट्रोफोरेसिस (एच. पी. सी. ई.) हैप्टेन-प्रोटीन संयुग्मन को अनुकूलित करने में एक वैकल्पिक विधि है। एच. पी. सी. ई. का उपयोग मुख्य रूप से बहुत अधिक पृथक्करण क्षमता वाले कार्बोहाइड्रेट को अलग करने में किया जाता है। कुछ संयुग्मों की जांच करने के लिए एक तकनीक के रूप में एच. पी. सी. ई. का उपयोग करने के कई फायदे हैं जैसे कि केवल मिनट के नमूने के आकार (एन. एल.) की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, उपयोग किए गए नमूने को शुद्ध होने की आवश्यकता नहीं है और किसी भी प्रकार के रेडियोलेबलिंग की आवश्यकता नहीं है। हैप्टेन संयुग्मन की इस विधि का एक बड़ा लाभ यह है कि नमूने का स्वचालित विश्लेषण होता है और नमूने की अंतःक्रियाओं के परीक्षण को मुक्त समाधान में निर्धारित किया जा सकता है। हैप्टेन-प्रोटीन संयुग्मन की यह विधि कम एपिटोप घनत्व के संयुग्मों के साथ असाधारण रूप से प्रभावी है, जहां यह अन्यथा उनकी विद्युत या आयनिक गतिशीलता को निर्धारित करने के लिए अन्य तरीकों के उपयोग से बहुत चुनौतीपूर्ण है। नैदानिक उपयोग हैप्टेन अवरोध हैप्टेन अवरोध या "अर्ध-हैप्टेन" एक प्रकार III अतिसंवेदनशीलता प्रतिक्रिया का अवरोध है। अवरोध में, मुक्त हैप्टेन अणु प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया पैदा किए बिना उस अणु की ओर एंटीबॉडी के साथ जुड़ते हैं, जिससे इम्युनोजेनिक हैप्टेन-प्रोटीन एडक्ट से जुड़ने के लिए कम एंटीबॉडी बच जाते हैं। हैप्टेन अवरोधक का एक उदाहरण डेक्सट्रान 1 है, जो पूरे डेक्सट्रान परिसर का एक छोटा सा अंश (1 किलोडाल्टन) है, जो एंटी-डेक्सट्रान एंटीबॉडी को बांधने के लिए पर्याप्त है, लेकिन प्रतिरक्षा परिसरों और परिणामी प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं के गठन के लिए अपर्याप्त है। रिसर्च हैप्टन्स का व्यापक रूप से प्रतिरक्षाविज्ञान और संबंधित क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। संवेदनशील रसायन विभिन्न प्रकार की एलर्जी, एलर्जी संपर्क डर्मेटाइटिस या श्वसन पथ की संवेदनशीलता का कारण बन सकते हैं। दिलचस्प रूप से, असतत प्रकार के रसायन अलग-अलग प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करते हैंः संपर्क एलर्जीन अधिमान्य प्रकार I अतिसंवेदनशीलता प्रतिक्रियाओं को उकसाते हैं, जबकि श्वसन एलर्जीन चयनात्मक प्रकार II प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित करते हैं, जो प्रतिरक्षण के लिए बहुत उपयुक्त हो सकते हैं कि विभिन्न प्रकार के प्रतिजनों के प्रति प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया कैसे ध्रुवीकृत होती है। एलर्जी विज्ञान में, प्रारंभिक उत्पाद विकास में त्वचा संवेदीकरण, खतरे की पहचान, और विभिन्न दवा और कॉस्मेटिक घटकों पर शक्ति मूल्यांकन के लिए इन विट्रो/इन सिलिको परीक्षणों को अत्यधिक प्राथमिकता दी जाती है। एक दवा की हैप्टेन के रूप में कार्य करने की क्षमता संभावित प्रतिरक्षात्मकता का एक स्पष्ट संकेत है। हैप्टेन-विशिष्ट एंटीबॉडी का उपयोग विभिन्न इम्यूनोएसेज़, इम्यूनोबायोसेंसर प्रौद्योगिकियों और इम्यूनोएफ़िनिटी क्रोमैटोग्राफी शुद्धिकरण स्तंभों के व्यापक क्षेत्र में किया जाता है; उन एंटीबॉडी का उपयोग छोटे पर्यावरणीय दूषित पदार्थों, दुरुपयोग की दवाओं, विटामिन, हार्मोन, चयापचय, खाद्य विषाक्त पदार्थों और पर्यावरणीय प्रदूषकों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। टॉक्सिन एंटीजन संदर्भ बाहरी लिंक प्रतिरक्षा प्रणाली प्रतिरक्षा विज्ञान भी देखें।