Năm 1893 Kleperer lần đầu tiên đã mô tả khả năng miễn dịch thụ động thu đƣợc ở gà. Ông đã chứng minh có sự di truyền các yếu tố miễn dịch chống lại độc tố uốn ván từ gà mái sang gà con [41]. Ngay từ năm 1962, Williams đã xác định protein IgY là ɤ - globulin trong phần livetin của lòng đỏ trứng gà. Các loại kháng thể IgY trong lòng đỏ trứng có thể kháng khoảng 200 loại kháng nguyên khác nhau [71]. Nồng độ của các loại kháng thể này trong máu gà là 5-6 mg/ml, trong khi đó ở lòng đỏ trứng là 10-25 mg/ml. Nồng độ IgY trong cả máu và lòng đỏ trứng là thấp hơn so với IgG trong máu của động vật có vú, ví dụ: nồng độ IgG trong máu thỏ là 35 mg/ml [83]. Tuy nhiên gà đẻ trứng mỗi ngày nên từ lƣợng lớn trứng thu đƣợc có thể tách chiết đƣợc đủ lƣợng kháng thể để dùng. Khi thỏ và gà đƣợc so sánh về sản xuất kháng thể (Bảng 1.5), ngƣời ta có thể rút ra kết luận đáng ngạc nhiên: một con gà sản xuất trong một năm đƣợc lƣợng kháng thể nhiều bằng lƣợng kháng thể thu thập đƣợc từ máu của 40 con thỏ [52]. Lòng đỏ trứng chứa khoảng 100 ÷ 150 mg IgY. Gà mái đẻ khoảng
43
280 trứng trong một năm. Nếu gà mái đƣợc tiêm chủng sẽ tạo ra 40g IgY một năm từ trứng, tƣơng đƣơng với lƣợng kháng thể thu đƣợc từ máu của 40 con thỏ.
Bảng 1.5. So sánh kháng thể IgG ở thỏ và IgY ở gà [52]
Động vật Thỏ (IgG) Gà (IgY)
Nguồn kháng thể Huyết thanh Lòng đỏ trứng
Loại kháng thể Đa dòng Đa dòng
Cách thu kháng thể Lấy máu Lấy trứng
Lƣợng kháng thể 200mg/1 lần lấy máu (400ml)
100-150mg/trứng
Tổng lƣợng kháng thể/năm 1400mg 40.000mg
Lƣợng kháng thể đặc hiệu Khoảng 5% Khoảng 2-10%
Liên kết với protein A/G Có Không
Tƣơng tác với IgG Có Không
Tƣơng tác với khớp dạng thấp Có Không
Kích hoạt bổ thể Có Không
Kháng thể IgY có chức năng tƣơng tự IgG ở động vật có vú, đƣợc vận chuyển vào lòng đỏ trứng gà để bảo vệ thụ động gà con. Ở gà có ba lớp kháng thể: IgY, IgA và IgM. Trong suốt quá trình hình thành trứng, IgY trong huyết thanh đƣợc vận chuyển chọn lọc vào lòng đỏ trứng gà thông qua một thụ thể đặc hiệu trên bề mặt của màng lòng đỏ, trong khi IgA và IgM ở lòng trắng trứng (Hình 1.10) [52] . Việc vận chuyển kháng thể vào lòng đỏ trứng đƣợc khai thác để sản xuất kháng thể đặc hiệu với các kháng nguyên trong nhiều ứng dụng về y tế và các lĩnh vực nghiên cứu, bao gồm các lĩnh vực nhƣ chẩn đoán và proteomic [83, 101]. IgY có thể đƣợc sử dụng trong hóa miễn dịch với chức năng tƣơng tự IgG của động vật có vú. Kháng thể IgY là một thay thế hấp dẫn cho kháng thể động vật có vú vì các lý do kinh tế, lý do đạo đức sinh học và vì sự an toàn của động vật.
44
Buồng trứng
Ống dẫn trứng
Trứng
Hình 1.10. Sự hình thành kháng thể IgY [52]
Cấu trúc kháng thể IgY (Hình 1.11) bao gồm hai chuỗi nặng H (heavy chain) và hai chuỗi nhẹ L (light chain) liên kết với nhau bằng cầu nối disulfit (-S-S-). Khối lƣợng phân tử của IgY khoảng 180 kDa, lớn hơn so với IgG của động vật có vú (khoảng 150 kDa). Chuỗi nhẹ L bao gồm một vùng biến đổi VL (variable region) và một vùng cố định CL (constant light). Chuỗi nặng H của IgY gồm một vùng biến đổi VH và bốn vùng cố định CH1, CH2, CH3, CH4. Trong khi đó IgG chỉ có ba vùng cố định. IgY có một vùng bản lề ngắn và ít linh hoạt hơn IgG [52]. IgY có giá trị pI (điểm đẳng điện) từ 5,4 đến 7,6 là thấp hơn so với IgG [83]. IgY ổn định ở pH 4 đến 11 nhƣng nó sẽ bất hoạt nếu pH giảm đến dƣới 4 hoặc tăng đến trên 12 [52]. Ngoài ra, nhiệt độ ổn định của IgY và IgG là tƣơng tự. Giá trị nhiệt độ chịu đƣợc tối đa của IgY là 74°C, thấp hơn 3°C so với IgG [52].
45
Hình 1.11. Cấu trúc phân tử của IgG thỏ và IgY gà [93]