Gli anticorpi, o immunoglobuline, circolano continuamente nel nostro corpo per sondare la presenza di agenti estranei e potenzialmente dannosi. Sono in grado di riconoscerli per contatto: tastano ad una ad una le molecole che incontrano finché non ne trovano una che risponde all'identikit del nemico a loro assegnato. A questo punto, chiamano a raccolta l'intero esercito del sistema immunitario che, generalmente in pochi minuti, pone fine alla vita dell'organismo estraneo a cui appartiene la molecola identificata. Ogni anticorpo ha in possesso un solo identikit e riconosce un solo tipo di nemico, ed è prodotto per la prima volta in seguito ad un processo molto complesso ed elaborato che deriva da milioni di anni di evoluzione del nostro DNA.

Questo processo garantisce la formazione di un grosso paniere, contenenti esemplari di anticorpi in grado di riconoscere qualsiasi potenziale nemico. Quando questa minaccia si traduce in realtà, per esempio l'organismo subisce un'infezione da parte di un batterio o di un virus, gli anticorpi in grado di riconoscere l'invasore sono prodotti in quantità massiccia per permettere l'identificazione di ogni singolo organismi patogeno disseminato per l'organismo. Non solo, una volta incontrato per la prima volta, gli anticorpi rimangono in circolazione per molto tempo, per difendere l'organismo da quello che è stato assodato essere un sicuro nemico. E' questo il caso della vaccinazione. Ma come si forma inizialmente questo esercito di piccoli soldati da ricognizione pronti ad ogni tipo di evenienza?

Il sistema, come annunciato, è molto complesso: garantisce la produzione di un numero elevatissimo di molecole diverse, per le quali teoricamente quasi tutto il nostro genoma dovrebbe essere composto da singoli geni per le immunoglobuline (secondo la logica 1 gene = 1 proteina) mentre nella pratica solo una piccola parte del nostro DNA assolve a questa funzione. Questa capacità di risparmiare DNA ha le sue origini in un principio molto semplice e che ha esempi anche nella nostra vita quotidiana: è sufficiente avere una serie di elementi diversi (per esempio di mattoncini da costruzione) e disporli secondo diverse configurazioni per ottenere oggetti molto diversi (con gli stessi mattoncini si può costruire una casetta o una torre). Nella porzione di DNA dedicata alla conservazione delle ricette per le immunoglobuline accade proprio questo: diversi blocchetti, ciascuno codificante per una parte diversa di anticorpo, sono posizionati diversamente in ciascuna cellula dedicata alla produzione.

Ad aggiungere ulteriori possibili combinazioni sono le sequenze che uniscono i vari blocchetti, una specie di collante inserite in modo casuale per tenere insieme i pezzi ma che ha anche una funzione biologica nella sintesi degli anticorpi.

In questo modo il nostro organismo è in grado di costruire potenzialmente, e con un grado di potenza variabile da un organismo all'altro sulla base proprio della presenza o meno di certi blocchetti di DNA nel proprio genoma, anticorpi in grado di riconoscere qualsiasi altra molecola.

Ogni cellula deputata a questa produzione sintetizza un solo tipo di anticorpo, in base alla configurazione dei blocchetti di DNA del proprio genoma. Esistono dei meccanismi di controllo che determinano la morte delle cellule che producono anticorpi in grado di riconoscere le molecole del nostro corpo. In pratica, le neonate cellule, prima di potersi affacciare nel torrente sanguigno per portare in ricognizione i propri anticorpi, subiscono un addestramento. Sono poste di fronte a diversi identikit molecolari, che rappresentano ciascuno una molecola del nostro corpo, e solo se non mostrano di conoscerne alcuna passano inosservate, altrimenti sono indotte a suicidarsi. Ma come nascono queste cellule? E' ora di entrare nei dettagli molecolari di questa produzione. Le cellule che producono anticorpi derivano da cellula staminali che possiedono i blocchettini di DNA delle immunoglobuline ancora dispersi. Durante la produzione delle cellule figlie, che si specializzeranno nella produzione di anticorpi, attivano dei meccanismi di taglio e cucito del DNA (tecnicamente definiti ricombinazioni), che spostano in modo del tutto casuale i diversi frammenti dando luogo per ogni cellula ad un nuovo assetto genico che determina la produzione di un tipo di anticorpo.

Dal punto di vista descrittivo, gli anticorpi presentano nella loro rappresentazione classica una forma di Y, determinata dalla presenza di due catene lunghe (chiamate catene pesanti o H – heavy, codificate dal un complesso sul cromosoma 14 nell'uomo) e di due catene più corte (chiamate catene leggere o L – light, codificate da due complessi sui cromosoma 2 e 22 nell'uomo). Esistono 5 possibili catene H e due catene L. Una porzione di tutte e quattro le catene è definita costante, in quanto poco differente tra i diversi anticorpi, ed una definita variabile, sulla quale si basa la diversa capacità di individuare le diverse molecole.

E' proprio questa parte a risentire maggiormente degli effetti della ricombinazione del DNA. La porzione di DNA di partenza contiene tre tipi di blocchetti, e di questi ne contiene più varianti messe una di fila all'altra. Questi tipi di blocchetti sono chiamati V (variable, variabile), J (joining, unione), C (costant, costante).

Durante la formazione di una nuova cellula da quella staminale, casualmente uno dei blocchetti V è tagliato e legato in sequenza ad uno dei blocchetti J, e si forma una nuova sequenza di blocchetti V-J-C (i blocchetti C danno luogo alla porzione costante e si trovano a valle dei blocchetti J).

Nelle catene pesanti è presente un ulteriore blocchetto, chiamato D (diversity, diversità): prima un blocchetto D è posto di fianco ad un blocchetto J, accanto ad essi è posto un blocchetto V: al termine si ottiene una sequenza di blocchetti V-D-J-C. Di blocchetti D ne esistono una ventina e sono tra i maggiori responsabili dell'enorme potenziale diversità della parte variabile della catena pesante. La zona dell'anticorpo che origina da questa porzione è definita ipervariabile e, se pensiamo alle immunoglobuline come manine che tastano per riconoscere la forma corrispondente ad un identikit dato, costituiscono il palmo interno della mano, cioè quello che primariamente riconosce se la molecola è quella ricercata oppure no.

Si calcola che potenzialmente sia possibile la generazione di circa un milione di miliardi di anticorpi diversi.