医学免疫学/现代免疫学时期

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医学免疫学

免疫学发展简史
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- 现代免疫学时期
- 免疫学在生物学和医学发展中的作用

自天然耐受现象的发现，克隆选择学说的提出为免疫生物学的发展奠定了理论基础，使现代免疫学的发展方向发生了重大变化。使免疫学从抗感染免疫的概念中解脱出来，进而发展为生物机体对“自己”和“非己”的识别，藉以维持机体稳定性的生物学概念。这一发展时期自60年代迄今发现了胸腺的免疫功能，确认了淋巴细胞系是重要的免疫细胞，阐明了免疫球蛋白的分子结构与功能。从器官、细胞和分子水平揭示了机体另一重要生理系统，即免疫系统的存在。30余年来，对免疫系统结合与功能的研究不断取得突破性进展，对生物学和医学的发展都产生了深远的影响。在此阶段有下述一些重要进展。

一、60年代的重要发现

Glick(1957)发现早期摘除鸡的腔上囊组织可影响抗体的产生。首先证明了腔上囊组织的免疫功能。60年代初Miller和Good分别在哺乳类动物体内进行早期胸腺摘除，证明了胸腺的免疫功能。Gowan(1965)首先证明了淋巴细胞的免疫功能。Claman、Mitchell等人(1969)提出了T和B细胞亚群的概念。Cooper等人证明了免疫淋巴细胞在周围淋巴组织的分布。自此建立了在高等动物体内免疫系统的组织学和细胞学基础。在人体内，从先天无胸腺症患者和先天性无丙种球蛋白血症患者也证明了胸腺的免疫功能和存在二类淋巴细胞亚群。

在此期间对抗体分子的结构研究取得了突破性进展。自40年代确定了抗体的血清球蛋白性质后，便集中精力研究抗体的分子结构与生物功能。50年代Porter用木瓜蛋白酶水解抗体球蛋白分子，获得了具有抗体活性的片段和易结晶片段。其后Edelman用化学还原法证明抗体球蛋白是由多肽链组成，用抗原分析法证明了抗体分子的不均一性。60年代初统一了抗体球蛋白的名称，并建立了免疫球蛋白的分类，即IgG、IgM和IgA三类。Rowe(1965)自骨髓瘤患者的血清内发现了IgD，石板(1966)自枯草热患者的血清中发现了IgE。自此关于Ig分子的结构和生物活性的研究便成为免疫化学的中心课题。

二、70年代的重要发现

1．免疫应答细胞　进入70年代Pernis等用免疫荧光法证明了淋巴细胞膜Ig受体存在并认为是B细胞的特征。Feldman等用半抗原载体效应证明了T和B细胞在抗体产生中的协同作用。Unanue等证明了巨噬细胞在免疫应答中的作用，它是参与机体免疫应答的第三类细胞。从而证明了机体免疫应答的发生是由多细胞相互作用的结果，并初步揭示了B细胞的识别、活化、分化和效应机制，使免疫学的研究进入细胞生物学和分子生物学的领域。

2. T细胞亚类的发现　70年代还进一步证明在动物和人周围血循环内存在有功能相异的T细胞亚类。Mitchison等证明了辅助性T细胞的存在。Gershon等证明了抑制性T细胞的存在，它们对免疫应答的调节起着重要作用。Cantor等用小鼠细胞膜Ly异型抗原，可将细胞分成不同亚类，并证明它们具有不同生物学功能。这一发现提示用膜抗原分析法可用以鉴定不同T细胞亚类。

总之，以T细胞为中心的免疫生物学研究，是70年代免疫学研究最活跃的领域之一。对于T细胞的发生、分化与功能研究，对T细胞亚类的鉴别以及对T细胞抗原识别受体的研究都取得了较大的进展。

3．免疫网络学说的提出　这一学说是Jerne(1972)根据现代免疫学对抗体分子独特型的认识而提出的。这一学说认为在抗原刺激发生之前，机体处于一种相对的免疫稳定状态，当抗原进入机体后打破了这种平衡，导致了特异抗体分子的产生，当达到一定量时将引起抗Ig分子独特型的免疫应答，即抗独特型抗体的产生。因此抗抗体分子在识别抗原的同时，也能被其抗独特型抗体分子所识别。这一点无论对血流中的抗体分子或是存在于淋巴细胞表面作为抗原受体的Ig分子都是一样的。在同一动物体内一组抗体分子上独特型决定簇可被另一组抗独特型抗体分子所识别。而一组淋巴细胞表面抗原受体分子亦可被另一组淋巴细胞表面抗独特型抗体分子所识别。这样在体内就形成了淋巴细胞与抗体分子所组成的网络结构。网络学说认为，这种抗独特型抗体的产生在免疫应答调节中起着重要作用。使受抗原刺激增殖的克隆受到抑制，而不至于无休止地进行增殖，藉以维持免疫应答的稳定平衡。

三、80年代的重要发现

1．抗体多样性遗传控制　进入80年代在分子免疫学的研究方面取得了重大进展。首先是在抗体多样性遗传控制的研究取得了突破性进展。

关于Ig合成的遗传学问题早在60年代Dreyer和Bennet等曾提出一假设，他们认为编码Ig肽链的基因是由二种基因组成。并且在胚胎期是彼此分隔的，在B细胞分化发育过程中才彼此拼接在一起。他们是第一个推测真核细胞的基因可能是彼此分离的，必需在细胞分化过程中发生重排和拼接在一起才能表达。

日本学者利根川进和Leder等应用分子杂交技术证明并克隆出编码Ig分子V区和C区基因。同时应用克隆cDNA片段为探针证明了B细胞在分化发育过程中编码Ig基因结构阐明了Ig抗原结合部位多样性的起源，以及遗传和体细胞空变在抗体多样性形成中的作用，为此利根川进获得了1987年诺贝尔医学奖。

2．T细胞抗原受体的证明　在80年代由于生物技术的发展，已能在体外建立抗原特异性T细胞克隆以及细胞和分子杂交技术的应用，为在分子水平和基因水平研究T细胞受体的性质创造了良好的条件。

首先是应用抗T细胞克隆型单克隆抗体结合免疫化学技术，Meur等人几乎同时（1983）证实了小鼠和人T细胞表面抗原受体的存在，并分离出这种受体分子。研究其化学性质，证明T细胞受体分子是由异二聚体肽链组成，由α和β链藉二硫链相连接在一起。通过对不同T细胞克隆受体肽图的比较研究，发现二条肽链均具有与Ig肽链相似的可变区（V）和稳定区（C）结构。Reinherz等应用抗人T细胞克隆抗体研究人T细胞受体也获得了相似的结果。他将这种被克隆型单克隆抗体识别的T细胞表面分子称为Ti分子，并证明它与抗原识别有关。故Ti分子被认为是人T细胞表面的抗原识别受体。据此Reinherz于1984年提出了关于人T细胞抗原受体构型设想，认为T细胞抗原受体是由异二聚体组成的单一受体，能同时识别异种抗原分子和自己MHC分子。

对T细胞抗原受体研究的另一突破性进展是应用分子杂交技术分离出编码T细胞受体的基因。Davis于1984年首先分离出小鼠T细胞受体的基因，并获得了一个cDNA克隆（TM36），从其预测的肽图分析与经免疫化学法分离的T细胞受体肽图（β链）相一致，从而认为它是鼠T细胞受体β链的基因。Yanagi等几乎同时自人T细胞白血病株获得一个cDNA克隆（YT35），经证明是人T细胞受体β链的基因。其后经核苷酸序列分析证明T细胞β受体基因与Ig重链相似，亦由Vβ、Dβ、Jβ、及Cβ基因片段组成，也存在基因重排现象。但Orcia证明人β链基因定位于第17对染色体，鼠则定位于第6对染色体上。而编码Ig的基因则定位于其它染色体上，所以编码Ig的基因与T细胞受体基因是二组完全不同的基因。

Chien和Saito于1984年分别从小鼠T细胞中分离出编码T细胞受体的另一组基因，即α基因，亦具有多样性和重排现象。其编码肽链也含有V区和C区。不难看出，应用抗T细胞克隆型单克隆抗体对T细胞受体在蛋白质分子水平的研究结果与用分子杂交技术在基因水平的研究结果是一致的。

3．细胞因子研究进展　在过去的10年中对一系列细胞因子的鉴定及其分子生物学的研究进展。是80年代免疫学最为瞩目的成果之一。细胞因子是一组异质性肽类细胞调节因子。包括淋巴因子、单核因子、白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子和转化生长因子等。它们是由体内各种免疫细胞和非免疫细胞产生。具有多种生理功能，如介导细胞的相互作用，促进和调节细胞的活化、增殖、分化和效应功能。它们也涉及相关疾病的病理生理作用，也具有临床治疗应用的潜在可能性。

仅在数年前，人们还只能从细胞培养液中提取有限数量的细胞因子进行功能和结构研究，而现在可通过基因工程技术在原核或真核细胞中进行表达，可以获得纯化的重组型细胞因子，并可进行批量生产，供实验研究和临床应用。

4．免疫学技术的发展　在80年代开创了许多新的生物学技术用于免疫学研究，大大促进了免疫学发展。

⑴细胞融合技术：1975年Kohler和Milstein首先报道应用小鼠骨髓瘤细胞和经绵羊红细胞致敏的小鼠脾细胞融合。结果发现一部分融合的杂交细胞既能继续生长，又能分泌抗羊红细胞抗体，将这种杂交细胞系统称为杂交瘤。这是一项突破性生物技术，应用这种方法可制备单一抗原决定簇的单克隆抗体，为生物科学和医学的研究提供了广阔的应用前景。

⑵T细胞克隆技术的建立：Morgan等（1976）首先证明了T细胞生长因子在体外培养条件下可刺激T细胞克隆长期生长，在过去10年中应用T细胞克隆技术已建立了一系列抗原特T细胞克隆用以研究T细胞受体、淋巴因子的分泌以及细胞间协同作用等方面的研究，为细胞免疫学的发展做出了巨大贡献。

⑶转基因技术的应用：转基因技术也是近年来生物技术中一项重大突破成就。它的建立使动物不必通过有性杂交即能获得新的基因，开创了一条新途径。它的基本原因是将外源基因导入哺乳类动物的受精卵或其早期胚胎，然后分析胚胎或其后代组织中的基因表达。目前主要以小鼠为模型构建和培育不同性状的转基因鼠已在许多研究领域中得到应用。

⑷分子杂交技术的应用：分子杂交的原则是根据双链核酸分子经高温解链，可分开为二条互补的单链。恢复原温度又可使原来的双链结构聚合。二条不同单链分子根据碱基配对的原则，只要它们的碱基序列同源，即碱基完全互补或部分互补，就可发生全部或部分复性，此即核酸杂交。通常二种待杂交的分子之一是已知的，并可预先用放射性同位素或生物素进行标记，称为分子探针。以此探针识别或钓出另一种核酸分子中与其同源部分，即目的基因或靶基因。它有极高的特异性和敏感性，其实验方法可分为吸印杂交法(southern blot)，斑点杂交法和原位杂交。这一方法已广泛用于分子生物学和分子遗传学的研究。

分子遗传学的理论和分子杂交技术也大大促进了分子免疫学的发展。目前已开展了对免疫球蛋白分子、T细胞受体分子、补体分子、细胞因子以及MHC分子等的基因结构、功能及其表达机制的研究。对一些细胞因子通过基因工程已获得了纯化和有活性的重组分子，为进一步研究免疫分子的结构与功能以及临床诊断和治疗提供了理想的制剂。