《自然》发文纪念B淋巴细胞50年

回顾50年来的B淋巴细胞

-《自然》出版了一份文件来纪念这一创造了现代免疫学的发现。

这项成就的影响怎么估计也不过分。在接下来的几年里，单克隆抗体遍布整个实验生物学。

B淋巴细胞的扫描电镜照片

资料来源:科学之眼/SPL

当马克斯·戴尔·库珀1963年加入明尼苏达大学罗伯特·古德的实验室时，免疫学领域出现了两个阵营。他们都非常不喜欢对方。

当时，免疫学研究的核心问题是脊椎动物如何调整它们的防御线来应对细菌和病毒，而后两种化学物质表现出几乎无限的多样性。在加入“好实验室”后的两年里，库珀发现了淋巴细胞，这对于解决上述谜团并最终统一研究领域的两大阵营至关重要。

五十年前，古德、库珀和他们的同事雷蒙德·彼得森在《自然》杂志上发表了一篇论文，提出淋巴细胞有两种类型。这影响了现代免疫学的进展，影响了免疫缺陷疾病和免疫系统肿瘤的研究和治疗，以及强大的研究工具和治疗方法——单克隆抗体的发展。

克隆战争

20世纪60年代，一个阵营的免疫学家主要关注化学术语，并在那时取得了很大进展。这个阵营的科学家发现，抗体分子是具有两个结合位点的蛋白质，可以识别大量外部分子(抗原)，甚至合成抗原。同时，抗体由两条重链和两条轻链组成。其中，每个重链和轻链的N端氨基酸是可变的，而C端相对稳定。

第二个阵营侧重于细胞和整个有机体水平的免疫学。在这个阵营中，克隆选择理论在当时越来越被接受。该理论认为淋巴细胞是多样的，每个细胞都是独一无二的或者可以产生克隆体。每个细胞都有一个独特的表面受体，当它与抗原结合时会引发细胞克隆和扩散。这一理论是由澳大利亚墨尔本的沃尔特、伊莱扎·霍尔医学研究所(WEHI)的弗兰克·麦克法兰和芝加哥大学的大卫·塔尔马吉在20世纪50年代提出的。克隆选择理论为免疫学提供了一个概念框架，但是它的存在和作用机制的证据还没有被发现。

1961年，同样在WEHI工作的雅克·米勒(Jacques Miller)发现，切除胸腺的小鼠并不像动物通常会拒绝其他种群小鼠的皮肤移植。这表明胸腺是一种能调节排斥反应等现象的关键细胞来源，但该实验尚未得到广泛认可。当时，研究人员认为淋巴细胞是抗体的唯一来源。然而，免疫学家不知道产生抗体的淋巴细胞是否以及如何与参与移植排斥的淋巴细胞相关联。

在这种背景下，儿科医生和临床免疫学家库珀进行了一系列临床观察，为发现两种淋巴细胞类型的存在提供了早期线索。维斯科特-奥尔德里奇综合征是一种与X染色体相关的疾病，患者会产生与免疫缺陷相关的严重疱疹病毒损伤。然而，这些人的抗体水平非常高。相比之下，患有与X染色体相关的遗传性免疫缺陷性丙种球蛋白缺乏症的男孩可以控制病毒感染，尽管他们缺乏抗体反应。这表明产生抗体的淋巴细胞和产生移植排斥的胸腺淋巴细胞可能是两种不同的类型。

关键实验

库珀是发现隐藏在这个矛盾结论中的线索的少数免疫学家之一。他和古德决定重新研究鸡的腔上囊和胸腺所扮演的角色。在此之前，对鸡器官切除的研究结果相互矛盾。库珀得出结论，这些差异的出现是因为一些鸡在器官被切除前可能有免疫细胞。他的解决方案是在取出器官后的一天，用辐射照射孵化的小鸡，这将在小鸡孵化前消除它们的囊或胸腺产生的任何细胞。因此，这些小鸡可以揭示这两个器官在免疫系统发育中的作用。

1965年1月9日，这项研究的结果发表在《自然》杂志上，引起了广泛的关注。将无上囊和辐射照射的鸡注射牛血清白蛋白或布鲁氏菌后，未产生抗体。这些小鸡的血清中主要抗体类型完全缺乏。然而，依赖于胸腺的脾脏白髓区是完全正常的。这种高度对比的表型很容易与X染色体相关的丙种球蛋白缺乏症患者相关。

第二年，库珀和他的同事在《实验医学杂志》发表的一篇重要论文中扩展了他们的开创性研究。他们解释了这两个器官产生的免疫细胞的不同功能，这些免疫细胞是用没有法氏囊和胸腺的辐照小鸡产生的。同时，他们发现抗体反应需要来自上腔静脉的B细胞，而来自胸腺的T细胞可以调节迟发型超敏反应、移植物抗宿主排斥和皮肤移植物排斥。

两种淋巴细胞模型对免疫缺陷疾病的解释力是巨大的。因为与X染色体相关的丙种球蛋白缺乏症患者在抗体产生方面有缺陷，但在细胞免疫方面是正常的，他们的疾病可能仅归因于B细胞发育缺陷。相比之下，瑞士型无丙种球蛋白血症在细胞免疫和基于抗体的免疫方面都存在严重缺陷，可能是由影响T细胞和B细胞的前体细胞缺陷引起的。毫不奇怪，临床医生比免疫学家更容易接受库珀的发现。

接下来，库珀面临的最重要的问题是在哺乳动物中找到与腔上囊具有相同功能的器官。在接下来的十年里，这项研究的相关性和普遍性一直存在争议。

发现与哺乳动物腔上囊具有相同功能的器官已被证明极其困难。起初，库珀和他的同事怀疑肠道组织是B细胞的来源。他们在这条死胡同里花了很多精力。

1974年，答案终于浮出水面。伦敦大学学院的库珀、马丁·拉夫和约翰·欧文从怀孕14天的小鼠身上获得了胚胎肝细胞。培养4 ~ 7天后，可产生B细胞。与此同时，由WEHI的古斯塔夫·诺萨尔和瑞士日内瓦大学的皮埃尔·瓦萨利领导的团队利用小鼠骨髓细胞取得了类似的发现。换句话说，造血或成血组织在哺乳动物和鸡中充当腔上囊。

到20世纪70年代末，对不同淋巴细胞类型的理解开始改变白血病和淋巴瘤的治疗。今天，这些肿瘤的细胞起源可以用于癌症分类和制定不同的治疗方案。因此，急性淋巴细胞白血病可能起源于B细胞或T细胞，或者两者都不是，而非霍奇金氏淋巴瘤和伯基特氏淋巴瘤起源于B细胞。这些肿瘤的不同治疗方法的有效性通常与它们的分类密切相关。

药物和疫苗

B淋巴细胞生物学最大的影响之一是杂交瘤的发明，这是一种可以无限期产生抗体的细胞系。1975年，乔治·K？希勒和色萨·米尔斯坦报道说，他们将b细胞与骨髓瘤细胞融合后，产生的杂交细胞可以持续产生特定的抗体。这就是单克隆抗体技术的起源，并使K？勒、米尔斯坦和尼尔斯·耶纳获得了1984年诺贝尔生理医学奖。

这项成就的影响怎么估计也不过分。在接下来的几年里，单克隆抗体遍布整个实验生物学。这些分子是一类潜在的特异性试剂，可用于识别和分离研究人员感兴趣的几乎任何分子或细胞。临床上，单克隆抗体已成为最强有力的诊断和治疗方法之一。

库珀的发现也为回答克隆选择理论最基本的问题奠定了基础，即克隆多样性是如何产生的。1976年，苏苏姆·托尼加瓦澄清了这个问题:B细胞通过结合三种类型的基因片段“组装”了多种系列的抗体。

最后，这些抗体已经在化学水平上被详细阐述，现在在基因、细胞和组织水平上被更好地理解。到了20世纪80年代中期，T细胞的克隆特性也被清楚地解释了。通过发现B细胞和T细胞，库珀和他的同事们开创了一系列里程碑式的发现，并最终统一了这一领域的化学和分子阵营。

然而，在B淋巴细胞生物学中仍然存在一些关键问题。尤其是在开发抗艾滋病毒、流感和许多其他病原体的疫苗时，仍有许多需求未得到满足。了解B细胞是如何选择性地分化成长寿细胞来保护身体免受感染，将为那些实验研究失败的人提供指导。

由于这些发现继续影响人类健康，记住它们起源于50年前库珀用小鸡做的实验仍然很重要。(燕杰)

中国科学新闻(2015-014第三版国际版)