@ 2018.09.19 , 14:00

免疫系统的秘密由研究鸡屁屁解答

作者:Charlie Wood

免疫系统的秘密由研究鸡屁屁解答
Credit:HW

每时每刻都有儿童因病去世,儿科医生 Max Cooper 也不明白为什么。孩子们明明有足够的浆细胞,这些细胞会产生抗体,但患有罕见遗传性疾病—— Wiskott-Aldrich氏症候群的孩子仍未能抵抗单纯的疱疹感染。1960年代早期,人们发明了激光和电子游戏,但仍然缺少对我们的身体如何识别、攻击和记住致病因素的重要理解。

Cooper 医生当时并不知道,但数年前在《家禽科学》上就已经发布了解决难题的关键。纽约大学朗格健康学院的病理学家 Gregg Silverman 说:“那期刊物改变了世界。现在,六十多年后,该研究因其对现代医学的贡献而获得了“金鹅奖”。

研究作者 Bruce Glick 从未想着要推翻免疫学。作为20世纪50年代中期在俄亥俄州立大学学习家禽科学的研究生,他真的很喜欢鸡。或者更具体地说,他喜欢的是15世纪意大利解剖学家首次描述的鸡屁屁部位的一个奇怪的器官,被称为法氏囊。考虑到它可能会影响鸡的发育,他通过外科手术将该器官从数十只小鸡身上移除,但随着它们的成长,小鸡身上没有发现任何变化。法氏囊的功能仍然是一个谜。

如果鸡在俄亥俄州立大学不是那么热门的商品,Glick 的故事可能已经在那时就结束了。在他的实验后不久,Glick 的同事 Timothy Chang 在他的免疫学课程中借了一些鸡来做示范。他打算向学生们展示如何向小鸡注射疫苗会,然后产生被称为抗体的防御性蛋白质,但几周后,当小鸡的大部分血液测试结果为阴性时,他感到很尴尬。这些小鸡竟然没有免疫力。

“他回来说,'你毁了我的演示。你的鸡没有制造抗体,“ Cooper 说。

检查自己的笔记,Glick 意识到,那些已经发展出免疫力的小鸡就是那些没被切除法氏囊的小鸡,并立即猜测,法氏囊器才是在幼雏身上制造抗体的部分。Glick 回去重复实验,发现这与法氏囊的切除完全相关。

结论很清楚:没有法氏囊就没有抗体。Glick 把他的发现直接发给了《科学》杂志,但是由于没有解释这种现象背后的机制,编辑们拒绝发表。Glick 在1956年《家禽科学》中发表了这一法氏囊突破,但还是无人问津。

Cooper 医生通过一种医疗电话的游戏获得了第二次幸运机会。他当时很困惑,为什么患Wiskott-Aldrich氏症候群的儿童无法处理直接的病毒感染,这一观察与新兴的免疫系统研究发生冲突。Cooper 医生明白,淋巴细胞产生浆细胞,浆细胞产生抗体。Wiskott-Aldrich氏症候群患者有足够的浆细胞,但不知何故,他们的免疫系统未能制造最终的抗体。

“这个现象令人困惑,”Cooper 医生说。“它与单一血统不太匹配。所以那时我们又回到鸡的实验。“

当时威斯康星大学的一些激素研究人员注意到鸡皮纸,并将其联系到 Robert Good(一位最终将成功完成第一次成功骨髓的免疫学家)的研究时,这篇在《家禽科学》中吃灰的文章才被注意到了。Robert Good 一直在努力证实1961年发现淋巴细胞来自胸腺,但去除兔子的这一器官没有看到显着的变化。Glick 的鸡实验提出了这一悖论的双重解决方案:在实验体幼年时移除器官,对照组的免疫系统仍在发育,并考虑免疫系统依赖于两个器官的可能性,而不是一个(因为鸡也有胸腺,和法氏囊一样有免疫作用)。

为了测试这个理论,Cooper 医生从一些小鸡体内取出了胸腺,将法氏囊从其他小鸡身上取出,然后用辐射杀死了挥之不去的免疫细胞。小鸡恢复后就会形成两个的群体。正如 Glick 发现的那样,没有法氏囊的小鸡没有产生抗体,而没有胸腺的小鸡可以产生一些抗体,但水平降低。Cooper 医生的实验表明,法氏囊和胸腺都会影响抗体,但方式不同。他提出每个器官都会产生不同类型的白细胞,它们可以共同抵抗感染。

他的看法是对的,全球免疫系统理论在接下来的十年里开始发展了。人类缺乏法氏囊,但是,像所有脊椎动物一样,确实有和鸡一样的两种细胞系,现在被称为T细胞(来自胸腺)和B细胞(来自法氏囊,而不是以前假设的骨髓)。在与入侵病菌的斗争中,B细胞是步兵。他们制造的抗体可以攻击病毒并记住它们以备将来的战斗。同时,T细胞充当将军。它们指导B细胞活动,并对感染细胞进行杀戮。[HW:参见《工作细胞》]像蝙蝠侠和管家阿尔弗雷德一样,两种细胞类型相互依赖,任何基于一种细胞的解释总是注定要失败。新理论为免疫学家提供了一种全新的方式来思考免疫疾病,如Wiscott-Aldrich氏症候群,其中突变的蛋白质导致无效的T细胞,破坏了淋巴细胞团队。

今天,了解B细胞和T细胞之间的共生关系让研究人员理解了免疫系统。除了开发新型疫苗和治疗自身免疫性疾病外,免疫理论还为免疫疗法铺平了道路,这是一种治疗癌症的新方法。虽然Wiscott-Aldrich氏症候群仍然是严重的疾病,但新的基因疗法使预期寿命延长了五倍,骨髓移植已经完全治愈了一些孩子。

Glick 的幸运发现当时被忽视了,虽然它没有得到什么奖金,但是在基础研究中却收获了“金鹅奖”。免疫学研究人员认为,这种发现早该备受重视。

Silverman 说:“他的简单观察确实彻底改变了一切,它改变了我们对生物学的理解。”

本文译自 popsci,由译者 HW 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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