當?shù)貢r間10月6日,瑞典卡羅琳醫(yī)學院宣布,將2025年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予科學家瑪麗·E·布倫科(Mary E. Brunkow)、弗雷德·拉姆斯德爾(Fred Ramsdell)和坂口志文(Shimon Sakaguchi),表彰他們在外周免疫耐受方面的研究貢獻。
我們的身體里,駐扎著一支精銳無比的軍隊——免疫系統(tǒng)。它每天都在保護我們,抵御成千上萬的病毒、細菌和其他微生物入侵。
這支軍隊擁有超凡的識別能力,能分清敵我,精準打擊入侵者。但你有沒有想過,這支強大的軍隊為什么不會“擦槍走火”,反過來攻擊我們自己的身體呢?
這個問題的答案,為三位科學家贏得了2025年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。他們分別是瑪麗·布倫科(Mary E. Brunkow)、弗雷德·拉姆斯德爾(Fred Ramsdell) 和坂口志文(Shimon Sakaguchi)。
他們的發(fā)現(xiàn),揭示了免疫系統(tǒng)內(nèi)部一套精密的“維和機制”,找到了維持體內(nèi)和平的關鍵角色——一群特殊的“和平警察”細胞。
圖為T細胞發(fā)現(xiàn)病毒的過程。被病毒感染的細胞會將病毒片段呈遞在表面,當T細胞受體與病毒片段結合,該T細胞就會被激活并警告其他免疫細胞,身體正遭受攻擊|Ill. Mattias Karlén/The Nobel Committee for Physiology or Medicine
01
第一幕:免疫系統(tǒng)的“魔鬼訓練營”
要理解這個故事,我們得先認識一下免疫軍隊中的明星士兵——T細胞。它們分為不同兵種:有的像“偵察兵”(輔助性T細胞),發(fā)現(xiàn)敵人后會拉響警報;有的像“殺手”(殺傷性T細胞),負責消滅被病毒感染的細胞或腫瘤細胞。此外,還有其他類型的免疫細胞。
每個T細胞表面都有一個獨特的“雷達”(T細胞受體),形狀各不相同。理論上,我們的身體可以制造出超過1015種不同的雷達,確保任何奇形怪狀的敵人都能被識別出來。
但問題來了:這么多隨機制造的“雷達”,難免有一些會把我們自己的細胞當成敵人。為了防止內(nèi)亂,T細胞在成熟前,必須進入一個叫做胸腺的“魔鬼訓練營”。在這里,所有會對自身組織產(chǎn)生反應的“搗蛋鬼”T細胞都會被清除掉。這個過程,科學家稱之為“中樞免疫耐受”。
很長一段時間里,科學家們都以為這個訓練營是完美的。但事實證明,總有那么一些“搗蛋鬼”會蒙混過關,溜進我們身體的各個角落。那么,是誰在阻止它們作亂呢?
圖為調(diào)節(jié)性T細胞保護人體的機制。當“逃犯”T細胞逃脫了胸腺的監(jiān)測,和人體自身蛋白片段結合,調(diào)節(jié)性T細胞會發(fā)現(xiàn)這種錯誤攻擊,將其中斷,這個機制能夠預防自身免疫病 | Ill. Mattias Karlén/The Nobel Committee for Physiology or Medicine
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第二幕:逆流而上的孤獨探索者——坂口志文
在當時,一個叫做“抑制性T細胞”的假說因為一些錯誤的實驗證據(jù)而被學界普遍拋棄,相關研究也幾乎停滯。但日本科學家坂口志文卻選擇逆流而上。
他受到一項早期實驗的啟發(fā):為了研究胸腺在T細胞發(fā)育中的作用,研究人員切除了新生小鼠的胸腺。他們原本以為小鼠會產(chǎn)生更少的T細胞,免疫系統(tǒng)會變?nèi)酢?/p>
但結果恰恰相反。切除新生小鼠的胸腺后,它們的免疫系統(tǒng)反而變得異常活躍,攻擊自身組織,引發(fā)各種自身免疫病。坂口志文猜想,一定存在某種細胞,專門負責給過度興奮的免疫系統(tǒng)“踩剎車”。
為了證明這一點,他做了一個巧妙的實驗。他將健康小鼠體內(nèi)成熟的T細胞,注射到那些因切除胸腺而生病的小鼠體內(nèi)。奇跡發(fā)生了——這些小鼠竟然恢復了健康!這證明,成熟的T細胞中,確實混著一群能夠平息內(nèi)亂的“和平警察”。
研究人員通過T細胞表面的蛋白來區(qū)分不同類型的T細胞。輔助性T細胞表面有CD4蛋白,殺傷性T細胞則有CD8蛋白。在坂口志文的實驗中,他發(fā)現(xiàn)具有CD4的T細胞能抑制免疫反應。
但正常情況下,輔助性T細胞是用來”喚醒”免疫系統(tǒng)的,怎么在這里反而起到了“鎮(zhèn)靜”作用呢?他推測,這類細胞中可能還有一種特殊亞型。
經(jīng)過十多年的不懈努力,在1995年,坂口志文終于找到了識別這些細胞的方法。他發(fā)現(xiàn),這群特殊的“和平警察”細胞表面,不僅有普通偵察兵的標志“CD4”,還有一個獨特的標志“CD25”。他將它們命名為“調(diào)節(jié)性T細胞”(regulatory T cells)。
激發(fā)坂口靈感的實驗|The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén
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第三幕:從“多病小鼠”身上破解基因密碼——布倫科與拉姆斯德爾
盡管坂口志文的發(fā)現(xiàn)非常關鍵,但當時的科學界依然存在疑慮。要讓所有人信服,還需要更直接的證據(jù)。而這個證據(jù),卻意外地來自美國一個實驗室里一種天生體弱多病的小鼠。
這種小鼠被稱為“scurfy”,一些雄性一出生就皮膚粗糙、脾臟和淋巴結腫大,幾周內(nèi)就會死亡。研究發(fā)現(xiàn),它們的免疫系統(tǒng)發(fā)生了“叛變”,T細胞正在瘋狂攻擊自己的器官。
當時在一家生物技術公司工作的瑪麗·布倫科和弗雷德·拉姆斯德爾敏銳地意識到,如果能找到導致scurfy小鼠生病的那個基因,或許就能揭開自身免疫病的根本原因。
在那個基因測序技術遠不如今天的時代,這無異于大海撈針。小鼠的X染色體包含約1.7億個堿基對,而他們要找的突變基因只是其中的一個點。經(jīng)過數(shù)年艱苦卓絕的努力,他們終于在檢查了20個候選基因中的最后一個時,找到了那個罪魁禍首!
他們將這個新發(fā)現(xiàn)的基因命名為Foxp3。
布倫科和拉姆斯德爾在20個候選基因中鎖定了導致scurfy突變的罪魁禍首Foxp3基因,事實證明這就是調(diào)節(jié)性T細胞的總開關|The Nobel Committee for Physiology or Medicine. Ill. Mattias Karlén
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終章:謎底揭曉,三位英雄會師
故事到這里,兩條線索終于交匯了。布倫科和拉姆斯德爾還發(fā)現(xiàn),人類有一種罕見的自身免疫病IPEX綜合征(免疫失調(diào)、內(nèi)分泌病、腸病、X連鎖綜合征),其癥狀與scurfy小鼠極其相似,而致病原因正是人類版的FOXP3基因發(fā)生了突變。
這一發(fā)現(xiàn)立刻引爆了整個免疫學界??茖W家們將拼圖的最后一塊放上:Foxp3基因,正是制造和控制坂口志文發(fā)現(xiàn)的“調(diào)節(jié)性T細胞”的總開關!
原來,scurfy小鼠之所以會得病,就是因為它們的Foxp3基因壞了,導致身體無法生產(chǎn)出合格的“和平警察”(調(diào)節(jié)性T細胞),免疫大軍因此失控,最終摧毀了自己。
至此,三位科學家的發(fā)現(xiàn)完美地串聯(lián)起來:
坂口志文首先發(fā)現(xiàn)了“和平警察”——調(diào)節(jié)性T細胞的存在,并找到了識別它們的標志。
布倫科和拉姆斯德爾則通過破解“多病小鼠”的秘密,找到了調(diào)控這支警察部隊的“總司令基因”——Foxp3。
他們的工作共同揭示了“外周免疫耐受”這一關鍵機制,即在胸腺之外,我們的身體依然有第二道防線來約束那些“逃犯”T細胞。
如今,這些革命性的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)為癌癥和自身免疫病的治療開辟了全新的道路。例如,在治療癌癥時,醫(yī)生們嘗試暫時“關閉”腫瘤周圍的調(diào)節(jié)性T細胞,好讓免疫大軍能全力攻擊癌細胞。而在治療自身免疫病時,則反過來,努力增加調(diào)節(jié)性T細胞的數(shù)量和活性,以平息體內(nèi)的“戰(zhàn)火”。
從一個被忽視的假說,到一種多病的小鼠,再到一個關鍵的基因。坂口志文、布倫科和拉姆斯德爾用他們的智慧和堅持,為人類揭示了身體內(nèi)部維持和平的深刻奧秘,真正為全人類帶來了巨大的福祉。
信息來源:諾貝爾官網(wǎng)新聞稿
編譯:果殼翻譯班
封面圖來源:nobelprize
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