王軼楠，孫麗光，楊永廣

2011年10月3日北京時(shí)間17點(diǎn)30分，瑞典皇家科學(xué)院諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)在瑞典卡羅琳斯卡醫(yī)學(xué)院宣布，美國(guó)科學(xué)家布魯斯·巴特勒（Bruce A.Beutler）、盧森堡科學(xué)家朱爾斯·霍夫曼（Jules A.Hoffmann）和加拿大科學(xué)家拉爾夫·斯坦曼（Ralph M.Steinman）因在免疫系統(tǒng)研究領(lǐng)域的貢獻(xiàn)獲得 2011年度諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎(jiǎng)。其中，拉爾夫·斯坦曼的獲獎(jiǎng)理由是“發(fā)現(xiàn)樹突狀細(xì)胞并闡明其在獲得性免疫中的作用”[1-2]。

令人傷感的是，拉爾夫·斯坦曼在諾貝爾獎(jiǎng)宣布的前幾天因胰腺癌逝世，享年 68 歲，沒能親耳聽見自己獲獎(jiǎng)的消息[1-2]。

1 背景資料

拉爾夫·斯坦曼 1943年出生于加拿大蒙特利爾，1963年在加拿大麥吉爾大學(xué)獲得化學(xué)和生物學(xué)學(xué)士學(xué)位，1968年獲美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。在美國(guó)馬薩諸塞州綜合醫(yī)院完成了實(shí)習(xí)醫(yī)生和住院醫(yī)生訓(xùn)練后，1970年，他作為博士后加入洛克菲勒大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)和免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)室，1972年被任命為助理教授，1976年晉升為副教授，1988年晉升為教授。他曾獲 2006年德布勒森分子醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，2007年阿爾伯特-拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng)等。他曾是美國(guó)科學(xué)院院士、美國(guó)醫(yī)學(xué)院院士。

從樹突細(xì)胞的首次發(fā)現(xiàn)到獲得諾貝爾獎(jiǎng)的三十八年間，斯坦曼及其同事們始終專注于樹突細(xì)胞的鑒定、分離、生長(zhǎng)以及特性與功能的研究。他們發(fā)現(xiàn)樹突細(xì)胞是免疫反應(yīng)的重要啟動(dòng)因素，也是免疫耐受的重要調(diào)節(jié)者，并利用樹突細(xì)胞的特性研制了針對(duì)腫瘤的多種疫苗。斯坦曼的發(fā)現(xiàn)在固有免疫和獲得性免疫之間建立了橋梁，樹突細(xì)胞成為理解免疫系統(tǒng)如何維持機(jī)體健康，抵御疾病作用的關(guān)鍵線索[3]。

2 樹突細(xì)胞的研究史

1973年，斯坦曼從小鼠的脾臟中發(fā)現(xiàn)了一種新的細(xì)胞類型，具有與過去發(fā)現(xiàn)的其他免疫細(xì)胞迥然不同的形態(tài)，他將其命名為樹突細(xì)胞。他們發(fā)現(xiàn)樹突細(xì)胞表面表達(dá)高水平的MHC 蛋白，能夠俘獲、處理并且提呈抗原給 T 細(xì)胞，從而產(chǎn)生具有 MHC 限制性的細(xì)胞毒性 T 細(xì)胞。同時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)樹突細(xì)胞具有很強(qiáng)的活化輔助性 T 細(xì)胞的功能，活化后的輔助性 T 細(xì)胞與提呈抗原的 B 細(xì)胞發(fā)生有效的相互作用，引起 B 細(xì)胞的克隆擴(kuò)增和抗體產(chǎn)生。

接下來，斯坦曼等發(fā)現(xiàn)不同成熟狀態(tài)的樹突細(xì)胞具有不同的功能，盡管所有的樹突細(xì)胞都能夠處理并提呈抗原，但其成熟狀態(tài)卻決定了免疫反應(yīng)的不同類型和特性，這也證明了樹突細(xì)胞成熟時(shí)所處的環(huán)境對(duì)于獲得性免疫的類型具有重要的影響。因此，樹突細(xì)胞的成熟成為固有免疫與獲得性免疫之間重要的樞紐。

2000年開始，斯坦曼及其同事開始研究樹突細(xì)胞在調(diào)控免疫耐受中的作用。他們發(fā)現(xiàn)，在攝取自身抗原后，如果沒有其他的刺激信號(hào)，外周淋巴組織中的樹突細(xì)胞會(huì)將自身肽-MHC 復(fù)合體提呈給幼稚 T 細(xì)胞，引起 T 細(xì)胞的不應(yīng)答或凋亡，從而誘導(dǎo)免疫耐受。

由于樹突細(xì)胞在淋巴細(xì)胞激活與誘導(dǎo)免疫反應(yīng)中的重要作用，樹突細(xì)胞被斯坦曼及其同事稱為“自然的佐劑”。他們?cè)隗w外應(yīng)用抗原刺激樹突細(xì)胞，然后將成熟的樹突細(xì)胞注入小鼠和人的體內(nèi)。這些樹突細(xì)胞能夠在體內(nèi)刺激 T 細(xì)胞的生長(zhǎng)，而擴(kuò)增的 T 細(xì)胞能夠特異性地識(shí)別樹突細(xì)胞提呈的抗原。樹突細(xì)胞能夠啟動(dòng)抗原特異性的免疫反應(yīng)，這一事實(shí)以及樹突細(xì)胞體外擴(kuò)增技術(shù)的成熟使得斯坦曼等人開始嘗試應(yīng)用樹突細(xì)胞進(jìn)行腫瘤以及自身免疫病的治療[3]。

3 樹突細(xì)胞的免疫學(xué)特性與意義

免疫系統(tǒng)能夠識(shí)別來自外界或自身的抗原，產(chǎn)生免疫反應(yīng)。樹突細(xì)胞由于其獨(dú)特的免疫學(xué)特性，在這一過程中發(fā)揮著重要的作用。樹突細(xì)胞廣泛存在于外周組織，通過其模式識(shí)別受體（pattern recognition receptors，PRR）捕捉并識(shí)別抗原，活化后的樹突細(xì)胞遷移至附近的淋巴結(jié)，在這里將抗原提呈給 T 淋巴細(xì)胞，從而產(chǎn)生抗原特異性的 T 淋巴細(xì)胞，發(fā)生相應(yīng)的免疫應(yīng)答。樹突細(xì)胞能夠誘導(dǎo) T 細(xì)胞向不同的亞群分化，如輔助性 T 細(xì)胞，殺傷性 T 細(xì)胞及抑制性 T 細(xì)胞等。同時(shí)，樹突細(xì)胞還能夠誘導(dǎo) T 細(xì)胞產(chǎn)生免疫記憶，在同種抗原再次出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生迅速的免疫反應(yīng)。

樹突細(xì)胞的上述功能是由其免疫學(xué)特性所決定的：首先是樹突細(xì)胞的存在部位：樹突細(xì)胞存在于皮膚、黏膜等體表部位，能及時(shí)捕捉抗原并運(yùn)送到引流淋巴結(jié)，誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的產(chǎn)生；其次，樹突細(xì)胞表面有各種受體的表達(dá)并且具有完善的內(nèi)吞系統(tǒng)，能夠有效地捕獲并處理抗原；同時(shí)，樹突細(xì)胞的成熟和分化狀態(tài)是由外界環(huán)境中各種刺激或內(nèi)源性刺激的性質(zhì)和強(qiáng)度決定的，因此樹突細(xì)胞在固有免疫和獲得免疫之間構(gòu)建了重要的信息傳遞的通道。最后，樹突細(xì)胞具有來自骨髓的共同的前體細(xì)胞，在向外周的移行過程中卻分化成為具有不同標(biāo)志物和 PRR 表達(dá)的眾多亞群[4]。

盡管在樹突細(xì)胞的免疫學(xué)特性及在細(xì)胞免疫中的功能方面的研究已經(jīng)取得了大量成果，但仍有許多問題有待闡明。如樹突細(xì)胞表面抗原攝取受體的鑒定，特別是對(duì)于死亡細(xì)胞識(shí)別的受體的鑒定；對(duì)樹突細(xì)胞不同亞群功能的進(jìn)一步明確；在淋巴組織中樹突細(xì)胞與其他種類的淋巴細(xì)胞，如 B細(xì)胞，NK 細(xì)胞之間的相互作用；以及樹突細(xì)胞究竟傳遞怎樣的信號(hào)給 T 淋巴細(xì)胞，使其分化為具有不同功能的淋巴細(xì)胞亞群等。對(duì)于這些問題的探索和闡明必將為人們深入理解免疫系統(tǒng)功能提供全新的思路，并為樹突細(xì)胞在預(yù)防和治療疾病中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

4 樹突細(xì)胞與臨床免疫學(xué)

樹突細(xì)胞能夠誘導(dǎo) T 淋巴細(xì)胞活化，促進(jìn)機(jī)體對(duì)外來致病微生物的免疫應(yīng)答，發(fā)揮免疫系統(tǒng)的防御功能；對(duì)于自身抗原或外界環(huán)境中的無害抗原，樹突細(xì)胞還能夠誘導(dǎo)免疫耐受，防止自身免疫病的發(fā)生。然而，在某些疾病狀態(tài)下，樹突細(xì)胞的特性和功能也會(huì)隨之改變，有時(shí)會(huì)促進(jìn)疾病的發(fā)生和發(fā)展。隨著樹突細(xì)胞體外擴(kuò)增技術(shù)的發(fā)展，利用樹突細(xì)胞獨(dú)特的免疫學(xué)特性，針對(duì)感染性疾病、腫瘤、自身免疫病等疾病的預(yù)防及治療已成為臨床免疫學(xué)研究的熱點(diǎn)[5]。

樹突細(xì)胞能夠誘導(dǎo)機(jī)體對(duì)于感染的免疫應(yīng)答，防止感染性疾病的發(fā)生，然而，致病微生物對(duì)于樹突細(xì)胞的正常功能也有一定的影響，如某些抗原能夠阻斷樹突細(xì)胞的成熟，或誘導(dǎo)樹突細(xì)胞的凋亡，或改變樹突細(xì)胞誘導(dǎo)的反應(yīng)類型等。根據(jù)這些特點(diǎn)，目前針對(duì)感染性疾病設(shè)計(jì)的以樹突細(xì)胞為基礎(chǔ)的疫苗主要致力于促進(jìn)樹突細(xì)胞的免疫反應(yīng)性，包括針對(duì)樹突細(xì)胞表面受體設(shè)計(jì)的抗原疫苗，可以促進(jìn)樹突細(xì)胞的成熟，提高樹突細(xì)胞的抗原提呈能力，改變免疫反應(yīng)的類型等。

目前以樹突細(xì)胞為基礎(chǔ)的抗腫瘤免疫療法主要針對(duì)進(jìn)展期腫瘤，從患者體內(nèi)獲取樹突細(xì)胞，在體外應(yīng)用腫瘤抗原刺激，然后將樹突細(xì)胞回輸給患者，回輸?shù)臉渫患?xì)胞會(huì)進(jìn)入淋巴器官的 T 細(xì)胞區(qū)，從而誘導(dǎo)抗腫瘤的免疫效應(yīng)。早期的臨床研究已經(jīng)顯示出這一療法的前景，能夠抑制腫瘤的進(jìn)展，誘導(dǎo)抗腫瘤的免疫反應(yīng)。不過，仍然有許多實(shí)際問題限制著這種抗腫瘤生物治療的發(fā)展，如絕大部分回輸?shù)臉渫患?xì)胞仍然存留在注射的部位，只有很少一部分細(xì)胞能夠進(jìn)入引流淋巴組織；還包括對(duì)回輸?shù)臉渫患?xì)胞誘導(dǎo)輔助性 T 細(xì)胞和殺傷性 T 細(xì)胞分化能力的確認(rèn)；以及回輸?shù)臉渫患?xì)胞在機(jī)體內(nèi)的生存時(shí)間等問題。然而，2010年 4月一種針對(duì)前列腺癌的治療性腫瘤疫苗 Sipuleucel-T 已獲得美國(guó)食品藥品安全局（FDA）的批準(zhǔn)，這一事件被看作是以樹突細(xì)胞為基礎(chǔ)的抗腫瘤免疫療法發(fā)展史上的里程碑[5-6]。

在多發(fā)性硬化，系統(tǒng)性紅斑狼瘡的動(dòng)物模型中，攜帶有自身抗原的樹突細(xì)胞能夠誘導(dǎo)自身反應(yīng)性 T 淋巴細(xì)胞的產(chǎn)生，促進(jìn)疾病的發(fā)展進(jìn)程。同時(shí)大量證據(jù)表明，在人的自身免疫病中，某些細(xì)胞因子的過量產(chǎn)生是主要的致病因素，而樹突細(xì)胞往往是這些細(xì)胞因子的重要來源。如在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和銀屑病的發(fā)病機(jī)制中，腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor, TNF）是重要的致病因素，而樹突細(xì)胞是產(chǎn)生 TNF 的主要細(xì)胞。因此，在自身免疫病的治療中，減少樹突細(xì)胞數(shù)量，抑制樹突細(xì)胞功能是研究的焦點(diǎn)所在[7]。

5 結(jié)語

三十八年前斯坦曼讓我們認(rèn)識(shí)了樹突細(xì)胞。樹突細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)對(duì)免疫學(xué)及免疫治療的革命性貢獻(xiàn)肯定了斯坦曼工作的巨大價(jià)值。授予斯坦曼諾貝爾獎(jiǎng)表達(dá)了世界對(duì)這位杰出免疫學(xué)家的認(rèn)同和感謝。

[1] Travis J.Nobel Prize in physiology or medicine.Immunology prize overshadowed by untimely death of awardee.Science, 2011,334(6052):31.

[2] Friedrich MJ.Nobel prize honors immunity researchers.JAMA, 2011,306(18):1966-1967.

[3] Moberg CL.An appreciation of Ralph Marvin Steinman (1943-2011).J Exp Med, 2011, 208(12):2337-2342.

[4] Sch?kel K.Dendritic cells -- why can they help and hurt us.Exp Dermatol, 2009, 18(3):264-273.

[5] Hovden AO, Appel S.The first dendritic cell-based therapeutic cancer vaccine is approved by the FDA.Scand J Immunol, 2010, 72(6):554.

[6] Steinman RM, Banchereau J.Taking dendritic cells into medicine.Nature, 2007, 449(7161):419-426.

[7] Bashyam H.Ralph Steinman: dendritic cells bring home the Lasker.J Exp Med, 2007, 204(10):2245-2248.