當(dāng)病毒和細(xì)菌侵入人體時(shí),免疫系統(tǒng)發(fā)起反擊。b細(xì)胞涌入受影響的區(qū)域,釋放尋求摧毀這些入侵者的抗體分子。這種抗體庫的特色是存在許多種特定類型的抗體:一些抗體包裹入侵的病原體,或者阻斷它們侵入健康的細(xì)胞,而其他的抗體產(chǎn)生能夠加快愈合過程的炎癥。
如今,在一項(xiàng)新的研究中,來自美國斯坦福大學(xué)的研究人員首先繪制出人體如何產(chǎn)生每種抗體類型的圖譜,從中揭示出多種多樣的產(chǎn)生抗體的b細(xì)胞起源自相同的祖先。相關(guān)研究結(jié)果于2016年8月2日發(fā)表在elife期刊上,論文標(biāo)題為“l(fā)ineage tracing of human b cells reveals the in vivo landscape of human antibody class switching”。
論文第一作者、斯坦福大學(xué)生物物理學(xué)研究生felix horns問道,“我們?nèi)绾沃圃焖斜Wo(hù)我們的抗體?我們所做的是就是對(duì)它們進(jìn)行測(cè)定?!?/p>
論文通信作者、斯坦福大學(xué)生物工程教授stephen quake認(rèn)為對(duì)人體的自然防御系統(tǒng)進(jìn)行全面概述將能夠讓人們開發(fā)出新的療法來治療一系列免疫疾病。
quake說,“這種圖譜將有助我們理解在免疫疾病中是什么發(fā)生差錯(cuò)。因此,我們可能能夠破解過敏癥等問題?!?/p>
構(gòu)建b細(xì)胞家族樹
為了繪制它們的圖譜,研究人員提取出來自22名年輕的健康成年人的血液樣品中的b細(xì)胞。利用一臺(tái)能夠讀出組成細(xì)胞遺傳密碼的單個(gè)核苷酸的高通量基因測(cè)序儀器,他們構(gòu)建出血液樣品中所有b細(xì)胞的抗體產(chǎn)生基因文庫。
他們通過計(jì)算b細(xì)胞中抗體產(chǎn)生基因產(chǎn)生的突變數(shù)量追蹤了這些細(xì)胞的譜系,發(fā)現(xiàn)較晚世代的b細(xì)胞具有更多的基因突變。他們也尋找b細(xì)胞轉(zhuǎn)換它們產(chǎn)生的抗體類型的證據(jù)。這種抗體類型轉(zhuǎn)換過程允許免疫系統(tǒng)定制它對(duì)到來的威脅作出的反應(yīng)。
horns說,“每個(gè)b細(xì)胞開始作為單個(gè)細(xì)胞制造某種類型的抗體。如果它保護(hù)你,那么它增殖和產(chǎn)生后代細(xì)胞?!?/p>
利用多種分析技術(shù),研究人員能夠鑒定出多種類型的抗體。在研究人員分析的b細(xì)胞中,大約四分之三的b細(xì)胞產(chǎn)生igm抗體類型。horns說,igm是“產(chǎn)生的所有抗體的缺省類型。當(dāng)因遭受免疫挑戰(zhàn)而被激活時(shí),它們經(jīng)歷類型轉(zhuǎn)換?!?/p>
一大部分產(chǎn)生igm的b細(xì)胞轉(zhuǎn)換為產(chǎn)生igg抗體類型的b細(xì)胞,其中igg是人體內(nèi)最為重要的病毒對(duì)抗者。這些b細(xì)胞能夠產(chǎn)生4種igg亞型,每種亞型具有特定的抗病毒性質(zhì)。
較小部分產(chǎn)生igm的b細(xì)胞接著產(chǎn)生iga抗體,這種抗體抵抗入侵的細(xì)菌,也有助消化道中“有益的”細(xì)菌保持健康的平衡。
最小數(shù)量產(chǎn)生igm的b細(xì)胞切換產(chǎn)生ige抗體類型,這種抗體觸發(fā)體內(nèi)炎癥產(chǎn)生,而且如果它變得太活躍時(shí),能夠產(chǎn)生過敏反應(yīng)。
b細(xì)胞轉(zhuǎn)換它們產(chǎn)生的抗體類型抵抗疾病
horns對(duì)抗體類型轉(zhuǎn)換過程的認(rèn)知可能導(dǎo)致人們針對(duì)免疫疾病開發(fā)出眾多新的治療方法。在高免疫球蛋白m綜合癥等罕見疾病中,病人的b細(xì)胞不能夠切換產(chǎn)生的抗體類型,因而這些人容易遭受一系列感染。再比如,過敏癥病人產(chǎn)生過敏原特異性的ige抗體,從而導(dǎo)致過度活躍的免疫反應(yīng)。
一些醫(yī)生已嘗試過“蠕蟲療法(helminthic therapy)”等方法,其中蠕蟲療法涉及讓寄生性蠕蟲感染病人,從而調(diào)整人體的抗體產(chǎn)生。horns預(yù)想一個(gè)更加精確的治療方法:設(shè)計(jì)模擬控制抗體類型轉(zhuǎn)換過程的信號(hào)分子的藥物。
他說,“你能夠?qū)⑦@種蠕蟲比喻為一種非常鈍的工具,但是你也能夠?qū)⒁环N設(shè)計(jì)的藥物比喻為一把手術(shù)刀。”
作為下一步,horns計(jì)劃對(duì)患上免疫疾病的病人的抗體產(chǎn)生基因進(jìn)行測(cè)序。發(fā)現(xiàn)這些病人的抗體產(chǎn)生與健康人的抗體產(chǎn)生存在哪些差異將是開發(fā)恢復(fù)體內(nèi)最佳抗體平衡的藥物療法的關(guān)鍵一步。
horns說,“想象一下我們發(fā)現(xiàn)有人不能夠制造某種類型的抗體,或者低速率地制造它。我們能夠誘導(dǎo)這些人的b細(xì)胞轉(zhuǎn)換產(chǎn)生特定的抗體類型從而修復(fù)這種抗體缺乏癥。”
整個(gè)過程需要提到幾個(gè)重要的人物供你參考。
1891年德國學(xué)者Behring(埃米爾·馮·貝林)應(yīng)用白喉抗毒素治療白喉獲得成功,開創(chuàng)免疫血清療法,提到“抗毒素”的血清治療,使得抗原,抗體概念逐步形成,于1901年獲得諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng)。
19世紀(jì)末的德國學(xué)者歐根·埃利希,他所提出的體液免疫理論和抗體生成側(cè)鏈學(xué)說使其在1908年獲得諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng),為了支持其學(xué)說,創(chuàng)造了主動(dòng)免疫,被動(dòng)免疫、抗體、補(bǔ)體、受體、類毒素、側(cè)鏈等術(shù)語。
抗體是免疫球蛋白20世紀(jì)30年代,通過電泳證明,抗體是γ-球蛋白。
1972年,Gerald Maurice Edelman(美國人)和Rodney Robert Porter(英國人)因?yàn)殛U明了抗體的本質(zhì)和化學(xué)結(jié)構(gòu)而獲得諾貝爾生理學(xué)獎(jiǎng),Edelman和Porter 各自發(fā)表了對(duì)抗體分子構(gòu)造基本研究成果,他們皆將抗體分解成小片段來觀察。Porter主要致力于將抗體中負(fù)責(zé)與外來抗原結(jié)合的部分從抗體中分開,他發(fā)現(xiàn)可利用酵素--木瓜蛋白(papain),將抗體分成三部分,其中包含了兩個(gè)較小且相似的片段,可與抗原特異地結(jié)合,其它方面也有幾乎相同的性質(zhì);另外一片段欠缺活性,但保持原來的抗體分子具有生物學(xué)上的性質(zhì)。Edelman將抗體分子假定與其它各種蛋白質(zhì)一樣,由一些 polypeptide鏈所構(gòu)成,而他認(rèn)為polypeptide鏈間最可能以硫鍵結(jié)合在一起,故他試圖將這些鍵結(jié)打斷來觀察其中的各條polypeptide鏈,結(jié)果他發(fā)現(xiàn)這些胺基酸鏈單獨(dú)存在時(shí)都不具有任何抗體的功用。后來他們兩人終于證實(shí):抗體是由四條 polypeptide 鏈,就是兩條同樣的light chains和兩條同樣的heavy chains所構(gòu)成,并全部集合成一個(gè)Y 字型(參考fig.1.),其Y字上半部之 V 字型的兩邊,分別由一條light chain及一條heavy chain的上半部所組成,負(fù)責(zé)與外來的抗原結(jié)合,Y字的下半部則包含了兩條heavy chains的下半部;其實(shí)抗體有多種不同的種類,每一種都具有其不同的功能與特性,但是它們?nèi)慷季哂猩鲜鏊f的分子型態(tài)。Porter綜合這些結(jié)果提出抗體分子的標(biāo)本,后來被證實(shí)具有非常的正確性。
1968年和1972年世界衛(wèi)生和國際免疫學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)的專門委員會(huì)決定,將具有抗體活性或抗體相似的球蛋白統(tǒng)稱為免疫球蛋白。
(1)由以上分析可知,圖1中①為抗原;②為抗原受體.
(2)制造抗體的細(xì)胞是漿細(xì)胞,即圖1中④;抗體屬于分泌蛋白,其在核糖體上合成后,需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的加工和轉(zhuǎn)運(yùn),因此漿細(xì)胞中含有豐富的(粗面)內(nèi)質(zhì)網(wǎng).
(3)B淋巴細(xì)胞所產(chǎn)生的免疫是體液免疫,屬于特異性免疫免疫.
(4)當(dāng)一個(gè)人被狗咬傷時(shí),狂犬病病毒可能通過狗的唾液進(jìn)入人體,這時(shí)為防止該病毒使人體致病,采用方法①較好,因?yàn)橹苯幼⑸淇贵w,能快速消滅病原體,以達(dá)到免疫效果.為防患于未然,應(yīng)對(duì)所有健康的狗注射相應(yīng)抗原(或疫苗),這可刺激狗體內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的抗體和記憶細(xì)胞,達(dá)到預(yù)防的作用.抗體是由漿細(xì)胞合成和分泌的,因此在注射抗原后,體內(nèi)漿細(xì)胞(效應(yīng)B細(xì)胞)的數(shù)量變化與抗體的濃度變化相似,即與曲線②相似.
故答案為:
(1)①抗原?? ②抗原受體?
(2)④漿細(xì)胞 (粗面)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
(3)特異性免疫
(4)①抗體數(shù)量多,快速消滅病原體,以達(dá)到免疫效果?? 注射抗原(疫苗),可刺激狗體內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的抗體和記憶細(xì)胞,達(dá)到預(yù)防的作用?? ②
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