坐得住冷板凳，耐得住寂寞，才有望取得真正意義上的重大突破。
撰文 | 郭曉強(qiáng)
我們的身體時(shí)刻處于“危險(xiǎn)”之中，周圍環(huán)境中的細(xì)菌、病毒等外源物會(huì)對(duì)健康帶來巨大威脅，機(jī)體為此進(jìn)化出精密的免疫系統(tǒng)來區(qū)分“自我”和“非我”，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些“非我”外源物從而消除這些危險(xiǎn)。免疫系統(tǒng)的保護(hù)功能主要通過兩類免疫細(xì)胞，即B細(xì)胞和T細(xì)胞實(shí)現(xiàn)。B細(xì)胞可產(chǎn)生特異性抗體，通過中和外源有害分子而發(fā)揮保護(hù)作用，這一過程稱為體液免疫；T細(xì)胞可分泌細(xì)胞因子，對(duì)病毒感染的細(xì)胞或癌細(xì)胞進(jìn)行特異性殺傷，稱為細(xì)胞免疫。因此，B細(xì)胞和T細(xì)胞可看作是身體健康的保護(hù)神，重要性顯而易見。然而，這兩類細(xì)胞的存在直到上世紀(jì)60年代之前還是個(gè)謎。
2019年9月，美國(guó)著名的拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)（Albert Lasker Basic Medical Research Award）被授予兩位免疫學(xué)家，美國(guó)埃默里大學(xué)（Emory University）醫(yī)學(xué)院的馬克斯·戴爾·庫(kù)珀博士（Max Dale Cooper）和澳大利亞沃爾特和伊麗莎·霍爾醫(yī)學(xué)研究所（Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research）的雅克·弗朗西斯·米勒博士（Jacques Francis Miller），所表彰的正是他們半個(gè)世紀(jì)前在B細(xì)胞和T細(xì)胞發(fā)現(xiàn)過程中的奠基性貢獻(xiàn)。
等待填補(bǔ)的學(xué)科空白
免疫系統(tǒng)時(shí)刻守護(hù)著機(jī)體免受外源物的入侵，因此，研究免疫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的免疫學(xué)具有至關(guān)重要的意義。
1960年代初，免疫學(xué)研究已取得一系列重要進(jìn)展。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，免疫細(xì)胞可產(chǎn)生抗體，免疫系統(tǒng)可抵抗病毒感染、參與器官移植過程中的免疫排斥等，但免疫細(xì)胞產(chǎn)生部位、免疫細(xì)胞種類等諸多問題還懸而未決。在這些免疫學(xué)領(lǐng)域亟待解決的重大難題上，米勒博士首先取得了突破。
從“垃圾桶”撿回胸腺
1931年4月2日，米勒生于法國(guó)尼斯（Nice），童年時(shí)期由于父親工作的原因多在中國(guó)生活。由于第二次世界大戰(zhàn)全面爆發(fā)，米勒全家在1941年移居澳大利亞，米勒本人隨后獲得澳籍。在悉尼圣阿洛伊斯學(xué)院（St Aloysius' College）完成高等教育后，米勒進(jìn)入悉尼大學(xué)學(xué)習(xí)，并于1955年獲得醫(yī)學(xué)學(xué)位。
米勒8歲時(shí)，姐姐感染肺結(jié)核，而當(dāng)時(shí)的治療手段對(duì)肺結(jié)核束手無策，全家只能無助地看著這位美麗女孩在患病三個(gè)月后去世。這次變故為米勒年幼的心靈留下深刻的印記，因此在悉尼大學(xué)求學(xué)期間，米勒首次接觸病毒感染課題就義無反顧選擇了這一方向，并將其作為終生事業(yè)。
米勒博士（圖片來自拉斯克獎(jiǎng)網(wǎng)站）
1958年，完成住院醫(yī)生培訓(xùn)的米勒在研究獎(jiǎng)學(xué)金的資助下來到英國(guó)倫敦癌癥研究所（Institute of Cancer Research）進(jìn)行博士學(xué)習(xí)。當(dāng)時(shí)已知癌癥的誘發(fā)原因有物理因素（如輻射）、化學(xué)因素（各種致癌化合物）和病毒因素等。由于先前的病毒研究背景，加上博士導(dǎo)師哈里斯（Robert Harris）教授的建議，米勒選擇了病毒如何造成淋巴細(xì)胞白血病的發(fā)生作為博士研究?jī)?nèi)容。不巧的是，導(dǎo)師不久另謀高就，米勒只能獨(dú)自開展課題。
當(dāng)時(shí)已有研究初步表明，淋巴細(xì)胞白血病的發(fā)生與胸腺（thymus）密切相關(guān)。胸腺原本被看作是一種“無用”器官（因?yàn)檎赡晷∈蟮男叵賹?duì)其健康無絲毫影響），一種進(jìn)化過程中類似盲腸的殘存物，而參與小鼠白血病的發(fā)生更是為胸腺添加一條罪狀。米勒自然而然產(chǎn)生一個(gè)樸素想法：如果主流觀點(diǎn)正確，那么摘除胸腺將百利而無一害，用這種辦法杜絕白血病將毫無副作用。真相是否如此，需要用事實(shí)說話。
米勒為剛出生小鼠摘除胸腺，以備在成長(zhǎng)不同階段進(jìn)行病毒接種，并觀察這些去胸腺小鼠是否還會(huì)患上白血病。就在米勒準(zhǔn)備接種病毒時(shí)，問題出現(xiàn)了，去胸腺小鼠開始的發(fā)育還算正常，但斷奶后不久便百病纏身、日漸消瘦，并最終早亡。這一事實(shí)初步表明，胸腺并非一無是處，去除它可導(dǎo)致幼鼠的災(zāi)難性后果。
米勒對(duì)發(fā)病前的去胸腺小鼠進(jìn)行皮膚移植實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些小鼠喪失了產(chǎn)生排斥反應(yīng)的能力，對(duì)外源皮膚可以說是來者不拒，即使親緣關(guān)系極遠(yuǎn)的不同膚色小鼠間進(jìn)行皮膚移植也毫無障礙。米勒又對(duì)早亡的去胸腺小鼠進(jìn)行解剖觀察，發(fā)現(xiàn)其肝臟出現(xiàn)大面積病毒感染，表明小鼠對(duì)病毒的抵抗力降低。此外，去胸腺小鼠更易患癌，這一發(fā)現(xiàn)為癌癥免疫治療提供了最初的理論依據(jù)。這些數(shù)據(jù)清晰表明，胸腺是一種重要的免疫器官，米勒于1961年發(fā)表了這一結(jié)果。
然而，米勒的發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)并未得到科學(xué)界普遍認(rèn)可，包括著名免疫學(xué)家梅達(dá)沃（Sir Peter Medawar，1960年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者）在內(nèi)的反對(duì)者提出諸多質(zhì)疑，甚至有點(diǎn)詰難的味道。他們認(rèn)為，米勒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)所太過簡(jiǎn)陋、胸腺切除術(shù)操作不當(dāng)容易引起小鼠外傷等，可能恰恰是這些因素，而非胸腺本身缺失的緣故，才導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)感染。為此，米勒來到當(dāng)時(shí)唯一有著無菌小鼠的地方——美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院，采用更嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)操作證實(shí)了上述結(jié)果的可靠性。還有人指出，即使米勒的小鼠實(shí)驗(yàn)沒有問題，這一結(jié)論能否推廣到人類也需打個(gè)問號(hào)。
米勒實(shí)驗(yàn)（修改自Miller JF. Nat Rev Immunol,2011,11(7):489-495）
米勒雖遭到一些科學(xué)家的質(zhì)疑，但同時(shí)也獲得眾多支持，如美國(guó)的古德教授（Robert A. Good）于1962年發(fā)表了小鼠實(shí)驗(yàn)，也證實(shí)了胸腺在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。隨著學(xué)術(shù)界逐漸認(rèn)可胸腺是一種免疫功能器官，免疫學(xué)家開始推測(cè)胸腺的具體作用。他們認(rèn)為，胸腺形成的淋巴細(xì)胞在外周分化出成熟免疫細(xì)胞，并獲得抗體生成、抵抗病毒入侵等功能。然而事實(shí)上，米勒的結(jié)果已初步否定這一結(jié)論，因?yàn)槿バ叵傩∈蟊M管存在免疫缺陷，但其抗體生成功能并未完全消失。胸腺究竟發(fā)揮了何種免疫功能呢？另一位獲獎(jiǎng)?wù)邘?kù)珀博士隨后很好地解決了這一難題。
從法氏囊到骨髓：發(fā)現(xiàn)第二類免疫細(xì)胞
1933年8月31日，庫(kù)珀出生于美國(guó)密西西比州的哈茲勒赫斯特（Hazlehurst）。庫(kù)珀的童年在鄉(xiāng)村度過，擁有無拘無束的時(shí)間、自由漫游的空間、恣意探索的樹林和溪流，以及引發(fā)思考的星空。同為教師的父母贈(zèng)予他書籍的寶藏，培養(yǎng)他閱讀的渴望，這些都是庫(kù)珀成長(zhǎng)道路上最珍貴的禮物。
庫(kù)珀最初對(duì)醫(yī)學(xué)的興趣并不十分濃厚，甚至認(rèn)為成為醫(yī)生要“浪費(fèi)”太多時(shí)間和金錢，從而影響自己的業(yè)余愛好，更沒有想到自己最終會(huì)從事免疫學(xué)的研究工作。然而，如同米勒的專業(yè)選擇受到家庭變故的影響，庫(kù)珀哥哥的意外去世也把他推上了學(xué)醫(yī)道路，開啟了醫(yī)學(xué)預(yù)科、醫(yī)學(xué)院、實(shí)習(xí)醫(yī)生和住院醫(yī)師的常規(guī)歷程。1955年，庫(kù)珀從密西西比大學(xué)醫(yī)學(xué)院畢業(yè)，又于1957年從新奧爾良杜蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院（Tulane University School of Medical）獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。
庫(kù)珀博士（圖片來自拉斯克獎(jiǎng)網(wǎng)站）
庫(kù)珀在杜蘭大學(xué)主要從事兒科臨床實(shí)習(xí)，有機(jī)會(huì)接觸到諸多患有遺傳性疾病的兒童，其中兩類X-性連鎖疾病為庫(kù)珀留下深刻印象。Wiskott–Aldrich綜合征患兒對(duì)病毒感染缺乏抵抗力，但體內(nèi)可產(chǎn)生大量抗體；先天性抗體缺陷綜合征患兒體內(nèi)缺乏抗體，但保留抗病毒感染能力。這些現(xiàn)象暗示了抗體生成和抗感染是由兩種不同來源的免疫細(xì)胞負(fù)責(zé)。為能對(duì)此建立更為深入的理解，1963年，庫(kù)珀加入古德實(shí)驗(yàn)室開展合作研究。
早在1956年，格利克（Bruce Glick）等人就發(fā)現(xiàn)，從雞體內(nèi)去除鳥類獨(dú)有的器官法氏囊（bursa of Fabricius）后，可造成體內(nèi)抗體含量顯著降低，暗示其與免疫作用密切相關(guān)。然而，無論是格利克實(shí)驗(yàn)還是米勒實(shí)驗(yàn)，結(jié)果的可重復(fù)性都較差，數(shù)據(jù)總是模棱兩可，無法確定這些器官在免疫過程中的角色到底是完全主導(dǎo)還是部分參與。庫(kù)珀和古德推測(cè)，摘除法氏囊時(shí)，雞體內(nèi)可能已有免疫細(xì)胞存在，這些免疫細(xì)胞對(duì)最終結(jié)果具有干擾作用。為從本質(zhì)上消除這種誤差，他們?cè)谌コr雞的法氏囊或者胸腺后，進(jìn)一步采用放射性處理，以完全消除可能在孵化前已形成的免疫細(xì)胞。這一方法改進(jìn)極大地增加了結(jié)果的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。
庫(kù)珀實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)去除法氏囊的雛雞進(jìn)行輻射，可導(dǎo)致抗體產(chǎn)生能力喪失；對(duì)摘除胸腺的雞進(jìn)行輻射，可造成病毒抵抗能力消失。據(jù)此庫(kù)珀認(rèn)為，雞體內(nèi)至少存在兩類不同來源、不同功能免疫細(xì)胞：來源于法氏囊的免疫細(xì)胞負(fù)責(zé)制造抗體，根據(jù)法氏囊單詞首字母命名為B細(xì)胞；來源于胸腺的免疫細(xì)胞介導(dǎo)移植物排斥反應(yīng)等，同樣根據(jù)胸腺單詞首字母命名為T細(xì)胞。1965年，庫(kù)珀發(fā)表了這一結(jié)果，對(duì)格利克實(shí)驗(yàn)和米勒實(shí)驗(yàn)以及兩類遺傳性疾病的臨床表現(xiàn)給予理想解釋，并初步說明該結(jié)論具有普適性。
然而，尚有一個(gè)問題亟需解決。法氏囊是鳥類獨(dú)有器官，人和小鼠等哺乳動(dòng)物體內(nèi)都不存在，那么他們的B細(xì)胞是從何而來的呢？
1968年，米勒和學(xué)生證實(shí)小鼠中也存在兩類免疫細(xì)胞，它們分別發(fā)揮不同的功能。1974年，庫(kù)珀小組和多家實(shí)驗(yàn)室?guī)缀跬瑫r(shí)證明了哺乳動(dòng)物的B細(xì)胞來源于骨髓。巧合的是，骨髓（bone marrow）的英文首字母也是B，因此B細(xì)胞的名稱沿用至今。至此，哺乳動(dòng)物也有B細(xì)胞和T細(xì)胞兩類免疫細(xì)胞的結(jié)論得到證明。
為現(xiàn)代免疫學(xué)鋪路
B細(xì)胞和T細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)是現(xiàn)代免疫學(xué)發(fā)展史上具有里程碑意義的事件，拓展了人們對(duì)獲得性免疫系統(tǒng)的組織原理的理解和認(rèn)識(shí)，奠定了諸多免疫學(xué)研究的基礎(chǔ)，推動(dòng)了抗體制備、疫苗研發(fā)、器官移植、自身免疫性疾病診斷和治療、癌癥免疫治療等多個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。
在庫(kù)珀和米勒的研究基礎(chǔ)上，后來的科學(xué)家們?nèi)〉昧艘幌盗胁毮康某删?，并有多位成為諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者。1973年，多爾蒂（Peter Doherty）和辛克納格爾（Rolf Zinkernagel）闡明了T細(xì)胞抗病毒作用機(jī)制，兩位科學(xué)家因此分享1996年諾獎(jiǎng)；1975年，科勒（Georges K?hler）和米爾斯坦（César Milstein）將B細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合而制備出雜交瘤，成為單克隆抗體制備的基礎(chǔ)，兩位科學(xué)家因此分享1984年諾獎(jiǎng)；1976年，利根川進(jìn)（Susumu Tonegawa）闡明了B細(xì)胞抗體多樣性產(chǎn)生原理，并因此獲得1987年諾獎(jiǎng)；2018年的諾獎(jiǎng)更是與庫(kù)珀和米勒的貢獻(xiàn)密不可分，獲獎(jiǎng)的兩位免疫學(xué)家艾利森（James P Allison）和本庶佑（Tasuku Honju）發(fā)現(xiàn)了抑制負(fù)免疫調(diào)節(jié)的癌癥療法，其策略正是通過激活T細(xì)胞實(shí)現(xiàn)對(duì)癌細(xì)胞的殺傷，而使用的工具則是B細(xì)胞產(chǎn)生的抗體。
庫(kù)珀和米勒也因?yàn)樵诎l(fā)現(xiàn)B細(xì)胞和T細(xì)胞方面的貢獻(xiàn)而獲得諸多科學(xué)大獎(jiǎng)，除了9月份宣布的拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，他們還于2018年分享日本國(guó)際獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。庫(kù)珀被譽(yù)為“B細(xì)胞免疫學(xué)之父”，而米勒被認(rèn)為是揭示一種人體器官功能的唯一在世科學(xué)家。從貢獻(xiàn)上講，兩位科學(xué)家顯然值得進(jìn)一步分享諾貝爾獎(jiǎng)。無奈的是，鑒于2018年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)剛剛授予癌癥免疫治療，再次授予免疫學(xué)方面的貢獻(xiàn)估計(jì)還要等上幾年。兩位教授都已近90歲高齡，而諾貝爾獎(jiǎng)只授予在世的人，所以兩位科學(xué)家最終能否登上諾獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)還很難預(yù)判。
兩位前輩還為年輕科學(xué)家提出許多寶貴建議：發(fā)現(xiàn)一個(gè)讓自己著迷的研究領(lǐng)域；找到一位值得信賴的好導(dǎo)師；選擇一個(gè)自己篤信的研究方向，然后義無反顧做下去，即使困難重重，也要堅(jiān)持到底。哪怕自己的研究成果短期內(nèi)看不到臨床價(jià)值，也不要?dú)怵H，畢竟從理論到應(yīng)用往往是一個(gè)極為漫長(zhǎng)的過程。
歸納一句話，坐得住冷板凳，耐得住寂寞，才有望取得真正意義上的重大突破。
主要參考文獻(xiàn)
Cooper MD.The early history of B cells. Nat Rev Immunol, 2015, 15(3):191-197.
Cooper MD. A life of adventure in immunobiology. Annu Rev Immunol, 2010,28:1-19.
Cooper MD. The early history of B cells. Nat Rev Immunol, 2015,15(3):191-197.
Cooper MD, Peterson RD, Good RA. Delineation of the thymic and bursal lymphoid systems in the chicken. Nature,1965,205:143-146.（米勒獲獎(jiǎng)文章）
Dankoski E. 2019 Lasker Basic Research Award celebrates immunologists Jacques Miller and Max Cooper. J Clin Invest, 2019, 129(10):3966-3968.
Garcia KC. Dual Arms of Adaptive Immunity: Division of Labor and Collaboration between B and T Cells. Cell, 2019, 179(1):3-7.
Gitlin AD, Nussenzweig MC. Immunology: Fifty years of B lymphocytes. Nature, 2015, 517(7533):139-141.
LeBien TW, Tedder TF.B lymphocytes: how they develop and function. Blood, 2008, 112(5):1570-1580.
Miller JF. Immunological function of the thymus. Lancet,1961, 2(7205): 748-749. （米勒獲獎(jiǎng)文章）
Miller JF. The golden anniversary of the thymus. Nat Rev Immunol,2011, 11(7):489-495.
Miller JF.A Scienti?c Odyssey: Uncovering the Secrets of Thymus Function. Cell, 179(1):21-26.
Miller JF, Sadelain M. The journey from discoveries in fundamental immunology to cancer immunotherapy. Cancer Cell, 2015, 27(4):439-449.
Germain RN. The Cellular Determinants of Adaptive Immunity. N Engl J Med 2019,381(11):1083-1085.
Watts G. Jacques Miller: immunologist who discovered role of the thymus. Lancet, 2011, 378(9799):1290.
特 別 提 示
聯(lián)系客服
