盘点那些获过诺奖的免疫学里程碑,至今仍在惠及全球14亿华人乃至全世界人民
盘点那些获过诺奖的免疫学里程碑,至今仍在惠及全球14亿华人乃至全世界人民
自1901年诺贝尔生理学或医学奖首次颁发以来,免疫学领域多次获得诺奖青睐。从血清疗法的开创到癌症免疫疗法的突破,这些发现不仅惠及全球华人,更让全世界人民受益。
首届诺奖就由免疫摘得
免疫学的早期发展可以追溯到19世纪末,当时科学家们对免疫系统的理解还处于萌芽阶段。
而就在1901年,首届诺贝尔生理学或医学奖颁给了德国科学家埃米尔·贝林,以表彰他在使用抗毒素治疗白喉病方面的贡献。白喉在当年还是一种极为严重的急性呼吸道传染病,由白喉棒状杆菌引起,症状多变,美国每年有数万人因白喉发病,其中数千人死亡,主要为儿童。
贝林在深入研究中国古代医书时受到了“以毒攻毒”理论的启发,他认为,既然病毒能够产生毒素来毒害人和动物,那么自然界中就一定存在着一种能够对抗这些毒素的抗毒素。为了验证这一想法,贝林与他的同事北里柴三郎进行了一系列实验。他们将患过白喉的老鼠血清注射到新患白喉的老鼠体内,结果令人惊奇——新感染的老鼠竟然痊愈了。
这一现象表明,感染过白喉的老鼠体内确实存在着某种能够对抗白喉杆菌毒素的物质,他们将其命名为“白喉抗毒素血清”。贝林继续深入研究,进一步在多种动物身上进行实验验证。经过不懈的努力,他最终证明了白喉抗毒素血清不仅可以有效预防白喉,还能用于治疗已经感染白喉的动物。
1891年,贝林首次将白喉抗毒素血清应用于临床,成功治愈了一名白喉患儿。贝林的工作不仅开创了血清疗法的先河,还激发了科学家们对免疫系统的深入研究。他的研究揭示了抗体的存在及其在治疗感染性疾病中的潜力,为后来的免疫学发展指明了方向。至今,血清疗法仍然在某些感染性疾病的治疗中发挥着重要作用,惠及全球无数患者。
免疫学奠基性学说出现
1908年,诺贝尔生理学或医学奖同时授予了两位免疫学家:德国的保罗·埃尔利希和俄国的梅契尼科夫。他们的研究可以说是免疫学科成立的基础。
保罗·埃尔利希在1900年提出了受体选择性结合的理论,也称为侧链学说。这一理论源于他在研究免疫细胞与病毒相互作用时,观察到免疫细胞上的某些结构能够与病毒结合。
埃尔利希受此启发,认为内源性的信号分子和药物都要通过与细胞上的受体选择性地相互结合才能够发挥作用。他提出,抗体通常由白细胞产生,它们充当细胞膜上的侧链(受体),并且存在与给定抗原的特异性相互作用的抗体特异性。抗原与抗体的相互作用是通过侧链的精确结合而发生的。
这一学说为后来的肾上腺素β受体阻断剂的发明等提供了理论基础,大大促进了细胞分子生物学的发展。
梅契尼科夫则建立了免疫细胞学说,主要基于他对吞噬细胞的研究。他在研究海星幼体发育时,观察到一种透明、可移动的细胞能够包围并吞噬侵入的异物,比如做研究时使用的染料颗粒。这种细胞来自中胚层,具有防御功能。
梅契尼科夫将其命名为“吞噬细胞”,并将这个过程称为“吞噬作用”。随后,他又观察到海星幼体的游走细胞可吸收幼虫变态过程中变得无用的身体部分,从而证明了高等动物(包括人)的白细胞也来自中胚层,并具有清除入侵异物,尤其是细菌的能力。
梅契尼科夫的这一发现阐明了吞噬细胞在消灭入侵微生物过程中的重要角色,为免疫细胞学说奠定了基础。
揭示机体免疫反应奥秘
过敏反应与补体结合反应,在人体中发挥着巨大作用,也因为发现这二者,我们才能有意识地避免机体的负面反应,增强人体的正性反应。
1913年,法国科学家查尔斯·里歇因发现过敏反应而荣获诺贝尔生理学或医学奖。在19世纪末,里歇进行了一系列开创性的实验,他给实验动物注射海葵毒素,观察其生理反应,发现,那些初次注射后幸存的动物,在再次接触到微量的相同毒素时,竟迅速产生了严重的反应甚至死亡。
这一现象引起了里歇的极大兴趣,他深入研究后发现,这些动物之所以对毒素变得高度敏感,是因为它们的免疫系统已经对毒素产生了“某些反应”。
里歇将这种现象命名为“过敏反应”,并指出这是免疫系统对某种物质产生过度反应的结果。他的研究揭示了过敏反应的发生机制,即某些物质(如花粉、药物等)进入人体后,能够引发免疫系统的过度反应,导致过敏症状的出现。
里歇的研究让临床上在病人在应用血清前一定要做过敏试验来测定敏感度,为血清疗法的安全性提供了保障。
1919年,比利时科学家朱尔斯·博尔德则因发现补体及补体结合反应而荣获诺贝尔生理学或医学奖。他在研究过程中发现,血浆中除了已知的抗体外,还存在一种能够辅助抗体消灭细菌的成分,这就是后来被命名为“补体”的物质。
博尔德进一步研究发现,补体能够与抗体结合,形成抗原-抗体-补体复合物,从而增强抗体的杀菌能力。为了验证补体的存在和作用,他发明了补体结合反应实验,通过观察红细胞是否被溶血来判断补体是否被结合,进而推断抗原抗体的特异性结合情况。
免疫学的实际应用
近年来,免疫疗法还在癌症治疗中取得了显著成效,为癌症患者带来了新的治疗希望。
2018年,美国免疫学家詹姆斯·艾利森(James Allison)和日本免疫学家本庶佑(Tasuku Honjo)因发现抑制负免疫调节的癌症疗法而荣获诺贝尔生理学或医学奖。他们的研究揭示了免疫检查点(如CTLA-4和PD-1)在调控T细胞活性中的关键作用。免疫检查点是免疫系统的一种负反馈机制,能够防止T细胞过度激活引发的自身免疫反应。但癌细胞却会利用这一机制逃避免疫系统的攻击。
艾利森与本庶佑的研究发现,通过抑制这些免疫检查点,可以恢复T细胞的抗癌活性,从而有效杀死癌细胞。这一发现为癌症治疗提供了新的思路和方法。基于免疫检查点抑制剂的免疫疗法已经在多种癌症治疗中取得了显著成效,为癌症患者带来了新的治疗希望。
自1901年首届诺贝尔生理学或医学奖颁发给免疫学领域的先驱埃米尔·贝林以来,免疫学的发展便与诺贝尔奖紧密相连。从贝林开创的血清疗法,到埃尔利希和梅契尼科夫奠定的免疫学基础学说,再到里歇和博尔德揭示的机体免疫反应奥秘,以及近年来艾利森和本庶佑在癌症免疫疗法方面的突破,免疫学的发展历程充满了无数辉煌成就。他们的发现不仅惠及了全球14亿华人,更让全世界人民受益。如今,免疫学已经成为医学领域不可或缺的一部分,其研究成果在预防、诊断和治疗各种疾病中发挥着重要作用。