现有免疫学框架的局限性
免疫系统的复杂性
免疫记忆的拓展
疫苗的挑战与未来方向
免疫系统的非经典功能
自身免疫机制的假设
主要内容:文章指出,尽管免疫学的关键理论(如克隆选择理论、抗原受体多样性、免疫记忆、先天免疫对适应性免疫的调控等)奠定了学科的基础,但在解释某些免疫现象时仍显不足。
问题:例如,我们还无法解释为什么一些疫苗不能提供持久的免疫力,或者为什么某些自身免疫疾病只攻击特定的抗原。此外,感染后的免疫反应有时比感染本身造成更大的伤害,表明现有的免疫学框架在某些情况下无法完全解释免疫系统的工作机制。
图1. 各种淋巴细胞刺激所需的完整信息包的分布建议
抗原识别的多样性:适应性免疫系统中的T细胞和B细胞通过抗原受体识别抗原,这些抗原受体不是由基因直接编码,而是通过随机的VDJ基因重组等过程生成。这种随机性带来了巨大的抗原受体多样性,但同时也限制了这些受体在抗原识别中的信息量。
传统观点:免疫记忆通常被定义为抗原特异性的免疫细胞在感染后存储的信息,这些细胞经过克隆选择并形成长期存活的记忆细胞。
新思路:文章提出,免疫记忆可能不仅存储抗原识别信息,还包括与感染途径、感染类型相关的更多信息。通过关联学习(类似于神经系统的学习机制),免疫系统可能在应对感染时学会如何根据感染成功与否来调整未来的免疫反应。
成功与不足:尽管疫苗是免疫学的重大成就之一,但目前仍有许多病原体(尤其是快速变异的呼吸道病毒,如冠状病毒和流感病毒)无法通过传统疫苗提供持久的免疫力。现有的疫苗如麻疹、腮腺炎和风疹(MMR)疫苗通过引发长期抗体反应取得了成功,但面对变异频繁且传播迅速的病毒,传统策略效果有限。
图2. 感染循环及干预目标
多功能性:免疫系统不仅仅负责抵御外来病原体,它在体内还参与了组织修复、代谢调控等关键的生理过程。例如,巨噬细胞不仅负责消灭病原体,还参与清除凋亡细胞、组织重塑以及维持组织稳态。
新假设:文章提出了一个新概念,称之为“Tx细胞”,这些细胞具有特意保留的自我反应性,用于执行体内的稳态调节功能。正常情况下,Tx细胞可能通过分泌细胞因子等机制调节组织功能,但当这一过程失调时,可能会引发自身免疫疾病。
病理机制:作者指出,一些自身免疫病可能源于Tx细胞的失控反应,例如在类风湿性关节炎或多发性硬化症中,自身反应性的T细胞在正常组织修复和免疫调节过程中失调,导致疾病发生。
图3. 提出的具有内感受功能的Tx细胞及其在胸腺中的选择机制
假设的Tx细胞是有意保留的自我反应性细胞。这些细胞识别特定的自我抗原,这些抗原可能是细胞类型特异性的(如髓鞘碱性蛋白,MBP)或与细胞状态相关的(如功能性抗原,例:胰岛素、酪氨酸酶)。Tx细胞通过识别这些自我抗原来监控组织状态,并通过其效应功能诱导适当的变化。根据上下文,它们也可能参与癌症监视或自身免疫反应。
图4. Tx细胞和Treg细胞在组织功能中的对立作用的假设模型
(A) Tx细胞促进组织的可诱导功能,而Treg细胞将组织恢复到稳态。提供了两个示例,Tx细胞诱导干细胞分化,而Treg细胞促进干细胞自我更新和维持。
(B) 示意图表示稳态变量(HVs)如何通过传感器感知,传感器作用于介体以引发效应反应,进而抑制HVs。Tx细胞诱导偏离稳态设定点,而Treg细胞将变量恢复至设定点。
Medzhitov R, Iwasaki A. Exploring new perspectives in immunology. Cell. 2024;187(9):2079-2094. doi:10.1016/j.cell.2024.03.038