免疫学发展简史.ppt

Nanjing University,免疫学发展简史,免疫学是人类与疾病斗争过程中发展起来的，经过了三个时期，即：免疫学的经验时期、科学免疫学时期和现代免疫学时期。,Nanjing University,Nanjing University,What？,Nanjing University,科学免疫学和现代免疫学时的 四个迅速发展的阶段,1. 1876年后，多种病原菌被发现，用已灭活及减毒的病原体制成疫苗，预防多种传染病，使疫苗得以广泛发展和使用; 2. 1900年前后，抗原与抗体的发现，揭示出“抗原诱导特异抗体产生”这一免疫学的根本问题，促进了免疫化学的发展及抗体的临床应用;,Nanjing University,3. 1957年后，细胞免疫学的兴起，人类理解到特异免疫是T及B淋巴细胞对抗原刺激所进行的主动免疫应答过程的结果，理解到细胞免疫和体液免疫的不同效应与协同功能; 4. 1977年后，分子免疫学的发展，得以从基因活化的分子水平，理解抗原刺激与淋巴细胞应答类型的内在联系与机制。,Nanjing University,第一节 经验免疫学时期,1. 我国11世纪开始接种人痘； 2. 18世纪后叶，Jenner发明牛痘。,Nanjing University,接种,Nanjing University,人痘苗,对人体免疫功能的认识首先从抗感染免疫开始。 我国早在公元11世纪（宋真宗时代），已有用“人痘苗”预防天花病的传说。到明代，即公元17世纪70年代左右，则有正式记载接种“人痘”预防天花。这些方法西传至欧亚各国，18世纪传至英国；东传至朝鲜、日本及东南亚国家。,Nanjing University,天花病毒,Nanjing University,牛痘苗,公元18世纪后期，英国医生Jenner观察到挤牛奶姑娘为患有牛痘的病牛挤奶，其手臂部得“牛痘”，但却不得天花。于是，他意识到种“牛痘”可预防天花。为了证明这一设想，他将牛痘接种于一8岁男孩的手臂，两个月后再接种从天花患者来源的痘液，发现这只引起局部手臂疱疹，而未引起全身天花。于1798年发表了他的牛痘苗著作。 在这个时期，虽然人类并不知道天花是由天花病毒感染所致，但他从实践中总结发现的种牛痘预防天花的方法是一划时代的发明。 这一发明于1804年传入我国。,Edward Jenner,Nanjing University,第二节 科学免疫时期,一、抗感染免疫的发展时期 二、体液免疫的发展时期 三、细胞免疫的发展时期,Nanjing University,一、抗感染免疫的发展时期,1、减毒疫苗的发明；病原菌的发现和疫苗使用的推广；Pasteur观察到细菌、发明培养基、制备疫苗； 2、Koch提出病原菌致病的概念,Nanjing University,巴氏减毒菌苗,1850年，首先在感染羊的血液中观察到了炭疽杆菌。Pasteur证明实验室培养的炭疽杆菌能使动物感染致病。Pasteur发明了液体培养基，以培养细菌。 Koch发明了固体培养基，分离培养结核杆菌成功，提出了病原菌致病的概念。19世纪后微生物学在法国免疫学家Pasteur和德国细菌学家Koch等人的努力下得到了迅速发展。Pasteur更有意识的研究获得减毒菌株的方法，发现了应用物理、化学及生物学方法可获得减毒菌株。,Nanjing University,1881年Pasteur应用高温培养法获得炭疽菌的减毒法，从而制备了炭疽菌苗。其后，制备了狂犬病疫苗等。用这些疫苗接种，不仅预防了牲畜间的严重传染病和人类的多种传染病，而且使人类认识到病原体感染能使动物及人类产生免疫力，防止再感染； 认识到Jenner的接种牛痘苗、预防天花的科学性和重大意义，推动了疫苗的研制和广泛使用，使其成为人类征服传染病的用力工具。 巴氏减毒菌苗的发明为实验免疫学建立了基础。,Nanjing University,巴斯德,Nanjing University,二、体液免疫的发展时期,1、抗体的发现 2、补体的发现 3、血清学方法的建立 4、免疫化学的研究 5、抗体生成理论的提出 6、抗体分子结构揭示,Nanjing University,抗体的发现,德国学者Behring和日本学者北里（Kitasato）于1890年在Koch研究所应用白喉外毒素给动物免疫， 发现白喉杆菌及分泌的白喉外毒素致病，进而发现在再感染者的血清中有一种能中和外毒素的物质，称为抗毒素，即为首例发现的抗体。 将这种免疫血清转移给正常动物也有中和外毒素的作用。Behring于1891年应用来自动物的免疫血清成功地治疗了一个白喉患者，这是第一个被动免疫治疗的病例。为此他于1902年获得了诺贝尔医学奖。 他们也研制成功了将白喉及破伤风外毒素减毒成类毒素，进行预防接种。,Nanjing University,Behring与Kitasato免疫马制抗血清,Nanjing University,补体的发现,Pfeiffer（1894）用新鲜免疫血清在豚鼠体内观察到对霍乱弧菌的溶菌现象。 Bordet发现如将新鲜血清加热6030分钟可丧失溶菌能力。他认为在新鲜血清中存在两种不同物质与溶菌作用有关。一种对热稳定的物质称为溶菌素即抗体，有特异性；另一种对热不稳定的物质，可存在于正常血清中，为非特异性成分，称之为补体。它具有溶菌或溶细胞作用，但这种作用必需有抗体存在才能实现。,Nanjing University,Bordet J,Nanjing University,血清学方法的建立,在抗毒素发现以后的10年中，相继在免疫血清中发现有溶菌素、凝集素、沉淀素等特异性组分，并能与其相应细胞或细菌发生反应。 1900年， Ehrlich P 抗体形成概念； 1896年， von Gruber M和Durham HE凝集反应； 1897年， Kraus P 沉淀反应； 1906年， von Wassermann AP 补体结合反应。,Nanjing University,血清学,Nanjing University,免疫化学的研究,Landsteiner（1910）以芳香族有机分子偶联到蛋白质分子上，免疫动物，研究芳香族分子的结构与活性基团的部位对产生的抗体特异性的影响，认识到决定抗原特异性的是很小的分子，结构不同决定抗原性不同，从而揭示了抗原-抗体反应特异性的化学基础，开拓了免疫化学的领域，使以抗体为中心的体液免疫在20世纪上半叶占据了免疫学的主导地位。 他也发现了ABO血型。,Nanjing University,Heidelberger进行了肺炎球菌荚膜多糖抗原-抗原和抗体反应的定量研究。 Marrack（1934）提出了抗原抗体反应格子学说。 Tiselius和Kabat（1938）用电泳鉴定，证明了抗体是-球蛋白，并建立了血清蛋白电泳技术。 40年代建立了蛋白质抗原性分析新方法。Elek、Oudin及Ouchterlony等人建立的凝胶扩散法。 Grubar（1953）建立了免疫电泳技术。,Nanjing University,Landsteiner K,Nanjing University,抗体生成理论的提出,Ehrilich在Behring工作的基础上提出了关于抗体产生的学说。在30年代Breinl和Haurowitz等提出了抗体生成的模板(templates)学说，认为抗原分子是模板，抗体是直接按抗原分子的特点形成的。 Pauling（1940）等提出了可变折叠(variable folding)学说。这一学说不承认产生抗体的细胞在其膜上有识别抗原的受体，而是以抗原为主导，决定了抗体的特异结构，即抗体是按抗原分子特点进行结构互补折叠形成。它比较片面地强调了抗原对机体免疫反应的作用，而忽视了机体免疫反应的生物学过程。,Nanjing University,Jerne（1955）根据抗原刺激后特异抗体迅速形成的事实，提出自然选择(natural selection)学说，认为-球蛋白是随机形成的多样性分子，抗原分子与相应抗体分子结合，致该抗体的分子复制增加。这些学说均以抗原和抗体分子为中心，而忽视了免疫细胞的作用。 Coons等用免疫荧光法证明免疫细胞内存在抗原和抗体，而免疫细胞表面则有抗体分子。,Nanjing University,Paul Ehrlich,Nanjing University,抗体分子结构揭示,1959年，Porter和Edelman用木瓜蛋白酶水解抗体球蛋白分子，获得了具有抗体活性的片段和易结晶片段，证明了他是由四肽链组成，藉二硫键连接在一起。Edelman也用化学还原法证明抗体球蛋白是由多肽链组成，用还原分析法证明了抗体分子的不均一性。 60年代初统一了抗体球蛋白的名称，并建立了免疫球蛋白的分类，即IgG、IgM和IgA三类。 Rowe（1965）自骨髓瘤患者的血清内发现了IgD。 石板（1966）自枯草热患者的血清中发现了IgE。,Nanjing University,三、细胞免疫的发展时期,1、细胞免疫的发现 2、免疫耐受现象的发现 3、抗体生成克隆或细胞系选择学说的提出 4、胸腺的发现 5、20世纪70年代发现了T细胞亚类和提出免疫网络学说等,Nanjing University,细胞免疫的发现,细胞转移迟发型超敏性的成功证明了细胞免疫的存在。 Koch发现结核杆菌Koch现象。 Chase等（1942）深入研究Koch现象，证明了结核菌素反应不是由抗体引起，而是由致敏细胞引起，证实了Metchnikoff早年提出的细胞免疫概念。 Fagraeus证明抗体是抗原刺激后，淋巴细胞转化成的浆细胞产生的。这些成就提示免疫细胞在抗体形成和细胞介导的免疫作用中的主导地位。,Nanjing University,细胞免疫,Nanjing University,免疫耐受现象的发现,Owen（1945）观察到异卵双生的小牛体内并存有两种血型不同的红细胞互不排斥，从而发现了血型细胞的镶嵌现象，即天然耐受。Burnet从生物学角度提出假说说明此现象。 Billingham和Medawar等（1953）在小鼠体内成功地进行了人工诱导耐受实验支持Buenet学说，使免疫学的发展进入了一个新的时期，即免疫生物学时期。,Nanjing University,Billingham和Medawar等的实验：在新生鼠时期，移植以另一品系小鼠的骨髓，至小鼠长至4周后，移植以该骨髓来源品系小鼠的皮肤，此皮肤不被排斥，长期存活，但对移植自无关小鼠的皮肤，仍发生排斥。 结果显示了对抗原特异不应答的免疫耐受，指出了在动物胚胎发育期或新生期接触抗原可对之发生免疫耐受，使其到成年期对该抗原不发生免疫应答。,Nanjing University,抗体生成克隆或细胞系 选择学说的提出,1958年，澳大利亚Burnet提出抗体生成克隆选择学说： 机体内存在识别多种抗原的细胞系，其细胞表面具有识别抗原的受体。 抗原进入体内后，选择相应受体的免疫细胞使之活化。增殖形成抗体产生细胞及免疫记忆细胞。 胎生期免疫细胞与自己抗原相接触则可被破坏，形成耐受状态。 免疫细胞系可突变，产生出同自己抗原发生反应的细胞因子，可形成自身免疫。,Nanjing University,Burnet FM,克隆选择学说：阐明了抗体产生机制；对许多重要免疫生物学现象都做了解答。如对抗原的识别、免疫记忆的形成、自身耐受的建立以及自身免疫的发生等现象。 此学说已被免疫学者所接受，促进了现代免疫学的发展。,Nanjing University,Medawar 与Burnet在诺贝尔 颁奖典礼上,Nanjing University,胸腺的发现,胸腺的免疫功能的发现，确认了淋巴细胞系是重要的免疫细胞。 Miller和Good等（1960）分析发现小鼠新生期切除胸腺或新生儿先天性胸腺缺陷，均导致严重的细胞免疫缺陷，且抗体产生严重下降，从而发现了执行细胞免疫的细胞，它们被称为T细胞，证明了胸腺是T细胞发育成熟的器官及其功能。,Nanjing University,Gowan等（1965）证明了淋巴细胞的免疫功能。 Claman和Mitchell等（1969）提出了T和B细胞亚群的概念，证明T细胞及B细胞的协同作用，诱导B细胞产生IgG类抗体的结果解释了胸腺切除后抗体产生缺陷的原因。 Cooper等证明了免疫淋巴细胞在周围淋巴组织的分布。自此建立了在高等动物体内免疫系统的组织学和细胞学基础。,Nanjing University,70年代的其他重要成就,T细胞亚类的发现和免疫网络学说的提出等。Cantor和Reinherz等分别将小鼠及人的体细胞分为细胞毒性T细胞、辅助性T细胞等不同功能亚群。Gershon 等证明了抑制性T细胞的存在。 1976年，T细胞生长因子（IL-2）的发现，使T细胞体外培养增殖成功。随后有更多种类的细胞因子(cytokine)的发现，揭示了在免疫应答中细胞因子具有介导和调节T-B细胞间、T细胞各亚群间的相互作用。,Nanjing University,1. 免疫应答细胞,机体的免疫应答是由多细胞相互作用的结果，使免疫学进入了细胞生物学和分子生物学领域。 Pernis 淋巴细胞在抗体产生中的协同作用 Feldman T和B细胞在抗体产生中的协同作用 Unanue 巨噬细胞在免疫应答中作用,Nanjing University,2. T细胞亚类的发现,研究T细胞的发生，分化与功能，对T细胞亚类的鉴别，对T细胞抗原识别受体的研究。 Mitchison 辅助性T细胞； Gershon 抑制性T细胞； Cantor 膜抗原分析法，鉴定不同T细胞亚类。,Nanjing University,3. 免疫网络学,1974年， Jerne提出免疫网络学说： （1）抗原刺激发生前，机体处于一种相对的免疫稳定状态。 （2）抗原进入机体后，打破了这种平衡，产生特异性抗体分子。 （3）当达到一定量时将引起抗Ig分子独特型的免疫应答，即抗独特型抗体。使受增殖的克隆受到抑制，而不是无休止的增殖，藉以维持免疫应答的稳定平衡。,Nanjing University,Jerne NK,Nanjing University,第三节 现代免疫学时期,1、抗体多样性产生的遗传控制 2、T细胞抗原受体的证明 3、细胞因子研究进展 4、信号转导途径的发现 5、细胞凋亡途径的发现 6、免疫学技术的发展 7、应用免疫学的发展,Nanjing University,1、抗体多样性遗传控制,日本的利根川进等应用分子杂交技术证明并克隆出Ig分子V区和C区基因。同时应用克隆cDNA片段为探针，证明了B细胞在分化发育过程中编码Ig基因结构，阐明了Ig抗原结合部位多样性的起源，以及遗传和体细胞突变在抗体多样性形成中的作用。 1987年获得诺贝尔医学奖。,Nanjing University,利根川进,Nanjing University,2、T细胞抗原受体的证明,1983年 Meur证明小鼠和人T细胞表面受体的存在（异二聚体肽链组成）； 1984年 Davis分离出小鼠T细胞受体基因 。,Nanjing University,3、细胞因子研究进展,细胞因子是一组异质性肽类细胞调节因子。它包括淋巴因子、单核因子、白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子、转化生长因子等。 通过基因工程技术在原核或真核细胞中进行表达，可以获得纯化的重组型细胞因子，并可进行批量生产，供实验研究和临床应用。,Nanjing University,4、抗体库技术,90年代初提出了抗体库技术。 抗体库技术：用细菌克隆取代B细胞克隆来表达抗体库（repertoire）。由于RT-PCR技术的发展，大肠杆菌直接表达有功能性抗体分子片断的成功以及噬菌体显示技术（phage display）的问世，在90年代初出现噬菌体抗体库（phage antibody library）技术。 该技术使得人们从应用DNA重组技术改造现有的单抗发展到用基因工程技术克隆新的单抗，从而使抗体工程进入一个全新的时期。,Nanjing University,5、免疫细胞凋亡的研究,免疫系统是机体的防卫系统，要保持免疫系统功能的正常进行，免疫细胞必需不断更新。因此，凋亡在免疫系统表现特别活跃。 90年代早期，免疫学对细胞凋亡的研究取得迅速进展，已知凋亡发生在中枢免疫器官中，不成熟的免疫细胞可以通过阴性选择而凋亡，是自身耐受形成的重要机制。 成熟淋巴细胞在对抗原应答时的一个特点是细胞的活化和增殖，当抗原排除之后，这些数量增加的细胞必需死亡，以维持内环境的稳定。这就是所谓的“活化诱导的细胞死亡”(AICD)。,Nanjing University,6、免疫细胞发育、活化及分化 过程中的信号传导,从抗原刺激到抗原排除的整个过程是一个大的黑匣子，免疫学的发展就是一个不断层层开启这个黑匣子的过程。对免疫细胞活化过程中细胞内部信号传导系统的研究，可以揭示抗原刺激以及其它膜受体配体相应作用引起效应细胞活化的细胞内机制，在更深层次上初步打开 “免疫”这个黑匣子。 研究免疫细胞活化或凋亡过程中，细胞信号传导的过程和特点已成为生命科学研究的热点和前沿领域。将对免疫学及整个生命科学的研究都将起到重要的推动作用。,Nanjing University,7、免疫系统与神经、内分泌系统的相互作用,80年代发现免疫细胞可以合成和释放神经肽。 已证实，免疫细胞表面具有神经递质和内分泌激素的受体，而神经细胞表面也具有细胞因子(如白细胞介素、干扰素等)的受体。免疫系统可以合成释放内分泌激素和神经递质(如脑啡肽等)。 免疫系统和神经、内分泌系统可通过各自表面受体以及释放的介质，进行信息交流及功能调节，以共同维持机体内环境的稳定。,Nanjing University,8、免疫学对医学各领域的渗透,免疫学向临床各学科的渗透：产生了免疫血液学、肿瘤免疫学、移植免疫学、变态反应与自身免疫病学等分支学科，对临床多种疾病的发病机理及诊断、治疗都产生了深刻的影响。 免疫学已从单纯的抗感染免疫的范畴扩大到涉及当代医学几乎所有的领域，包括人类生殖控制以及延缓衰老等方面。 免疫学将深刻地影响着现代医学发展的进程。,Nanjing University,9、免疫学对生物高技术产业的促进,19世纪末，免疫学在抗感染方面的巨大成功，产生了生物制品这一新兴的生物技术产业。 用细胞工程产生的单克隆抗体，用基因工程产生的细胞因子，为临床提供了一大类具有免疫治疗和免疫调节作用的新型药物。 免疫学的研究还将继续为医学提供更多的新型药物，它们的开发和应用必将对疾病的预防和治疗产生深远的影响。,Nanjing University,生物芯片台式点样机,Nanjing University,免疫学发展一览表（1）,Nanjing University,免疫学发展一览表（2）,Nanjing University,免疫学发展一览表（3）,Nanjing University,免疫学发展一览表（4）,Nanjing University,免疫学发展一览表（5）,Nanjing University,免疫学发展一览表（6）,Nanjing University,免疫学发展一览表（7）,Nanjing University,免疫学发展一览表（8）,Nanjing University,免疫学中诺贝尔奖获得者及其主要成果（1）,Nanjing Universit