免疫学诊断技术的发展及趋势

免疫学诊断技术的发展及趋势 免疫学广泛应用于三大方面 传染病预防 接种菌苗 疫苗 使机体主 动产生免疫力 严重急性呼吸道综合征 SARS 及艾滋病 终将有赖于疫苗的发 明 详见第二十五章 疾病治疗 包括肿瘤 慢性传染病及超敏性疾病 可用抗体 细胞因子 体外扩增的免疫细胞及治疗性抗原疫苗治疗 免疫诊 断 按抗原与抗体及T 细胞受体特异结合的原理 按抗原能活化特异的适应性 免疫应答 发展起多种特异敏感的免疫学诊断方法 已广泛用于ABO血型定型 传染病诊断 妊娠确诊等等 天花曾是人类历史上的烈性传染病 是威胁人类的主要杀手之一 在欧洲 十七世纪中叶 患天花死亡者达30 我国早在宋朝 十一世纪 已有吸入天花 痂粉预防天花的传说 到明代 即公元十七世纪七十年代左右 则有正式记载 接种 人痘 预防天花 从经验观察 将沾有疱浆的患者的衣服给正常儿童 穿戴 或将天花愈合后的局部痂皮磨碎成细粉 经鼻给正常儿童吸入 可预防 天花 这些方法在北京地区较为流行 且经陆上丝绸之路西传至欧亚各国 经 海上丝绸之路 东传至朝鲜 日本及东南亚国家 英国于1721年流行天花期间 曾以少数犯人试种人痘预防天花成功 但因当时英国学者的保守 未予推广 由于种 人痘 预防天花具有一定的危险性 使这一方法未能非常广泛地应用 然而 其传播至世界各国 对人类寻求预防天花的方法有重要的影响 公元十八世纪后叶 英国乡村医生Jenner 观察到牛患有牛痘 局部痘疹酷 似人类天花 挤奶女工为患有牛痘的病牛挤奶 其手臂部亦得 牛痘 但却 不得天花 于是他意识到接种 牛痘 可预防天花 为证实这一设想 他将牛 痘接种于一8 岁男孩手臂 两个月后 再接种从天花患者来源的痘液 只致局 部手臂疱疹 未引起全身天花 他于1798年公布了他的论文 把接种牛痘 Vaccination 拉丁语中 牛写为Vacca 即接种牛痘 预防天花 在 Jenner年代 人们全然不知天花是由天花病毒感染所致 而他在实践观察中 总结发现的种牛痘预防天花 既安全 又有效 是一划时代的发明 接种牛痘 在十九世纪初至中叶 在欧洲广泛推广 总之 在十九世纪以前 人们从经验 得知接种人痘或牛痘 可获得免疫力 预防天花 但对病原体及获得免疫的道 理却全然不知 细胞免疫学的发展明确了T 及B 淋巴细胞经表面受体识别抗原分子 受体 与抗原结合的信号由细胞表面传至细胞核内 导致基因活化 使细胞进行克隆 扩增 并分化为效应细胞 表达功能 接踵而来的问题是 外界抗原数目庞大 细胞的抗原识别受体的数目也必然庞大 如一个基因编码一个受体分子 体内 不可能有如此庞大的基因数目 再则 细胞表面的信号 怎么才能传入核内 信号类型与活化的基因种类 及细胞功能之间是怎么联系的 1975 年后分子生 物学的兴起 从基因水平揭示了B 细胞及T 细胞抗原识别受体 BCR TCR 多 样性产生的机制 从分子水平阐明信号转导通路 信号类型与细胞因子对细胞 增殖和分化的作用及效应机制 揭示出细胞毒性T 细胞致靶细胞发生程序性细 胞死亡的信号转导途径 这些研究不仅开创了分子免疫学 更使免疫学进展到 以基因活化及分子作用为基础 理解免疫细胞的生命活动与功能 理解细胞与 细胞间及免疫系统与机体整体间的功能 免疫学的研究阐明并揭示出细胞生命 活动的基本规律 如信号转导 程序性细胞死亡 细胞分化发育等等 促进 了医学和整个生命科学的发展 本世纪伊始 以人类基因组计划完成为标识 小鼠基因组序列测定亦已 基本完成 病原体 如痢疾杆菌 结核杆菌 艾滋病毒 HIV 及最近的致严重 急性呼吸道综合征 SARS 的新型冠状病毒的基因组序列均已测出 在进入后 基因组时代的基本任务是研究功能基因在时空上的表达顺序及其功能 基因组 的揭示已成为免疫学发展的新动力 反向免疫学 reverse immunology 应运 而生 即以基因序列推测功能基因 再以生物试验验证阐明 这也加快了有效 重组疫苗的研制 如成功制成新型的结核菌苗及更为有效的HIV 疫苗等 应用 cDNA 微阵列法 microarray 及蛋白组学 结合生物信息学 用于研究基因表 达谱与细胞处于不同状态 静息 活化 下的功能特点 更深入理解免疫应答 机理 新世纪免疫学的研究 将更重视体内的免疫细胞间在时间与空间的动态 相互作用及功能表达 这种研究远较体外试验更为复杂 但更符合生理的 在 整体调节下的实际情况 在免疫学技术上 创立的多种转基因动物 基因敲除 及缺陷动物都为体内功能研究提供了基础 免疫学的重要任务 仍为预防和治 疗传染病 人类的多种疾病 如自身免疫病 超敏反应 移植物排斥 肿瘤 多发性硬化 动脉粥样硬化等均与免疫学相关 对于在发病上可能与免疫不直 接相关的疾病 Alzheimer s 病 老年性痴呆 及疯牛病 亦可望以免疫学手 段 清除有害致病蛋白 而得以治疗 今后的免疫学防治 将以免疫应答的特 异性及免疫应答的可调节性为根本 寻求有效的措施 而不损及整个机体的免 疫功能 自然界生物物种间的共同进化 致使在人类间总会有新的传染病发生 的危险 如艾滋病及2002 年发生的SARS病 免疫学的使命是早期觉察和消灭传 染病 目前在人类的各个器官系统中 以免疫系统的组成及其功能研究最为清 楚 今后 仍要以免疫细胞及免疫学方法为主要手段 研究并开发功能基因及 功能蛋白 以防治疾病 提高健康 预防生物恐怖 在新的世纪中 免疫学对 医学及生命科学的发展 必将有更大贡献 免疫学是人类与传染病作斗争过程中发展起来的 经验免疫学时期的杰 出成就是受中国人种人痘影响 十八世纪末Jenner 发明牛痘苗预防天花 免疫 immunity 由此被正式提出 十九世纪后半期 病原菌的发现 从抗感染免 疫研究 开始了科学免疫学时期 经历一百年时间 免疫学才发展成为一门独 立的学科 揭示了免疫系统及免疫细胞的存在 揭示了免疫细胞的免疫应答过 程及其生物功能 阐明了免疫防卫及免疫病理作用 认识经免疫应答及免疫耐 受的两种不同效应 免疫系统执行协调统一的生理功能等等免疫学的基本问题 上世纪七十年代后期 借助于各学科 尤其是分子生物学发展的成就 使免疫 学发展现代免疫学时期 即以基因 分子 细胞 整体的不同的互为基础的层 次上 研究免疫细胞生命活动基本规律的机制 使细胞活化 信号转导 细胞 凋亡 细胞活动的生物活性调节分子 细胞分化发育等根本问题得以深入理解 从而开拓了认识生命奥秘的诸多重要途径 推动了生命科学的发展 免疫学自 身也发展成为生命