郭峰

系統(tǒng)免疫學(xué)是最新的免疫學(xué)研究領(lǐng)域，指在系統(tǒng)生物學(xué)更廣闊的范圍，從復(fù)雜系統(tǒng)工程的角度，對免疫系統(tǒng)的不同子系統(tǒng)與組成之間，研究在對免疫原的系統(tǒng)免疫反應(yīng)中各自如何發(fā)揮免疫功能以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制的一門學(xué)科，可用多種相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式與相關(guān)軟件進(jìn)行深入探討[1-3]。以往采用分離免疫系統(tǒng)各組成的方法，分別對 NK 細(xì)胞、T 細(xì)胞等細(xì)胞免疫功能的研究已達(dá)到分子與基因水平，但用分離方法研究這些免疫細(xì)胞與免疫分子的免疫功能所獲得的成果，并不完全能說明它們在系統(tǒng)免疫反應(yīng)中真正的作用與角色。例如，從分離角度研究表明 DC 的免疫功能多樣而復(fù)雜，但它們在血液中數(shù)量極少，并且用分離方法也很難確定它們在系統(tǒng)免疫反應(yīng)中的作用與地位究竟如何，必須用系統(tǒng)免疫學(xué)的研究方法才能真正闡明清楚。為此，我們構(gòu)建了體外系統(tǒng)血液快速固有免疫反應(yīng)仿真實(shí)驗(yàn)研究體系，用于現(xiàn)代系統(tǒng)免疫學(xué)中一個最重要的研究領(lǐng)域——系統(tǒng)血液固有免疫學(xué)的研究，這也是系統(tǒng)免疫學(xué)中最重要的研究窗口。血循環(huán)系統(tǒng)中存在一個血液固有免疫系統(tǒng)，對此系統(tǒng)進(jìn)行深入研究將會給系統(tǒng)免疫學(xué)帶來新的突破。

1 現(xiàn)代系統(tǒng)免疫學(xué)的新概念

2001 年國際生物學(xué)研究領(lǐng)域首次提出系統(tǒng)生物學(xué)新概念[1]，此后國際上才有系統(tǒng)免疫學(xué)的新理論與實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道，但國際學(xué)術(shù)界提出的系統(tǒng)免疫學(xué)的新概念，仍然還只是指白細(xì)胞免疫系統(tǒng)中各白細(xì)胞子系統(tǒng)與組分之間復(fù)雜工程的研究[2]。事實(shí)上，血循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)生的對外來致病原（抗原）的系統(tǒng)免疫學(xué)反應(yīng)不僅僅只有白細(xì)胞固有免疫和適應(yīng)免疫系統(tǒng)的連鎖免疫反應(yīng)，而是所有血細(xì)胞與體液因子都參與其中。系統(tǒng)血液免疫學(xué)就是從系統(tǒng)生物學(xué)的角度探討各種血細(xì)胞與體液因子在系統(tǒng)免疫反應(yīng)中的作用、地位與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。從國內(nèi)外有關(guān)免疫學(xué)研究資料分析[3-5]，系統(tǒng)血液免疫學(xué)應(yīng)該是研究血漿補(bǔ)體固有免疫子系統(tǒng)、紅細(xì)胞固有免疫子系統(tǒng)、血小板固有免疫子系統(tǒng)、白細(xì)胞固有免疫子系統(tǒng)以及淋巴細(xì)胞適應(yīng)免疫子系統(tǒng)等各自在系統(tǒng)血液免疫反應(yīng)中的作用與有關(guān)機(jī)制?，F(xiàn)代系統(tǒng)免疫學(xué)的新概念應(yīng)該是從系統(tǒng)生物學(xué)的更廣闊范圍，從復(fù)雜系統(tǒng)工程的角度研究血漿補(bǔ)體固有免疫子系統(tǒng)、紅細(xì)胞固有免疫子系統(tǒng)、血小板固有免疫子系統(tǒng)、白細(xì)胞固有免疫子系統(tǒng)與淋巴細(xì)胞適應(yīng)免疫子系統(tǒng)各自以及相互之間究竟在系統(tǒng)免疫反應(yīng)中如何發(fā)揮免疫功能和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)機(jī)制[5]，并可設(shè)立多種相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行深入分析與探討，這是一門新的免疫學(xué)科。我們已建立了有關(guān)系統(tǒng)血液固有免疫反應(yīng)的體外仿真實(shí)驗(yàn)研究方法，此方法系列可稱為“免疫原快速激活血細(xì)胞固有免疫活性測定法”，我們還設(shè)立了“現(xiàn)代系統(tǒng)免疫學(xué)自然與分離研究體系”課題，2007 年獲得國家自然科學(xué)基金資助，近年來已獲得很重要的研究進(jìn)展[6]，這都表明新近現(xiàn)代系統(tǒng)血液固有免疫學(xué)研究方法又取得了嶄新的設(shè)計(jì)與廣泛應(yīng)用研究進(jìn)展。

2 我國系統(tǒng)血液固有免疫學(xué)研究新進(jìn)展

近來，我們對相關(guān)主要研究成果進(jìn)行匯總后首次提出了系統(tǒng)血液固有免疫學(xué)（systems blood innate immunology）以及血液固有免疫系統(tǒng)（the blood innate immune system）的新概念[5]，指出致病原進(jìn)入血循環(huán)后，首先可直接通過甘露聚糖結(jié)合凝集素MBL 或旁路途徑激活補(bǔ)體系統(tǒng)，由于血循環(huán)中總數(shù) 85%～90% 的 CR1（CD35）存在于紅細(xì)胞膜上，因此被補(bǔ)體系統(tǒng)調(diào)理后，85%～90% 帶有 C3b補(bǔ)體分子的致病原將被紅細(xì)胞表面 C3b 受體（CD35）免疫黏附，CD35 分子能將致病原上的C3b 分子降解為 C3d 和C3dg，同時在紅細(xì)胞膜表面其他免疫分子 CD58、CD59、CD44 以及廣譜趨化因子受體（ECKR）的協(xié)助下，將致病原遞呈給 B 細(xì)胞、T 細(xì)胞、粒細(xì)胞和吞噬細(xì)胞，紅細(xì)胞在此過程中還可調(diào)控 T 細(xì)胞的活性。此外，我們還發(fā)現(xiàn)在體外（試管中）免疫原可快速激活系統(tǒng)血液固有免疫反應(yīng)，這在固有免疫學(xué)和系統(tǒng)免疫學(xué)研究領(lǐng)域都具有巨大的理論與實(shí)用價值[5-6]。

國外利用還原法已證明 HIV 分子進(jìn)入血循環(huán)后首先被補(bǔ)體系統(tǒng)調(diào)理，然后 85%～90% 被調(diào)理的 HIV 分子被紅細(xì)胞表面 CD35 免疫黏附，經(jīng)過C3b 降解為 C3d 和C3dg 后遞呈給 B 細(xì)胞，再經(jīng)過相關(guān)機(jī)制遞呈給 CD4+ T 細(xì)胞[3]。我們用體外系統(tǒng)血液固有免疫黏附反應(yīng)實(shí)驗(yàn)也證明了紅細(xì)胞的重要作用：以 35 例志愿獻(xiàn)血者為研究對象，將一定量的滅活癌細(xì)胞懸液（小鼠艾氏腹水癌 S180細(xì)胞株）加入至一定量的新鮮全血（枸櫞酸抗凝）中混勻，37 ℃ 靜置 30 min，常規(guī)涂片，計(jì)數(shù) 100 個癌細(xì)胞，黏附 3 個以上血細(xì)胞計(jì)為一朵花環(huán)，計(jì)算花環(huán)率（黏附率），結(jié)果發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞免疫黏附腫瘤細(xì)胞的花環(huán)率達(dá)（26.5 ± 18.9）%，而其他血細(xì)胞（包括吞噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和血小板）免疫黏附腫瘤細(xì)胞的花環(huán)率僅為（0.9 ± 2.7）%，差異非常顯著（t = 7.933、P < 0.01），表明補(bǔ)體固有免疫子系統(tǒng)和紅細(xì)胞固有免疫子系統(tǒng)在系統(tǒng)血液快速固有免疫反應(yīng)中具有非常重要的作用。2004 年后，在系統(tǒng)血液固有免疫黏附反應(yīng)研究的基礎(chǔ)上，我們構(gòu)建了分子水平的體外系統(tǒng)血液快速固有免疫反應(yīng)仿真實(shí)驗(yàn)體系：將一定量的滅活免疫原（如小鼠艾氏腹水癌 S180 細(xì)胞株）加入至一定量的新鮮全血（枸櫞酸抗凝）中混勻，同時設(shè)立生理鹽水代替免疫原的對照組，37 ℃ 靜置 60 min，離心后取上清液，于 –20 ℃ 保存，統(tǒng)一采用相關(guān)體液免疫測定技術(shù)（如免疫酶聯(lián)法）測定細(xì)胞因子如 IL-8、IL-10、IL-12 和血脂等生化指標(biāo)的變化[7]，利用免疫熒光流式細(xì)胞儀測定紅細(xì)胞和其他血細(xì)胞表面 CD35、CD55、CD59 等免疫分子以及淋巴細(xì)胞表面CXCR4、CD25、CD4、CD8 等免疫分子的表達(dá)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組與對照組之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[5]，表明免疫原可在體外快速激活系統(tǒng)血液免疫反應(yīng)，并參與系統(tǒng)血液快速固有免疫反應(yīng)調(diào)控。我們建立的這種體外系統(tǒng)研究模式，方法簡單，同時配有各種實(shí)驗(yàn)所用的商品化試劑盒，可設(shè)立公式計(jì)算出免疫原激活率和紅細(xì)胞調(diào)控率，進(jìn)行數(shù)字化研究，獲取海量資料，適用于探討免疫原與系統(tǒng)血液固有免疫反應(yīng)之間的各種網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，是一種現(xiàn)代系統(tǒng)免疫學(xué)嶄新的研究方法，具有我國的原創(chuàng)特色[5]。

3 展望

現(xiàn)代系統(tǒng)免疫學(xué)的研究重點(diǎn)應(yīng)放在系統(tǒng)建模。根據(jù)研究目的不同，可在細(xì)胞水平、器官水平和機(jī)體整體水平構(gòu)建系統(tǒng)仿真模式，如有學(xué)者著力于建立哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)形式的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的動態(tài)仿真系統(tǒng)模式，以研究適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中各種細(xì)胞免疫分子、基因組、信息傳導(dǎo)的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式；還有學(xué)者利用系統(tǒng)生物學(xué)理論和活體多光子顯微鏡構(gòu)建動物系統(tǒng)免疫學(xué)傳染病模式，通過生物學(xué)高通量技術(shù)從系統(tǒng)生物學(xué)體系研究整個機(jī)體的運(yùn)作機(jī)制，以闡明感染或接種疫苗后系統(tǒng)免疫反應(yīng)的生理和病理反應(yīng)的動態(tài)過程等[2]。我們已在系統(tǒng)血液固有免疫反應(yīng)研究中構(gòu)建了體外實(shí)驗(yàn)免疫仿真系統(tǒng)模式，這是研究整個機(jī)體系統(tǒng)免疫反應(yīng)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的一個重要窗口，可獲得各種血細(xì)胞和血漿中免疫分子橫向聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)動態(tài)的海量數(shù)據(jù)，并可根據(jù)研究目的的不同需要，對有關(guān)免疫分子進(jìn)行量化，利用數(shù)學(xué)公式計(jì)算免疫原對系統(tǒng)血液固有免疫反應(yīng)中各種血細(xì)胞免疫分子和細(xì)胞因子的激活指數(shù)，以及紅細(xì)胞在系統(tǒng)血液免疫反應(yīng)中對白細(xì)胞固有免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)率。而今后要解決的技術(shù)難題將是如何將全血體外培養(yǎng)時間延至 1 周以上，以便于同時研究系統(tǒng)血液固有免疫反應(yīng)與血液適應(yīng)性免疫反應(yīng)之間的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，并采用高通量跟蹤技術(shù)研究血漿補(bǔ)體固有免疫子系統(tǒng)、紅細(xì)胞固有免疫子系統(tǒng)、血小板固有免疫子系統(tǒng)、白細(xì)胞固有免疫與適應(yīng)性免疫子系統(tǒng)之間的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，進(jìn)一步向計(jì)算免疫學(xué)方向發(fā)展[3]。此外，還可以利用體外血液免疫反應(yīng)的系統(tǒng)仿真模式，探討免疫性疾病、過敏性疾病、腫瘤、器官移植排斥反應(yīng)的機(jī)理與干預(yù)途徑，以及為疫苗設(shè)計(jì)提供最重要的分子信息系統(tǒng)研究思路。國外有研究機(jī)構(gòu)已專門成立了“系統(tǒng)免疫學(xué)研究組”，這是由計(jì)算生物學(xué)、生物信息學(xué)、蛋白質(zhì)學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)和傳染病學(xué)等各方面專家組成的系統(tǒng)研究團(tuán)隊(duì)[3]。許多頂級雜志也在跟蹤系統(tǒng)免疫學(xué)研究最先進(jìn)國家的研究動向，并及時報(bào)道與引導(dǎo)國際系統(tǒng)免疫學(xué)的發(fā)展與創(chuàng)新以及統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等。對此，我國也應(yīng)設(shè)立專項(xiàng)基金，以鼓勵和支持我國這方面領(lǐng)域的研究，并積極推動和展示我國在該領(lǐng)域的研究特色和貢獻(xiàn)，相信我國一定能在國際現(xiàn)代系統(tǒng)免疫學(xué)研究領(lǐng)域做出特有的貢獻(xiàn)[5,8-9]。

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