2025年诺贝尔生理学或医学奖得主:弗雷德·拉姆斯德尔、玛丽·E·布伦科、坂口志文(从左至右)
10月6日,2025年诺贝尔生理学或医学奖授予美国的玛丽·E·布伦科(Mary E. Brunkow)、弗雷德·拉姆斯德尔(Fred Ramsdell)和日本的坂口志文(Shimon Sakaguchi),以表彰他们在外周免疫耐受方面的发现。三位获奖者平分1100万瑞典克朗的奖金。
调节性T细胞现身
过去认为,免疫系统不攻击自身组织和细胞是因为中枢免疫耐受,意思是产生T细胞的胸腺会对自身组织产生强烈反应并对发起攻击的T细胞进行筛选并清除。但事实上,这个筛选过程并不完美,因为只有60%至70%功能强大的T细胞被筛查出来。这意味着人体免疫系统还有另外一种机制帮助T细胞识别自我和敌人。这个机制就是外周免疫耐受,指成熟的T细胞和B细胞接触内源性或外源性抗原(如病原体)时不会形成免疫应答(反应)。
上世纪80年代初,日本科学家坂口志文在基因相同的小鼠体内分离出成熟的T细胞,并将它们注射到没有胸腺的小鼠体内。其结果显示,小鼠的外周组织中似乎存在T细胞可以保护小鼠免受自身免疫性疾病的侵害。
过去,区分T细胞的依据是它的表面蛋白,辅助性T细胞的表面标志是CD4蛋白分子,而杀伤性T细胞的表面标志是CD8蛋白分子。坂口志文花了十多年时间来区分各种类型的T细胞。他发现,一小部分表面带有CD4和CD25两种蛋白分子的T细胞是一类新型的T细胞,从健康小鼠体内移除这些细胞后,小鼠会患上严重的自身免疫性疾病,而把这些细胞输回病鼠体内,病程即被阻止。
1995年,坂口志文在《免疫学杂志》上发表研究结果,宣称发现了一类全新的T细胞,其特征是表面携带蛋白质CD4和CD25,并将之命名为调节性T细胞(Tregs)。
发现外周免疫耐受
坂口志文的研究还需要更多证据,关键的信息来自美国的玛丽·E·布伦科和弗雷德·拉姆斯德尔,他们找到了与调节性T细胞相关的基因。
玛丽·E·布伦科和弗雷德·拉姆斯德尔发现,雌鼠受到辐射后生出的一些雄性小鼠会患坏血病,但雌性小鼠幸免于难。他们意识到,其原因可能是坏血病的基因突变位于X染色体。雌性小鼠有两条X染色体,其中一条具有健康的DNA,因此能得到保护。
小鼠X染色体的DNA由约1.7亿个碱基配对核苷酸组成,经过艰苦努力,玛丽·E·布伦科和弗雷德·拉姆斯德尔找到了导致雄性小鼠坏血病的基因——Foxp3。2001年,两位科学家在《自然遗传学》杂志上发表了他们的研究结果,认为Foxp3基因突变既会引起小鼠坏血病,也会导致人类罹患一种罕见的自身免疫性疾病——X连锁多内分泌腺病-肠病伴免疫失调综合征(与X染色体有关)。
2003年,坂口志文和其他研究人员将调节性T细胞和Foxp3这两项独立的发现联系起来,证实Foxp3在CD4+CD25+T淋巴细胞中表现出选择性高表达,而且通过逆转录病毒载体将Foxp3转移到普通的CD4+T细胞中,可使其诱导转化为具有抑制功能的调节性T细胞。弗雷德·拉姆斯德尔的团队也独立证实了Foxp3与调节性T细胞的联系。患坏血病的小鼠体内调节性T细胞缺失,而过度表达Foxp3的小鼠体内调节性T细胞数量会大量增加。也就是说,Foxp3可控制调节性T细胞的产生。
综合研究结果,科学家得出结论:调节性T细胞可以防止其他T细胞,如杀伤性T细胞错误攻击人体自身组织,同时可以确保免疫系统在消灭入侵者后平静下来,不会继续以最快的速度工作。这些情况被称为外周免疫耐受。
外周免疫耐受在生命过程、医疗和药物研发中具有极为重要的作用,包括抑制免疫反应、维持免疫耐受,以及研发针对疾病的新药物等。例如,抑制免疫反应除了可以防止免疫系统对自身组织产生过度损害外,还可以应用于器官移植。白介素2是一种白细胞分泌的分子,可以让调节性T细胞大量生长,因此可通过白介素2来促使大量调节性T细胞产生,以抑制杀伤性T细胞的功能,防止器官移植后发生排斥反应。
此外,大量研究表明,肿瘤会吸引大量调节性T细胞来保护它们免受免疫系统的杀灭。因此,研究人员也在尝试找到削减调节性T细胞的方法,以便免疫系统的杀手T细胞可以进入肿瘤,对其进行攻击和杀灭。