树突细胞 人体抗病哨兵
当细菌、病毒等微生物入侵,生物体自会启动其先天免疫系统,抵抗微生物敌军,让我们在危机四伏的环境中,不至于连连败退,甚至无法存活。
这就是免疫反应。但免疫系统如何在第一时间对外来病原菌产生反应,若没有今年三位诺贝尔医学奖得主,恐怕还会是个谜。
遗传学家巴特勒(Bruce A. Beutler)在免疫缺损小鼠身上发现一种蛋白质「TLR」,是某一种先天免疫受体;细胞免疫学家史丹曼(Ralph M. Steinman)则发现「树突细胞」(dendritic cell,DC),先天免疫受体多数表现在此,最早辨识出外来入侵的病原体「非我族类」。
而昆虫免疫学家霍夫曼(Jules A. Hoffmann),利用最原始、单纯的多细胞动物「果蝇」,阐明免疫系统如何运作。
什么是树突细胞?
「这应该不是真的细胞吧!」科学家早先发现树突细胞时,发现它不像一般细胞呈圆形,而是如海星,伸展长长触角,所以多数以为它不是真细胞。台湾的阳明大学临床医学研究所所长谢世良说,当时显微镜功能不佳,树突细胞相对量少,不少研究者还怀疑搞不好是在染色过程中,不小心「人为」地将细胞加上触角。
1973年史丹曼再次在小鼠脾脏上发现这些细胞,确认它是免疫系统的一分子,并因其特殊外型,命名为树突状。
谢世良说,这些树突细胞也出现在皮肤表皮层,但称之为兰格汉氏细胞(Langerhans),因多年前解剖学者兰格汉发现这些细胞而被命名。当年树突细胞没有被深入研究,后来史丹曼发现,兰格汉氏细胞与树突细胞外型相似,应是同类,而皮肤作为第一层抵挡「外敌」的障壁,其内的树突细胞即可发挥免疫反应。
理论归理论,要将树突细胞分离出来继续研究,相当困难。真正的突破则是应用IL-4、GM-CSF等技术,将人类周边细胞的「单核球」白血球,培养出树突细胞。体外大量培养树突细胞,不仅证实其存在,也可继续让学者深入研究,更了解树突细胞的运作。
树突细胞有很强的活化免疫细胞功能,类似「哨兵」,散布在体内组织,肺脏、脾脏或皮肤、黏膜中,当入侵者出现,树突细胞会辨识出异状,吞入病原并切成碎片,也就是「抗原」,载有抗原的树突细胞会移动,来到脾脏或淋巴结,活化后天免疫反应,这就是在感染病菌时,身体淋巴会肿胀的原因。
树突细胞与巨噬细胞皆是第一线防御部队,移动的树突细胞会通知体内淋巴系统的其他免疫细胞,辅助T细胞会学习知道这些抗原是该「对付」的外来物,B细胞会制造抗体,抗体会与抗原结合,并中和抗原,杀手T细胞则会攻击遭感染的细胞及微生物。某些细胞还会变成记忆细胞,可与未来再度出现的入侵者作战。
谢世良说,要谈到免疫的概念,还有一人的贡献卓着,那就是7年前因脑癌过世的简韦(Charles A. Janeway)。他在1989年提出「模式辨识受体」(pattern recognition receptor)的理论,即先天免疫系统,第一时间会「侦测」到病原体,且有反应。
中研院生物医学研究所研究员严仲阳说,过去科学家不知道体内发现的一些蛋白质有何作用,巴特勒(Bruce A. Beutler)在免疫缺损小鼠身上,以传统遗传学方法,发现某种先天免疫受体,证实了模式辨识受体理论;这些受体最多存在于树突细胞,之后其他科学家心循着相同途径,陆续找到更受体。
治自体免疫疾病可望突破瓶颈
台湾的阳明大学临床医学研究所所长谢世良说,新的研究也发现,树突细胞似也能对付自体免疫疾病;突变的树突细胞过度反应,呈现自我抗原,病患体内免疫系统制造大量抗体对抗自己,因此,若能抑制树突细胞呈现自我抗原的能力,便可缓解、控制自体免疫疾病症状。
李威震说,类似的方法也可用于器官移植,抑制T细胞,使新器官不产生排斥。
在传染病方面,谢世良说,就如爱滋病、C型肝炎至今都尚未出现有效疫苗,主要因为病毒变异高,利用树突细胞培养抗原,或可研发各样抗病毒的疫苗,也能加强疫苗的效果。
目前已知,树突细胞可加强疫苗佐剂的效用,过去为增加疫苗功效而使用佐剂,得适量注射到体内,才能了解反应,利用树突细胞体外培养技术,可在实验室利用佐剂实际刺激树突细胞,预测在人体上的实际效用。
免疫学的天空无限宽广,有助人类对抗癌症、传染病、自体免疫及更多发炎疾病,未来医学在治疗、预防上应能藉此突破现有瓶颈。
免疫疗法抗癌量身订制OK啦
人们发现、了解树突细胞,不仅解开身体免疫反应如何启动之谜,也在对抗癌症、自体免疫性疾病、传染病或加强疫苗效用等领域,开闢了新方向。
在诺贝尔医学奖得奖名单公布的前几天,四年前发现罹患胰脏癌的史丹曼不幸过世,这位奠定免疫学基础的学者,将多年研究成果运用在自己身上,其设计的免疫治疗方法,以自己的树状细胞攻击癌细胞,事实证明,这方法的确延长了他的生命,一般发现罹患胰脏癌的患者,平均存活期约一年。
长庚医院器官移植中心主任李威震说,史丹曼的自我治疗方法,与应用在肝癌的免疫治疗法相似,先抽取病人体内树突细胞,与癌细胞一同培养,增强树突细胞辨识癌细胞的能力,再将强化后的树突细胞植入病患体内,继续「杀敌」,人体试验结果显示,约15至20%出现反应,肿瘤缩小。
李威震说,免疫抗癌的基本原理,就是癌细胞属于突变细胞,会制造健康细胞没有的分子或蛋白质,树突细胞活化T细胞对抗不正常的抗原,将可杀死肿瘤,而据此原理设计的药物或疫苗,仅针对癌细胞,不会伤害正常细胞与组织,可提升免疫力,加强患者免疫反应对抗肿瘤,同时不会出现化学或放射治疗的副作用。
不过,要找到癌细胞表面特殊抗原,并不容易,目前较有成效的是对抗皮肤黑色素细胞瘤的研究,另外,也陆续有针对B细胞淋巴瘤、前列腺癌、结肠癌、脑癌、肺癌、肝癌等研究。
在免疫抗癌研究方面,李威震说,医界还有很多努力的空间,因人体临床试验有安全性考量,目前多在癌症末期病患身上尝试,但癌末病患免疫力低下,其免疫细胞活化能力更差,可能有其盲点;免疫治疗应走向个人化设计,「量身定做」,不能如其他治疗机转大量生产药物,相对成本较高。
这就是免疫反应。但免疫系统如何在第一时间对外来病原菌产生反应,若没有今年三位诺贝尔医学奖得主,恐怕还会是个谜。
遗传学家巴特勒(Bruce A. Beutler)在免疫缺损小鼠身上发现一种蛋白质「TLR」,是某一种先天免疫受体;细胞免疫学家史丹曼(Ralph M. Steinman)则发现「树突细胞」(dendritic cell,DC),先天免疫受体多数表现在此,最早辨识出外来入侵的病原体「非我族类」。
而昆虫免疫学家霍夫曼(Jules A. Hoffmann),利用最原始、单纯的多细胞动物「果蝇」,阐明免疫系统如何运作。
什么是树突细胞?
「这应该不是真的细胞吧!」科学家早先发现树突细胞时,发现它不像一般细胞呈圆形,而是如海星,伸展长长触角,所以多数以为它不是真细胞。台湾的阳明大学临床医学研究所所长谢世良说,当时显微镜功能不佳,树突细胞相对量少,不少研究者还怀疑搞不好是在染色过程中,不小心「人为」地将细胞加上触角。
1973年史丹曼再次在小鼠脾脏上发现这些细胞,确认它是免疫系统的一分子,并因其特殊外型,命名为树突状。
谢世良说,这些树突细胞也出现在皮肤表皮层,但称之为兰格汉氏细胞(Langerhans),因多年前解剖学者兰格汉发现这些细胞而被命名。当年树突细胞没有被深入研究,后来史丹曼发现,兰格汉氏细胞与树突细胞外型相似,应是同类,而皮肤作为第一层抵挡「外敌」的障壁,其内的树突细胞即可发挥免疫反应。
理论归理论,要将树突细胞分离出来继续研究,相当困难。真正的突破则是应用IL-4、GM-CSF等技术,将人类周边细胞的「单核球」白血球,培养出树突细胞。体外大量培养树突细胞,不仅证实其存在,也可继续让学者深入研究,更了解树突细胞的运作。
树突细胞有很强的活化免疫细胞功能,类似「哨兵」,散布在体内组织,肺脏、脾脏或皮肤、黏膜中,当入侵者出现,树突细胞会辨识出异状,吞入病原并切成碎片,也就是「抗原」,载有抗原的树突细胞会移动,来到脾脏或淋巴结,活化后天免疫反应,这就是在感染病菌时,身体淋巴会肿胀的原因。
树突细胞与巨噬细胞皆是第一线防御部队,移动的树突细胞会通知体内淋巴系统的其他免疫细胞,辅助T细胞会学习知道这些抗原是该「对付」的外来物,B细胞会制造抗体,抗体会与抗原结合,并中和抗原,杀手T细胞则会攻击遭感染的细胞及微生物。某些细胞还会变成记忆细胞,可与未来再度出现的入侵者作战。
谢世良说,要谈到免疫的概念,还有一人的贡献卓着,那就是7年前因脑癌过世的简韦(Charles A. Janeway)。他在1989年提出「模式辨识受体」(pattern recognition receptor)的理论,即先天免疫系统,第一时间会「侦测」到病原体,且有反应。
中研院生物医学研究所研究员严仲阳说,过去科学家不知道体内发现的一些蛋白质有何作用,巴特勒(Bruce A. Beutler)在免疫缺损小鼠身上,以传统遗传学方法,发现某种先天免疫受体,证实了模式辨识受体理论;这些受体最多存在于树突细胞,之后其他科学家心循着相同途径,陆续找到更受体。
治自体免疫疾病可望突破瓶颈
台湾的阳明大学临床医学研究所所长谢世良说,新的研究也发现,树突细胞似也能对付自体免疫疾病;突变的树突细胞过度反应,呈现自我抗原,病患体内免疫系统制造大量抗体对抗自己,因此,若能抑制树突细胞呈现自我抗原的能力,便可缓解、控制自体免疫疾病症状。
李威震说,类似的方法也可用于器官移植,抑制T细胞,使新器官不产生排斥。
在传染病方面,谢世良说,就如爱滋病、C型肝炎至今都尚未出现有效疫苗,主要因为病毒变异高,利用树突细胞培养抗原,或可研发各样抗病毒的疫苗,也能加强疫苗的效果。
目前已知,树突细胞可加强疫苗佐剂的效用,过去为增加疫苗功效而使用佐剂,得适量注射到体内,才能了解反应,利用树突细胞体外培养技术,可在实验室利用佐剂实际刺激树突细胞,预测在人体上的实际效用。
免疫学的天空无限宽广,有助人类对抗癌症、传染病、自体免疫及更多发炎疾病,未来医学在治疗、预防上应能藉此突破现有瓶颈。
免疫疗法抗癌量身订制OK啦
人们发现、了解树突细胞,不仅解开身体免疫反应如何启动之谜,也在对抗癌症、自体免疫性疾病、传染病或加强疫苗效用等领域,开闢了新方向。
在诺贝尔医学奖得奖名单公布的前几天,四年前发现罹患胰脏癌的史丹曼不幸过世,这位奠定免疫学基础的学者,将多年研究成果运用在自己身上,其设计的免疫治疗方法,以自己的树状细胞攻击癌细胞,事实证明,这方法的确延长了他的生命,一般发现罹患胰脏癌的患者,平均存活期约一年。
长庚医院器官移植中心主任李威震说,史丹曼的自我治疗方法,与应用在肝癌的免疫治疗法相似,先抽取病人体内树突细胞,与癌细胞一同培养,增强树突细胞辨识癌细胞的能力,再将强化后的树突细胞植入病患体内,继续「杀敌」,人体试验结果显示,约15至20%出现反应,肿瘤缩小。
李威震说,免疫抗癌的基本原理,就是癌细胞属于突变细胞,会制造健康细胞没有的分子或蛋白质,树突细胞活化T细胞对抗不正常的抗原,将可杀死肿瘤,而据此原理设计的药物或疫苗,仅针对癌细胞,不会伤害正常细胞与组织,可提升免疫力,加强患者免疫反应对抗肿瘤,同时不会出现化学或放射治疗的副作用。
不过,要找到癌细胞表面特殊抗原,并不容易,目前较有成效的是对抗皮肤黑色素细胞瘤的研究,另外,也陆续有针对B细胞淋巴瘤、前列腺癌、结肠癌、脑癌、肺癌、肝癌等研究。
在免疫抗癌研究方面,李威震说,医界还有很多努力的空间,因人体临床试验有安全性考量,目前多在癌症末期病患身上尝试,但癌末病患免疫力低下,其免疫细胞活化能力更差,可能有其盲点;免疫治疗应走向个人化设计,「量身定做」,不能如其他治疗机转大量生产药物,相对成本较高。