来自免疫系统的5堂人生课

This digitally-colorized scanning electron micrograph depicts four magenta-colored, spherical methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) bacteria in the process of being phagocytized by a blue-colored human white blood cells in this undated handout photo. TO MATCH SPECIAL REPORT USA-UNCOUNTED/SURVEILLANCE National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID)/Handout via REUTERS ATTENTION EDITORS - THIS IMAGE WAS PROVIDED BY A THIRD PARTY. EDITORIAL USE ONLYONLY - TM3EC961L2E01
This digitally-colorized scanning electron micrograph depicts four magenta-colored, spherical methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) bacteria in the process of being phagocytized by a blue-colored human white blood cellsImage: REUTERS
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科学家热衷于类比。我们不断使用类比来传达我们的科学研究方法和发现。

作为一名免疫学家,我注意到,我们对健康、运转良好的免疫系统所反复使用的许多类比,都体现了优秀的行为特质。因此,我们都应努力在一定程度上更像免疫系统中的细胞,并在生活和工作场所中效仿这些特质。

以下是来自免疫系统的五堂人生课。

1. 组建多元化、协作型团队

我们的适应性免疫系统以一种非常特定的方式运作,以侦测并清除感染和癌症。要发挥功能,它依赖于高效的团队协作。

这一免疫团队的核心是树突状细胞。它们是免疫系统的哨兵和领导者,类似于教练、首席执行官和董事。

它们通常游历广泛,拥有丰富的“人生阅历”。对树突状细胞而言,这意味着它们曾在身体器官中侦测到病原体。也许它们曾在肺部接触流感病毒,或在蚊虫叮咬后于皮肤中遭遇登革热病毒。

树突状细胞构成了一个监测网络——此处以皮肤中呈红色染色的细胞为例。Image: Ed Uthman(美国德克萨斯州休斯敦)via Wikimedia Commons,CC BY

经历此类过程后,树突状细胞会前往当地的淋巴结——这类器官的结构旨在促进免疫细胞的协作与团队合作。

在这里,树突状细胞如同最优秀的领导者,分享其人生阅历,并为其团队(多种其他细胞类型)提供愿景和方向。这使免疫细胞团队得以被激活,并朝着共同目标协同努力——即清除相关病原体。

树突状细胞策略中最重要的一点,是认识到多元专长相结合所蕴含的力量。免疫团队成员必须来自不同背景,才能取得最佳成果。

为此,树突状细胞会分泌一类称为趋化因子的小分子。趋化因子促进不同类型免疫细胞之间的有效沟通,帮助树突状细胞与团队商讨其计划。在免疫学中,我们将这一过程称为“募集”。

这是一张淋巴结的三维图像,其中以红色和蓝色显示产生趋化因子的细胞。Image: Joanna Groom/WEHI,作者提供

与我们的工作场所非常相似,多元化在此至关重要。可以说,若树突状细胞只募集更多的树突状细胞,我们的免疫系统将完全无法履行其职能。树突状细胞转而招募T细胞(以及其他细胞),并分享关键知识与策略,以引导免疫细胞采取有效行动。

随后,T细胞可以将这些计划传递下去——它们或是准备直接对病原体采取行动,或是与其他细胞类型协同作战,例如能够产生保护性抗体的B细胞。

通过这种方式,树突状细胞建立起一支丰富多元的团队,共同协作清除感染或癌症。

2. 通过正向与负向反馈学习

免疫细胞是出色的学习者。

在发育过程中,T细胞的成熟方式依赖于正向和负向反馈。这一过程发生在胸腺中。胸腺是位于胸部前方的一个器官,其功能最初由澳大利亚科学家杰克·米勒(因其发现而获得2018年日本国际奖)。

在成熟过程中,T细胞经历反复试错的过程,并同等程度地接受批评与建议,以确保它们在离开胸腺时,能够“经过训练”,对其所“识别”的事物(例如来自自身身体或外来病原体的分子)做出恰当反应。

重要的是,这一过程是平衡的,T细胞必须同时接受正向和负向反馈才能恰当成熟——任何单一一种反馈过多或过少都是不够的。

在免疫系统这一多元团队中,细胞既可以是学生,也可以是老师。这一过程发生在免疫应答期间,树突状细胞、T细胞和B细胞之间会进行密集的相互作用。

在这一支持性环境中,多轮反馈使B细胞能够更有效地控制感染,针对每种病原体量身定制抗体。

这种反馈的效果极为强大,它能够使细胞不再针对自身身体发起攻击,转而将其转化为免疫系统团队的积极参与者。

开发促进建设性反馈的途径,有望纠正自身免疫性疾病。

这张经放大的淋巴结切片图中的颜色,显示了不同细胞类型在免疫应答过程中相互作用的情况。Image: Joanna Groom/WEHI,作者提供

3. 针对每种情况的独特应对

我们的免疫系统深知情境的重要性——它不依赖“一刀切”的方式来应对所有感染。

这使免疫系统的细胞能够针对不同类型的病原体做出精准应对,例如病毒、真菌、细菌和蠕虫(寄生虫)。

在这些不同的情境中,即便参与应答的团队成员相同(或相似),我们的免疫系统也展现出情绪智能,并根据其遭遇的不同情况或病原体,运用不同的工具和策略。

重要的是,我们的免疫系统需要审慎控制攻击性反应,才能清除危险。若反应过于强硬,则会造成附带性组织损伤,例如过敏和哮喘中所见的情况。相反,反应过弱则会导致免疫缺陷、慢性感染或癌症。

免疫学研究人员的一个主要研究目标,是学习如何利用平衡且量身定制的免疫应答以实现治疗效益。

4. 注重工作与生活的平衡

当我们过度劳累且休息不足时,我们无法发挥最佳状态。我们的免疫细胞也是如此。

过度劳累的免疫细胞通常被称为“慢性耗竭”。在这种状态下,T细胞无法再有效攻击肿瘤细胞或受病毒感染的细胞。它们变得懒散且效率低下,就像我们过度操劳时一样。

对T细胞而言,这种转向耗竭的过程有助于确保应答的平衡,并避免附带性损伤。然而,病毒和癌症会通过主动促使耗竭,利用免疫应答中的这一弱点。

发展迅速的免疫疗法领域已直面免疫系统的这一局限,从而研发出新的癌症疗法。这些疗法使细胞摆脱耗竭状态并使其恢复活力,从而让它们重新变得有效。

这种治疗途径(称为“免疫检查点抑制”)就像是为你的T细胞准备的自我护理水疗日。它能使T细胞恢复活力,重新激发其斗志和效率。

这一成果彻底改变了癌症的治疗方式,并使2018年诺贝尔生理学或医学奖授予了该领域的两位先驱,詹姆斯·P·艾利森和本庶佑。

5. 从人生经历中学习

我们适应性免疫系统的基石,是能够记住过去的感染。通过这种方式,当我们多次遭遇同一病原体时,它能够更快速、更有针对性地作出应对。

从字面上讲,如果它没有要了你的命,它就会让你的免疫系统变得更强。

疫苗正是利用了这一作用方式,在不存在感染风险的情况下,为免疫细胞提供免疫记忆。

目前仍需研究,以确定能够促成这一应答的记忆细胞形成途径。研究人员的目标是发现哪些记忆最为高效,以及如何使其专门针对疟疾、艾滋病毒(HIV)感染和季节性流感等难以治疗的感染。

尽管生活中可能没有疫苗所提供的捷径,但在经历挑战之后,确实花时间反思和学习,能够帮助我们找到更好、更快的方案,以应对未来的问题。

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