科学家解码部分免疫系统信息密码

　　

丹麦技术大学和哥本哈根大学的一组研究人员，研究建立了免疫应答体系的神经网络结构模型，通过这一神经网络控制机体对疾病进行抵抗，指导免疫系统的工作编码。人体具有天然的内在防疫机制，防疫机制为阻止外源病原侵入人体提供信息或是pin码，这些pin码信息就为整个人体免疫系统工作提供编码信息。

 

然而免疫系统绝对是一种复杂的系统，直到现在位置，科学家们还不清楚免疫系统是如何为机体提供如此精确的免疫治疗的。去年，由副教授Morten Nielsen和Søren Buus教授领导的研究小组成功地破译人体的免疫系统编码。现在科学家们已经破译整个免疫系统的工作体系，可绘制完整的免疫系统构架，他们已经清楚免疫系统的运行方式，它们如何检查内源与外源的物质判别它们是否为侵害人体的抗原物质。研究结果对癌症治疗、抗感染治疗和移植手术都具有非凡的意义。

 

破译免疫系统的挑战

在人的整个生命过程中，即便是对同一种疾病免疫系统也不会有两个完全一致的免疫应答，而且世界上的还存在许多某些我们不能治愈或是不能用疫苗控制的疾病，引起以上结果的原因是：人类的免疫系统实在太复杂。

 

免疫系统保护机体免受细菌、病毒和癌症的侵害，免疫系统的T细胞肩负巡逻检查的职责，T细胞检查机体细胞有无感染，是否有生物学上的改变，是否具有缺陷。如果在细胞膜外存在有小分子的物质或是抗原物质，T细胞会识别这些物质并对它们产生相应的反应。幸运的是，T细胞对我们自身细胞上的抗原物质可做到视而不见，T细胞只有在遇到不属于自己的抗原物质的时候才会警告免疫系统作出反应。移植手术后的并发症就是这样产生的，T细胞发现移植的器官不属于自身抗原范畴，就刺激T细胞攻击抵抗移植的器官。在自身免疫疾病中，实际上T细胞开始失灵，变得过分敏感，对自身的抗原失去耐受性，于是开始攻击自身组织。

 

组织型分子监视自身细胞

正常情况下，T细胞只有遇到外源抗原时才会起反应，这些反应主要由组织型分子指导产生。组织型分子是“样品”，通过选择一些来自体内的蛋白的片段，通过两种途径递呈给T细胞。其中的一种途径是，I型组织型分子，提呈内源性抗原（细胞内的抗原，比如病毒）。另一种途径是，II型组织型分子，提呈外源性抗原（细胞外的抗原，比如细菌）。通过以上两种途径，免疫系统识别这些抗原是否对机体具有威胁。这些信息对免疫系统执行功能具有关键的意义，一旦信息传递出现错误就可能导致严重的疾病或是致死。

 

“样品”就是免疫系统的pin码

这些样品的选择在免疫系统中起重要的作用，如果微生物能避开组织型分子（样品），那么它们就避开整个免疫系统。免疫系统为了避免以上情况的发生，发展大量的II型和I型组织型分子，它们通过不同的途径发展起来。每个人的每个组织型分子具有少量的变异体（免疫系统的pin码），但是这些分子通过各种组合方式进行组合，因此人类就拥有大量的组织型分子变异体。

 

编码保护免疫系统

大量的组织型分子变异体意味着，微生物不清楚它们会遇到哪种组织型分子复合体，即便清楚将遇到哪种，微生物在下次进入机体时不能利用这些已知的信息，躲避免疫系统，因为免疫系统的pin码会发生变异。

 

Søren Buus教授说，这种防疫策略为免疫系统提供了抵御外敌侵入的最有力的方法，就好像我们的信用卡通过PIN码保护客户的交易安全一样。同时，这些防疫机制是科学家研究免疫系统和根据免疫原则设计治疗方案的最大障碍。Søren Buus是哥本哈根大学国际就健康免疫和微生物学系的教授。

 

Buus教授认为，如果我们了解T细胞的工作机制，我们可以用这些知识来诊断和治疗疾病。为了了解这些免疫机制，我们首先要准确的鉴定组织型分子的片段，这些分子在两种途径中起作用。这些组织型分子可应用于新的治疗方法或是疫苗中，因为只要组织型分子在适当的途径中起作用就能激活免疫反应。

 

今天，研究者了解人体大约存在有5000种不同的组织型分子。每个人类个体都表达独一无二的组织型分子库，因此两个人遭遇相同的疾病时也不会有完全相同的免疫反应。这也就能解释医生在进行移植手术时将对面大量的并发症，因此在进行移植手术时要选择最佳的移植配型。如果研究人员可准确的鉴定每个组织型分子的片段信息和作用的途径，也就是说鉴定所有的pin码，那么科学家就能揭开免疫系统的神秘面纱。

 

到现在为止，尽管大量的组织型分子已经被科学家发现，揭示免疫系统的编码还是被认为是一项令人畏惧且不可能完成的任务。但是，去年副教授Morten Nielsen和Søren Buus教授领导的研究小组想办法弄清楚I型组织型分子的路径和分子特点，现在这个研究小组的成员在人造神经网络技术的帮助下，继续研究II型组织型分子的特点和作用途径。

 

前景：破译针对疾病的免疫系统密码

对单个病人而言，人造神经网络可使科学家鉴定病人的组织型分子（pin码），他们能预测组织型分子可能出现的组合形式，和作用的途径。比如说，假如病人对某种疾病没有反应，那么科学家就可以寻找那种可对疾病有反应的组织型分子，并生产这种分子对抗抗原（细菌、病毒和癌症）。总的来说，神经网络的方法可以帮助研究者研究各种组织型分子和变异的组织型分子。

 

Søren Buus教授说，我们还能根据这些知识设计抵抗疾病的疫苗。这个神经网络为了解免疫系统提供了最大的便利。

 

研究结果发表在2008年7月4号的PloS计算生物学上。

 

（生物通 张欢）