Adaptive Immunity

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适应性免疫(Adaptive Immunity),又称特异性免疫或获得性免疫,是脊椎动物免疫系统的第三道防线,也是最高级的防御机制。与固有免疫的非特异性反应不同,适应性免疫通过T细胞B细胞表面的抗原受体(TCR/BCR),对特定的抗原进行精准识别和清除。其核心特征包括高度的特异性、通过V(D)J重排产生的受体多样性、以及能够产生免疫记忆。这种记忆功能是所有疫苗起效的生物学基础,也是现代免疫治疗(如 CAR-T、PD-1抗体)的核心作用靶点。

适应性免疫
Adaptive Immunity (点击展开)


[Image of T cell and B cell interaction diagram]

精准打击与长效记忆
系统属性
英文名称 Adaptive Immunity
启动时间 延迟 (>96小时)
核心细胞 T淋巴细胞, B淋巴细胞
识别机制 TCR/BCR 识别 抗原表位
两大分支
体液免疫 B细胞 $\rightarrow$ 抗体
细胞免疫 T细胞 $\rightarrow$ 细胞杀伤
关键分子 MHC, 细胞因子
应用领域 疫苗, CAR-T

核心原理:克隆选择与扩增

适应性免疫的运作遵循 Frank Macfarlane Burnet 提出的克隆选择学说


  • 多样性 (Diversity): 通过基因层面的 V(D)J重排,机体预先产生了数以亿计的带有不同受体(TCR/BCR)的淋巴细胞克隆,理论上能识别自然界中几乎所有的抗原。
  • 选择 (Selection): 当特定抗原进入机体,只有表面受体能与其结合的那个淋巴细胞克隆被激活。
  • 扩增 (Expansion): 被激活的细胞进行爆发式分裂(克隆扩增),形成一支专门针对该抗原的“军队”。
  • 记忆 (Memory): 战斗结束后,大部分效应细胞凋亡,但少数分化为记忆细胞。再次遇到同种抗原时,它们能迅速被激活(二次免疫应答)。

两大分支:体液与细胞

适应性免疫根据效应机制不同,分为体液免疫和细胞免疫,二者协同工作。

特征 体液免疫 (Humoral) 细胞免疫 (Cellular)
效应细胞 B细胞 $\rightarrow$ 浆细胞 T细胞 (主要是 CD8+ T细胞)
作用分子 分泌型抗体 (IgG, IgM等) 穿孔素, 颗粒酶, FasL
靶标 细胞外的病原体、毒素。 胞内感染细胞、癌细胞
识别限制 直接识别天然构象抗原。 必须识别 MHC 呈递的抗原肽。

启动机制:三信号模型

T 细胞的完全激活需要抗原呈递细胞 (APC) 提供三个信号,这也是疫苗和 CAR-T 设计的关键:


  • 信号 1 (识别): TCR 与 APC 表面的 MHC-抗原肽复合物特异性结合。决定了“打谁”。
  • 信号 2 (共刺激): APC 表面的 B7分子 (CD80/86) 与 T 细胞表面的 CD28 结合。决定了“打不打”。(缺乏此信号会导致 免疫无能)。
  • 信号 3 (细胞因子): 环境中的 细胞因子 (如 IL-12, IL-4) 指导 T 细胞分化为不同的亚群 (如 Th1, Th2, Treg)。决定了“怎么打”。

临床应用:从疫苗到细胞治疗

对适应性免疫的操纵是现代医学的基石:
疫苗 通过引入无害抗原,人为诱导适应性免疫记忆。
免疫检查点抑制剂 癌细胞常通过 PD-L1 抑制 T 细胞。使用 PD-1 抗体可阻断这一抑制信号,重新激活 T 细胞杀伤肿瘤。
CAR-T 疗法: 将 T 细胞进行基因改造,使其装配上能直接识别肿瘤抗原的“嵌合抗原受体”(无需 MHC 呈递),实现了适应性免疫的“人工合成”。

       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Burnet FM. (1959). The Clonal Selection Theory of Acquired Immunity. Vanderbilt University Press.
[点评]:免疫学的基础理论。Burnet 凭借此理论和免疫耐受的发现获得诺贝尔奖。

[2] Zinkernagel RM, Doherty PC. (1974). Restriction of in vitro T cell-mediated cytotoxicity. Nature.
[点评]:发现了 MHC 限制性,即 T 细胞必须同时识别 MHC 分子和抗原肽,解释了适应性免疫识别的分子机制。

[3] June CH, Sadelain M. (2018). Chimeric Antigen Receptor Therapy. New England Journal of Medicine.
[点评]:综述了如何利用适应性免疫原理,通过合成生物学手段改造 T 细胞(CAR-T)来治疗癌症。

           免疫防御体系 · 知识图谱
上级系统 免疫系统固有免疫
核心组分 T细胞B细胞抗体MHC
关键过程 V(D)J重排抗原呈递体液免疫细胞免疫