值得铭记的科学家：B淋巴细胞之父——Max Dale Cooper

千姿百态

我们现在知道，B淋巴细胞的祖细胞在胚胎中期存在于胎肝的造血细胞岛中，此后B淋巴细胞的产生和分化场所逐渐从肝脏进入骨髓。成熟B细胞主要定居于淋巴结皮质浅层淋巴小结和脾脏红髓和白髓淋巴小结内。B细胞在抗原刺激下可分化为浆细胞，浆细胞可合成和分泌抗体，主要执行机体的体液免疫。人类获得这些基本的免疫学知识，必须感谢一个著名的美国科学家，这个科学家的名字叫Max Dale Cooper。50年的今天， Cooper在《自然》杂志发表论文明确提出，淋巴细胞能分为T和B淋巴细胞两类，其中B淋巴细胞负责分泌抗体。

1963年免疫学有一个重要问题没有解决，细菌和病毒的结构有巨大差异，免疫系统对细菌和病毒发起的免疫反应是否一样。

1963年的免疫学领域，只知道淋巴细胞能产生抗体，并不了解淋巴细胞有完全不同的两种类型。1963年，Max Dale Cooper加入明尼苏达大学Robert Good团队，1965年，该团队发现淋巴细胞有两种类型。

1965年元旦期间，Good、Cooper和Raymond Peterson在《自然》杂志上发表了一篇论文，描述了两类淋巴细胞。这一研究启动了现代免疫学革命，如免疫缺陷、肿瘤免疫的相关研究，导至了单克隆抗体技术的出现。

1960年代，化学方法研究免疫的学者取得了一定进展，他们发现抗体分子是一些蛋白质，这些蛋白通过两个结合点识别并结合抗原的特定区域。抗体是两个重链和两个轻链，N 末端氨基酸残基多变，C末端结构稳定。

第二个阵营主要在细胞和整体器官水平研究，克隆选择理论是他们的依据。克隆选择理论认为，淋巴细胞有不同类型，每个细胞都是独特的或克隆的，每个细胞都拥有独特的表面受体，这种受体和抗原结合可启动细胞分裂形成克隆。克隆选择理论是澳大利亚WEHI研究所Frank Macfarlane Burnet和芝加哥大学David Talmage在1950年代后期提出的。克隆选择理论给免疫学提供了理论框架，但是缺乏直接存在这种克隆证据和工作原理的解释。

1961年，澳大利亚WEHI研究所Jacques Miller发现，胸腺切除小鼠能正常存活，但不会对其他种属小鼠移植皮肤产生排异反应。这一发现说明，胸腺是负责执行移植排异反应细胞的发源地，但是Miller的研究并没有得到普通接受（重要的发现，开始遇到的遭遇几乎类似）。当时免疫学界普遍认为淋巴细胞是抗体产生的唯一来源，但他们不知道淋巴细胞是否会对移植物产生抗体，更不了解这种抗体产生的具体过程。

儿科医生和临床免疫学家Cooper已经通过临床观察发现存在两类不同类型淋巴细胞的线索。Cooper发现，一种维斯科特-奥尔德里奇综合征(Wiskott-Aldrich syndrome)患者，这种病是一种X性染色体异常的遗传病，有这种病的患者容易出现严重的疱疹病毒感染，伴随免疫功能缺陷。奇怪的是，这种患者血液中抗体水平非常高。相反，患有另外一种X性染色体异常的遗传病先天性性丙种球蛋白缺乏症的男孩能有效控制病毒感染，尽管他们缺乏抗体。这一临床现象结合Miller的实验强烈说明，产生抗体的淋巴细胞和来自胸腺对抗移植物（也抗病毒）的淋巴细胞可能是两类不同的细胞。

腔上囊鸟类体液免疫系统B淋巴细胞分化成熟的中枢器官，位于泄殖腔背侧的囊状结构，是鸟类特有的结构。因是意大利解剖学家H.法布里奇乌斯发现，所以腔上囊又称法氏囊。1965年时，生物学界认为腔上囊是内分泌器官，但是在Poultry Sci发表的一篇论文中，科学家Bruce Glick等意外发现，鸡切除腔上囊后，本来是希望观察会产生内分泌或发育的改变，竟然发现这种鸡产生抗体的能力严重不足，研究提示这一器官是鸡产生抗体的关键。

这个研究开始并没有引起大家的注意，但Cooper是意识到这个意外结果个中端倪的少数免疫学家之一。Good和Cooper决定重复这个研究，当然他们有更大的目标，他们希望观察鸡的胸腺和腔上囊是否分别负责不同的免疫功能（Cooper早就有这个想法）。但是，鸡腔上囊切除后出现矛盾结果，有的不能产生抗体，有的仍然能产生抗体。Cooper分析可能是腔上囊切除时，有部分动物的免疫细胞已经离开了腔上囊，根据这个假设，他在腔上囊或胸腺切除后1天使用放射线对动物进行处理，目的是将已经离开胸腺和腔上囊的淋巴细胞全部杀死，利用这个办法来确定这两个器官在免疫系统发育中的作用。1965年1月9日（50年前的今天），他们将论文发表在《自然》杂志上。他们的研究发现，给切除腔上囊的动物注射牛血清白蛋白或布鲁氏菌不能使动物产生抗体。这种动物血清中完全缺乏大部分抗体类型，但是依赖胸腺的脾脏白髓区完全正常。这种特征和X性染色体异常先天性性联丙种球蛋白缺乏症一致。

1966年，Cooper等在《实验医学杂志》再发重要研究论文，他们使用经过放射线照射并切除胸腺和腔上囊的鸡，阐述了两个器官能分别产生两类不同功能免疫细胞，他们发现B(bursa-derived)细胞负责产生抗体，T(thymus-derived)细胞负责迟发型超敏反应、移植物抗宿主和皮肤移植排异等细胞免疫功能。

这种两类淋巴细胞模型能清楚解释两类不同的免疫缺陷疾病。X性染色体异常先天性性丙种球蛋白缺乏症是缺乏产生抗体的免疫细胞，而细胞免疫功能正常，这种疾病可能是因为缺乏B 淋巴细胞；而瑞士型先天性性丙种球蛋白缺乏症患者抗体产生和细胞免疫功能都缺乏是因为缺乏产生两种细胞的共同祖先细胞。

现在留下一个非常重要的问题是，哺乳动物没有腔上囊，那么负责腔上囊功能的哺乳动物的器官是什么？随后10年，科学家经常问Cooper一个问题，有没有找到哺乳动物的腔上囊？

寻找哺乳动物的腔上囊的工作非常艰苦，开始阶段Cooper猜测是小肠，但空费大量精力最终是失败。

1974年，这个问题最终有了答案。Cooper和英国伦敦学院大学的两个科学家Martin Raff 和 John Owen，使用小鼠14天胚龄的胚胎肝脏细胞时，经过4-7天培养出B淋巴细胞。同时来自澳大利亚WEHI的Gustav Nossal团队和瑞士日内瓦大学的Pierre Vassalli团队，使用小鼠骨髓也培养出B淋巴细胞。这些研究说明，负责造血的骨髓具有和腔上囊一样的功能。

1970年代晚期，对淋巴细胞分类研究开始对白血病和淋巴瘤治疗产生影响。人们可以对导至血液病的细胞类型和起源进行精确分类，急性淋巴细胞白血病可能是B细胞起源的，也可能是T细胞起源的，或两者都不属于。不同的细胞起源治疗方法往往不同。

B淋巴细胞的发现对生命科学影响最深刻的，应该是导至杂交瘤或单克隆抗体技术的发明。1975年，英国剑桥MRC分子生物学实验室两位科学家，Georges Köhler和César Milstein将B细胞和骨髓瘤细胞融合，这种细胞能产生单克隆抗体。1984年，1984年，Köhler、Milstein 和Niels Jerne因为单克隆抗体技术获得生理学或医学诺贝尔奖。

单克隆抗体对生物医学的发展具有重大影响，利用这种技术制造的抗体几乎能作为任何目标分子和细胞进行鉴定和分离。单克隆抗体也被作为诊断和治疗分子应用于临床。Cooper的发现对传统的克隆选择理论提供解释，如克隆形成的分子基础。1976年Susumu Tonegawa对这一问题提出了解释，B细胞可以通过三种基因片段的不同组合制造出大量不同类型的抗体。现在人们对关于抗体数量巨大的基因、细胞和器官基础都有了比较清楚的理解。1980年代，T细胞的克隆属性也被阐述清楚。

让我们记住这个为人类健康有突出贡献的科学家：Max Dale Cooper。

来源：科学网博客/孙学军