免疫學從 Jenner 的牛痘接種（1796）到現代的免疫檢查點療法和 mRNA 疫苗，已演變為整合分子辨識、細胞信號轉導和系統動態的定量科學。先天和適應性免疫的劃分在概念上清晰，但在分子層面高度交織。
先天免疫的分子感測
PRR 家族包括膜結合的 TLRs、細胞質的 NLRs（NOD-like receptors）和 RLRs（RIG-I-like receptors）。TLR 信號：TLR4-LPS 結合→MyD88 和 TRIF 接合蛋白→NF-κB 活化（促炎細胞激素轉錄）和 IRF3 活化（I 型干擾素產生）。NLR 家族中 NLRP3 炎性體（inflammasome）的發現（Martinon et al., 2002）是近年免疫學的重大突破：NLRP3 + ASC + pro-caspase-1 組裝→caspase-1 活化→切割 pro-IL-1β 和 pro-IL-18 為活性形式→促炎反應；同時切割 gasdermin D → N 端片段在細胞膜打孔→pyroptosis（炎性程序性死亡）。NLRP3 的異常活化與痛風（尿酸結晶）、動脈粥樣硬化（膽固醇結晶）、阿茲海默症（Aβ 纖維）和第二型糖尿病（IAPP）相關。canakinumab（anti-IL-1β）的 CANTOS 試驗證實抗炎治療可降低心血管事件，確立了「發炎-疾病」假說。
cGAS-STING 路徑：細胞質 DNA 感測器 cGAS 辨識異位 DNA（病毒或自身受損 DNA）→合成 2'3'-cGAMP→活化 STING→TBK1→IRF3→I 型干擾素。這條路徑是 DNA 病毒防禦的核心，也在腫瘤免疫中發揮作用——STING 促效劑正在進行腫瘤免疫治療的臨床試驗。
適應性免疫的分子基礎
TCR 和 BCR 的多樣性由 V(D)J 重組產生（Tonegawa, 1987 年諾貝爾獎）：RAG1/RAG2 重組酶切割 V、D、J 基因片段→TdT 加入隨機核苷酸（N-addition）→連接。理論上可產生 >10¹¹ 種不同的受體。B 細胞還有體細胞超突變（SHM，AID 酶催化）和類別轉換重組（CSR），在生發中心（germinal center）進行親和力成熟。
T 細胞活化需要三個信號：Signal 1（TCR-pMHC 結合）、Signal 2（共刺激信號，CD28-B7 交互作用）、Signal 3（細胞激素極化方向）。缺乏 Signal 2 → T 細胞無反應（anergy），這是外周免疫耐受的機制之一。CTLA-4 和 PD-1 是免疫檢查點（checkpoint）——表達於活化 T 細胞表面，傳遞抑制信號防止過度免疫反應。腫瘤利用 PD-L1 上調「踩剎車」逃避免疫殺傷。免疫檢查點抑制劑（anti-CTLA-4：ipilimumab；anti-PD-1：pembrolizumab/nivolumab）釋放 T 細胞活性→恢復抗腫瘤免疫（Allison & Honjo, 2018 年諾貝爾獎）。
免疫記憶的細胞與分子基礎
記憶 T 細胞分為中央記憶型（TCM，淋巴組織循環，高增殖潛力）和效應記憶型（TEM，組織駐留，快速效應功能）。組織駐留記憶 T 細胞（TRM）不循環，長期駐紮在屏障組織（皮膚、肺、腸）提供前線即時防禦。長壽漿細胞（long-lived plasma cells）在骨髓中持續分泌抗體數十年——這是疫苗長效保護的細胞基礎。
mRNA 疫苗（如 BNT162b2）的免疫學：LNP 遞送修飾 mRNA（N1-methylpseudouridine 避免 TLR 感測）→ 細胞翻譯 spike 蛋白→MHC-I 和 MHC-II 呈現→同時誘導 CD8⁺ 和 CD4⁺ T 細胞反應 + 生發中心 B 細胞親和力成熟→中和抗體和記憶細胞。