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3 · 第1學期免疫學適應性免疫

適應性免疫概論

Adaptive Immunity Overview

難度 2 · 基礎immunology

適應性免疫(Adaptive Immunity)是脊椎動物獨有的免疫臂膀,以淋巴細胞的克隆選擇(clonal selection,Burnet 1957)為核心邏輯:每個淋巴細胞攜帶獨特的抗原受體,遇到匹配抗原時被選殖性擴增。此系統具備四大特性——專一性(specificity)、多樣性(diversity)、記憶性(memory)和自我耐受性(self-tolerance)。

淋巴細胞發育與選擇

B 細胞在骨髓中經歷 pro-B → pre-B → immature B → mature B 的分化過程。V(D)J 重組由 RAG1/RAG2 重組酶催化,將免疫球蛋白重鏈的 V、D、J 基因片段隨機拼接。組合多樣性(combinatorial diversity,人類有 ~51V × 27D × 6J 重鏈片段)加上連接多樣性(junctional diversity,由 TdT 隨機加入 N-nucleotides)理論上可產生 >10¹¹ 種受體。在骨髓中,自我反應性 B 細胞經歷負向選擇:透過受體編輯(receptor editing)改變輕鏈、無能化(anergy)或凋亡(clonal deletion)來維持中樞耐受。

T 細胞在胸腺中經歷正向選擇(positive selection,能與自身 MHC 適度結合的細胞存活)和負向選擇(negative selection,與自體抗原-MHC 強結合的被刪除),確保成熟 T 細胞既能辨認 MHC 又不攻擊自身。AIRE 蛋白在胸腺髓質上皮細胞中驅動組織限制性抗原的異位表現,擴展負向選擇的覆蓋範圍;AIRE 基因突變會導致自體免疫多內分泌病變候群(APS-1/APECED)。

活化與效應機制

T 細胞活化需要三重信號:Signal 1 為 TCR 辨認 pMHC 複合物(CD4 配對 MHC-II、CD8 配對 MHC-I);Signal 2 為共刺激分子的交互作用(CD28 結合 APC 上的 B7);Signal 3 為細胞激素環境決定分化方向。缺乏 Signal 2 會導致 T 細胞進入無能化狀態而非活化,這是外周耐受的重要機制。CTLA-4 和 PD-1 作為免疫檢查點,分別透過競爭 B7 結合和抑制 TCR 下游訊號來煞車——腫瘤利用 PD-L1 表現來逃避 T 細胞攻擊,而免疫檢查點抑制劑(anti-PD-1/PD-L1,如 pembrolizumab 和 nivolumab)釋放此抑制,恢復抗腫瘤免疫力(2018 年諾貝爾生理醫學獎,Allison & Honjo)。

B 細胞的 T-dependent 活化發生在次級淋巴器官的生發中心(germinal center, GC)。GC 暗區(dark zone)進行體細胞超突變(AID 酶催化 Ig 可變區突變率達 10⁻³/bp/division),亮區(light zone)由 FDC 上的抗原-抗體複合物和 Tfh 細胞競爭性篩選高親和力突變體,實現親和力成熟。類別轉換重組(CSR)同樣由 AID 介導,在 switch regions 催化 DSB 再接合,將 IgM 轉換為 IgG/IgA/IgE。

免疫記憶的分子基礎

記憶 B 細胞和長壽漿細胞(LLPCs,在骨髓中可存活數十年)是疫苗保護力的基礎。記憶 T 細胞分為效應記憶(TEM,循環並快速產生效應功能)、中樞記憶(TCM,高增殖潛力,居於次級淋巴器官)和組織駐留記憶(TRM,定居於屏障組織提供最前線防禦)。

臨床轉譯

mRNA 疫苗(如 BNT162b2):遞送編碼抗原的 mRNA → 宿主細胞翻譯蛋白 → MHC-I/II 呈現 → 同時誘導 CD8⁺、CD4⁺ 和 GC 反應。CAR-T 療法將患者 T 細胞裝上嵌合抗原受體繞過 MHC 限制直接辨認腫瘤抗原(如 CD19),在 B-ALL 中達到 >80% CR 率。

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