1984年诺贝尔生理学与医学奖课件.ppt

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1、1,1984年诺贝尔生理学与医学奖,报告人：程禄山,Nobel prize,2,获得1984年诺贝尔生理学与医学奖的三位科学家,丹麦免疫学家杰尼,阿根廷免疫学家米尔斯坦,德国免疫学家科勒,3,杰尼的个人简介,尼尔斯杰尼（Niels Kaj Jerne）是一位英国出生的丹麦免疫学家。1911年生于英国伦敦。1914年随父母移居荷兰。1928年，他在荷兰鹿特丹一所大学毕业，获学士学位。1928年-1930年，在莱特大学攻读物理学。,4,1930年以后前往哥本哈根。1938年-1943年，进入哥本哈根大学攻读医学。1947年获得哥本哈根大学医学博士学位。1943年-1956年，在丹麦国家血清研究所生

2、物标准局兼职工作。1951年成为该研究所副教授。1956年加入世界健康组织。1960年-1962年，担任日内瓦大学生物物理学教授。,5,1962年-1966年，担任匹兹堡大学微生物学教授。1966年-1971年，应邀担任法兰克福歌德大学实验疗法教授，同时领导了保罗埃利希研究所。1971年-1980年，创建并领导了巴塞尔免疫学研究。1980年退休。退休后曾受聘于法国帕斯托研究所。1978年，他成为美国哲学学会会员。,6,1966年成为柏林罗伯特.科赫研究会荣誉会员。1967年成为丹麦皇家科学院荣誉院士。1970年获得盖尔德纳基金会国际大奖。1975年成为英国艺术与科学研究院外籍荣誉院士。他曾被哥

3、伦比亚大学、芝加哥大学、哥本哈根大学、巴塞尔大学和鹿特丹大学授予荣誉博士学位。1982年获得法兰克福大学授予的保罗.埃利希金质奖章。主要著作：亲和力的研究、抗体形成的自然选择理论、免疫学思考、抗体形成的自然选择理论：最近10年、关于免疫系统的网络学说、免疫系统的再生理论。,7,杰尼提出的三个关于免疫学的学说,1955年，他首先提出了抗体形成的“天然”选择学说。他认为最初进入动物体内的抗原有选择地与“天生”就存在于体内的“天然”抗体结合，然后一起进入细胞，并给细胞以信号，使细胞产生更多的相同抗体。这个学说与其他抗体形成学说明显不同之处是，它主要强调了抗原的选择作用和体内“天然”抗体的存在。,8,

4、关于抗体发生的多样性学说，他认为淋巴细胞内只存在一套种系基因，这套基因专门用来编码针对某些自身抗原的抗体。在一般情况下它表达这些基因的细胞处于抑制状态。但是如果由于淋巴细胞受体分子上的氨基酸发生变化，在细胞表面出现具有新的结合抗原位点的抗体分子时，这些细胞就会成为突变细胞，这样，大量的不同的突变细胞就能识别大量外来抗原而产生针对不同抗原的大量抗体。,9,1974年，他提出了在独特型决定簇与抗独特型决定簇之间相互识别、相互作用基础上的免疫反应调节的免疫系统网络学说。认为生物体内先天具有针对不同抗原特性的多样性B细胞克隆,抗原侵入机体后,在T细胞的识别和控制下,选择并刺激相应的B细胞系,使之活化和

5、增殖,并产生特异性抗体来结合相应抗原，同时抗原与抗体、抗体与抗体之间的刺激和抑制关系形成的网络调节结构维持着免疫平衡。,10,当机体对外来抗原产生抗体Ab-1时，机体就产生针对Ab-1独特型的抗体Ab-2，继而产生针对Ab2独特型的抗体Ab3。这些依次产生的抗独特型的抗体可与其他抗体的独特型发生交叉反应，从而在体内形成一个复杂的网络。,11,米尔斯坦的个人简介,米尔斯坦1927年出生在阿根廷一个贫穷的犹太移民家庭，是英籍阿根廷免疫学家。大学时代对政治事务和学生会活动兴趣浓厚，十分积极。大学毕业后，米尔斯坦在布宜诺斯艾利斯大学从事酶动力学研究，开始了他数十年在人类文明史上留有宝贵财富的学术生涯。

6、,12,研究生期间因为生活拮据，米尔斯坦曾与夫人一起在临床化学实验室兼职，奠定了他时常令人惊叹的医学知识基础。1958年，米尔斯坦完成博士论文后，在英国文化委员会的资助下前往剑桥大学研修，在那里他与著名生物化学家、两度诺贝尔奖获得者福莱德桑格(Fred Sanger)通过课题合作建立了历久弥坚的深厚友谊。1960年，米尔斯坦在剑桥取得第二个博士学位后，曾在桑格手下短暂工作，于1961年回到布宜诺斯艾利斯。,13,由于当时阿根廷当局对民主人士和科学家的无端迫害，两年后，米尔斯坦和妻子赛莉亚不得不放弃已初具规模的实验室，离开他们所热爱的祖国，再次来到剑桥。在福莱德桑格的熏陶下，米尔斯坦改变了他的研

7、究兴趣：从酶学转向抗体。如果说南美洲特有的风土人情造就了米尔斯坦豪迈豁达的鲜明性格，那么成年后在阿根廷所经历的险恶政治环境则凝炼了他深邃致远的超人睿智。,14,米尔斯坦极其重视对青年科学家的培养，乔治克勒(Georges J.F.Keler,19461995)就是在他手下进行博士后研究时完成以后与其导师分享诺贝尔生理学或医学奖的学术成就的。米尔斯坦特别关心来自发展中国家的研究生和进修人员，他的实验室里有不少西裔学生，为了克服语言障碍和避免差错，有段时间他还特地嘱咐技术员在一些关键试剂外包装上标注西班牙文。,15,科勒的个人简介,柯勒出生于1946年4月，是德国免疫学家，在弗赖堡大学获哲学博士，

8、1974年在米尔斯坦实验室作博士论文。1975年，米尔斯坦和柯勒合作发展了杂交瘤技术，并用来生产单克隆抗体。,16,抗原分子上可以诱导出抗体的部位或片段，特称之为 抗原决定簇(antigenic determinant)；一个抗原分子上通常都有许多处抗原决定簇，而每个决定簇至少都可诱生出一种抗体；因此在传统抗血清中，都含有许多种不同的抗体，分别对抗这些不同的决定簇。对于分子构造相似的抗原，由于它们含有共同或相似的抗原决定簇，所产生的抗血清对这两种相似的抗原都会产生反应；因此在检定此类抗原时，其专一性不很理想，常常会出现假阳性，也称为交叉反应性。同时又由于免疫动物的个别体质不同，对抗原的反应也有

9、相当的差异，以致无法准确控制所得到每批抗血清 效价 的高低。,实验背景,17,血清中的每一种抗体是由单一种 B 细胞 所分泌产生，若能把此 B 细胞由脾脏中挑出来，单独培养成细胞株，则可得单一种类的抗体，只会对一种 抗原决定簇反应，其专一性极高。大量培养此细胞株，即可有质量一定、纯度均一的抗体，此即为单株抗体。然而 B 细胞不易在培养基中生长，虽然有人一直努力，想找出在体外培养脾脏细胞的条件，但结果均不甚理想，因此上述想法不易达成。癌细胞的生长不受控制，很容易在培养基中生长，有很多已经建立好的癌细胞株，其生长特性均已了解；若把癌细胞永续生长的特性，利用细胞融合法导入可生产有用抗体的 B 细胞中

10、，则得到可在培养基中永久生长的 B 细胞株，此即融合瘤细胞株。,18,抗体是机体在抗原刺激下产生的能与该抗原特异性结合的免疫球蛋白。常规的抗体制备是通过动物免疫并采集抗血清的方法产生的，因而抗血清通常含有针对其他无关 抗原的抗体和血清中其他蛋白质成分。一般的抗原分子大多含有多个不同的抗原决定簇，所以常规抗体也是针对多个不同抗原决定簇抗体的混合物。即使是针对同一 抗原决定簇的常规血清抗体，仍是由不同B细胞克 隆产生的异质的抗体组成。因而，常规血清抗体又称多克隆抗体（polyclonal antibody），简称多抗。,实验介绍,一、抗 体（Antibody）,19,由于常规抗体的多克隆性质，加之

11、不同批次的抗体制剂质量差异很大，使它在免疫化学试验等使用中带来许多麻烦。因此，制备针对预定抗原的特异性均质的且能保证无限量供应的抗体是免疫化学家长期梦寐以求的目标。随着杂交瘤技术的诞生，这一目标得以实现。1975 年，Kohler和Milstein建立了淋巴细胞杂交瘤技术，他们把用预定抗原免疫的小鼠脾细胞与能在体外培养中无限制生长的骨髓瘤细胞融合，形成B细胞杂交瘤。,20,这种杂交瘤细胞具有双亲细胞的特征，既像骨髓瘤细胞一样在体外培养中能无限地快速增殖且永生不死，又能像脾淋巴细胞那样合成和分泌特异性抗体。通过克隆化可得到来自单个杂交瘤细胞的单克隆系，即杂交瘤细胞系，它所产生的抗体是针对同一抗原

12、决定簇的高度同质的抗体，即所谓单克隆抗体（monoclonal antibody），简称单抗。,21,二、杂交瘤技术,1975年，Kohler和Milstein大胆地把以前不同骨髓瘤细胞之间的融合延伸为将丧失合成次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（hypoxanthine guan-osine phosphoribosyl transferase，HGPRT）的骨髓瘤细胞与经绵羊红细胞免疫的小鼠脾细胞进行融合。融合由仙台病毒介导，杂交细胞通过在含有次黄嘌呤（hypoxanthine，H）、氨基喋呤（amin-opterin，A）和胸腺嘧啶核苷（thymi-dine，T）的培养基（HAT）中生长进行

13、选 择。,22,在融合后的细胞群体里，尽管未融合的正常脾细胞和相互融合的脾细胞是HGPR-T+(正常的具有次黄嘌呤-鸟嘌呤-磷酸核糖基转移酶)，但不能连续培养，只能在培养基中存活几天，而未融合的HGPRT-骨髓瘤细胞和相互融合的HGPRT-骨髓瘤细胞不能在HAT培养基中存活，只有骨髓瘤细胞与脾细胞形成的杂交瘤细胞因得到分别来自亲本脾细胞的HGPRT 和亲本骨髓瘤细胞的连续继代特性，而在HAT培养基中存活下来。,23,24,实验的结果完全像Kohler和Milstein起始设计的那样，最终得到了很多分泌抗绵羊红细胞抗体的克隆化杂交瘤细胞系。用这些细胞系注射小鼠后能形成肿瘤，即所谓杂交瘤。生长杂交

14、瘤的小鼠血清和腹水中含有大量同质的抗体，即单克隆抗体。,25,获 奖 原 因,1、1975年以前采用的任何免疫方法所获得的抗血清都不可能是单一的抗体,而他们却通过用绵羊红细胞免疫小鼠而成功地获得了世界上第一株能稳定分泌抗绵羊红细胞的单一抗体的杂交瘤细胞株,开创了人类应用单克隆抗体技术的新纪元,因而被誉为免疫学上的一次技术革命。,26,2、科勒和米尔斯坦为了获得单抗，采用了细胞杂交瘤技术，淋巴细胞例如脾细胞可以产生抗体，但不能长期在体外继代培养，而肿瘤细胞例如骨髓瘤细胞不产生抗体，但却可以在体外培养中长期继代生长，将淋巴细胞与骨髓瘤细胞杂交，杂交细胞便兼有分泌抗体和能够长期继代培养的特性，因而能

15、够克隆化。这一技术不但可应用于产生单抗，也可用来制备具有其他特性的单克隆，因此，杂交瘤技术也是生物学技术中一次思想方法上的革新。,27,3、“单抗”在应用方面具有重大价值，正在日 益显示出愈来愈广阔的前景，而且还包含着巨大的潜力，例如，单克隆抗体可用作具有细胞毒性抗癌药物的引导装置，使药物定向地导向肿瘤细胞而不杀伤正常细胞；运用一定的单抗可测定一定的抗原，从而诊断传染病；在分子生物学、生物化学和遗传学领域中,目前已制成抗某些染色体蛋白、核蛋白、小肽、酶和激素等等的单抗，不但能测定这些抗原，还能与亲和层析法结合起来纯化这些抗原。,28,米尔斯坦是20世纪最伟大的科学家之一，毕生专注于揭示抗体结构及其分子多样性产生的机理。在他领导下建立的单克隆抗体制备方法不仅加快了生命科学和医学的发展进程，而且成为现代生物医药产业的核心技术，目前已经广泛应用于研究工具、诊断试剂和抗体药物的制造领域，在癌症和关节炎治疗、排异反应预防和生化及妊娠检测等许多方面造福人类。,总 结,