马克斯普朗克研究人员研究脊椎动物适应性免疫的统一原理

病毒和细菌等病原体已与其宿主发生了数百万年的战争。宿主的免疫系统和传染性病原体之间的军备竞赛被认为是进化的关键驱动力。所有脊椎动物，包括人类，都开发了非常复杂的自我保护装置，称为适应性免疫系统。称为T细胞和B细胞的专门免疫细胞可以检测并消灭入侵的病原体。它的主要特征之一和秘密武器是免疫记忆。细胞记住感染后，再次暴露时对同一病原体的反应更加有效。

寻找适应性免疫的设计原则

近年来，研究人员发现，适应性免疫在脊椎动物进化的早期阶段至少独立地进化了两次。脊椎动物通常分为两组。数量最多的动物全部具有下颚，因此被称为“下颌”脊椎动物。它们涵盖了鲨鱼和人类等多种生物。相比之下，一小群没有颚的脊椎动物，因此这些动物被称为“无颚”脊椎动物。七鳗和ha鱼属于这一类。

马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所所长Thomas Boehm解释说：“考虑到这两类脊椎动物独立进化了5亿多年，这两组脊椎动物的适应性免疫系统的基本设计令人惊讶地相似。”科学家们知道，所有脊椎动物都拥有T细胞和B细胞这两个谱系，这些谱系配备了能够识别异源结构(通常称为抗原)的受体。由于免疫系统必须区分非常不同类型的抗原，因此受体的结构也有所不同。它们由相似但不完全相同的构件组成，这些构件是在T细胞和B细胞发育过程中以随机方式产生的。

用CRISPR / Cas9剖析自适应免疫

最近的研究的最大惊喜之一是无颚和颚颚脊椎动物的抗原受体的结构单元在结构上是不同的，但在免疫防御中却起到相同的作用。“ Lampreys使用称为富亮氨酸重复序列的短肽，将它们像绳子一样排列在珠子上，以形成所谓的可变淋巴细胞受体。但是，到目前为止，还不清楚如何将这些绳子缝合在一起，”森本亮首先解释说。 -研究的作者。弗莱堡(Freiburg)的马克斯·普朗克(Max Planck)研究人员与法国雷恩(Rennes)的法国INRA科学家合作，已经回答了这个重要问题。

为此，科学家首次成功使用著名的基因剪刀CRISPR / Cas9研究了七lamp鳗免疫系统中的基因功能。通过使用CRISPR / Cas9，他们特异性地破坏了七lamp鳗中的一个基因，他们长期以来一直怀疑这是组装特定种类的可变淋巴细胞受体基因所必需的，该基因包含七lamp鳗抗体的蓝图。确实，当所谓的胞苷脱氨酶基因2(CDA2)残废时，七rey鳗不再能产生抗体。

共享工具包以创建抗体

CDA2基因对免疫学家非常感兴趣，因为它与颌骨脊椎动物的称为AID的基因有关，该基因有助于改善其抗体的特异性。“看来，自然界已经从共享的工具包中选择了分子来支持在两种类型的脊椎动物中形成有用的抗体。这些结果是我们对脊椎动物免疫系统的进化和功能的认识方面的重要进步。” Thomas Boehm说。现在，科学家已经成功地使用基因剪刀研究了七lamp鳗的免疫基因功能，他们计划测试怀疑在这些古代脊椎动物中支持免疫功能的许多其他基因的作用。

通过使用这种遗传方法收集更多信息，他们希望最终重建有史以来第一只脊椎动物的免疫系统的关键组成部分。这样做将使他们了解到，活着的脊椎动物的免疫系统现在所执行的许多功能中，哪些功能是绝对必要的，而哪些功能可以省却。最终，马克斯·普朗克研究人员希望利用这些信息更好地了解自身免疫疾病和癌症患者的免疫保护失败的后果。

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