最近氣溫驟降，北方已經(jīng)開始飄雪，南方也是秋雨連綿，有的小伙伴把自己包裹的嚴(yán)嚴(yán)實實，仍然難以抵抗秋季流感大軍；看著別人精神抖擻，穿個短袖到處溜達(dá)，我等凡夫俗子只能感嘆自己免疫系統(tǒng)的戰(zhàn)斗力太渣。實際上在人漫長的一生中，免疫系統(tǒng)都在盡職盡責(zé)的守護(hù)著大家的健康，大多數(shù)疾病都是由于免疫系統(tǒng)故障所引起的，如果沒有免疫系統(tǒng)的保護(hù)，即使是一粒塵埃都足以致命......

巨噬細(xì)胞消滅病原體（引自工作細(xì)胞）

今天小編就為大家詳細(xì)介紹一下免疫系統(tǒng)，全文較長，大家可根據(jù)目錄瀏覽自己感興趣的部分。

目錄

01 免疫系統(tǒng)概述??免疫系統(tǒng)的分類、免疫器官的分類、免疫細(xì)胞的起源和分類、免疫活性物質(zhì)

02 免疫細(xì)胞的功能??DC細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、NK細(xì)胞、粒細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞、常用研究模型

03 免疫研究熱點及常用模型??細(xì)胞治療、免疫檢查點、常用研究模型

01 免疫系統(tǒng)概述

免疫系統(tǒng)由免疫器官、免疫細(xì)胞和免疫活性物質(zhì)組成，具有免疫監(jiān)視、防御、調(diào)控的作用，是機(jī)體執(zhí)行免疫應(yīng)答及免疫功能的重要系統(tǒng)。免疫系統(tǒng)具有識別和排除抗原性異物、與機(jī)體其他系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，共同維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和生理平衡的功能[1]，但其功能的亢進(jìn)也會對自身器官或組織產(chǎn)生傷害。

免疫系統(tǒng)的分類?

免疫系統(tǒng)可分為先天性免疫（又稱非特異性免疫）和適應(yīng)性免疫（又稱特異性免疫），其中適應(yīng)性免疫又分為體液免疫和細(xì)胞免疫，他們構(gòu)筑了三道防線守護(hù)著我們的健康。第一道防線是由皮膚和黏膜構(gòu)成的，它們不僅能夠阻擋病原體侵入人體，而且它們的分泌物（如乳酸、脂肪酸、胃酸和酶等）還有殺菌的作用；第二道防線是體液中的殺菌物質(zhì)和吞噬細(xì)胞；第三道防線主要由免疫器官（胸腺、淋巴結(jié)和脾臟等）和免疫細(xì)胞（淋巴細(xì)胞）組成。

免疫系統(tǒng)分類

前兩道防線是人類在進(jìn)化過程中逐漸建立起來的天然防御功能，特點是人人生來就有，不針對某一種特定的病原體，對多種病原體都有防御作用，因此屬于非特異性免疫。第三道防線是人體在出生以后逐漸建立起來的后天防御功能，只針對某一特定的病原體或異物起作用，因而屬于特異性免疫。接種疫苗、感染病原體、體外輸入抗體等方法均可讓我們獲得針對相應(yīng)病原體的特異性免疫力。

免疫器官的分類?

免疫器官根據(jù)分化的早晚和功能不同，可分為中樞免疫器官和外周免疫器官。中樞免疫器官包括骨髓和胸腺，是免疫細(xì)胞發(fā)生、分化、成熟的場所。其中，骨髓富含多能造血干細(xì)胞（HSC），是各種血細(xì)胞的重要發(fā)源地。胸腺是T細(xì)胞分化、成熟的場所，對外周免疫器官和免疫細(xì)胞具有重要的調(diào)節(jié)作用，但成年后，胸腺會隨著年齡增長逐漸萎縮，到老年時基本被脂肪組織所取代，這也導(dǎo)致人的免疫力隨之下降[1]。

人體免疫器官

外周免疫器官包括脾臟、淋巴結(jié)、扁桃體、小腸集合淋巴結(jié)、盲腸等，是T、B淋巴細(xì)胞定居、增殖的場所及發(fā)生免疫應(yīng)答的主要部位[2]。脾臟承擔(dān)著過濾血液的職能，它可以清除死亡的血細(xì)胞，吞噬血液中的病毒和細(xì)菌；淋巴結(jié)擁有數(shù)十億個白細(xì)胞，是免疫應(yīng)答的重要場所，肩負(fù)著過濾淋巴液的工作；盲腸和扁桃體內(nèi)含有大量的淋巴結(jié)，割除扁桃體后人患上鏈球菌咽喉炎等疾病的幾率明顯升高......

免疫細(xì)胞的起源和分類?

大部分免疫細(xì)胞來源于骨髓，骨髓里的HSC可分化為不同的造血祖細(xì)胞，進(jìn)而分化為形態(tài)和功能不同的髓系祖細(xì)胞（CMP）和淋巴系祖細(xì)胞（CLP）。CLP可進(jìn)一步分化成T細(xì)胞、B細(xì)胞等；CMP則可以進(jìn)一步分化為粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、紅細(xì)胞、血小板等；CLP和CMP皆參與樹突狀細(xì)胞（DC）的形成[3]。

HSC的分化路徑[8]

免疫細(xì)胞的種類繁多，大致也可分為2類。先天免疫系統(tǒng)的組成細(xì)胞：DC細(xì)胞、NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、肥大細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞等；適應(yīng)性免疫應(yīng)答細(xì)胞：T細(xì)胞、B細(xì)胞等。

免疫活性物質(zhì)?

免疫活性物質(zhì)指由免疫細(xì)胞或其它細(xì)胞產(chǎn)生的發(fā)揮免疫作用的物質(zhì)，免疫活性物質(zhì)的種類非常多，包括抗體、溶菌酶、補(bǔ)體、免疫球蛋白、干擾素、白細(xì)胞介素、腫瘤壞死因子等[7]。通過免疫學(xué)檢測技術(shù)，可以對這些免疫活性物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析，從而對人體自身免疫情況、營養(yǎng)情況、感染情況及自身免疫性疾病進(jìn)行診斷。

免疫細(xì)胞的功能

免疫細(xì)胞是人體執(zhí)行免疫功能的“一線干警”，向來是免疫研究的重點，也是我們要重點介紹的部分。

DC細(xì)胞

樹突狀細(xì)胞（dendritic cell, DC），存在于血液和暴露于環(huán)境的組織中，如皮膚和鼻子、肺、胃和小腸的上皮組織。它是一種專業(yè)的抗原提呈細(xì)胞，通過對T、B淋巴細(xì)胞的抗原加工和提呈，將先天免疫和適應(yīng)性免疫聯(lián)系起來[11，12]。樹突狀細(xì)胞的常規(guī)標(biāo)記物包括CD11c、BDCA-1/2以及CD123[13]，樹突狀細(xì)胞主要分為三類：

• 漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞（pDC），專精于識別病毒和腫瘤細(xì)胞

• I型經(jīng)典樹突狀細(xì)胞（cDC1），能夠識別細(xì)胞內(nèi)病原體并觸發(fā)CD8 T 細(xì)胞和Th1 CD4 T細(xì)胞應(yīng)答

• II型經(jīng)典樹突狀細(xì)胞（cDC2），在與細(xì)胞內(nèi)病原體、寄生蟲、變應(yīng)原、真菌和細(xì)胞外細(xì)菌接觸時，會觸發(fā)CD4 T細(xì)胞反應(yīng)
  

小鼠樹突細(xì)胞發(fā)育譜系圖

巨噬細(xì)胞

巨噬細(xì)胞（Macrophages）是一種分布廣泛且功能多樣的白細(xì)胞，作為“清道夫”，巨噬細(xì)胞可通過吞噬細(xì)胞殘片、細(xì)胞代謝物，消化病原體，清除有害物質(zhì)；作為“哨兵”，巨噬細(xì)胞可通過細(xì)胞因子等信號彈提醒其它免疫細(xì)胞“有敵入侵，準(zhǔn)備戰(zhàn)斗”；此外，巨噬細(xì)胞還可以感受微環(huán)境的變化，響應(yīng)器官需求，維持代謝平衡[14]。

巨噬細(xì)胞的來源[16]

巨噬細(xì)胞存在于人體的多種組織中，如骨巨噬細(xì)胞（破骨細(xì)胞）、中樞神經(jīng)系統(tǒng)（小膠質(zhì)細(xì)胞）、肝臟（庫普弗細(xì)胞），肺泡（噬塵細(xì)胞）等，不同組織的巨噬細(xì)胞具有不同的形態(tài)和功能。這些駐留在組織中的巨噬細(xì)胞可以從骨髓中的造血干細(xì)胞發(fā)育而來，它們表達(dá)F4/80，并在成熟階段發(fā)育為Ly6C+單核細(xì)胞；也可以是胚胎發(fā)育期的胎肝、卵黃囊或背主動脈產(chǎn)生，這些巨噬細(xì)胞在胎兒出生前就遷移到特定的組織中，并具有自我更新的能力[15]，如小膠質(zhì)細(xì)胞和庫普弗細(xì)胞能夠在白細(xì)胞介素34 （IL-34）存在的情況下實現(xiàn)自我更新；此外，髓外造血也能產(chǎn)生一些巨噬細(xì)胞，例如脾臟。

巨噬細(xì)胞極化[18]

根據(jù)巨噬細(xì)胞在炎癥反應(yīng)中的功能和活化程度可分為兩個亞型：抗炎的M1巨噬細(xì)胞和促炎的M2巨噬細(xì)胞。M1型巨噬細(xì)胞通常由病原體、LPS、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）和1型輔助性T （Th1）細(xì)胞因子、干擾素γ（IFN-γ）等活化，它可以促進(jìn)氧化狀態(tài)、產(chǎn)生活性氧（ROS），并分泌炎癥細(xì)胞因子和趨化因子，如IL-1、IL-6、IL-12、TNF-α、CXCL9等[17]。M2型巨噬細(xì)胞被認(rèn)為具有免疫抑制作用，可由寄生蟲或真菌感染、免疫復(fù)合物、凋亡細(xì)胞、巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M-CSF）、IL-13、TGF-b和2型輔助性T細(xì)胞因子 （Th2）IL-4、IL-33和IL-25通過Th2細(xì)胞替代活化，它可以分泌IL-10和TGF-β等抗炎因子，M2型巨噬細(xì)胞又可分為M2a、M2b、M2c及M2d四個亞型。

單核細(xì)胞

單核細(xì)胞（monocytes）是體積最大的白細(xì)胞，來源于骨髓中的造血干細(xì)胞，在維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)、病原體識別和清除以及炎癥中發(fā)揮關(guān)鍵作用。單核細(xì)胞在穩(wěn)態(tài)下不增殖，一旦機(jī)體受到病原體攻擊，單核細(xì)胞就會迅速遷移到外周組織，分化為樹突狀細(xì)胞或巨噬細(xì)胞。單核細(xì)胞的特征是可塑性和異質(zhì)性，因為它可以快速調(diào)整其功能表型以響應(yīng)變化的機(jī)體環(huán)境[22]。

單核細(xì)胞的發(fā)育譜系[21]

（CDP，樹突狀細(xì)胞共同前體；CMoP，單核細(xì)胞共同祖細(xì)胞）

根據(jù)CD14、CD16 (Fcγ RIII)、CD64 (Fcγ RI)和趨化因子受體CD192和CX3CR1的表達(dá)水平可將人外周血單核細(xì)胞群定義為三個不同的亞群：經(jīng)典型、中間型和非經(jīng)典型；根據(jù)HLA-DR、CD195、TNFR1（CD120a）和TNFR2（CD120b）的表達(dá)水平可以對這些亞群進(jìn)一步細(xì)分。TNFR1在中間型單核細(xì)胞中表達(dá)最高，而TNFR2在非經(jīng)典型單核細(xì)胞中表達(dá)最高[23]。

亞群	標(biāo)志物	功能
經(jīng)典型	CD14Hi、CD64、CD62L 、TNFR1、TNFR2Low	占比87-88%，有吞噬活性的主要群體，較弱促炎細(xì)胞因子生成
中間型	CD16、CD14Hi、CD64、HLA-DRHi、TNFR1Hi、TNFR2	占比約2-3%，促炎，生成TNF-α、IL1b和IL-6
非經(jīng)典型	CD14Low、CD16Hi、 TNFR1Low、TNFR2Hi	占比約10%，抗炎，組成型生成IL-1RA

（Low：低表達(dá)水平，Hi：高表達(dá)水平）

NK細(xì)胞

自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK)來源于骨髓CD34+共淋巴祖細(xì)胞，是先天免疫系統(tǒng)的一部分，對于免疫監(jiān)視和隨后的宿主防御病毒感染和癌細(xì)胞至關(guān)重要。在人體中，NK細(xì)胞占循環(huán)淋巴細(xì)胞的8-20%；在實驗室的近交系小鼠中，NK細(xì)胞占脾臟和骨髓淋巴細(xì)胞的2-5%[5]。與其他淋巴細(xì)胞不同，NK細(xì)胞無需事先活化，就可以非特異性直接殺傷腫瘤細(xì)胞和病原體，這種天然殺傷活性既不需要抗原致敏，也不需要抗體參與，且無MHC限制。也因此，NK細(xì)胞不會生成免疫記憶或產(chǎn)生長期保護(hù)性免疫[9]。

NK細(xì)胞亞群

在人體內(nèi)NK細(xì)胞主要特征為CD3-CD56+淋巴細(xì)胞群，NK細(xì)胞根據(jù)CD56的表達(dá)水平被進(jìn)一步區(qū)分：dim和bright。CD56dim是一種完全成熟的NK細(xì)胞，占外周血NK細(xì)胞的90%，主要起介導(dǎo)細(xì)胞毒性的作用，具有更強(qiáng)的殺傷活性[10];CD56bright可產(chǎn)生大量細(xì)胞因子，主要起免疫調(diào)節(jié)作用，高表達(dá)IL-2R。除上述2種常見的NK細(xì)胞外，還有組織駐留NK細(xì)胞(trNK)，它們存在于許多組織中，包括淋巴結(jié)、胸腺、肝臟、肺、子宮和小腸，我們對trNK的了解仍處于早期階段；另外一種不太常見的亞群，稱為適應(yīng)性NK細(xì)胞，它們具有免疫記憶，是特化的記憶樣細(xì)胞。

粒細(xì)胞

粒細(xì)胞（granulocytes）是富含細(xì)胞質(zhì)顆粒的細(xì)胞，一旦被活化，就會釋放免疫刺激分子來抵抗病毒和寄生蟲感染。粒細(xì)胞依靠炎癥信號將其募集到損傷、感染或過敏反應(yīng)的部位，除了能對病毒和寄生蟲感染反應(yīng)之外，粒細(xì)胞還與多種疾病相關(guān)，包括慢性炎癥、哮喘、過敏、免疫調(diào)節(jié)、自身免疫和癌癥等[24]。

粒細(xì)胞分類

粒細(xì)胞包括嗜中性粒細(xì)胞（neutrophils）、嗜酸性粒細(xì)胞（eosinophils）、嗜堿性粒細(xì)胞（basophils）及肥大細(xì)胞（mast cells），其標(biāo)志物和功能簡介如下：

亞群	標(biāo)志物	功能
中性粒細(xì)胞	CD10、CD15、CD17、CD24、CD35、CD43、CD66、CD89、CD282 （TLR2）、CD284 （TLR4）、CD286 （TLR6）、鈣衛(wèi)蛋白（S100A8/A9）等	占人體循環(huán)白細(xì)胞的60%，中性粒細(xì)胞的主要功能是吞噬病原體，消滅微生物
嗜酸性粒細(xì)	CD9、CD15、CD24、CD35、CD125、CD170（SiglecF）、CD193 （CCR3）等	約占循環(huán)白細(xì)胞的1-3%，主要參與人體對寄生蟲感染和過敏性疾病的反應(yīng)
嗜堿性粒細(xì)胞	CD9、CD11a、CD13、CD16、CD25、CD88、CD154、CD123、FceR1、CD192 （CCR2）等	在循環(huán)白細(xì)胞中占比不到1%，是唯一含有組胺并分泌包括IL-4在內(nèi)的某些細(xì)胞因子的循環(huán)白細(xì)胞，主要作用是防御寄生蟲感染
肥大細(xì)胞	CD117 （c-kit）、FceR1、CD9、CD15、CD24、CD35、CD43、CD64等	廣泛分布在皮膚及內(nèi)臟粘膜下的微血管周圍，分泌多種細(xì)胞因子，參與免疫調(diào)節(jié)（TB細(xì)胞，APC細(xì)胞活化

T細(xì)胞

T細(xì)胞（T lymphocyte）起源于骨髓，然后轉(zhuǎn)移到胸腺中發(fā)育成熟，成熟的T細(xì)胞經(jīng)淋巴管、外周血和組織液等在體內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，T細(xì)胞的循環(huán)有利于廣泛接觸抗原物質(zhì)，加強(qiáng)免疫應(yīng)答，形成并長期保持免疫記憶。在過去的十年中，T細(xì)胞一直是研究熱點，例如研究T細(xì)胞受體的免疫檢查點抑制劑（PD-1、CTLA-4等）。目前已經(jīng)有方法可以解除腫瘤微環(huán)境對T細(xì)胞增殖和激活的抑制，這一成果已經(jīng)成功應(yīng)用于黑色素瘤以及其他腫瘤的治療。

T細(xì)胞分化

T細(xì)胞是相當(dāng)復(fù)雜的不均一體、又不斷在體內(nèi)更新、在同一時間可以存在不同發(fā)育階段或功能的亞群。T細(xì)胞的特征標(biāo)記物包括CD3和T細(xì)胞受體（TCR）。根據(jù)表達(dá)類型，它們可以分為CD4+ T細(xì)胞和CD8+ T細(xì)胞，其中CD4+ T細(xì)胞主要為輔助T細(xì)胞（helper T cell），它可以增生擴(kuò)散來激活其它直接參與免疫反應(yīng)的免疫細(xì)胞；CD8+ T細(xì)胞主要為細(xì)胞毒T細(xì)胞（cytotoxic T cell），它就像一個“殺手”，可以對產(chǎn)生特殊抗原反應(yīng)的目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行直接殺滅；還有一種調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（T-reg），它能有效抑制免疫應(yīng)答，通常起著維持自身耐受和避免免疫反應(yīng)過度損傷機(jī)體的重要作用，目前研究最多的是CD4+CD25+?Treg細(xì)胞（nTreg），此外還有CD+8 Treg、aTreg、iTreg等；此外還有記憶T細(xì)胞、NKT細(xì)胞等。CD4+ T細(xì)胞和CD8+ T細(xì)胞根據(jù)表面標(biāo)志物又可以進(jìn)一步分為更多亞群：

CD4⁺和CD8⁺T細(xì)胞亞群

亞群	標(biāo)志物	功能
輔助性T細(xì)胞1（Th1）	CD3、CD4、IFN-g、CCR5、CXCR3等	Th1細(xì)胞在識別和清除細(xì)胞內(nèi)病原體如病毒和細(xì)菌，包括結(jié)核分枝桿菌、麻風(fēng)分枝桿菌和利什曼原蟲方面起著重要作用。
輔助性T細(xì)胞2（Th2）	CD3、CD4、CCR3、CCR4、CXCR4、IL-4、IL-10等	Th2細(xì)胞介導(dǎo)針對細(xì)胞外寄生蟲、細(xì)菌、過敏原和毒素的體液或抗體介導(dǎo)的免疫反應(yīng)的活化和維持。Th2細(xì)胞通過生成各種細(xì)胞因子如IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-13和IL-17E （IL-25）來介導(dǎo)這些功能。
輔助性T 胞17（Th17）	CD3、CD4、CCR4、CCR6、TGFbRII、IL-17、CCL20等	一種新發(fā)現(xiàn)的能夠分泌白介素17(IL-17)的T細(xì)胞亞群，在自身免疫性疾病和機(jī)體防御反應(yīng)中具有重要的意義。
調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（T-reg）	CD3、CD4、FoxP3、CD25、CTLA4、OX40/CD134、TGFb、IL-10、IL-35等	Treg對維持自身耐受性和免疫細(xì)胞穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，Treg在調(diào)節(jié)自身免疫性疾病的免疫反應(yīng)中發(fā)揮了重要作用，包括1型糖尿病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化等。
濾泡輔助T細(xì)胞（Tfh）	CD3、CD4、CD8、CD185?(CXCR5)、CD183?(CXCR3)、CD278?(ICOS)、CD279?(PD1)等	Tfh細(xì)胞是增強(qiáng)免疫應(yīng)答的關(guān)鍵，作用是觸發(fā)B細(xì)胞分化成分泌抗體的漿細(xì)胞和記憶性B細(xì)胞，了解它們的功能有助于對疫苗的開發(fā)。
NaiveT細(xì)胞	CD3、CD8、CD27、CD45RA、CD62L、CD127、CCR7等	表現(xiàn)靜息表型，通過TCR-自身肽、MHC配體和IL-7信號傳導(dǎo)維持
效應(yīng)T細(xì)胞	CD3、CD8、CD25、CD69、KLRG1、CD30、OX40、ICOS、TIM3等	對轉(zhuǎn)化細(xì)胞和病毒感染細(xì)胞具有細(xì)胞毒性，通過Fas/FasL和分泌IFNγ、顆粒酶A和穿孔素介導(dǎo)細(xì)胞死亡
效應(yīng)記憶性T細(xì)胞（Tem）	CD3、CD8、CD44、CD45RO、CD127等	存在于淋巴組織和外周組織中；細(xì)胞毒性強(qiáng)和儲備好的效應(yīng)分子，在遇到抗原時迅速分化為Teff
中樞記憶性T細(xì)胞（Tcm）	CD3、CD8、CD45RO、CD127、CD27、CD28等	存在于淋巴結(jié)、脾臟、骨髓和血液；相比于naive CD8+T細(xì)胞，對抗原刺激更為敏感，但無即時效應(yīng)反應(yīng)

B細(xì)胞

B細(xì)胞（B lymphocyte）在骨髓中開始發(fā)育成熟，是體內(nèi)產(chǎn)生抗體（免疫球蛋白Ig）的細(xì)胞，主要執(zhí)行體液免疫，也具有抗原提呈功能。與其他淋巴細(xì)胞一樣，B細(xì)胞的標(biāo)記物也在成熟和分化過程中發(fā)生進(jìn)化，包括CD19、CD27、BCM和CXCR4等。B細(xì)胞的典型特征在于B細(xì)胞受體（BCR），BCR是一種錨定在B細(xì)胞膜上的抗體，可通過細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)刺激B細(xì)胞的活化。每個成熟B細(xì)胞只生成一種具有單一特異性的BCR，因此只生成具有單一特異性的抗體。

B細(xì)胞分化

從骨髓來的干細(xì)胞或前B細(xì)胞，在遷入法氏囊或類囊器官后，逐步分化為有免疫潛能的B細(xì)胞。成熟的B細(xì)胞經(jīng)外周血遷出，進(jìn)入脾臟、淋巴結(jié)，主要分布于脾小結(jié)、脾索及淋巴小結(jié)、淋巴索及消化道粘膜下的淋巴小結(jié)中，受抗原刺激后，一部分分化增殖為漿細(xì)胞，合成抗體，發(fā)揮體液免疫的功能；另一部分B細(xì)胞經(jīng)過抗原激活后并不成為漿細(xì)胞，而是成為記憶B細(xì)胞，當(dāng)再次遇到相同抗原時，記憶B細(xì)胞能迅速作出反應(yīng)，大量分化增殖。

常用研究模型

以上只是簡單介紹了免疫細(xì)胞的分類，隨著研究的深入，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了更多的Marker，分出了更多的亞群。目前免疫學(xué)的研究炙手可熱，各種顛覆性的成果不斷產(chǎn)生，工欲善其事必先利其器，想要在免疫學(xué)研究中搶占先機(jī)，合適的動物模型是必不可少的。

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

南模生物根據(jù)免疫細(xì)胞發(fā)育分化的標(biāo)志性marker，自主構(gòu)建了多種Cre工具鼠、搭配特定基因條件性敲除小鼠、熒光工具鼠等使用，可用于研究該基因在免疫細(xì)胞亞群中的功能、或研究免疫細(xì)胞的發(fā)育分譜系；此外還有多種DTR工具鼠，可以在小鼠體內(nèi)剔除特定類型的免疫細(xì)胞，如Lyz2-DTR，可以剔除小鼠體內(nèi)的巨噬細(xì)胞，Tmem119-DTR，可以剔除小鼠體內(nèi)的小膠質(zhì)細(xì)胞等。詳細(xì)模型信息見下表：

T、B、NK細(xì)胞Cre工具鼠

造血干細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞等Cre工具鼠

粒細(xì)胞、DC細(xì)胞等Cre工具鼠

各類免疫細(xì)胞剔除（DTR）工具鼠

03 免疫研究熱點和常用模型

免疫系統(tǒng)是人類健康忠誠的衛(wèi)士，90%以上的疾病都和免疫系統(tǒng)失調(diào)有關(guān)，如各類腫瘤、病毒感染（流感、HIV、登革熱等）、細(xì)菌感染（結(jié)核分枝桿菌、金黃色葡萄球菌等）、自身免疫性疾?。愶L(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等）等。這其中最火熱的無疑是免疫在腫瘤治療領(lǐng)域的研究了，我們就以腫瘤治療為例，介紹下當(dāng)下的免疫研究熱點和常用動物模型。

細(xì)胞治療

細(xì)胞治療是指將同種或異種活細(xì)胞在體外經(jīng)過加工或處理后，再輸注回人體，以達(dá)到修復(fù)病變細(xì)胞或重建正常細(xì)胞和組織的治療方法。細(xì)胞治療在心腦血管疾病、惡性腫瘤、遺傳病、自身免疫性疾病、損傷再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，都有非常廣闊的前景。目前，細(xì)胞治療主要還處于基礎(chǔ)研究階段，只有少數(shù)產(chǎn)品已經(jīng)走上了臨床，如CAR-T等。

CAR-T療法原理圖

CAR-T即嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法，原理包含四部分：

• 從患者身上分離T細(xì)胞

• 通過基因工程技術(shù)改造T細(xì)胞，使T細(xì)胞表達(dá)能識別腫瘤細(xì)胞的人工受體（CAR），改造后的T細(xì)胞帶有CAR受體（即CAR-T細(xì)胞），可以識別并攻擊癌細(xì)胞

• 體外培養(yǎng)擴(kuò)增CAR-T細(xì)胞，一般需要幾十億-幾百億有效的CAR-T細(xì)胞

• 將擴(kuò)增好的CAR-T細(xì)胞回輸?shù)讲∪梭w內(nèi)，高效滅殺癌細(xì)胞

細(xì)胞治療是一個非常前沿的領(lǐng)域，2017年8月，首個CAR-T免疫療法在美國上市，今年6月，復(fù)星凱特CAR-T細(xì)胞治療產(chǎn)品正式獲批，我國才有了自己的CAR-T產(chǎn)品。截至目前，全球也已有7款CAR-T產(chǎn)品上市，CAR-NK等則還完全停留在研究階段。

已上市CAR-T產(chǎn)品（至2021.9月）

當(dāng)然，細(xì)胞治療自身也有著明顯的缺點：

• 價格太貴是細(xì)胞療法推廣的最大障礙，細(xì)胞治療需要取材于患者自身，無法像傳統(tǒng)藥物一樣大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。作為擁有首個獲批CAR-T療法的企業(yè)，諾華的CAR-T細(xì)胞療法每療程定價47.5萬美元，令人望而卻步。

• 細(xì)胞一般來自于腫瘤患者自身，只能個性化制備，這就為細(xì)胞的質(zhì)控帶來了極大困難，有的患者因為病情原因，身上可取的T細(xì)胞并不足量或者質(zhì)量較差。

• 腫瘤細(xì)胞一般和正常細(xì)胞表達(dá)相同的抗原，唯一區(qū)別在于某些抗原在腫瘤細(xì)胞表面高表達(dá)而在正常細(xì)胞表面低表達(dá)。根據(jù)競爭原則，CAR-T細(xì)胞會優(yōu)先殺傷腫瘤細(xì)胞，但也會誤傷正常細(xì)胞。因此，發(fā)掘腫瘤細(xì)胞專屬抗原是免疫細(xì)胞治療中的一項重要工作。

每一項技術(shù)的興起和完善都是一個漫長的過程，目前細(xì)胞治療不僅本身有諸多缺陷，還面臨著來自傳統(tǒng)藥物、新興的免疫檢查點抑制劑等的跨界競爭，但不可否認(rèn)的是，細(xì)胞治療的前景是光明的，這種讓人耳目一新的治療方法必將在未來的醫(yī)藥格局中占有重要地位。

免疫檢查點

PD-1/PD-L1的巨大成功，讓全球進(jìn)入免疫檢查點抑制劑開發(fā)的大時代，每個人都不愿意被時代拋下。免疫檢查點（immune checkpoint）指的是在免疫細(xì)胞上表達(dá)，能調(diào)節(jié)免疫激活程度的一系列分子。人的免疫系統(tǒng)在受到激發(fā)時會活化，消滅病原體，但不會攻擊自身正常細(xì)胞，這就是因為免疫檢查點起到了剎車作用，它可以將免疫系統(tǒng)的活化程度控制在正常范圍內(nèi)。但是免疫檢查點也會被一些“不法分子”利用，例如腫瘤細(xì)胞，它們可以釋放一些物質(zhì)來激活免疫檢查點，抑制免疫系統(tǒng)活化，使自己逃脫免疫監(jiān)視，逍遙法外。

部分常見免疫檢查點[25]

因此開發(fā)免疫檢查點抑制劑，激活免疫細(xì)胞重新工作從而消滅腫瘤細(xì)胞等“不法分子”，成為了當(dāng)下炙手可熱的研究方向。免疫檢查點分子據(jù)功能區(qū)同源性可以分為幾大家族：B7-CD28超家族，免疫球蛋白（Ig）超家族和腫瘤壞死因子（TNF）超家族等，跟據(jù)其對細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用又可分為共刺激分子與共抑制分子兩大類。部分常見免疫檢查點簡介見下表：

免疫檢查點	簡介
PD-1（CD279）	PD-1在CD4和CD8胸腺細(xì)胞以及活化的T和B淋巴細(xì)胞和骨髓細(xì)胞上短暫表達(dá)。PD-1在結(jié)合B7家族的兩個配體PD-L1和PD-L2之一后發(fā)出信號。在配體結(jié)合后，PD-1信號傳導(dǎo)抑制T細(xì)胞活化，導(dǎo)致增殖減少，細(xì)胞因子產(chǎn)生和T細(xì)胞死亡。
PD-L1（B7-H1）	PD-L1在T淋巴細(xì)胞，B淋巴細(xì)胞，NK細(xì)胞，樹突細(xì)胞以及IFNγ刺激的單核細(xì)胞，上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)。PD-L1與其受體PD-1結(jié)合，在CD4和CD8胸腺細(xì)胞以及活化的T和B淋巴細(xì)胞和骨髓細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)。PD-L1與PD-1的結(jié)合導(dǎo)致TCR介導(dǎo)的T細(xì)胞增殖和細(xì)胞因子產(chǎn)生的抑制
LAG-3	選擇性表達(dá)在活化的T淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞上。LAG-3主要的配體是MHC II類分子，對T細(xì)胞具有負(fù)調(diào)節(jié)功能
TIM-3	表達(dá)于Th1、Th17、CD8+T細(xì)胞上，是T細(xì)胞抑制受體。Gal-9可以與TIM-3結(jié)合并引起鈣流入Th1細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)區(qū)域，誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡
4-1BB	主要表達(dá)于活化的T細(xì)胞。與4-1BBL結(jié)合時，可刺激T 細(xì)胞( 和B 細(xì)胞) 活化和增殖。其介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)可保護(hù)T細(xì)胞，特別是CD8+?T細(xì)胞免于激活誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。
OX-40	OX40是活化的細(xì)胞毒性T細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg細(xì)胞）表面表達(dá)的共刺激分子。OX40與配體OX40L（CD252, TNFSF4）結(jié)合傳遞共刺激信號。在腫瘤微環(huán)境中，免疫激活可導(dǎo)致OX40表達(dá)?？稍鰪?qiáng)效應(yīng)T細(xì)胞的活化和增殖，并抑制Tregs，從而導(dǎo)致復(fù)雜的抗腫瘤免疫反應(yīng)。
TIGHT	TIGIT 在活化和記憶性 T 細(xì)胞、調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞、濾泡輔助性 T（Tfh）細(xì)胞和自然殺傷性（NK）細(xì)胞上表達(dá)。與 PD-1 相似，在慢性感染和腫瘤中，高表達(dá)于耗竭的 T 細(xì)胞和自然殺傷（NK）細(xì)胞。
CTLA-4（CD152）	CTLA-4在活化的T和B淋巴細(xì)胞上表達(dá)。CTLA-4在結(jié)構(gòu)上類似于CD28，并且兩種分子都與B7家族成員B7-1（CD80）和B7-2（CD86）結(jié)合。在配體結(jié)合后，CTLA-4抑制細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。CTLA-4在誘導(dǎo)和/或維持免疫耐受、胸腺細(xì)胞發(fā)育和保護(hù)性免疫調(diào)節(jié)中起作用
CD28	在幾乎所有人CD4+ T細(xì)胞和約一半的所有CD8 T細(xì)胞上組成型表達(dá)。CD28與兩種配體CD80和CD86結(jié)合，在樹突細(xì)胞上表達(dá)，結(jié)合導(dǎo)致T細(xì)胞擴(kuò)增
TNFR2（CD120b）	TNFR2，是腫瘤壞死因子（TNF）受體超家族成員，TNFR2表達(dá)于抑制調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，髓系抑制性細(xì)胞(MDSCs)，內(nèi)皮細(xì)胞和生長過程中的選擇神經(jīng)元。TNFR2是TNF的受體之一，僅可被mTNF完全激活并觸發(fā)有效的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，行使細(xì)胞存活和免疫抑制相關(guān)功能。
NKG2A	NKG2A是NKG2家族中的抑制性成員，主要表達(dá)于NK細(xì)胞和NKT細(xì)胞。HLA-E是其天然配體。NKG2A與CD94結(jié)合形成異源二聚體，與其配體結(jié)合后，激活細(xì)胞內(nèi)的抑制性信號通路，抑制NK細(xì)胞活性，從而使腫瘤避免被NK細(xì)胞殺傷。
CD86（B7-2）	CD86由活化的T細(xì)胞和B細(xì)胞，巨噬細(xì)胞和樹突細(xì)胞表達(dá)。該配體與CD28結(jié)合，提供T細(xì)胞活化和存活以及細(xì)胞因子產(chǎn)生所必需的共刺激信號。另外，CD86與抑制T細(xì)胞的CTLA-4結(jié)合。
CD80（B7-1）	CD80由活化的B細(xì)胞和單核細(xì)胞和樹突細(xì)胞表達(dá)。該配體與CD28結(jié)合，提供T細(xì)胞活化和存活以及細(xì)胞因子產(chǎn)生所必需的共刺激信號。另外，CD80與抑制T細(xì)胞的CTLA-4結(jié)合。
ICOS（CD278）	誘導(dǎo)型T細(xì)胞共刺激分子，也稱為CD278，在活化的T細(xì)胞上表達(dá)。其配體為ICOSL，主要在B細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞上表達(dá)。
CD40	在抗原呈遞細(xì)胞（APC），如B細(xì)胞，樹突狀細(xì)胞（DC），和單核細(xì)胞以及許多非免疫細(xì)胞和各種類型的癌細(xì)胞中表達(dá)。其配體CD40L 在CD4+?T細(xì)胞表面表達(dá)。CD40-CD40L在免疫反應(yīng)中對CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTL）功能起著至關(guān)重要的作用，是適應(yīng)性免疫應(yīng)答所必需的。
GITR	在靜止的CD4+和CD8+ T細(xì)胞上，GITR的表達(dá)水平是非常低的，一旦接受了刺激，GITR的表達(dá)則會被提升。GITR的配體GITRL在活化抗原提呈細(xì)胞(APC)、內(nèi)皮細(xì)胞和活化T細(xì)胞中均有較高水平的表達(dá)。T細(xì)胞上GITR與APC上GITRL的相互作用是雙向的:?兩種細(xì)胞都受到相互作用的影響，最終導(dǎo)致T細(xì)胞增殖。

常用研究模型

免疫治療無疑是當(dāng)下腫瘤治療領(lǐng)域最熱門的的方向，而無論研究免疫檢查點還是評估細(xì)胞治療的效果，尋找合適的可以模擬人體免疫系統(tǒng)的小鼠模型都是關(guān)鍵。免疫治療靶點基因人源化小鼠模型、免疫缺陷小鼠模型、免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型等都是我們研究中必不可少的工具。

免疫研究用小鼠分類

免疫治療靶點人源化小鼠模型，指通過基因修飾的手段將免疫治療靶點替換為相應(yīng)的人源基因，使小鼠表達(dá)人源的藥物靶點（包括免疫檢查點在內(nèi)），使用合適的該類人源化小鼠模型可以大幅降低研究成本，節(jié)省研究時間，同時高效地獲得可靠的實驗數(shù)據(jù)。南模生物目前擁有300多種人源化小鼠品系（包括雙靶標(biāo)、三靶標(biāo)、四靶標(biāo)人源化小鼠），模型資源庫涵蓋目前最新最熱的免疫治療靶點，成品人源化小鼠目錄如下：

免疫缺陷模型是指一種或多種免疫系統(tǒng)組成成分缺陷的動物模型，隨著基因編輯技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的免疫缺陷小鼠品系被研發(fā)出來，在免疫學(xué)，傳染病學(xué)，腫瘤學(xué)，干細(xì)胞生物學(xué)等研究領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。

主要免疫缺陷小鼠的發(fā)展歷程

免疫缺陷模型的詳細(xì)介紹可以瀏覽我們的往期推文：免疫缺陷小鼠之前世今生

具體選擇哪種免疫缺陷模型，取決于自己的研究內(nèi)容，是同種異體移植還是異種移植？接種的腫瘤細(xì)胞的生長特性如何？是免疫學(xué)研究還是腫瘤學(xué)研究？下面的表格也許可以給你一些參考：

品系	簡介	特點
Nude (nu)	Foxn1基因純合突變，無毛、無胸腺，T細(xì)胞缺失；B細(xì)胞正常、NK細(xì)胞應(yīng)答代償性的更功能強(qiáng)	裸鼠是快速生長的腫瘤細(xì)胞系是理想的宿主，不適合作為血源性癌癥如白血病或淋巴瘤的宿主。
Scid (scid)	Prkdcscid純合突變，T、B細(xì)胞功能缺失	適合同種和異種腫瘤移植，特別是移植生長緩慢、原代細(xì)胞、血源性癌癥細(xì)胞。Scid小鼠隨著年齡增長，可能會產(chǎn)生低水平的血清免疫球蛋白Ig；scid突變對輻射敏感，不太合適需要輻照后再進(jìn)行移植的實驗；人PBMC和胎兒造血細(xì)胞（HSC）的移植效率較低
NOD-scid	NOD背景下Prkdcscid純合突變，T、B細(xì)胞功能缺失，NK細(xì)胞活性低，沒有溶血補(bǔ)體活性，骨髓發(fā)育缺陷	血清免疫球蛋白Ig泄漏率非常低，非常適合同種和異種腫瘤移植。自發(fā)胸腺淋巴瘤，壽命短，約為8-9個月，不適合長期的移植實驗
M-NSG	NOD背景下攜帶Prkdcscid和IL2受體γ鏈（IL2rgnull）雙基因純合突變，T、B、NK細(xì)胞功能均缺失	可高效地植入人CD34+造血干細(xì)胞（HSC），外周血單核細(xì)胞（PBMC），病人來源異種移植物（PDX）或成體干細(xì)胞和組織，基本上可以植入人體免疫系統(tǒng)，是研究人體免疫功能，傳染病，糖尿病，腫瘤學(xué)和干細(xì)胞生物學(xué)的重要免疫缺陷小鼠，是目前國際公認(rèn)的免疫缺陷程度最高、最適合人源細(xì)胞或組織移植的工具小鼠。
CBA/N	Btk基因突變，B細(xì)胞功能缺陷，T細(xì)胞功能正常	可以進(jìn)行骨髓移植修復(fù)，用于研究B淋巴細(xì)胞的產(chǎn)生、功能和異質(zhì)性，較少用于腫瘤學(xué)研究
Beige（bg）	Beige突變，嚴(yán)重缺乏NK細(xì)胞，欠缺巨噬細(xì)胞的抗腫瘤活性、殺傷細(xì)胞活性等	應(yīng)用于免疫學(xué)領(lǐng)域。對各種致病因子較敏感，表型與人類罕見病Chediak-Higashi綜合征非常相似。

南模生物自主研發(fā)了M-NSG小鼠，該品系是通過基因編輯技術(shù)獲得的NOD背景下攜帶Prkdc和IL2受體γ鏈雙基因純合突變的小鼠，與NSG或NOG小鼠一樣，缺乏成熟的T、B細(xì)胞和NK細(xì)胞，是目前免疫缺陷程度最高的小鼠之一。M-NSG小鼠對人源細(xì)胞和組織免疫排斥反應(yīng)低；腫瘤細(xì)胞成瘤性好，少量細(xì)胞即可成瘤；人體細(xì)胞和組織移植存活率顯著提高；適用于人類造血干細(xì)胞移植；適合用做異源細(xì)胞和組織移植的載體小鼠。點擊查看M-NSG驗證數(shù)據(jù)

免疫系統(tǒng)人源化小鼠則是選擇合適的免疫缺陷小鼠（如M-NSG），把人的造血細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、某些組織等植入免疫缺陷小鼠體內(nèi)，在小鼠身上模擬出人的免疫系統(tǒng)。免疫系統(tǒng)人源化模型主要分為Hu-PBMC、Hu-HSC、Hu-BLT等類型，其詳細(xì)介紹、在人類疾病中的應(yīng)用、如何選擇合適的人源化模型，點擊下文即可查看。

一文看懂什么是免疫系統(tǒng)人源化小鼠

南模生物深耕基因編輯領(lǐng)域，提供全方位模式生物服務(wù)，包括基因修飾成品模型供應(yīng)、個性化模型定制、飼養(yǎng)繁育、表型分析、藥效評價等，滿足不同實驗室需求。

Reference:

1、陳淑增，楊翀，邱丹纓主編；謝德秋，田新利，萬巧鳳副主編．病原生物學(xué)與免疫學(xué)第2版

2、夏和先，齊永長主編；彭成，蔣斌，張文霞副主編；齊永長，張文霞，尚智等編．病原生物學(xué)與免疫學(xué)基礎(chǔ) 第3版

3、How the Immune System Works 5th - 2016

4、https://www.bdbiosciences.com/zh-cn/learn/research/immunology

5、https://www.thermofisher.cn/cn/zh/home/life-science/cell-analysis/cell-analysis-learning-center/immunology-at-work.html

6、?Pelanda, Roberta; Torres, Raul M.?Central B-Cell Tolerance: Where Selection Begins.?

7、Lubbers R, van Essen MF, van Kooten C, Trouw LA. Production of complement components by cells of the immune system.?Clin Exp Immunol. 2017;188(2):183-194. doi:10.1111/cei.12952

8、Cold Spring Harb Perspect Med . 2013 Apr 1;3(4):a011601. doi: 10.1101/cshperspect.a011601.

9、Held W, Jeevan-Raj B, Charmoy M (2018) Transcriptional regulation of murine natural killer cell development, differentiation and maturation.Cell Mol Life Sci 75:3371–3379。

10、Kumar S (2018) Natural killer cell cytotoxicity and its regulation by inhibitory receptors.Immunology 154：383-393。

11、Collin M, Bigley V. Human dendritic cell subsets: an update.?Immunology. 2018;154(1):3-20. doi:10.1111/imm.12888

12、Takenaka MC, Quintana FJ. Tolerogenic dendritic cells.?Semin Immunopathol. 2017;39(2):113-120. doi:10.1007/s00281-016-0587-8

13、Steinman,? Ralph M . Decisions About Dendritic Cells: Past, Present, and Future[J]. Annual Review of Immunology, 2012, 30(1):1-22.

14、Chen Y, Zhang X (2017) Pivotal regulators of tissue homeostasis and cancer: macrophages.Exp Hematol Oncol 6:23.PMID 28804688

15、Wynn TA, Chawla A, Pollard JW (2013) Macrophage biology in development, homeostasis and disease.Nature 496：445-455。PMID 23619691

16、Nature. 2013 April 25; 496(7446): 445–455. doi:10.1038/nature12034.

17、T'Jonck W, Guilliams M, Bonnardel J (2018) Niche signals and transcription factors involved in tissue-resident macrophage development.Cell Immunol 330:43–53.PMID 29463401

18、Int Immunopharmacol . 2019 May;70:459-466. doi: 10.1016/j.intimp.2019.02.050. Epub 2019 Mar 9.

19、F1000Res . 2018 Apr 6;7:429. doi: 10.12688/f1000research.13567.1. eCollection 2018.

20、https://www.thermofisher.cn/cn/zh/home/life-science/cell-analysis/cell-analysis-learning-center/immunology-at-work/b-cell-overview.html

21、Microbiol Spectr . 2016 Oct;4(5). doi: 10.1128/microbiolspec.MCHD-0015-2015.

22、Terry RL, Miller SD (2014) Molecular control of monocyte development.Cell Immunol 291:16–21.?

23、Collin M, Bigley V (2016) Monocyte, macrophage, and dendritic cell development: the human perspective.Microbiol Spectr 4(5).

24、de Ruiter K, van Staveren S, Hilvering B et al.(2018) A field-applicable method for flow cytometric analysis of granulocyte activation: Cryopreservation of fixed granulocytes.Cytometry A 93:540–547.

25、Front Immunol . 2021 Jul 1;12:694055. doi: 10.3389/fimmu.2021.694055. eCollection 2021.