1900年,Ehrlich 全面阐述其侧链学说(Ehrlich, P. Croonian lecture: on immunity with special reference to cell life. Proc. Roy. Soc. London 66, 424–448 (1900).)。他提出,有害物质(如毒素)能模拟营养物质使得细胞表达侧链,他称之为 “营养受体”,每个细胞都能表达多种侧链,摄取营养物质。在感染过程中,侧链能代替营养物结合在微生物毒素上,封闭其生物功能。细胞能产生很多侧链,随着血流募集并发挥作用,并且作为抗毒素或抗体保护机体遭受相同的感染。认为细胞表面存在一些可以与外源异物(毒素)结合的“侧链“,而这些“侧链”是有感应的,一旦与外源物质结合,进一步激发相关抗体产生。
1923年,洛克菲勒研究所的迈克尔·海德堡(Michael Heidelberger)和奥斯伍尔德·西奥多·埃弗里(Oswald Theodore Avery)通过细菌多糖及其抗体中N含量的测定,确定抗体是一种蛋白质(Heidelberger, M., Avery, O.T.The soluble specific substances of pneumococcus: Their localization in the cell and their biological significance.Journal of Experimental Medicine, 1923, 38(1):73-89.)。在这篇文章中,Heidelberger和Avery以肺炎双球菌为研究对象,使用各种生化和免疫学的实验方法进行了一系列实验,最终得出抗体是一种蛋白质的结论,并且确定了多糖是肺炎双球菌的毒素。其中包括通过衡量多糖和抗体中的氮含量,确定抗体是蛋白质;通过肺炎双球菌菌株的处理和分离,证明多糖是细菌的毒素;通过对不同菌株多糖的对比,证明多糖可以与特异性抗体结合。这些实验结果为抗体研究打下了基础,也为后来的生物医学研究做出了重大贡献。
1934年, 约翰·马拉克(John Marrack)提出了抗原-抗体结合学说(Marrack, J.R. The Theory of Antigen-Antibody Reactions. Science, 1934, 79(2044):355-357.)。在这篇文章中,马拉克做了更为详细和系统的实验研究,阐述了抗原-抗体相互作用中的一些生物化学特性,比如结合力的特异性、饱和度、反应速度和温度等因素对结合力的影响等。同时,他还建议把抗原-抗体相互作用分为两个阶段:初次结合和稳定复合,认为从初次反应到最终稳定复合的过程是多个物理和化学作用的结果。马拉克的理论不仅为后来的抗原-抗体学研究提供了理论依据,更为后来的生物技术、免疫学和生物医学研究的发展打下了基础。
1940年,Linus Carl Pauling(莱纳斯·卡尔·鲍林,1954年诺贝尔化学奖和1963年诺贝尔和平奖)提出抗原与抗体结构互补性原理(The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals. Nature ,1941, 148: 677)。在这篇文章中,Pauling初步提出了抗原与抗体的结构互补性原理。根据这一原理,抗原分子的表面特征与抗体分子的结构互补,就能形成抗原抗体复合物。这一理论的意义在于,它解释了免疫系统如何识别和攻击入侵体内的病原体,从而促进了对免疫系统的理解和疾病治疗的发展。
1944年,瓦尔登斯特伦(Waldenstrom)、和彼得森(Pedersen)和Kunkel进行了免疫电泳和超速离心方法,从免疫巨球蛋白血症患者体内发现第二个免疫球蛋白IgM(Waldenström, J., Pedersen, K.O., and Kunkel, H.G. Agammaglobulinemia: a hereditary immunologic disorder in man; genetic, clinical and immunologic studies in 32 adult patients. Medicine, 1944, 23(4):281-317.)。在这篇文章中,瓦尔登斯特伦、彼得森和Kunkel通过临床观察、血清学分析和电泳分离等方法,发现一些免疫巨球蛋白血症患者中存在一种未知的免疫球蛋白,这种免疫球蛋白比已知的免疫球蛋白IgG更加明显,但与IgG在电泳上有很大的区别。这种免疫球蛋白被称为第二个免疫球蛋白IgM。这项研究增加了人们对免疫系统和免疫球蛋白的认识,对于进一步对免疫缺陷疾病的研究和治疗提供了新的思路。同时,该文章也标志着免疫学研究从单纯的观察和描述,逐渐走向分子水平的研究。
1948年,阿斯特丽德·法戈瑞奥司(Astrid Fagraeus)发现了B淋巴细胞的其中一种形式浆细胞是抗体的生产工厂(Fagraeus A. The Plasma-Cell Reaction and Its Relation to the Development of Antibodies. Carnegie Institute of Washington Year Book.1948, 47: 115–119.)。他发现,B淋巴细胞是免疫系统中的重要细胞类型能够识别和应对来自病原体的抗原。细胞免疫和体液免疫是两种不同但相互协调的免疫机制。浆细胞是B淋巴细胞分化之后的终末状态,它们可以合成和分泌大量的抗体。抗体的合成和分泌是一种高度调控的过程,在体内应对病原体时起到重要的免疫防御作用。这项成果为免疫学的发展和抗体工程技术的出现打下了基础,具有重要意义。
1953年英国生物化学家Frederick Sanger成功解析了同样身为蛋白质的胰岛素的化学结构(Sanger, F. The arrangement of amino acids in proteins. Advances in Protein Chemistry, 1953, 8: 1-67.)。在这篇文章中,Sanger使用了一系列的化学手段和技术,如纸层析、凝胶过滤等,成功地确定了胰岛素中多肽链的氨基酸顺序,并证明了多肽链是通过肽键连接氨基酸的。这项开创性的研究揭示了蛋白质结构的本质,为蛋白质研究和生物化学领域奠定了基础。同时为科学家们解析抗体结构指明了方向。
1957年Frank Burnet和David Talmage发展了克隆选择理论(Burnet, F. M., & Talmage, D. W. The clonal selection theory of acquired immunity. Nature, 1957,180(4588):553-554.)。根据这一理论,的免疫系统是由许多不同种类的淋巴细胞组成的。当接触到外来的抗原时,只有那些与抗原特异性匹配的淋巴细胞才会被选择出来进行增殖和分化,生成大量克隆细胞,以便于消灭抗原。这些特异性克隆细胞在攻击抗原的同时,还会留下一些记忆细胞,以备再次遇到相同的抗原时能够更快地做出反应。这一理论在当时的免疫学界引起了轰动,并被认为是解释免疫系统工作方式的重要理论之一。
1960年,美国Rosalyn Yalow 开始用放射免疫方法测定血液中胰岛素含量(Yalow R S, Berson S A. Immunoassay of endogenous plasmainsulin in man[J]. Clin Invest, 1960, 39(1): 1157-1175)。这篇论文详细描述了用放射免疫测定血液中胰岛素含量的方法,并且在实验中进行了验证。作者认为这种方法的精度和灵敏度很高,能够准确测定血液中胰岛素的含量。这篇论文标志着第一次用放射免疫方法成功地确定了中胰岛素的含量。1977年,获诺贝尔生理学与医学奖。
1971年,彼得·帕尔曼(Peter Perlman)和Eva Engvall发明了酶联免疫吸附测定法(Engvall E, Perlmann P. Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) quantitative assay immunoglobulin G[J].Immunochemistry, 1971, 8(9): 871-874.)。在这篇文章中,帕尔曼和Engvall详细描述了一种新的ELISA原理、方法和应用,该方法使用酶标记的抗体检测特定抗原或抗体的存在。该方法具有高度灵敏性、特异性和操作简便的优点,可以广泛应用于诊断、疫苗研制和生物技术等领域,成为一种广泛使用的生物化学分析技术。ELISA技术迅速获得了广泛的应用,成为生物医学研究和临床实践中最重要的分析方法之一。该方法的应用范围越来越广泛,包括血清学检测、感染性疾病诊断、妊娠检测、癌症筛查、药物水平监测等。ELISA技术的发明和发展有助于推动了分子生物学、免疫学和临床医学等领域的发展。
1972年,斯坦福大学的Len Herzenberg’s实验室发明了荧光激活细胞分离技术(Herzenberg LA, Parks D, Sahaf B, et al. Genetics and the purification of cellular subsets by fluorescence-activated cell sorting. Science, 1972, 175(4024): 720-4)。FACS是一种利用流式细胞仪和荧光染料分离、分析和纯化细胞的技术。该技术可以通过单个细胞的荧光反应特性对它们进行识别和排序。这项技术极大地改善了细胞和单克隆抗体的分析和应用,也为癌症研究和免疫治疗等领域提供了新的工具。早在发明FACS之前,Van Dilla等人已经使用荧光染料,通过流式细胞仪对淋巴细胞测量酸碱度进行了探究。这项技术展示了荧光检测的潜力以及与流式细胞仪的结合,可以使得细胞的特性更加准确地被测量和分析。在FACS的开发过程中,Herzenberg小组改进了流式细胞仪的硬件,特别是在荧光检测方面。同时,他们也开发了配套的软件,以帮助对大量数据进行分析和可视化。这使他们能够追踪单个细胞,并将细胞根据其荧光特征进行排序和筛选,这是一项重大的技术进展。
1975年,乔治·科勒(Georges Köhler)和塞萨尔·米尔斯坦(César Milstein)发表了一篇里程碑式的文。
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