免疫组库检测的优势和科普知识

我觉得我们的技术因为扩增覆盖面大（敏感性强）而且扩增是半定量的，不会因为扩增引起免疫组库测序偏向，而且还能避免B细胞的hypermutation引起的扩增失败，所以在技术上我们还是有很多优势的

Stanford 诺贝尔得奖者Andrew Fire 他们组的论文在Translational Medicine 上面发表；加拿大一组科学家在Robert Holt 领导下也发表了免疫组库测序的文章；更早还有Quake组对Zebrafish 抗体做高通量测序的文章

研究疫苗，我觉得关键问题就是搞懂免疫记忆：免疫记忆是如何形成的？用什么方式记录？记录在那里？如何回顾这个记忆？

我们不妨这样随想一下：假设体内的免疫系统是由我来掌管的部队，遇到一个可能反复入侵的敌人，我该如何制订防范计划？

免疫记忆，应该是把反抗入侵的成功经验记录下来。这样，当这股敌人再次入侵时，我就可以用预先准备好的方案去对付他们了。

那么，都有什么信息是需要记录下来的？

重要的信息应该有敌人的入侵的部位（呼吸道），入侵的敌人量（病毒或者细菌量），敌人的主攻方法，他们的兵器；上次“反扫荡”我们所用的兵力（动员免疫资源的程度），兵种（T细胞，B细胞等等），火药配备（IgG? IgA? IgM?)，友军（比如先天免疫系统的参与等），抗击时间和出兵的时机，运兵路线，粮草等。

那么，人体（动物）的免疫系统又是如何记录这些信息的？是否也要考虑到这么多的方面？这么复杂的“作战计划”是如何储存在免疫记忆中的？又是如何被完美地回招出来的？记忆又是如何保存而不被忘记的？记忆的空间是否有限？记忆的时间是否有限？

教科书上讲的Response to antigen recall 部分很笼统，这里面还有很多细节是我们所不知道的。那么，从大的方面看，教科书上的假说都正确吗？我们看到的数据有那些是和教科书相符的，那些又是不符的？不符的如何解释？是修改原先的假说还是另外提出假说？

当我们手头掌握了只有少数人才有的工具（免疫组库高通量测序技术）的时候，就好比站在一望无际等待收割的麦田边，启动了大型全自动收割机，等待收获的喜悦的时刻。因为我们看到的数据量之大，之全，之广是前人梦寐以求的。这是我们的幸运，也是我们的责任。许多疫苗都属于所谓的减毒活疫苗：如麻疹减毒活疫苗、甲型肝炎减毒活疫苗、乙型脑炎减毒活疫苗、风疹减毒活疫苗、口服脊髓灰质炎减毒活疫苗、口服狂犬病减毒活疫苗等。

这类疫苗的好处就是接种者能获得长期或者终身保护作用，不过安全性是个问题。

有人猜测，减毒活疫苗效果好的原因可能是它更贴近野生型病毒的感染进入途径，所以所刺激出来的免疫反应也更完整，全面，完美。而用合成蛋白作为抗原的疫苗不能有效地挑起机体完整的免疫反应，所以不是产生出来的士兵兵种不对（该产生分泌型的IgA 结果产生出了IgG), 就是把训练出的士兵送到了错误的战场（呼吸道疾病的抗体送到消化道去了）。或者是军区之间步调不协调（T细胞，B细胞，和先天免疫的一些功能细胞之间的协调不够好）。

最近和一个CDC的资深科学家交流，椐她说HPV患者中很多血清中有很高浓度的抗HPV抗体，但是还患宫颈癌；而有些没有很高的抗体浓度，反而不得癌。所以单纯衡量是否有特异性抗体产生并不说明疫苗就有效。

疫苗是很奇妙的东西，可是如果我们在仿效自然免疫的过程中对自然现象本身了解不够，很可能把事情搞糟。疫苗研发实际上是个“黑匣子”，到底那个好，为什么好，真样才能更好，我们都不很清楚。这样下去实际上是很危险的。玩免疫系统就好比玩火，或者是倒卖军火，搞不好会引火烧身的。

改进现状需要我们有更好的方法观察体内免疫的变化过程。这是免疫组库技术的一个很重要的应用方向：通过高通量测序，比较使用疫苗前后的免疫组库变化，能更准确地找到特异性的个体变化，为评价疫苗的效率提供新的参照指标。

研发疫苗就是最大限度地复制机体本身的免疫反应，不但要“山寨”一把，还要做出“高仿”的产品来。可是我们现在连原版的东西都没有看清楚，如何做出像样的“高仿”产品来呢？

我现在做的免疫组库方面的研究和肿瘤关系密切。肿瘤其实就是免疫系统的失职，让该死的死不了。关键是如何找到失职的机制和责任者，找到了，就有办法治疗了。

和许多免疫相关的疾病一样，个体性及强，所以期待的治疗也应该是个体化的。

免疫系统是人的内环境和自然的外环境相互作用的界面，它每天要处理的信号不下于神经系统。它时刻都在问“是敌人，还是朋友？”，“是昨天的朋友？还是昨天的敌人？”，“是现在的危机，还是今后的隐患？

新发现的免疫调控T细胞（regulatory T cells)就是很好的例子。表达太多容易生癌，太少容易生自身免疫疾病。免疫系统简直就是矛盾的完美组合。

自身免疫疾病顾名思义就是自己的免疫细胞六亲不认攻击自己。

问题可能被分为两个方面：（1）免疫系统没有问题，是组织细胞发生了变化，使得原本是“自己的”变成了“他人的”；（2）免疫系统的敌我识别能力出错，把本来属于自己的当做他人来攻击。（又是用中医的阴阳理论了，看来用惯的东西还是顺手）。

如果是第一种情况，免疫细胞在“培训”阶段所接受的“教育”是好的，这个教育使得它们具备识别敌我的能力。之所以发生自身免疫反应是因为某些组织细胞本身发生了变化，使得免疫细胞看花了眼。病毒感染就可以挑起这样的反应。

免疫细胞在发生的过程中都经过识别自我的“培训”，一般经过两个严格的挑选过程：先是识别MHC分子（个人身份证），然后识别一些主要的自身抗原（单位工作证明）。前一个选择叫“正选择”，把那些符合条件（能和MHC分子结合，但结合力又不很强的）的细胞选出来；后一个选择叫“负选择”把那些符合条件（能和自身抗原结合）的剔出去。这样选择的结果是免疫细胞同时看到两个证明（身份证和工作证）时就认为是自己人，放行；但如果只有一个证明，就要提高警惕了。

在上面提到的第一种自身免疫疾病情形下，病人的组织细胞拿不出两个证明，结果被打了；而另一种情形则是免疫细胞识别证明的能力出了问题，结果当然是敌我不分了。

今天我们请来阿拉巴马伯明翰大学的Harry Schroeder教授做学术讲座。Harry是免疫组库方面的专家，在这个领域工作了二十多年，主要研究抗体组库，因为IgH 要比T细胞受体简单些，没有MHC的参与。

Harry也是把免疫组库比喻成Homeland Security Department，认为人的免疫组库有一定的容量，在这个总容量下质量也很重要。因为它是学遗传出身的，所以用许多遗传学的概念。

他的演讲让我想起一个事：人在得了细菌感染以后，需要八天到十天才能产生出有针对性得抗体。而且这个抗体的生产过程是严格调控的，根据细菌的毒性，入侵细菌的数量，种类，产生不同程度和种类的免疫反应。这个精密的调控系统十经过成千上万年进化成熟的。可是，五十年前，人类制造出了抗菌素。通常，感染三五天的时候病人可能就用了广谱抗菌素了。用药的结果是细菌在体内的数量急剧下降（如果抗菌素有用的话），这是好的方面，可是，那进化来的周密的调节机制就“失算”了。等按照自然机制产生出抗体的时候，细菌可能已经从体内被清除了。这就象发生了边境冲突，军委根据情报派兵从北京赶到边境，可是等兵到了预定战场的时候敌人已经被消灭了。那这些兵如何“裁减”？

所以是否可以有这样的假说：有些自身免疫疾病或过敏等免疫失调病的起因可能是抗菌素？因为抗菌素的使用破坏了进化成熟的人体免疫机制，“裁军”不及时，导致“兵变”？

毫无疑问，抗菌素的发现给人类带来无限的好处，但是如果使用不当也会带来许多问题。除了能导致细菌耐药性的产生以外，抗菌素滥用还可能引起不必要的副作用甚至产生出其它的疾病。

免疫是一个内外防御体系的平衡：对外要抗击感染；对内要监视突变。对外太强则为炎症；对外太弱则有慢性感染。对内太强则产生自身免疫；对内太弱则产生癌变。感染和癌症都是（自己和外来）组织细胞的增生；而自身免疫和炎症则是不必要的细胞损伤。而且，这个内外防御体系还受“预算”的限制，人体投入在免疫系统的就是那么多资源。如果那个方面过渡使用了资源的大部，就会产生不平衡，免疫系统的不平衡就会表现为各种临床症状。

那么，如何判断一个人的免疫系统是否处于平衡的正常状态？我们现在的理解是正常的免疫系统表现之一就是有完好的多样性：有足够多种类的B或T细胞。因为我们的基因组库技术可以用高通量的手段观察免疫细胞的多样性，因此我们可以很全面的观察和描述个体的免疫功能状况。当然，免疫系统的失衡也就能够看到了。

我们的技术是几个技术的最佳整合：（1）过去二十年免疫学的最高级技术：单克隆抗体和流式；（2）过去二十年分子生物学的高端技术：多重PCR和高通量测序；（3）加上过去二十年信息技术的最新发展；生物信息分析软件和高速运算能力的硬件。

谢谢您考虑我们题为"High throughput sequencing reveals a complex pattern of dynamic interrelationships among human T cell subsets."的论文。