今年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)被授給了美國(guó)科學(xué)家瑪麗·布倫科、弗雷德·拉姆斯德?tīng)柡腿毡究茖W(xué)家坂口志文，以表彰他們?cè)谕庵苊庖吣褪軝C(jī)制方面的開(kāi)創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。這是個(gè)有點(diǎn)冷門(mén)的領(lǐng)域，但是它對(duì)人類(lèi)健康的影響卻一點(diǎn)都不冷門(mén)。官方的介紹是這樣說(shuō)的：

“人體強(qiáng)大的免疫系統(tǒng)必須得到調(diào)節(jié)，否則可能會(huì)攻擊自身器官。三名獲獎(jiǎng)?wù)咴谕庵苊庖吣褪芊矫嫒〉昧送黄菩园l(fā)現(xiàn)，坂口志文發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，它可以有效阻止免疫系統(tǒng)攻擊人體自身，布倫科和拉姆斯德?tīng)杽t找到了與之相關(guān)的基因，這些成果加深了科學(xué)界對(duì)免疫系統(tǒng)如何運(yùn)作的理解，推動(dòng)了自身免疫性疾病等方面的研究”。

說(shuō)它冷門(mén)吧，有意思的是本號(hào)的第一篇算得上“爆款”的文章和這個(gè)領(lǐng)域還扯得上相當(dāng)?shù)年P(guān)系。這一篇《》是本號(hào)的第五篇文章，五年多前的了，當(dāng)時(shí)粉絲大概百十號(hào)人（？）（當(dāng)然現(xiàn)在也不多），能拿下三萬(wàn)七千的閱讀量對(duì)一個(gè)新生號(hào)來(lái)說(shuō)絕對(duì)是一片爆款文了，財(cái)新和新浪網(wǎng)都轉(zhuǎn)載。這篇文章對(duì)今年的諾獎(jiǎng)也有科普作用，大家有興趣可以。比如“免疫系統(tǒng)攻擊人體自身”是什么樣子的？可以看看我那篇文章的開(kāi)頭：

英國(guó)倫敦的諾斯威克和圣馬可醫(yī)院的重癥監(jiān)護(hù)部，有一天突然接受了一個(gè)名叫David Oakley的危重病人，他有以下的臨床癥狀：

發(fā)燒，頭疼，肌肉酸痛；

惡心，嘔吐，腹瀉；

呼吸不暢，嚴(yán)重的病人血紅蛋白氧飽和度僅為70%，肺部有浸潤(rùn)；

和他同時(shí)入院的，還有另外五位癥狀類(lèi)似的病人。他們進(jìn)入重癥監(jiān)護(hù)后，又發(fā)展出如下癥狀：

大面積雙肺感染，X光胸片呈現(xiàn)出所謂的“大白肺”，嚴(yán)重的患者需要吸氧，氣管切開(kāi)插管和呼吸機(jī)來(lái)維持供氧；

腎衰，需要靜脈透析來(lái)維持生命。

有一個(gè)病人出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)⊙Y

這就是自身免疫系統(tǒng)被錯(cuò)誤激活后瘋狂攻擊自身臟器后造成的后果。如題目所示，這是一個(gè)出了大事故的藥物臨床試驗(yàn)。這個(gè)候選藥物的研究代號(hào)叫TGN1412, 它能夠精準(zhǔn)結(jié)合一種叫做CD28的存在于免疫細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，其初始設(shè)計(jì)目的就是給病人擴(kuò)增一類(lèi)具有神秘功能的調(diào)節(jié)治療性T淋巴細(xì)胞，簡(jiǎn)稱(chēng)Treg, Regulatory T Cells。

揭開(kāi)Treg神秘面紗的就是今年這三位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。

有趣的是，坂口志文在實(shí)驗(yàn)室接到諾獎(jiǎng)委員會(huì)電話(huà)時(shí)有點(diǎn)吃驚，他原以為要等到研究有了更成熟的臨床應(yīng)用后才可能獲獎(jiǎng)。其實(shí)，生物學(xué)基礎(chǔ)研究一旦有突破，他的發(fā)明者或從業(yè)者都會(huì)在第一時(shí)間深挖其臨床應(yīng)用和藥物開(kāi)發(fā)的潛力，首先造福人類(lèi)，其次造福自己的腰包，或者優(yōu)先次序換一下也行。Treg從業(yè)人員也不例外。以TGN1412為例，它投入臨床研究是20年前的事了，當(dāng)時(shí)距離坂口志文發(fā)現(xiàn)調(diào)控性T細(xì)胞Treg才（1995）十年，距離瑪麗·布倫科和弗雷德·拉姆斯德?tīng)柊l(fā)現(xiàn)定義Treg的關(guān)鍵基因FOXP3（2001）才5年。

至于基礎(chǔ)研究就更早，2003年，坂口志文剛剛確認(rèn)了FOXP3就是自己發(fā)現(xiàn)的Treg的最重要的調(diào)節(jié)基因。僅僅一個(gè)月后，德國(guó)維爾茨堡大學(xué)Hünig教授發(fā)表文章報(bào)道了他們多年前研制的一種結(jié)合CD28的抗體, 也就是后來(lái)叫做TGN1412這種候選藥物，能在大鼠體內(nèi)把調(diào)控性T淋巴細(xì)胞Treg擴(kuò)增20倍。這一下子就激發(fā)了免疫學(xué)家們無(wú)限美好的想象，如果坂口志文的發(fā)現(xiàn)和諾貝爾委員會(huì)的介紹所言不虛，“調(diào)節(jié)性T細(xì)胞可以有效阻止免疫系統(tǒng)攻擊人體自身”，那么讓患有自體免疫過(guò)盛疾病（比如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，紅斑狼瘡，潰瘍性結(jié)腸炎）的病人服用TGN1412來(lái)擴(kuò)增Treg， 給失控的自體免疫來(lái)個(gè)“剎車(chē)”，豈不就是一劑良藥嗎？

為了確保人體試驗(yàn)的安全，必須進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。如前面所述，這個(gè)突破性的進(jìn)展最初是在大鼠中做出來(lái)的，也就是說(shuō)在嚙齒類(lèi)動(dòng)物中的安全性基本靠譜了。進(jìn)入人體前最后一道關(guān)口是昂貴的高級(jí)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物試驗(yàn)，用的是一種叫做菲律賓獼猴（cynomolgus macaque）的品種，這是在藥物研發(fā)中通用的猴子品系。試驗(yàn)結(jié)果是給猴子的劑量可以沖到每公斤50毫克而不誘發(fā)明顯毒副作用。這樣的結(jié)果給了Hünig研究團(tuán)隊(duì)一個(gè)強(qiáng)烈預(yù)感：這可能真的是一個(gè)神藥。

為什么說(shuō)它神？因?yàn)槿祟?lèi)免疫系統(tǒng)其實(shí)是一個(gè)遍布了CD28分子的大花園，很多種免疫細(xì)胞的表面都有這種分子的存在。瑪麗·布倫科和弗雷德·拉姆斯德?tīng)杻晌徽业降腇OXP3，才是Treg真正獨(dú)一無(wú)二的分子標(biāo)記（要不然人家怎么得諾貝爾獎(jiǎng)呢？）。這個(gè)猴子實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，就相當(dāng)于是把高劑量的CD28結(jié)合劑隨機(jī)砸過(guò)去，不但準(zhǔn)確砸到了想砸的Treg，花花草草卻一根都沒(méi)碰倒。這不是天選之藥嗎？

于是，2006年三月十三日，研發(fā)這個(gè)“未來(lái)神藥”的德國(guó)小公司TeGenero團(tuán)隊(duì)和Hünig研究組相約一道從德國(guó)來(lái)到倫敦，這個(gè)藥物首次人體臨床試驗(yàn)的的地方。他們有理由相信，自己可能成為一個(gè)正在發(fā)生的醫(yī)學(xué)奇跡的第一批目擊者。

結(jié)果是他們?cè)谥驹刚呱砩夏繐袅吮疚拈_(kāi)頭引用框里描述的恐怖現(xiàn)象。

這說(shuō)明不單單是碰倒了花花草草，碰倒了小朋友，TGN1412簡(jiǎn)直就是在花園里引發(fā)了一場(chǎng)大火。

憑借多年的免疫學(xué)造詣，Hünig很快直面了一個(gè)他絕對(duì)不想面對(duì)的現(xiàn)實(shí)：這不是一起和他們無(wú)關(guān)的藥物污染或者投毒事件。他們的神藥也許增加了他們想要的抑制型T細(xì)胞Treg, 但同時(shí)也喚醒了他們絕對(duì)不想碰的另一大殺器型的T細(xì)胞。和Treg不同，這一類(lèi)細(xì)胞可以直接攻擊外來(lái)入侵病原或自體組織，抑或分泌大量細(xì)胞因子來(lái)激活B細(xì)胞，后者通過(guò)大量分泌抗體來(lái)加強(qiáng)體內(nèi)的免疫風(fēng)暴。受試者都是年輕的健康志愿者，無(wú)災(zāi)無(wú)病，在一場(chǎng)無(wú)緣無(wú)故的免疫風(fēng)暴下，焉能不倒下？

現(xiàn)在的難題是，這些受試者接受的劑量?jī)H僅為猴子的五百分之一（這是從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)過(guò)渡到人體試驗(yàn)的一個(gè)常規(guī)安全措施），為什么猴子安然無(wú)恙，而人卻差點(diǎn)掛了？

要知道坂口志文最重要的發(fā)現(xiàn)其實(shí)是在和人類(lèi)更遙遠(yuǎn)的老鼠身上做出的。1995年，當(dāng)時(shí)已經(jīng)知道出生三天后被切除胸腺的小鼠會(huì)發(fā)展出多項(xiàng)器官?lài)?yán)重發(fā)炎的自免疫癥狀。坂口志文團(tuán)隊(duì)在體外制備了CD4+CD25+的T細(xì)胞并注射入這類(lèi)老鼠體內(nèi)，預(yù)防了它們的發(fā)炎癥狀，這才揭示了抑制性T細(xì)胞的存在。發(fā)現(xiàn)TGN1412的德國(guó)Hünig團(tuán)隊(duì)證明這個(gè)免疫路徑在大鼠中也成立，可是為什么在靈長(zhǎng)類(lèi)和人類(lèi)中得出的安全性結(jié)論卻截然相反？

找到這個(gè)問(wèn)題的答案，卻像是懸疑小說(shuō)的情節(jié)一樣，經(jīng)歷一波三折。

TGN1412災(zāi)難性的結(jié)果成為新聞?lì)^條之后，國(guó)際上很多實(shí)驗(yàn)室都在試圖找答案。有一家測(cè)定了菲律賓獼猴這個(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的CD28序列，得出結(jié)論是它和人類(lèi)基因有重要的差別，那么TGN1412和CD28的相互作用在人體和猴體內(nèi)也許大不相同，這能解釋猴子能夠輕松耐受比人體高五百倍的劑量嗎？

這個(gè)解釋很快被證偽。另外一個(gè)團(tuán)隊(duì)跟進(jìn)發(fā)現(xiàn)，猴子CD28和藥物結(jié)合區(qū)的序列和人類(lèi)其實(shí)100%吻合。這個(gè)低級(jí)錯(cuò)誤的起因是因?yàn)闇y(cè)序前需要用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA分子，在擴(kuò)增的化學(xué)過(guò)程中人為地引入了隨機(jī)突變，它們并不代表物種真正的基因序列。這個(gè)證偽團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題可能出現(xiàn)在CD28這個(gè)細(xì)胞表面分子的下游通路上，人類(lèi)和猴子可能有重大差別，橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實(shí)味不同，所以同樣一個(gè)CD28和TGN1412的結(jié)合事件，在猴子體內(nèi)平淡無(wú)奇而在人體內(nèi)卻引發(fā)風(fēng)暴。

這時(shí)候第三家團(tuán)隊(duì)加入進(jìn)來(lái)說(shuō)你可能想多了。因?yàn)榍皟杉业娜烤杏贑D28分子位于細(xì)胞膜外面的區(qū)域，也就是負(fù)責(zé)和TGN1412結(jié)合的區(qū)域。但是CD28是個(gè)跨膜分子，更全面的序列比較發(fā)現(xiàn)，人猴CD28的跨膜片段有幾個(gè)關(guān)鍵性差別。過(guò)去人們往往把這個(gè)片段看成簡(jiǎn)單地起到一個(gè)結(jié)構(gòu)上承上啟下的作用，現(xiàn)在看卻不那么簡(jiǎn)單，也許差之毫厘，謬以千里？

眾說(shuō)紛紜的四年過(guò)去了，2010年終于迎來(lái)了一個(gè)讓大多數(shù)人認(rèn)可的結(jié)論。原來(lái)TGN1412在人體中通過(guò)CD28激活了一類(lèi)叫做記憶型CD4+ T淋巴細(xì)胞，造成了災(zāi)難。而在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的靈長(zhǎng)類(lèi)中，由于某種原因，CD28在這類(lèi)細(xì)胞表面神秘地消失了。那么可想而知，在猴子中你不管怎么上高劑量的CD28激活劑，相當(dāng)于對(duì)牛彈琴，這些大殺器型的免疫細(xì)胞好像聾子一樣聽(tīng)不懂CD28激活劑帶來(lái)的信號(hào)。以前的團(tuán)隊(duì)爭(zhēng)論什么CD28途徑在人猴中的細(xì)微差異，那真的是多心了，這不是差別大小的問(wèn)題，而是有和沒(méi)有的問(wèn)題。

這凸顯了免疫藥物的研發(fā)之難，因?yàn)樗南到y(tǒng)太復(fù)雜了。動(dòng)物模型稍有不慎，滿(mǎn)盤(pán)皆輸。

讓我們?cè)倩氐侥莻€(gè)讓坂口志文為之神往并啟發(fā)了他諾貝爾獎(jiǎng)成就的發(fā)現(xiàn)：如果將出生2-4天的小鼠的胸腺移除，會(huì)誘發(fā)它們的多器官自免疫炎癥。

而在更早的堪稱(chēng)免疫學(xué)開(kāi)山鼻祖的一篇文章中，Jacques Miller把剛剛出生的小鼠的胸腺移除，發(fā)現(xiàn)小鼠得了免疫缺陷，無(wú)法抵御外來(lái)病原的入侵，也這是這個(gè)研究導(dǎo)致了整個(gè)T細(xì)胞這個(gè)新領(lǐng)域的開(kāi)端，開(kāi)啟了現(xiàn)代免疫學(xué)的大門(mén)。

這些發(fā)現(xiàn)之所以讓人神往，是因?yàn)?strong>同樣是移除胸腺，一個(gè)造成免疫缺失，另一個(gè)造成免疫過(guò)剩，差別就在于三天的時(shí)間。坂口志文敏感的直覺(jué)告訴他，在胸腺這個(gè)免疫力的中央發(fā)動(dòng)機(jī)里，一個(gè)獨(dú)立的剎車(chē)機(jī)制很可能在出生三天后開(kāi)始蘊(yùn)蓄并擴(kuò)散到機(jī)體的外周組織。于是他嘗試了各種T細(xì)胞的的組合，能夠恢復(fù)正常免疫系統(tǒng)的就是這個(gè)迷宮的鑰匙。

幸運(yùn)的是，他成功了， 這把金鑰匙就是Treg。

那個(gè)試圖用這把鑰匙開(kāi)啟治療自體免疫疾病大門(mén)的Thomas Hünig卻慘痛地失敗了。雖然很難講基礎(chǔ)研究科學(xué)家們能對(duì)這個(gè)科學(xué)探索中的悲劇負(fù)什么具體責(zé)任，但是他為此賠上了自己全部的學(xué)術(shù)聲譽(yù)。十年之后，Hünig回顧和反思的時(shí)候，他認(rèn)為自己學(xué)到的最大教訓(xùn)就是：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)在藥物的安全評(píng)估中并不可靠，哪怕是和人類(lèi)親緣關(guān)系最近的靈長(zhǎng)類(lèi)。

幾個(gè)月前FDA給工業(yè)界發(fā)出了一個(gè)指南，仿佛是對(duì)10年前Hünig感想的一個(gè)遲來(lái)的回應(yīng)，那就是，對(duì)于類(lèi)似于TGN1412這樣的人類(lèi)單克隆抗體藥物試驗(yàn)，F(xiàn)DA不再?gòu)?qiáng)制要求進(jìn)行整體動(dòng)物的安全實(shí)驗(yàn)。

那么一個(gè)有意思的問(wèn)題就是，既然動(dòng)物實(shí)驗(yàn)在預(yù)測(cè)藥物的人體安全上不可靠，最好的解決方案是徹底取消？還是努力設(shè)計(jì)更靠譜的實(shí)驗(yàn)？

其實(shí)，也是在2016年，一個(gè)成功預(yù)測(cè)TGN1412免疫毒性的小鼠動(dòng)物模型已經(jīng)有了。要說(shuō)這個(gè)實(shí)驗(yàn)還頗有坂口志文在無(wú)胸腺小鼠中恢復(fù)免疫耐受實(shí)驗(yàn)的神韻，但是它的技術(shù)手段比20年前粗暴的胸腺摘除可精彩多了，它采用的是基因手術(shù)刀，把RAG1，Aβ，IL-2 Rγc，HLADQ等重要的免疫基因摘除，這樣的老鼠就成為一個(gè)自身免疫系統(tǒng)被基本清零卻不死的軀殼。然后再把來(lái)自人類(lèi)供體的外周血單核白細(xì)胞注入其體內(nèi)（他們是成熟免疫細(xì)胞的前體）。一兩周之后，和人類(lèi)T細(xì)胞有幾分類(lèi)似的外周免疫系統(tǒng)居然就在老鼠體內(nèi)被重建了。

把TGN1412注入到這樣的小鼠模型體內(nèi)后，炎癥風(fēng)暴被重現(xiàn)了。這樣的老鼠模型比昂貴的靈長(zhǎng)類(lèi)還有效。

參考文獻(xiàn)：

The rise and fall of the CD28 superagonist TGN1412 and its return as TAB08: a personal account. Thomas Hünig. FEBS J . 2016 Sep;283(18):3325-34.

Risk in drug trials. Lancet. 2006 Dec 23; 368(9554): 2205.

TGN1412 Induces Lymphopenia and Human Cytokine Release in a Humanized Mouse Model. PLoS One. 2016 Mar 9;11(3).