T 细胞如何发现病毒,© 诺贝尔生理学或医学奖委员会。Ill. Mattias Karlén
接下来,他们对这些基因进行逐一排查,当检查到最后一个基因时,终于有了重大发现。他们发现 scurfy 小鼠的这个基因发生了两碱基的插入突变,导致阅读框移位,从而合成了一个残缺且无功能的蛋白质。由于该蛋白质的结构与已知的 “叉头 / 翼状螺旋” 转录因子家族同源,他们将这个新基因命名为 Foxp3。
为了进一步验证 Foxp3 基因的作用,布伦科和拉姆斯德尔进行了 “遗传救援” 实验。他们培育出携带正常 Foxp3 基因的转基因小鼠,并让其与 scurfy 小鼠交配。结果令人振奋,导入的正常 Foxp3 基因成功挽救了雄性 scurfy 小鼠,使它们不再受到自身免疫病的困扰,这无疑证明了 Foxp3 突变就是导致 scurfy 小鼠疾病的根本原因。
布伦科和拉姆斯德尔并没有满足于在小鼠模型中的发现,他们将目光投向了人类。通过与全球的临床团队合作,他们发现人类的 FOXP3 基因发生突变会导致一种名为 IPEX 综合征的严重自身免疫病。IPEX 综合征与 scurfy 小鼠的表型极为相似,患儿在生命早期就会出现严重的糖尿病、甲状腺问题、致命的肠道炎症等症状,通常活不过婴儿期。
2001 年,布伦科和拉姆斯德尔在《自然 - 遗传学》杂志上发表了他们的研究成果,揭示了 FOXP3 基因的突变不仅是 scurfy 小鼠疾病的病因,也是 IPEX 综合征的致病根源。这一发现将小鼠模型中的研究成果与人类疾病紧密联系起来,为理解自身免疫性疾病的发病机制提供了关键线索。
闭环:调节性 T 细胞与 FOXP3 基因的完美结合
布伦科和拉姆斯德尔对 Foxp3 基因的发现,为坂口志文所发现的调节性 T 细胞提供了重要的分子基础。2003 年,坂口志文通过实验证实,Foxp3 基因正是调节他在 1995 年发现的 CD4+CD25 + 调节性 T 细胞发育和功能的关键基因。
至此,三位科学家的研究成果形成了一个完整的闭环。坂口志文首先发现了调节性 T 细胞,布伦科和拉姆斯德尔找到了与调节性 T 细胞功能密切相关的 Foxp3 基因,而坂口志文又进一步证明了 Foxp3 基因对调节性 T 细胞的调控作用。
他们的研究揭示了免疫系统自我调节的分子机制,让我们对免疫耐受有了更深入的理解。原来,人体的免疫系统拥有一套精密的双重保险机制:一方面,通过胸腺中的中枢耐受过程,清除大部分可能攻击自身组织的 T 细胞;另一方面,通过调节性 T 细胞在外周组织中对 “漏网之鱼” 的 T 细胞进行监控和抑制,确保免疫系统在防御外敌的同时,不会误伤自身组织。