В иммунологии теория клонального отбора объясняет функции клеток иммунной системы ( лимфоцитов ) в ответ на специфические антигены, вторгающиеся в организм. Эта концепция была введена австралийским врачом Фрэнком Макфарлейном Бернетом в 1957 году в попытке объяснить большое разнообразие антител, образующихся во время инициации иммунного ответа . [1] [2] Теория стала широко принятой моделью того, как иммунная система человека реагирует на инфекцию и как определенные типы В- и Т-лимфоцитов выбираются для уничтожения специфических антигенов . [3]
Теория утверждает, что в уже существующей группе лимфоцитов (как В-, так и Т-клеток) специфический антиген активирует (т. е. выбирает) только свою контрспецифическую клетку, которая затем побуждает эту конкретную клетку размножаться, производя идентичные клоны для выработки антител. Эта активация происходит во вторичных лимфоидных органах, таких как селезенка и лимфатические узлы . [4] Короче говоря, теория является объяснением механизма генерации разнообразия специфичности антител. [5] Первые экспериментальные доказательства появились в 1958 году, когда Густав Носсал и Джошуа Ледерберг показали, что одна В-клетка всегда вырабатывает только одно антитело. [6] Эта идея оказалась основой молекулярной иммунологии, особенно в адаптивном иммунитете . [7]
Теорию клональной селекции можно обобщить следующими четырьмя принципами:
В 1900 году Пауль Эрлих предложил так называемую «теорию боковой цепи» производства антител. Согласно ей, некоторые клетки демонстрируют на своей поверхности различные « боковые цепи » (т. е. связанные с мембраной антитела), способные реагировать с различными антигенами. Когда присутствует антиген, он связывается с соответствующей боковой цепью. Затем клетка прекращает вырабатывать все другие боковые цепи и начинает интенсивный синтез и секрецию антигенсвязывающей боковой цепи в виде растворимого антитела. Хотя идея Эрлиха и отличается от клональной селекции, она представляет собой теорию селекции, гораздо более точную, чем поучительные теории, которые доминировали в иммунологии в последующие десятилетия.
В 1955 году датский иммунолог Нильс Йерне выдвинул гипотезу, что в сыворотке уже имеется обширный массив растворимых антител до любой инфекции. Попадание антигена в организм приводит к выбору только одного типа антител, соответствующих ему. Это предположительно происходит за счет того, что определенные клетки фагоцитируют иммунные комплексы и каким-то образом копируют структуру антитела, чтобы производить их больше. [8]
В 1957 году Дэвид В. Талмейдж выдвинул гипотезу, что антигены связываются с антителами на поверхности клеток, продуцирующих антитела, и «для размножения отбираются только те клетки, синтезированный продукт которых имеет сродство к антигену». Ключевое отличие от теории Эрлиха состояло в том, что предполагалось, что каждая клетка синтезирует только один вид антител. После связывания антигена клетка размножается, образуя клоны с идентичными антителами.
Позже в 1957 году австралийский иммунолог Фрэнк Макфарлейн Бернет опубликовал статью под названием «Модификация теории производства антител Джерне с использованием концепции клонального отбора» в довольно малоизвестном Australian Journal of Science . В ней Бернет расширил идеи Талмейджа и назвал получившуюся теорию «теорией клонального отбора». Он далее формализовал теорию в своей книге 1959 года «Теория клонального отбора приобретенного иммунитета » . Он объяснил иммунологическую память как клонирование двух типов лимфоцитов. Один клон действует немедленно, чтобы бороться с инфекцией, в то время как другой более долговечен, оставаясь в иммунной системе в течение длительного времени и вызывая иммунитет к этому антигену. Согласно гипотезе Бернета, среди антител есть молекулы, которые, вероятно, могут соответствовать с различной степенью точности всем или практически всем антигенным детерминантам , которые встречаются в биологическом материале, кроме тех, которые характерны для самого организма. Каждый тип паттерна является специфическим продуктом клона лимфоцитов, и суть гипотезы заключается в том, что каждая клетка автоматически имеет на своей поверхности репрезентативные реактивные участки, эквивалентные участкам глобулина, который она производит. Когда антиген попадает в кровь или тканевые жидкости, предполагается, что он прикрепится к поверхности любого лимфоцита, несущего реактивные участки, которые соответствуют одной из его антигенных детерминант. Затем клетка активируется и подвергается пролиферации, производя множество потомков. Таким образом, инициируется преимущественная пролиферация всех тех клонов, реактивные участки которых соответствуют антигенным детерминантам на антигенах, присутствующих в организме. Потомки способны к активному высвобождению растворимых антител и лимфоцитов, тех же функций, что и родительские формы. [5] [9]
В 1958 году Густав Носсаль и Джошуа Ледерберг показали, что одна В-клетка всегда производит только одно антитело, что стало первым прямым доказательством в поддержку теории клонального отбора. [6]
Бернет и Питер Медавар работали вместе над пониманием иммунологической толерантности , явления, также объясняемого клональным отбором. Это способность организма переносить введение клеток до развития иммунного ответа, если это происходит на ранней стадии развития организма. В иммунной системе встречается огромное количество лимфоцитов, начиная от клеток, которые толерантны к собственной ткани, до клеток, которые этого не делают. Однако только клетки, толерантные к собственной ткани, выживают на эмбриональной стадии. Если вводится чужеродная ткань, развивающиеся лимфоциты включают чужеродные ткани в качестве собственной ткани.
В 1959 году Бернет предположил, что при определенных обстоятельствах ткани могут быть успешно трансплантированы чужеродным реципиентам. Эта работа привела к гораздо большему пониманию иммунной системы, а также к большим успехам в трансплантации тканей. Бернет и Медавар разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1960 году.
В 1974 году Нильс Кай Йерне предположил, что иммунная система функционирует как сеть, которая регулируется посредством взаимодействий между вариабельными частями лимфоцитов и их секретируемыми молекулами. Теория иммунной сети прочно основана на концепции клонального отбора. Йерне получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1984 году, в основном за свой вклад в теорию иммунной сети.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
