2025年诺贝尔生理学或医学奖深度解析：外周免疫耐受与调节性T细胞的发现历程

I. 外周免疫耐受的重要性和获奖者
A. 2025年诺贝尔生理学或医学奖得主及成果

瑞典卡罗琳医学院于2025年10月6日宣布，将该年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家玛丽·布伦科（Mary E. Brunkow）、弗雷德·拉姆斯德尔（Fred Ramsdell）和日本科学家坂口志文（Shimon Sakaguchi）。他们因在外周免疫耐受机制方面的开创性发现而获此殊荣。

他们的核心贡献在于鉴定出免疫系统的“安全卫士”——调节性T细胞（Tregs），揭示了免疫系统自我约束的关键环节。这一发现奠定了一个全新研究领域的基础，并极大地推动了自身免疫性疾病、癌症免疫疗法和器官移植排斥反应预防等潜在疗法的开发与临床评估。

B. 免疫耐受体系的层次：中枢与外周的协同作用

免疫的强大并不是免疫系统的攻击性越强越好，而是保持一种精妙的平衡：既要具备强大的能力对抗外部病原体，又要避免攻击自身组织，即实现免疫耐受。

1. 中枢耐受：第一道防线

中枢耐受是免疫系统的第一个防御阶段，主要发生在T细胞发育成熟的胸腺中。在此过程中，对自身抗原具有高亲和力的自反应性T细胞会被清除（克隆删除），以防止其进入外周循环。然而，中枢耐受并非绝对高效。研究表明，中枢删除效率约为60%至70%，仍有大量对自身抗原具有低亲和力的自反应性T细胞逃逸到外周循环中。

2. 外周耐受：容错机制与主动抑制

由于中枢耐受的固有缺陷，外周耐受机制也非常重要 。外周耐受在淋巴结和外周组织中发生作用，确保这些逃逸的自反应性T细胞不会被激活并引发自身免疫疾病。外周耐受机制包括克隆清除、无能（Anergy）诱导以及主动抑制。

三位获奖科学家的研究聚焦于这一体系中的核心主动抑制机制：调节性T细胞介导的抑制作用。

调节性T细胞的发现，改变了对免疫系统“强大”的传统理解，即其力量不仅在于其攻击和防御能力，更在于其主动的、可调控的“克制”能力。这套主动的负反馈系统确保了身体的稳态。

II. 科学历史回顾：抑制性T细胞概念的兴衰与坂口志文的复兴
A. 早期“抑制性T细胞”概念的提出与挑战

在20世纪70年代，免疫学界基于体外和体内实验结果，曾提出存在一种能够主动抑制免疫反应的“抑制性T细胞”（Suppressor T cells）。然而，由于缺乏特异性的细胞表面标记，用于鉴定和分离的方法存在严重的局限性，导致实验结果重复性差，使得该领域面临极大的方法论困境。此外，部分支持该概念的关键证据随后被证实是错误的。到1980年代末，学术界普遍对“抑制性T细胞”概念持怀疑态度，该研究领域几乎完全衰落。

B. 坂口志文的关键突破：功能性鉴定CD4+ CD25+ T细胞 (1995)

尽管该领域普遍低迷，坂口志文始终坚信免疫系统必定存在一种特定的细胞亚群来防止自反应性T细胞激活。他的信念基于经典的新生小鼠胸腺切除实验：如果将健康淋巴细胞注射到因胸腺切除而引发自身免疫疾病的小鼠体内，可以阻止疾病的发生。这暗示了胸腺中产生了一种能够维持免疫自耐受的细胞群。

在1995年的一项具有里程碑意义的研究中，坂口志文及其团队设计了严谨的细胞分离和转移实验，旨在功能性地鉴定这一假定的抑制细胞亚群。

1. 关键实验步骤

• 模型构建： 实验使用了缺乏胸腺的Balb/c无胸腺裸鼠。

• 细胞操作： 从正常的Balb/c小鼠脾脏和淋巴结中分离出CD4+ T细胞。

• 耗竭步骤： 关键在于，他们使用抗CD25抗体和补体，将这群CD4+ T细胞中的CD25+亚群特异性清除。

• 结果观察： 当把耗竭了CD25+细胞的CD4+ T细胞（即CD4+CD25-）转移到裸鼠体内后，小鼠迅速发展出严重的全身性自身免疫疾病，包括甲状腺炎、胃炎、胰岛炎和肾上腺炎等。

• 功能验证： 如果随后将正常的CD4+CD25+ T细胞重新注入这些受体小鼠体内，自身免疫性疾病的发生则被成功阻止或预防。

2. 结论的奠定

坂口志文的实验结果提供了无可辩驳的证据，证明了CD4+CD25+ T细胞亚群是维持免疫自耐受的必要且充分的细胞群。这项工作不仅重建了免疫抑制领域，而且为这类细胞（即后来的Tregs）提供了清晰、可重复的细胞表面标志物。

III. 分子机制的突破：Scurfy小鼠与Foxp3基因的识别
A. Scurfy小鼠：遗传学与免疫缺陷模型

在坂口志文的细胞学发现之后，寻找控制Treg细胞功能和谱系的分子机制成为了关键。玛丽·布伦科和弗雷德·拉姆斯德尔的发现为此提供了分子基础。他们的研究始于一种名为Scurfy的小鼠品系。

Scurfy小鼠是一种自发突变体，最早于20世纪40年代在橡树岭国家实验室被发现 。雄性Scurfy小鼠表现出极度严重的全身多系统自身免疫疾病表型，包括皮肤鳞屑、脾脏和淋巴腺的显著肿大，并在出生后数周内死亡 。育种研究确定，这一致死性自身免疫表型是由X染色体上的突变引起的（X连锁遗传）。

B. 布伦科与拉姆斯德尔的定位克隆策略 (2001)

玛丽·布伦科和弗雷德·拉姆斯德尔在Celltech Chiroscience Inc.承担了一项难度高且由好奇心驱动的项目：利用定位克隆技术来鉴定导致Scurfy表型的突变基因。

1. 基因定位与识别

他们成功将X染色体上的候选区域缩小到500,000个碱基对。在该段区域中，他们分离了约20个基因，并逐一进行测序。在对最后一个候选基因进行检查时，布伦科和拉姆斯德尔识别出一个两碱基对的插入。这一插入导致了基因的移码突变和过早的终止密码子。他们将这一此前未被描述的基因命名为Forkhead box P3 (Foxp3)，因为它编码的蛋白质具有DNA结合的Forkhead box结构域。

2. 因果关系与人类疾病的关联性确立

为了正式证明Foxp3突变是Scurfy小鼠疾病的根源，他们执行了遗传救援实验。通过将野生型Foxp3基因导入Scurfy雄性小鼠体内，可以使这些小鼠成功免于自身免疫性疾病的发生。

紧随这一发现，布伦科和拉姆斯德尔与其他团队合作，迅速将研究转向人类罕见的X连锁遗传病——IPEX综合征（免疫失调、多内分泌病、肠病、X连锁）。他们证明，人类IPEX综合征正是由Foxp3的人类对应基因FOXP3的有害突变所引起。这一发现提供了直接的分子证据，证实了FOXP3基因在维持人类免疫稳态中的核心地位。

IV. 核心机制的融合：FOXP3作为Treg细胞谱系的主宰转录因子
A. CD4+CD25+FOXP3+分子标志的建立

布伦科和拉姆斯德尔对Foxp3的发现，立即为坂口志文鉴定出的细胞亚群提供了急需的分子钥匙。科学界迅速将这两个独立的发现联系起来。

坂口志文的团队迅速证实，Foxp3基因在CD4+CD25+ T淋巴细胞中表现出选择性高表达。随后，通过逆转录病毒载体将Foxp3基因转移到普通的CD4+ T细胞中，可以使其诱导转化为具有抑制功能的Treg细胞。拉姆斯德尔的团队也独立证实了Scurfy小鼠体内Treg细胞的缺失，以及过表达Foxp3的小鼠Treg细胞数量的增加。

B. FOXP3作为主宰转录因子的功能

FOXP3被确认为是一种主宰转录因子，负责协调和调控一大套基因的表达，这些基因共同决定了Treg细胞的发育、抑制能力和特异性功能。

这些决定性的融合发现明确指出，单一细胞类型的缺失或单一基因位点的缺陷，足以打破免疫耐受并导致严重的自身免疫疾病。这一发现将Treg细胞的研究从单纯依赖表面标志（CD25，激活的效应T细胞也会表达）的局限，提升到了基于谱系特异性核内转录因子的精准分子调控层面。

然而，尽管FOXP3是Treg细胞的主宰基因，关于Treg细胞在胸腺中被选择的具体机制仍存在未解决的科学难题。例如，T细胞受体对自身抗原的亲和力阈值是决定其被克隆删除还是被选择进入Treg细胞谱系的唯一因素，还是有其他背景因素（如共刺激信号）参与调控，仍是当前免疫学研究的重点方向。

以下表格总结了三位科学家的独立发现如何共同构成了完整的机制链条：

科学家

关键时间点

核心发现

对免疫学的影响

坂口志文 (Sakaguchi)

1995年

鉴定出CD4+CD25+ T细胞亚群，证明其维持自身免疫耐受的功能。

确立调节性T细胞（Tregs）的存在，重建了免疫抑制领域。

布伦科 (Brunkow) & 拉姆斯德尔 (Ramsdell)

2001年

通过Scurfy小鼠模型，定位并识别了Treg细胞的关键转录因子Foxp3。

从分子水平解释了Treg细胞功能缺陷与严重自身免疫疾病的关联。

科学界融合

2001年起

确认Foxp3是Treg细胞谱系的主宰基因和特异性分子标志。

为精准识别、分离和操作Treg细胞提供了分子基础，推动了转化医学。

V. 转化医学与临床应用前景：Treg细胞的精准操控

对调节性T细胞和FOXP3通路的理解，直接开启了针对免疫失衡的细胞和分子疗法新纪元。Treg细胞的功能缺陷或过度活跃，是多种人类重大疾病的核心病理机制。

A. 治疗自身免疫性疾病：恢复免疫平衡

在自身免疫性疾病中（如1型糖尿病T1D、系统性红斑狼疮SLE、类风湿性关节炎RA），病理学基础通常是Treg细胞数量不足或功能减弱，导致效应T细胞脱缰并攻击自身组织 。

治疗策略侧重于恢复或逆转这种Treg相关的免疫失衡。核心方法是通过过继性细胞治疗（Adoptive Cell Therapy, ACT）：从患者体内分离出Treg细胞，在体外进行大量扩增和功能优化后回输给患者，以增强免疫抑制能力 。这一方法有望取代传统的广谱免疫抑制剂，因其治疗周期长且副作用严重。目前，涉及Treg细胞的临床试验已超过200项，包括针对T1D和移植物抗宿主病（GvHD）的评估 。

B. 癌症免疫疗法：解除免疫抑制环境

Treg细胞在癌症中的作用则完全不同。在肿瘤微环境（TME）中，Treg细胞往往高度富集并表现出强大的免疫抑制功能。它们通过分泌抑制性细胞因子和激活免疫检查点通路等多种机制，促进肿瘤细胞的免疫逃逸。

因此，在癌症治疗中，Treg细胞成为需要被靶向抑制或消除的对象。治疗目标是去除肿瘤局部的Treg细胞介导的“制动”，从而激活效应T细胞的抗肿瘤能力。针对Treg细胞的分子靶向治疗，常与免疫检查点抑制剂（如PD-1/CTLA-4阻断剂）联合使用，以追求协同的抗肿瘤效应。

C. 器官移植与GvHD：诱导免疫耐受

器官移植面临的核心挑战是免疫排斥反应。Treg细胞能够特异性抑制排斥反应，有望在移植医学中实现对移植器官的长期耐受，并减少对传统免疫抑制剂的依赖。Treg细胞过继治疗被用于预防移植物抗宿主病（GvHD）和移植排斥。例如，近期临床研究观察到，肾移植后早期接受过继性Treg治疗的患者在数年内移植肾功能表现良好。

对Treg细胞机制的理解，突显了其“双刃剑”特性：在自身免疫性疾病中，需要增强Treg功能；而在癌症中，则需要抑制其功能。这要求未来的治疗方法必须实现极高的精准度，例如，如何选择性地针对肿瘤内的Treg细胞进行抑制，而不影响全身的自身耐受。

疾病领域

Treg细胞功能状态

治疗目标

潜在应用与进展

自身免疫性疾病 (如T1D, SLE)

功能减弱或数量不足

增强或增加Treg细胞的活性和数量。

Treg细胞过继性治疗（ACT），以恢复免疫平衡 。

癌症/肿瘤

功能过度活跃（免疫抑制）

抑制或去除Treg细胞的免疫抑制功能。

靶向性分子抑制，与免疫检查点抑制剂联合以增强抗肿瘤免疫。

器官移植/GvHD

需促进移植耐受

诱导和增加局部Treg细胞以抑制排斥反应。

Treg细胞ACT，减少长期免疫抑制剂的使用。

VI. 展望

三位科学家关于外周免疫耐受的发现，解决了免疫学领域关于自反应性T细胞如何在外周被主动控制的长期悬而未决的核心问题。坂口志文提供了细胞学的证据和标志物，而布伦科和拉姆斯德尔则通过分子遗传学手段，定位了Treg细胞谱系的主宰基因FOXP3。这种细胞生物学与分子遗传学的融合，使得研究人员得以精确识别、分离并操作这一关键细胞亚群。

他们的工作将免疫学带入了一个新的精准调控时代，能够针对免疫失衡的核心环节进行干预。然而，转化医学仍面临挑战，主要集中在如何确保体外诱导或扩增的Treg细胞（iTregs）在体内能够稳定且持久地表达FOXP3功能，防止其功能不稳定或转化为效应T细胞。此外，开发能够实现组织特异性调控（例如，仅在肿瘤部位抑制，或仅在胰岛特异性增强）的疗法，是未来免疫工程和精准医学的重点研究方向。这些发现为开发更有效、更精准的治疗自身免疫性疾病和癌症的方法奠定了基础。