免疫系統如何保護你 | 朱麗亞·傑洛索娃 | TEDxFreiburg

你可知道我們生活在一個危險的世界？我們被病毒和細菌包圍著，是免疫系統讓我們得以生存！朱麗亞·傑洛索娃是一位致力於免疫學的生物學家，在她幽默的演講中，她解釋了 B 細胞的角色，以及免疫系統和玩具製造的關聯。透過生動的例子，她說明了深入研究 B 細胞的重要性，以及如何對抗癌細胞。朱麗亞·傑洛索娃來自弗賴堡大學的新卓越集羣（Excellence Clusters）之一的 CIBSS ——綜合生物信號研究中心。她的研究小組專注於研究免疫系統如何透過代謝作用來控制其功能，以及它們對抗感染和癌細胞的能力。她還探討了免疫系統缺陷如何導致自體免疫疾病。

朱麗亞熱衷於同年輕科學家和公衆分享她對免疫系統的興趣，研究之外，她還是兒童書籍的作家兼插畫家，最近出版了《Entdecke dein Immunsystem》（發現你的免疫系統）一書。

TEDx 由地區社群獨立舉辦，演講採 TED 大會形式。更多相關資訊：http://ted.com/tedx

晚安，弗賴堡。

不知你有沒有注意到，

我們生活在一個危險的世界。

無數細菌和病毒包圍著我們，

它們無處不在。

它們在空氣中、皮膚上、食物裏。

但我們不會一直都在生病，

因爲我們有免疫系統。

（笑聲）

免疫系統包括不同類型的細胞，

它可以識別並消滅
細菌、病毒、寄生蟲甚至癌細胞。

這些免疫細胞在血液中流動，

像巡邏隊在身體內
到處防衛入侵的病原體。

你可能會想，這太簡單了！對吧？

要發現身體被感染能有多難？

病原體和人體完全不像，對吧？

但事實上，這非常困難。

因爲這些——

這些免疫系統中的細胞

只是身體軍團的小士兵。

它們沒有眼睛，也沒有手，

即便有眼睛，

要分辨好壞還是很難。

穿越身體時，
它們會看到的是這個東西。

你覺得這是什麼？

一個普通細胞？一個癌細胞？

還是一個被病毒入侵，
正在吐出一堆病毒粒的細胞？

那這個呢？

是一個想讓你生病的細菌？

還是一個幫助你消化的細菌？

或者只是一些灰塵？

你看，很難分辨，是吧？

那免疫系統怎麼做呢？

爲了解釋清楚，

我來介紹免疫細胞的一員：

B 細胞。

你可能聽說過它，

這是一類能產生抗體、
在接種疫苗時發揮作用的細胞。

這就是它們的樣子。

它們表面有一種
叫「B 細胞抗原受體」的東西，

這是一類能幫助細胞
與外界溝通的蛋白質。

它們像 B 細胞的小手，

幫助發現和感知周圍的東西。

但和我們的手不同的是，

這些受體只能識別一種結構，

比如說，這個 B 細胞能識別
這種多刺的紅色蛋白質，

但不能識別這個
凹凸不平的藍色蛋白質，

這是個麻煩，對吧？

因爲細菌和病毒有數百萬種，

如果我們只有一種 B 細胞，

我們就只能識別一種細菌，

其它的病原體就會害我們生病。

所以要怎麼辦？

解決的方法當然是
讓 B 細胞有各種受體。

事實上，我們有
數百萬種 B 細胞，

每一種都攜帶不同的受體，

並能識別不同的病原體。

所以不論遇到什麼病原體，

總有 B 細胞發出警報，

告訴身體有壞事情在發生。

但這是怎麼做到的？

我們怎麼可能有
這麼多種 B 細胞呢？

我們怎麼可能在家裡或在國外旅行時，

都能識別出侵入的病原體？

我是說，有太多——

（笑聲）

有太多太多病原體散佈在環境中。

細胞要怎麼做呢？

你的身體會這樣做：

想合成某種蛋白質，要有這種
蛋白質編碼的 DNA，

身體中的每個蛋白質的製造
都是依照一段 DNA 的編碼，

這些 DNA 片段叫作「基因」。

你可以把 DNA
想像成一座圖書館，

裏面裝滿控制身體功能的訊息。

所以每個蛋白質都是根據
DNA 上的訊息合成的，

每個細胞都帶有完全相同的 DNA。

現在你可能會想：

「噢，聽起來好奇怪，

我們有這麼多不同的細胞，

看起來不一樣，功能也不一樣，

它們的 DNA 怎麼會完全相同？」

巧妙的是，雖然它們 DNA 相同，

但用法不同。

它們會閱讀不同的訊息，

它們閱讀的是那些
與各自功能有關的訊息，

就好像一個麵包師
和一個汽車機械師，

去到同一個圖書館，

麵包師會讀和做蛋糕有關的書，

汽車機械師會讀和修車有關的書。

我們的細胞也是一樣。

眼睛的細胞會閱讀
合成感光蛋白的訊息，

來讓你看得見。

當你莫名其妙地用酒精毒害自己時，

肝臟細胞就會閱讀
相關訊息來清除它。

（笑聲）

所有這些細胞都有相同 DNA，

只是使用的片段不同。

回到 B 細胞的問題，

如果要製造一百萬種抗原受體，

你就需要一百萬種不同的基因，

這可是個大數目。

目前來說，一個人類細胞
約含兩萬個基因，

如果再加上一百萬個，

你的細胞就會被 DNA 塞滿，

被 DNA 撐爆。

這顯然不可能實現，

但我們的確有數百萬種 B 細胞，

各自有不同的抗原受體。

那麼細胞是怎麼做到的呢？

它們演化出了一個簡單策略：

它們從幾個基因片段取得編碼，

而不是只用單一基因
來製造一種抗原受體；

這些基因片段叫做
V、D 和 J 片段，

細胞利用這些片段的不同變體，

隨機組合它們，合成出抗原受體。

由於這個過程充滿隨機性，

你總能得到不同的抗原受體。

你可能還是有點搞不懂，

不清楚它到底怎麼運作的，

別擔心，我用另一個例子來解釋。

想像你是個玩具製造師，

你的上司給你三份玩具設計圖，

這些設計圖包括頭部的製作、

身體的製作、

腿部的製作，

於是你投入工作中，

生產出一個小熊商人、

一個芭蕾舞者玩偶、一隻蝴蝶，

你超滿意，

於是你想造出新玩具。

但是上司告訴你，

「很抱歉，但放設計圖的架子

只能放下三張，

這裏是全部了。」

所以，你能做什麼呢？

要怎麼造出更多新玩具呢？

你可以將這些設計圖剪成片段，

然後隨意將各個片段
拼湊起來，做出新玩具。

這樣你就可以得到
一個超棒的蝴蝶小熊，

一個經商的芭蕾舞者玩偶，

一隻穿燈籠褲的蝴蝶，

一隻穿裙子的蝴蝶。

只用三張設計圖
就能得到這麼多種玩具，

這就是 B 細胞在做的事。

它們利用這些不同的變體片段，

然後隨機組合成抗原受體。

如果你記得學校的數學課，

3 種片段各有 3 種變體，

你可以得到 27 種
不同的抗原受體，

如果每種片段有 100 種變體，

就可以合成百萬種抗原受體，

這會省下很多空間。

你只需要 100 個 DNA 片段，

隨機組合它們，

就能得到百萬種抗原受體。

細胞採取的第二個策略是

它們讓 DNA 發生小小的突變，

透過 DNA 突變

讓產出的蛋白質有些微差異，

這樣又得到了新的抗原受體。

就像是你任意修改設計圖，

加上小小改變，

就可以把熊變成豬。

這也正就是細胞做的事，

引入小小改變，

最後得到稍微不同的抗原受體。

多虧這兩個成功的策略，

讓我們有數百萬種 B 細胞，

每種都攜帶不同的抗原受體。

所有這些 B 細胞都有相同 DNA、

相同的訊息，

但因爲它們能隨機組合出抗原受體，

而且每個細胞都根據
自己喜好做決定，

最後每個 B 細胞
都有不同的抗原受體。

於是你就得到了
可識別任何病原體的 B 細胞。

這個策略的更成功之處在於

有些 B 細胞甚至能識別
尚未存在的病原體。

所以，即便被外星細菌入侵了，

你還是會有對應的 B 細胞
來識別細菌、拉響警報。

但你發現其中的問題了嗎？

如果只靠隨機的組合，

你可能會得到不想要的東西。

如果隨機拚湊玩偶的不同部分，

你可能會得到這個——

它太醜了，沒人會想玩。

（笑聲）

B 細胞也一樣。

它們有可能合成出不想要的受體，

其中一種就是識別
自身蛋白質的受體，

因爲我們自身的細胞也有蛋白質，

如果 B 細胞與這類蛋白質結合，

就會開始摧毀這些身體的細胞。

沒人想要這樣的軍團，對吧？

沒人想要一個又攻擊敵人，

又攻擊同盟的軍團。

所以，一定存在某種策略，

來讓這些 B 細胞士兵停火，

或者把它們移除掉。

到這裏事情就多了一點
困難度和複雜度了。

這時候免疫細胞做的是

在識別蛋白質之後，

它們不立刻攻擊，而是先分析形勢，

它們會問很多問題，

比如說：

在識別這個蛋白質時，
身上有傷口嗎？

皮膚遭破壞了嗎？

這樣的蛋白質有很多，
還是只有一點點？

它是飄移不定，
還是附著在什麼的表面？

其它細胞也覺得它危險嗎？

這就是我們實驗室研究的課題，

也是弗賴堡許多實驗室
正在進行的研究。

我們想要弄懂 B 細胞
如何接收訊息，

如何與其它細胞交流，

如何分析訊息，

如何作出決定。

如果破解了免疫系統的語言，

你會發現這很有用，

因爲你可以和免疫系統對話，

你可以告訴它該做什麼。

這對許多不同類型的疾病都管用，

比如說，自體免疫疾病。

如果你受自體免疫疾病的折磨，

例如狼瘡、類風溼關節炎、
多發性硬化症，

這時你的免疫系統出了某些問題，

它誤讀了一些訊息，

並開始攻擊自身的細胞。

過敏也類似；

過敏時，你的免疫系統誤解了形勢，

導致它把一些無害物，
例如灰塵、花粉，

看作是威脅。

這時你要告訴免疫系統
快點冷靜下來。

消炎藥正是用來達到這個目的。

你透過消炎藥告訴免疫系統：

停下來，冷靜一點，

沒有你想像的那麼嚴重。

另一方面，

有時你需要活化免疫系統
來應對某些疾病。

當遭到病原體入侵時，

比如說你得了流感，

可能是因爲你的免疫系統
無法辨識出病原體，

或者判斷不出危險性，

也可能是反應太慢。

在這個時候，

你會希望免疫系統更加活躍。

注射疫苗為的就是這個目的。

當接種疫苗時，

你會被注射很小片的蛋白質，

這是對免疫系統的一個提醒，

它告訴免疫系統，

「這種蛋白質是危險的，
以後或許會遇到，要做好準備喔。」

於是當免疫系統真正碰到
攜帶這種蛋白質的病原體時，

就能更做出更猛更迅速的反應。

接種疫苗可說是最優雅的療法了，

你想想，

如果你用抗生素治療感染，

你可能需要每天服用兩次，

並持續幾週，

一旦停止服用，你就失去了保護。

但接種疫苗大大不同。

大多數情況下，一次疫苗接種

就能提供持續幾年的保護，

不需要服用任何藥物，

也不需要吃一堆化學藥品，

你依然被好好保護著。

更棒的是，具有危險性的細菌
不論入侵的時間、頻率如何，

你都會得到保護。

這種療法的成功實施，

歸功於我們對免疫系統
危險識別機制的瞭解，

歸功於我們知道
如何與免疫系統對話，

最後，免疫系統也能夠對抗癌細胞，

能夠辨認出癌細胞長得怪怪的，

行爲也很怪異，

而且可以消滅它們。

但有時候會不起作用。

有時候，這些癌細胞

會對免疫系統亮出剎車標誌，

它們學會了與免疫系統溝通，

欺騙免疫系統它們純良無害。

爲了應對這種狀況，

科學家開發出一種全新療法：

透過破壞癌細胞的「剎車」訊號，

避免癌細胞和免疫系統溝通，

於是免疫系統就會保持活躍，
然後破壞癌細胞。

這種療法具有驚人的革命性，

兩位開拓了這個領域的研究者

詹姆斯·艾里森和本庶佑，

將因這項發現在兩天後
獲頒諾貝爾醫學獎。

你看，你在免疫系統中有個好朋友，

它能爲你防止感染，

它能幫你對抗癌症，

它在危險世界中守護你的健康。

有時候，你只是要告訴它別做蠢事。

謝謝大家。

（掌聲）