Дальнейшие открытия в иммунологии: исследования по открытию групп крови и резус фактора, системы МНС, структуры иммуноглобулинов

Следующий этап развития иммунологии характеризуется изучением не только механизмов защиты организма от инфекций, но иисследованиями по образованию антител на немикробные антигены. Карл Ландштейнер в 1901 г. открыл группы крови АВО (антигены эритроцитов и антитела к ним – агглютинины). Это открытие имеет глобальное значение для человечества.

В 1899 г. J.Bordet показал, что антитела к эритроцитам способны in vitro (в пробирке) вызывать агглютинацию и/или лизис эритроцитов (гемолиз), если в системе присутствует комплемент. И то и другое (агглютинация и гемолиз) позволяют легко визуализировать реакцию антигена с антителом невооруженным глазом. По этой причине эритроциты стали широко использовать как видимый «антиген» в лабораторных работах. Его работы стали началом медицинского типирования крови с целью переливания.

В 1940 г. Карл Ландштейнер вместе с Александром Винером открыли резус-фактор и определили его значение, как при переливаниях крови, так и в развитии трансплацентарной болезни новорожденных. Затем другие исследователи открыли множество других антигенов эритроцитов, что нашло, помимо теоретического, прикладное применение в судебно-медицинских экспертизах и антропологических исследованиях по происхождению человеческих рас и истории миграций народов.

Термин «иммунохимия» ввел в 1904 г. известный физико-химик Сванте Аррениус. С.Аррениус предпринял исследование по титрованию реакций дифтерийного токсина с антитоксином и пришел к выводу об обратимости взаимодействия антигена с антителом.

В 1906 г.F.Obermeyer и E.P.Pickполучили антитела не к натуральным, а к модифицированным нитрованием белковым антигенам. Ученые к тому же показали, что антитела к нативным белкам не связываются с нитрованными белками (специфичность взаимодействия антиген-антитело). E.P.Pick в своем обзоре в 1912 г. ввел термин «гаптены»для обозначения низкомолекулярных химических групп, к которым можно получить антитела, если конъюгировать их с белками-носителями.

Работы К.Ландштейнера и его предшественников стали достоянием общества и быстро приобрели прикладное значение: в разных лабораториях стали изучать антитела не как объект природных механизмов защиты от инфекций, а как специфические реагенты на самые разные интересующие исследователей антигены.

Начало количественной иммунохимии связывают с работами Михаила Гейдельбергера. Он получил антитела не к белковым антигенам, а к полисахаридным компонентам капсулы пневмококков. Развивая эти исследования, автор разработал методы количественной оценки преципитации антигенов антителами, что способствовало превращению иммунологии во все более точную науку.

Одна из первых опубликованных в 1937 г. работ по электрофорезу белков сыворотки крови – это работа А.Тизелиуса. Он показал, что антитела попадают во фракцию γ-глобулярных белков. Появились термин «гамма-глобулины» и его синоним «иммуноглобулины».

В течение 3-4 десятилетий середины XX в. биохимики узнавали, какие есть варианты молекул иммуноглобулинов и какова структура молекул этих белков. Были открыты 5 классов, 9 изотипов иммуноглобулинов. Последним в 1960 г. был идентифицирован иммуноглобулин класса Е.

Родни Портер изучал структуру иммуноглобулинов путем протеолиза их молекул папаином и трипсином споследующим фракционированием протеолитических фрагментов ионообменной хроматографией (Fab, Fc). В результате было выяснено, что молекулы иммуноглобулинов состоят из 4 цепей: 2 одинаковых тяжелых и 2 одинаковых легких. Наконец, в 1962 г. Р.Портер предложил модель структуры молекул иммуноглобулинов. Она оказалась универсальной для иммуноглобулинов всех изотипов и совершенно верной и по сегодняшний день наших знаний.

В 1965 г. В.Дрейер и Дж.Беннет высказали верное предположение, что при дифференцировке антителообразующих клеток различные варианты генов вариабельной области иммуноглобулинов объединяются с одним и тем же геном константной области молекулы иммуноглобулина. Данная идея вошла в историю под названием «два гена — одна полипептидная цепь».

В 1975 г.Георг Кёлер и Цезарь Мильштейн провели выдающуюся работу, в которой применили метод гибридизации соматических клеток к лимфоцитам иммунных мышей и получили в культуре in vitro (в пробирке) гибридные клетки, неограниченно размножающиеся и продуцирующие антитела. Все антитела одного клона гибридом оказались одинаковыми. Они получили название моноклоналъных и блестяще подтвердили клональность природного устройства иммунной системы (лимфоцитов).

В том же 1975 г. Питер Дохерти и Рольф Цинкернагель провели также выдающуюся экспериментальную работу по распознаванию Т-лимфоцитами вирусных антигенов на инфицированных клетках, что позволило им понять природные функции главного комплекса гистосовместимости – представление антигена Т-лимфоцитам. Г.Кёлер, Ц.Мильштейн, П.Дохерти и Р.Цинкернагель стали лауреатами Нобелевской премии. Таким необыкновенно благоприятным для науки иммунологии оказался 1975 г.

В начале XX в. вскоре после описания антител (как феномена) Жюль Бордэ открыл комплемент — тоже как феномен – нечто термолабильное (инактивируемое при 56 ^оС) в сыворотке крови, что необходимо, кроме антител, для инактивации бактерий.