諾獎得主Fred Ramsdell：免疫系統如何避免對“自身”發動毀滅性攻擊？

12月6日至12日，14位諾貝爾獎獲獎者齊聚斯德哥爾摩，參與為期一周的2025年諾貝爾頒獎周活動。獲獎者涵蓋生理學或醫學獎、物理學獎、化學獎及經濟學獎等多個領域。繼今年10月受邀參加諾貝爾獎新聞發布會后，墨子沙龍再次榮幸獲邀參與本屆諾獎周活動。在卡洛琳斯卡醫學院和瑞典皇家科學院，墨子沙龍現場參加了諾貝爾獎得主記者見面會，聆聽了獲獎者們的學術報告，并將陸續與讀者分享現場的精彩內容。

2025年諾貝爾生理學或醫學獎講座由Shimon Sakaguchi、Mary Brunkow和Fred Ramsdell三位諾貝爾獎得主進行分享，本文根據Fred Ramsdell的匯報：以調節性T細胞（Treg）為例講解從基礎科學到治療機遇的轉化（Translating Basic Science to Therapeutic Opportunities: the Treg Example）內容整理而成。

1960年， Frank Macfarlane Burnet 和 Peter Brian Medawar因其在獲得性免疫耐受方面的發現而獲得諾貝爾生理學或醫學獎，而那一年恰好是Fred Ramsdell出生的年份，時間快進到65年后的今天，Fred Ramsdell因調節性T細胞的相關研究而獲得諾貝爾獎，并進一步推進了免疫學的相關研究。

旅程的起點，早在六十五年前就已奠定。1960年，Frank Macfarlane Burnet 和 Peter Brian Medawar因其“獲得性免疫耐受”理論而榮獲諾貝爾獎。他提出的“外周耐受”概念，如同一顆啟明星，照亮了一個根本性的謎題：在一個為識別“非我”而進化的系統中，機體如何避免對“自我”發動毀滅性的攻擊？65 年之后，我再次以“外周免疫耐受”和“免疫系統如何克制自身”為主題站在這里，這既像是一種呼應，也提醒我們：基礎概念一旦真正觸及生命系統的核心，往往需要幾十年時間才能走到臨床床邊。回溯探索調節性T細胞（Regulatory T Cells, Tregs）的關鍵歷程，故事的開始是一只scurfy小鼠的突變體。

▲圖 1 2025諾貝爾生理學或醫學獎得主，瑪麗·布倫諾（Mary E. Brunkow）（左）、弗雷德·拉姆斯德爾（Fred Ramsdell）（中）和坂口志文（Shimon Sakaguchi）（右）

第一章：失衡的免疫——從表型到線索

上世紀九十年代，當我們實驗室開始研究壞血病小鼠時，我們面對的是一個免疫系統全面崩潰的模型。這些小鼠在出生后數周內，便會因多器官的致命性自身免疫炎癥而死亡。其表型之劇烈，暗示著免疫調控中某個根本性“剎車”系統的失效。

早期的功能分析揭示了令人震驚的細胞表型。從這些動物體內分離出的常規T淋巴細胞，表現出了反常的“超反應性”（hyper-responsiveness）。在經典的免疫學認知中，Navie T細胞的完全活化需要兩個關鍵信號的協同：一是通過T細胞受體（TCR）識別主要組織相容性復合體（MHC）提呈的抗原肽（信號1），二是通過共刺激分子（如CD28）接收的輔助信號（信號2）。然而，壞血病小鼠的T細胞打破了這一范式。它們在體外僅需提供信號1，便能發生強烈的增殖和細胞因子分泌，仿佛其內在的活化閾值被極大地降低了。

這一現象表明，在正常小鼠體內，存在一種固有的、細胞內在的機制，為T細胞的活化設置了一道“門檻”，而壞血病小鼠恰恰缺失了這道門檻。當時，我們將這種缺失的調控元件設想為一個“功能性調節器”。但我們還不知道它的分子作用機制。

第二章：基因的發現——Foxp3，命運的開關

為了找到這個“調節器”，我們致力于克隆導致壞血病的基因。這是一個艱辛的過程。我的同事Mary主導了這項關鍵的基因定位與克隆工作。有趣的是，在候選基因列表中，有一個基因最初因其表達模式而被我們低估：它在幾乎所有組織中都有極低水平的表達——在當時看來，這一點讓它看起來很“不像”一個導致嚴重免疫缺陷的候選基因。我當時甚至覺得，“這太荒謬了，它不可能是關鍵基因。”

而自然界的精妙往往超乎我們的預設。當我們最終確定正是這個基因——我們將其命名為Foxp3（當時也稱Scurfin）——的突變導致了壞血病表型時，一切都改變了。為了驗證其功能，我們培育了過表達Foxp3的轉基因小鼠。結果與壞血病小鼠形成了完美的鏡像對比：這些轉基因小鼠的T細胞變得“低反應性”，在體外需要更強的刺激才能活化。這清晰地證明了Foxp3是T細胞反應強度的關鍵負向調控因子，即我們尋找的那個“調節器”。

幾乎在同一時期，免疫學領域另一條關鍵線索正在匯聚。日本科學家坂口志文教授的開創性工作，通過細胞表面標志物CD25（IL-2受體的α鏈），鑒定出了一群具有強大免疫抑制功能的CD4+ T細胞。他將這群細胞稱為“調節性T細胞”（Tregs）。功能實驗表明，將這群細胞去除，會誘發自身免疫病；而將其過繼轉移，則可以抑制免疫反應。

那么，Foxp3與坂口教授發現的Treg細胞是什么關系？我們實驗室的羅莉·孔特拉塔進行了一項關鍵實驗。她分析了小鼠各種造血細胞譜系中Foxp3的表達情況。結果清晰而震撼：Foxp3的表達嚴格限定于CD4+ T細胞中那少量組成性表達CD25的細胞亞群。換句話說，Foxp3是這群天然存在的調節性T細胞的特異性標志物。

這一發現的意義是革命性的。它不僅僅是為Treg細胞找到了一個分子標記。更重要的意義在于：一個轉錄因子的表達，與一種特定免疫細胞的功能性命運緊密鎖定。從功能上看，Foxp3 給 T 細胞安裝了一套非常強力的“功能性調節系統”，能大幅降低它們的反應性。我們那時還不知道這完整意味著什么，但直覺告訴我們：我們抓住了一條通往“免疫剎車”的主干通路。

▲圖 2 從Scurfy到Foxp3的發展歷程

第三章：功能的驗證——胸腺與外周的雙重控制

接下來的問題轉向了Foxp3的功能機制。我們進行了一系列功能驗證實驗。將表達Foxp3的轉基因T細胞與常規T細胞共培養，前者能夠顯著抑制后者的增殖和功能，證明了Foxp3足以賦予T細胞以調節/抑制能力。

然而，生物學從來都比簡單的“開關”模型更為復雜。我們想知道：Foxp3是在何時、何地發揮其關鍵作用的？特別是在T細胞的發育過程中。我們知道，一部分Treg細胞在胸腺中發育成熟。那么，是否只要在胸腺中表達Foxp3，產生tTreg，就足以維持一生的免疫耐受呢？

我們設計了僅在胸腺上皮細胞特異性啟動子驅動下表達Foxp3的轉基因小鼠，并將其與壞血病小鼠雜交。如果胸腺內表達足夠，那么這些雜交小鼠應該不會發病。但結果出乎意料：盡管這些小鼠體內確實產生了Foxp3陽性的tTreg細胞，但它們依然發展出了嚴重的自身免疫病，與經典的壞血病小鼠無異。

這一結果意義重大。它表明，僅僅在發育早期產生tTreg是不夠的。Foxp3的功能需要在“外周”——即胸腺之外的全身組織——持續發揮作用。可能的原因如下：第一，tTreg的數量可能不足以控制全身的自身反應；第二，Foxp3可能需要在已遷移至外周組織的T細胞中持續表達，以維持其調節表型和功能穩定性；第三，可能存在一類在外周由常規T細胞轉化而來的Treg，它們對于補充Treg總量、應對局部炎癥至關重要，而這一過程同樣依賴于Foxp3。

這一“外周依賴”的假說，后來被我的好友及同事亞歷山大教授通過一個極其精妙且復雜的小鼠模型完美證實——他構建了一個系統，可以在小鼠成年后、在特定時間點、于T細胞中條件性地“開啟”Foxp3的表達。在缺乏Foxp3的情況下，小鼠會如預期般發展出類似壞血病的致命性自身免疫炎癥。然而，如果在疾病已經發作后（例如在小鼠4周齡時），再重新開啟T細胞中的Foxp3，奇跡發生了：劇烈的炎癥被顯著抑制，小鼠的生存期大大延長，表型得到近乎完全的逆轉。

這個實驗具有里程碑意義：

1. Foxp3是Treg細胞功能所必需的，而不僅僅是發育相關；

2. 由Foxp3驅動的顯性免疫耐受機制，是一種強大的、可操作的生理過程，能夠在病理狀態下被重新激活以抑制過度的免疫反應；

3. 這種耐受機制在外周組織環境中同樣有效且關鍵，為治療已發生的自身免疫病提供了理論可能。

至此，我們已然明了，Foxp3是免疫系統內建的一個“主調控因子”，它通過指定和維持Treg細胞這一特殊譜系，在胸腺和外周建立起多層次的、動態的顯性耐受機制，Treg 有點像同時攜帶“警徽”和“醫藥箱”的人：既能阻止局面進一步惡化，又能幫助修復已經發生的損傷。它的缺失，最終會導致免疫系統的“內戰”與崩潰。

第四章：超越抑制——

Treg細胞的多維角色與轉化困局

在確立了Foxp3/Treg軸的核心地位后，整個領域經歷了知識爆炸的十年。我們認識到，Treg細胞遠比最初設想的“簡單的抑制性細胞”復雜得多。

首先，其抑制機制具有驚人的多樣性。Treg細胞就像是一個裝備了多種“非致命性武器”的特種部隊，可根據環境靈活選擇策略：它們可以通過分泌抑制性細胞因子（如IL-10, TGF-β, IL-35）來“麻醉”效應細胞；可以通過高表達CD25競爭性消耗微環境中的IL-2，使效應T細胞“饑餓”而亡；可以通過細胞間接觸，下調抗原呈遞細胞上的共刺激分子，使其無法有效激活T細胞；還可以通過調節局部組織的代謝環境（如通過高表達CD73產生腺苷），創造出一個不利于效應細胞活化的“免疫抑制微環境”。這種機制的冗余性，確保了免疫抑制的魯棒性。

其次，我們逐漸認識到，Treg細胞是“組織駐留的守護者”。它們不僅存在于次級淋巴器官，更廣泛浸潤于幾乎所有非淋巴組織，如皮膚、腸道、肝臟、脂肪甚至大腦。在這些部位，它們的功能超越了單純的免疫抑制，擴展到維持組織穩態。它們參與控制局部炎癥、促進組織修復與再生、調節代謝，并與組織常駐細胞（如基質細胞、上皮細胞）進行動態對話。因此，Treg細胞更像是一個兼具“警察”（維持秩序、制止攻擊）和“醫護”（修復損傷、促進愈合）雙重職能的綜合體。它們對于生命體在應對感染、損傷及衰老過程中維持內環境穩定至關重要。

這些結果引發了我們新的思考：能否利用這支天然的“維和部隊”來治療自身免疫病、抑制移植排斥、甚至對抗與慢性炎癥相關的疾病（如動脈粥樣硬化、代謝綜合征）？

然而，通往臨床的道路布滿了荊棘。在21世紀初，我們面臨的第一個問題是：Foxp3作為一個細胞內轉錄因子，是傳統小分子藥物或抗體藥物難以直接靶向的靶點。我們無法簡單地設計一種藥物來“打開”或“增強”Foxp3。早期的一些嘗試，如使用低劑量IL-2來選擇性擴增Treg細胞，雖在部分疾病模型中顯示出前景，但在人體中的療效復雜且有限。

另一個思路是“細胞治療”：從患者體內分離出自體的Treg細胞，在體外擴增后，再回輸到患者體內，以補充或增強其抑制功能。加州大學舊金山分校的杰夫和唐等研究者在這一領域做出了開拓性工作。他們建立了從人外周血中分離和擴增Treg細胞的方法，并率先開展了在器官移植和1型糖尿病中的早期臨床試驗。這些試驗證明了自體Treg輸注的安全性，并且在一些患者中觀察到了細胞在體內的存活和向炎癥部位的遷移。然而，對于大多數患者，臨床療效的信號微弱且不一致。

問題出在哪里？我們逐漸意識到，單純的“數量補充”可能并非答案。自身免疫病患者體內的Treg細胞，往往在數量上未必絕對減少，但在功能上可能存在缺陷，或處于一種“功能耗竭/失調”狀態。此外，輸注的Treg細胞缺乏對疾病部位的特異性靶向，如同將維和部隊空投到廣袤的國土上，卻無法保證它們能精準抵達沖突最激烈的地區。此外，炎癥組織本身可能提供一個極具敵意的微環境，足以抑制或逆轉輸注Treg細胞的功能。

因此，我們需要一種更智能、更強大的Treg細胞療法。

▲圖 3 Foxp3在調節性T細胞中的表達量

第五章：工程化賦能——CAR-Treg細胞的誕生

正是基于這些挑戰，我與杰夫、亞歷山大、唐等志同道合的朋友于2019年共同創立了Sonoma Bio公司。我們的愿景是借鑒自然界的設計，通過基因工程進行“升級”，創造出新一代的Treg細胞藥物。

我們決定借鑒腫瘤免疫治療中已取得革命性成功的“嵌合抗原受體T細胞”（CAR-T）技術。在CAR-T療法中，患者的常規T細胞被工程化改造，表達一種能特異性識別腫瘤抗原的合成受體，從而變成精準的“活體殺手”。我們的想法是類似的，但最終目標截然相反：我們不是要創造殺手，而是要創造更強大的“守護者”——我們要打造CAR-Treg細胞。

在所有潛在適應證中，我們首先選擇了類風濕性關節炎（RA），原因有三：

1. 在多種小鼠關節炎模型中，增強 Treg 功能可以推遲甚至阻斷疾病發生，這為概念驗證提供了有力依據；

2. 在 RA 患者體內，Treg 并非完全缺失，而是功能受損、狀態不穩——這為“體外修復后回輸”提供了生物學空間；

3. 發炎的關節是一個高度局灶化的病灶，我們可以利用這一點，設計更“定點”的調節策略。

▲圖 4 類風濕關節炎患者的調節性T細胞存在缺陷，但可以通過工程改造和擴增

我們的策略分為幾個關鍵步驟：

1. 靶點選擇——瓜氨酸化蛋白：為了實現特異性靶向，我們需要一個在RA病變關節中高度富集、且相對特異的抗原。我們與瑞典卡羅林斯卡學院的拉斯·克萊斯平和維維安·馬爾姆斯特倫教授團隊合作，他們將目光投向了瓜氨酸化蛋白。瓜氨酸化是一種蛋白質翻譯后修飾，在RA患者的發炎滑膜中異常活躍。這種修飾改變了蛋白質的結構，使其成為自身免疫系統攻擊的目標。因此，發炎的RA關節滑液中充滿了各種瓜氨酸化蛋白。靶向這些蛋白，就等于讓我們的CAR-Treg細胞獲得了一張直達“火災現場”的精確坐標。

2. 2.CAR的設計：我們從卡羅林斯卡團隊提供的、源自RA患者的大量抗瓜氨酸化蛋白抗體中，篩選出了一種具有理想特性（高親和力、廣譜識別多種瓜氨酸化蛋白、高特異性）的抗體。利用其可變區序列，我們構建了針對瓜氨酸化蛋白的CAR。這個CAR被設計成在結合抗原后，能傳遞促進Treg細胞存活、增殖和抑制功能激活的信號，而不是殺傷信號。

3. 細胞制造與表征：我們的生產工藝是一個嚴謹的閉環：從難治性RA患者外周血中通過細胞分選技術分離出自體Treg細胞；在GMP設施中，用攜帶CAR基因的慢病毒載體轉導這些細胞；隨后進行為期14天的擴增培養，最終獲得數十億個CAR-Treg細胞，這些產品經過嚴格的質量控制（包括純度、活性、CAR表達率、無菌性等檢測）后，冷凍保存，等待回輸。

我們的初始數據表明：從 RA 患者體內分離出的 Treg，雖然起點不完美，但在體外擴增后可以恢復并強化其典型 Treg 特征；14 天擴增結束時，這些細胞在轉錄組、表型標記上都更加接近“理想的 Treg 狀態”。這些結果為下一步——賦予它們更強的組織與抗原特異性——奠定了堅實的基礎。

第六章：初現曙光——早期臨床試驗的發現

目前，我們正在開展一項針對難治性RA患者的首次人體、劑量遞增的1期臨床試驗，主要目的是評估安全性，并初步探索療效信號。我想簡單分享一些早期的發現：

1. 關于患者：入組的患者群體病情極其嚴重。他們平均患病時間超過20年，每個人都至少失敗過四種不同作用機制的先進療法（包括多種生物制劑和靶向合成緩解病情抗風濕藥）。有些人甚至嘗試過十幾種不同的治療方案。他們的疾病活動度居高不下，生活質量受到嚴重影響。他們是真正“無藥可用”的患者。

2. 關于安全性：截至目前，在所有接受低劑量和中劑量CAR-Treg細胞輸注的患者中，治療耐受性良好。未觀察到與細胞產品相關的重大不良事件（如細胞因子風暴、神經毒性等，這些在某些CAR-T療法中常見）。這初步印證了Treg細胞作為“調節者”而非“攻擊者”的固有安全性特征。

3. 關于療效信號：在這樣一個小樣本、早期探索性試驗中，我們觀察到了一些令人鼓舞的趨勢。部分患者在單次輸注后，其疾病活動度的臨床評估指標（如腫脹關節計數、壓痛關節計數）出現了有意義的下降。一些患者報告了功能改善，例如能夠重新完成多年來無法做到的日常活動，如打開罐子、步行更遠距離甚至慢跑。當然，反應的程度和持續時間存在個體差異，有些患者在24周內維持了改善，有些則出現了一定程度的反彈。

4. 關于機制驗證：更讓我們興奮的是來自探索性生物標志物分析的證據。在少數同意進行關節滑膜活檢的患者中，我們在輸注后幾周獲取了組織樣本。組織學分析顯示，其中一些患者的關節滑膜炎癥評分出現了顯著降低。此外，我們運用特異性探針，在病變關節的活檢組織中，成功檢測到了輸入的、攜帶CAR的Treg細胞。這些細胞仍然表達Foxp3，保持著Treg的表型。這直接證明了：工程化的CAR-Treg細胞能夠成功“歸巢”到疾病的炎癥部位，并能夠在惡劣的炎癥環境中存活并維持其調節性身份。

這些早期的安全性、臨床和機制數據，雖然只是初步的驗證，但為我們指明了方向。它們表明，通過賦予Treg細胞以抗原特異性和增強的功能，我們有可能打破難治性自身免疫病的僵局。CAR-Treg療法，代表了一種范式轉換：從廣譜的免疫抑制（常伴感染和腫瘤風險），轉向精準的、局部的、且可能兼具修復功能的免疫重置。

第七章：展望與致謝——站在巨人的肩膀上

今天，我們站在一個舊循環的終點，同時也是一個新循環的起點。從Frank Macfarlane Burnet 和 Peter Brian Medawar提出“外周耐受”的理論構想，到坂口志文教授發現Treg細胞這一實體，再到Foxp3作為其分子標志與主控基因的鑒定，最終到今天工程化Treg細胞療法進入臨床驗證——這是一條由基礎科學發現驅動、最終指向疾病治療的經典路徑。

我們的工作，僅僅是這幅宏大畫卷中的一筆。全球有許多杰出的團隊正在以不同的策略推進Treg細胞療法，有的針對其他自身抗原（如在1型糖尿病中針對胰島素肽），有的探索通用型的Treg產品，有的致力于通過小分子或生物制劑在體內直接調控內源性Treg功能。這個領域充滿了活力與希望。

我堅信，利用我們自身免疫系統進化出的精妙調節機制來治療疾病，是最具前景的方向之一。我們不是在對抗自然，而是在學習并與自然協同。我們的目標不是短暫地壓制癥狀，而是追求真正的“免疫重置”，將失衡的免疫系統恢復到其應有的和諧穩態，從而達到長期緩解乃至功能性治愈。

在結束今天的演講前，我必須表達我最深切的感謝。科學是一項集體事業，今天的榮譽屬于無數為此貢獻智慧與汗水的人們。

首先，感謝我的長期合作伙伴與摯友瑪麗，她的卓越才華、不懈努力與關鍵性發現，是這項旅程不可或缺的基石。

其次深深感謝大衛·加勒斯，一位真正的文藝復興式的科學家、導師和朋友，他的智慧與視野始終啟迪著我。

向史蒂夫·齊格勒致敬，他是最早意識到壞血病小鼠巨大價值的先驅之一，我們早期的討論為研究指明了方向。

特別贊譽羅莉·孔特拉塔，她敏銳的實驗觀察力直接揭示了Foxp3與Treg細胞命運的決定性關聯，這一貢獻至關重要。

衷心感謝坂口志文教授和亞歷山大教授，他們的開創性工作分別從細胞學和遺傳學角度定義了Treg生物學，能與他們并肩獲獎是我莫大的榮耀。

感謝杰夫，他的遠見與領導力是Sonoma Bio誕生的催化劑，也是Treg細胞治療臨床轉化的堅定推動者。

感謝Sonoma團隊的每一位成員，特別是喬什·貝爾基、馬蘭、薩米爾以及所有科學家、工程師和臨床運營人員，是你們將科學構想變成了現實中的藥品。

感謝卡羅林斯卡學院的拉斯·克萊斯平、維維安·馬爾姆斯特倫和卡羅琳·斯凱教授，你們在RA生物學和抗原靶點方面的卓越工作，是我們項目成功的關鍵合作基石。

感謝我的學術引路人：我在加州大學洛杉磯分校的博士生導師西德·蓋洛普，他教會我如何思考重大問題；以及我在NIH的博士后導師BJ，她引導我進入了免疫學的世界，并讓我體會到團隊合作的力量。

最后，我必須感謝那些沉默的貢獻者——實驗動物，尤其是小鼠。它們不是完美的人類疾病模型，但卻是揭示生命基本法則無可替代的伙伴。我們所學到的一切，都始于對它們的尊重與研究。

▲圖 5 致謝小鼠——生物實驗中的無聲奉獻者

當然，我最深的愛與感激獻給我的妻子勞拉。四十年來，她是我所有科學冒險與生活起伏中最堅定的支持者、最犀利的批評者和最溫暖的港灣。沒有她的陪伴與包容，我無法走到今天。

作為一名科學家，我深知我們更多時候是錯的，或者是不完整的。2002年我訪問斯德哥爾摩時，曾在一輛旅行拖車前拍照，戲稱那是我離諾貝爾獎最近的一次。科學的美妙之處就在于，它永遠有能力超越我們最狂野的想象，糾正我們最堅定的錯誤。

▲圖 6 Fred Ramsdell在瑞典與拖車合照

今天，我們慶祝的不是一個終點，而是一個新的開端——一個將免疫耐受的基礎科學深刻轉化為人類健康新武器的開端。前路依然漫長，挑戰依然眾多，但希望已然點燃。

謝謝大家。

文字整理：韓壁成