Считая заблуждения Ландштайнера правдой, иммунологи были склонны использовать простые, хорошо охарактеризованные белки, или конъюгаты гаптенов, с белками в качестве антигенов.
Это сильно помогло при анализе специфического иммунного ответа, что проиллюстрировано в материалах этого симпозиума. Однако для того, чтобы получить легко определяемый иммунный ответ на такие антигены, их надо было примешивать к замечательной микстуре, называемой полным адъювантом Фройнда, который напичкан либо убитыми Mycobacterium tuberculosis, либо прсципитированными в окиси алюминия мертвыми Bordetella pertussis. Это я и называю маленьким грязным секретом иммунологов. Даже самые чистые клоны Т-клеточных линий в руках Т-клеточных биологов начинали свою жизнь как клетки, индуцированные этими грязными смесями.
Почему же мы должны использовать адъюванты? Если совсем честно, ответ не вполне понятен. Но вероятно, что эти вещества нужны для придания двух свойств, которых нет у растворимых белков. Первое — эффективное поглощение антигена макрофагами для увеличения поверхностной плотности лигандов в форме пептидов чужеродных белков в комплексе с молекулами МНС. Второе — обеспечение костимуляторной активности, которая индуцируется в макрофагах и/ или В-клетках бактериальным компонентом адъюванта.
Об индукции костимуляторной активности известно мало. Кажущаяся необходимость в интерлейкине-1 (ИЛ-1), который в основном продуцируется макрофагами, для праймирования и клональной экспансии тех Т-клеток, которые наиболее способны оказать помощь В-клеткам (см. Janeway et al., 1988b), равно как и известная способность бактериальных компонентов, таких как липополисахарид, индуцировать секрецию ИЛ-1, указывали, что одна из функций адъювантов — запустить экспрессию ИЛ-1. Эксперименты с химерными цыплятами in vivo (Lassila et al., 1988) и трансгенными мышами (van Ewijk et al., 1988, R. A. Flavell, личное сообщение) свидетельствуют в пользу того, что для прайминга и пептид/МНС лиганд для Т-клсточного рецептора, и костимулятор должны находиться на поверхности одной и той же клетки. Это требование о скоординированной экспрессии лиганда и костимулятора на одной антиген-презентирующей клетке in vivo означает, что регуляция костимуляторной активности на антиген-презентирующей клетке включает в себя второй механизм распознавания «свое — чужое» в иммунной системе.
Тот факт, что обычный способ индукции костимуляторной активности связан с экспонированием антигснпрезентирующсй клетки бактериям, мог бы означать, что в норме инфекция нужна для запуска иммунного ответа и что иммунологи обходят это требование использованием адъюванта. Наконец, этот результат подразумевает способ ответа иммунной системы на «микробное чужое» (но не на безобидные белки, включая собственные). Такое рассмотрение предполагает, что важная проблема для дальнейшего изучения состоит в анализе микробных сигналов, которые способны индуцировать «сигнал 2» в антиген-презентирующих клетках, и рецепторов на антиген-презентирующих клетках, которые способны детектировать эти сигналы от микробов.
Кажется, что есть один вид клеток, которые нарушают этот принцип, конститутивно экспрессируя костимуляторную активность, — дендритные клетки, описанные Штайнманом и соавторами (Steinman et al., 1989). Могло бы показаться, что такие клетки являются опасным компонентом иммунной системы, так как они должны представлять в иммуногенной форме и собственные антигены. Однако две особенности поведения дендритных клеток, по-видимому, предотвращают эту потенциальную опасность. Во-первых, дендритные клетки поглощают и процессируют антигены из окружающих тканей и межклеточной жидкости очень неэффективно. Во-вторых, дендритные клетки присутствуют в тимусе, и таким образом приведут к делеции любой созревающей Т-клетки, которая распознает собственный антиген, который может презентировать дендритная клетка. Действительно, дендритные клетки поразительно эффективны в индукции толерантности в созревающих тимоцитах (Matzinger and Guerger, 1989).
Какую же защитную функцию в иммунной системе получили дендритные клетки в ходе эволюции? Я считаю, что дендритные клетки существуют в первую очередь для презентации вирусных антигенов (Macatonia et al., 1989). В отличие от презентации белковых антигенов представление вирусных антигенов не требует специального механизма поглощения антигенов, такого как фагоцитоз. Напротив, вирус может заразить антигенпрезентирующую клетку, и если он сможет реплицироваться в ней, то клетка и представит вирусные антигены. Таким образом, как я полагаю, выясняется, что дендритные клетки обладают особыми механизмами, такими как отсутствие ответа на интерфероны а и Ь, что позволяет вирусам реплицироваться. Дендритные клетки могли развить эти свойства в эволюции для того, чтобы стимулировать иммунитет против вирусов, которые в противном случае избегали бы иммунного ответа, т. к. они сами не индуцируют костимуляторную активность. При этом вирусы, которые не индуцируют костимуляторные сигналы и которые не заражают дендритные клетки, могут оказаться особенно опасными. Если адъюванты являются маленьким грязным секретом иммунологов и если дендритные клетки являются «природным адъювантом», как предположил Штайнман (Steinman et al., 1989), тогда может оказаться, что дендритные клетки являются маленьким грязным секретом природы (по крайней мере, с точки зрения вируса, который завлекли размножаться в дендритной клетке только для того, чтобы атаковать его и уничтожить иммунным ответом хозяина, запущенным этой зараженной дендритной клеткой).
Тогда заблуждение Ландштайнера сводится к тому, что иммунная система эволюционировала для того, чтобы с одинаковой эффективностью распознавать все «не свои» субстанции, и что дискриминация между «своим» и «чужим» основана только на клонально отобранных рецепторах, закодированных перестраивающимися сегментами генов, которые могут отличить гаптен А от гаптена В.
Я утверждаю, что иммунная система эволюционировала специально для того, чтобы распознавать и отвечать на инфекционные микроорганизмы, и что это включает в себя не только специфические антигенные детерминанты, но также некоторые характеристики, или паттерны, типично присутствующие на инфекционных агентах, но отсутствующие у хозяина. Тот факт, что можно получить антитела или Т-клетки, которые высоко специфичны к немикробному антигену, не опровергает этого утверждения. Большинство или даже все из таких иммунных «реагентов» получаются с помощью маленького грязного секрета иммунологов — адъюванта, существенным компонентом которого является микроорганизм, или с помощью «природного адъюванта» в случае вирусного иммунитета. Я утверждаю, что, игнорируя значение этого микробного компонента иммунологического распознавания, мы все вместе игнорировали важный аспект дискриминации «свое — чужое», а именно — необходимость второго сигнала, индуцированного микробом. Более того, я утверждаю, что эта форма дискриминации между «своим» и «чужим» нарушает положения клональной теории селекции, постулируя, что узнающая функция, необходимая для иммунного ответа, происходит от рецепторов неклональной природы. Действительно, я убежден, что если мы не включим эти соображения в наши представления, мы не сможем понять основные принципы иммунного распознавания.
Заблуждение Ландштайнера состояло в том, что он считал все антигены не только одинаково распознаваемыми, но и одинаково иммуногенными, т. е. все могли одинаково эффективно запускать иммунный ответ. Теперь очевидно, что это не так. В следующем разделе я попытаюсь объяснить концепцию неклонального распознавания микробных патогенов и покажу, как эволюция в распознавании микробов предшествовала поистине революционному развитию иммунной системы, связанному с использованием перестраивающихся клональных рецепторов для распознавания и уничтожения чужеродных микроорганизмов.