过去十年里，免疫学已跃入分子科学的行列。最终，我们将了解抗体无限多样性的遗传基础，况且，我们现在甚至能定向制造它们。

卡尔 · 兰斯坦纳（Karl Landsteiner）是一位开拓型的免疫学家，他早在20世纪初叶就发现了人体主要血型，首先为引人入胜的“抗体多样性”反论奠定了基础。当一个动物或自然地或在一个实验中，因病毒、细菌或其他一些异物受到感染，这个动物就会觉得异物是个入侵者，就采取行动移去或毁坏它。但是，存在着无数不同的抗原，动物对此从未“看见过”，然而动物却能识别它们。动物怎么能这样做的呢？

我是在关于抗体第一次大论战的时候开始对免疫学感兴趣的。有两种理论激发了免疫学家、生化学家和分子生物学家的想象。“指令性理论”宣称，不同的抗体都具有相同的氨基酸序列，并被同一基因所编码。指令理论提出，氨基酸链用不同的折迭方法来适应不同抗原的形状

另方面，“无性系选择理论”宣称，每个细胞产生一个在化学上独特的抗体。遗传变异是独特抗体细胞的根据，这些变异可能是来自精子或卵子的遗传基因差异的结果。另外，遗传不同可能起源于体细胞突变，这就是细胞本身基因的变化而并非来自于遗传。这两种解释形成激烈争论，成为流行于60年代和70年代的第二次大论战。

从我对窗（一种能催化生化反应的蛋白质）感兴趣时开始，先在布宜诺斯艾利斯的医学院，然后在剑桥大学，我作为英国研究委员会成员会见了弗雷德 · 桑格（Fred Sanger）。

两年后，在1963年我加入了他所在的分子生物学实验室，开始从事于抗体工作，实验室没有其他人干这项工作，但是，这个课题对每个人都有一种智力上的魅力。我用放射性标记来研究酶的活性部位。我和弗雷德 · 桑格认为实验会对解决困惑的抗体问题有用。对我来说，这是深入到一个不同的令人兴奋的课题的时刻。我有许多有利之处，这个基本问题的概念很简洁，但技术上很有挑战性。因此，我们需要新的方法来研究。我们首先利用在所有20种氨基酸之中，只有酪氨酸最能被放射性碘标记的事实进行实验。如果将一个抗体碘化，先把它同抗原结合，然后又让它分离出来，我就能鉴别出抗体结合部位的任何酪氨酸，因为抗体同抗原结合时，结合部位的酪氨酸就不带碘再，于是，酪氨酸就能帮助精确地定出抗体氨基酸顺序中结合部位：实验失败了，但它给了我一种深入到问题之关键的机会，很明显，存在着很多不同但又相似的抗体。现在我们知道1500个氨基酸中仅一个氨基酸不同，其他组成泪同，抗体就会不同。我们证实每个抗体不同在于它内氨基酸顺序。

用酪氨酸失败后，我退回来检查二硫键——一对半胱氨酸（含硫氨基酸）中形成的强共价键。这些键把抗体中的两条氨基酸链和链中的两个部分结合起来，我能用碘醋酸盐标记它们，使之具有放射性。还有其他理由，这些链也是研究中有吸引力的课题。恰好走廊对面伊恩 · 哈利斯（Ieuan Harris）正在研究酶中围绕半胱氨酸的其他氨基酸顺序，布赖恩 · 哈特利（Brian Hartley）正在改良对角电泳法，用以检查二硫桥。

其想法是在电泳中，用强电场把带电的分子分离。分子分离的程度是电泳迁移率的标准，它依赖于分子的大小和所带的电荷，如果在固体支撑物（纸）上进行电泳，应用两个等值的电场，依次成直角，所有分子便排列在对角线上，这便是对角电泳名称的由来。这种技术能在两个方面改变某些分子的迁移率。这样便能识别它们，因为分子排列在对角线两侧的位置上，用这个方法，我研究了抗体中的二硫桥。

在加入分于生物学实验室时，两名研究人员罗德尼 · 波特（Rodney Porter）和杰拉尔德 · 埃德尔曼（Gerald Edelman）建立了一个为现在研究人员所普遍接受的抗体模型。典型的抗体是带有两条重链和两条轻链的Y型分子，因这项研究，波特和埃德尔曼获得1972年诺贝尔奖。

我最终建立了轻链中的二硫桥图像。并同罗德尼 · 波特和他在伦敦的圣玛丽医院所属医学院研究小组保持密切联系，在那儿的西尼 · 科恩（Sidney Cohen）友好地提供所需的材料，使我完成关于二硫桥的第一个对角电泳实验。我用正常抗体里的轻链同本周氏蛋白里的病态轻链作比较，这种蛋白大量存在于患骨髓瘤病人的尿液中。罗德尼 · 波特不相信这种异常蛋白会告诉我们关于抗体的许多奥妙，但我记得向弗雷德 · 桑格显示出化学指纹图谱时，他微笑了。

我关于本周氏蛋白的第一篇论文论证了轻链有三条二硫键，一条是把轻链同重链连在一起；一条是在轻链里，这对本周氏蛋白轻链和所有抗体轻链都是共同的；还有一条链是变化的，多亏这篇论文，1965年初我被邀请到美国沃纳斯普林（Warner Springs）会议上进行演讲，在那里同诺伯特 · 希尔谢曼（Norbert Hillshman），随后同洛克菲勒大学的莱曼 · 克雷格（Lyman Craig）—起工作，阐述了轻链有一个化学上可变区和—个不变区。我的关于二硫键叙述，同他们的观点不约而同地吻合在一起，可变区那一半含有一条二硫键，不变区一半含有另外二条。几乎不费工夫，我已成了试图了解抗体多样性的分子性质，新兴起的分子免疫学家这一小伙人中的活跃分子。我立即获得了更多的场地，和关于占有权的鼓励声，开始建立一个小组，增加两名研究生理查德 · 平克（Richard Pink）和布莱斯 · 弗兰杰奥（Blas Frangione），加上私人助手约翰 · 雅维斯（John Javis）。

接下来的5年，真是日月如梭，充满兴奋和激动。我们是怎样解释抗体中轻链的可变区和不变区呢？现在我们必须不仅要对付很多很多的抗体结构，我们还要解释包括一个不变的氨基酸顺序无数结构是被一个或非常少的基因所编码。怎样解决这个难题？

过去分子生物学教条之一，每个蛋白质或多肽仅被一个基因编码。在1965年，我们都被威廉 · 德莱耶（William Dreyer）和C. J. 贝内特（C. J. Bennett）的史无前例地建议吓了一大跳，他们提出，一个多肽被两个基因编码。当我论证了至少三个基因为人体的轻链可变区编码。任何一个轻链都能同不变区联合，不变区是一个基因的产物，这就成了必然的结论。我确信，提供轻链无穷多样性的任务落在生产体的细胞过程里，而不是靠遗传基因进行编码。

1970 ~ 1975年期间，对我们来说是个关键，我另辟蹊径，希望找出解决抗体多样性问题的方法。我处在彻底被否定的压抑境地，其中还夹杂着兴奋和怀有意想不到发现的吸引力，突破点开始移向信使核糖核酸和抗体的生物合成。我幸运地依靠了乔治 · 布朗利（George Brownlee）的专长和热情，他最近跟弗雷德 · 桑格完成了哲学博士学位。我们和他采用了组织培养法的最早步骤，这对后来的研究起了很重要的作用。在这些实验里，我们作出了惊人发现，轻链的前体含有一条信号肽——一串疏水性氨基酸，溶化在细胞膜上。这个信号肽稍后就显示出蛋白质的普遍特性，并且是由细胞所分泌的。

也是这个时期，我同一年级研究生戴维 · 塞切（David Secher）以及澳大利亚博士后研究人员迪克 · 科顿（Dick Cotton）开始寻找突变——体细胞突变，它发生在培养物中的骨髓瘤细胞中。这个精心设计的实验提供了哺乳动物发生这样突变的第一个线索，使我们从困境中得到了解脱。这样的实验对生产单克隆抗体技术的研究是个关键。激动人心的结果还来自我们能辨认和制造轻链基因中信使核糖核酸碱基顺序的新能力。这项工作称为计算基因，我们非常幸运地有特里 · 拉比兹（Terry Rabbits）加入这场奋斗之中。

当时有二种观点。一种认为所有的抗体多样性都是遗传的。另外一种理论提出，抗体的庞大多样性来源于产生抗体细胞的本身过程——体细胞突变，由少数几个遗传基因组合。第一种观点比第二种需要更多的基因，我们早期基因计数实验支持第二种观点。

由于重组DNA技术，使分析核糖核酸方法发生革命性变化，超越了所有的理论。特里 · 拉比兹开始发展他的小组，加入到解释抗体基因遗传结构的国际性努力中。

1973年3月，我来到了巴塞尔免疫研究所。当时，我对同理查德 · 平克共度周末和访问朋友比对研究讨论班更感兴趣。我肯定没有在头脑中闪现过，这个访问会有如此持久结果。在骨髓瘤细胞中，我们找到的第一个体细胞突变型，产生了吸引研究生的足够影响，他们也在剑桥加以应用。其中一位名叫乔治思 · 柯勒（Georges Kohler），正在对我最想干的工作感兴趣，运用骨健瘤细胞，集中搜寻轻链或重链可变区基因突变的细胞。我觉得要同他建立密切的关系。

用融合细胞研究抗体基因的致活作用或表达，也是我的研究讨论班课题，他对此却并不特别感兴趣。由于这个缘故，他对优先研究项目单并不感兴趣。迪克 · 科顿开始搞把骨髓瘤细胞融合到另一个细胞的实验，他正试图找出是什么控制了基因表达。两个细胞融合就会有两套基因，那么是否两套都表达，或者不是，还是那一套表达。

在迪克 · 科顿走后，这项科研任务还一直由我的负责组织培养的助手雪利 · 豪（Shirley Howe）搞下去。乔治思 · 科勒初到实验室时，首先进行这项实验以学习技术，然后弥补在寻找合适的细胞系工作上的不足，继续研究体表细胞突变型。把上述两种情况结合起来，在骨髓瘤细胞和产生抗体细胞融合中得到第一个杂交细胞、

因为我们不能从大量细胞株中检出一个所需的细胞枕，所以我们必须自己制造。在这个背景下搞了小规模实验，把骨髓瘤细胞杂交，在骨髓瘤细胞和产生特殊抗体细胞之间获得一个“杂交瘤”。结果杂合物就产生无数的特殊抗体。这就是制造单克隆抗体的途径。

单克隆抗体有广泛的应用，现在已很普遍，并非刚刚兴起。我们从未猜测它真正的经济效益，但马上认识到单克隆抗体有重要的实际作用。柯勒还在实验室时，我们已试图为患上罗猴病的新生儿制备抗罗猴单克隆抗体。剑桥地区输血中心对我们的努力深表同情，但倒霉的是在早期制造人体单克隆抗体的尝试中，什么也没得到。硕果姗姗来迟，埃德 · 伦诺克斯（Ed Lenox）对研制测定血液的试剂这项应用有深厚的兴趣。并伴随着戴维 · 塞切和德里克 · 伯克（Derek Burke）研制抗干扰素单克隆抗体，在细胞技术的帮助下，在英国成立了第一个生物技术公司，取得了良好开端。

这些单克隆抗体和其他一些应用，都是建立在需要大量纯化的抗体作为标准试剂的基础上。但除此之外，还有更普遍和深入应用。这个方法打响了研究复杂生物物质的新战役。例如，它能使我们第一次十分详细地切割具有抗原性的病毒或细菌的片段。同在英国医学研究委员会所属的细胞免疫单位的阿伦 · 威廉斯（Alan Williams）合作，发挥了这方法的潜力进行了试验。这项研究导致我们产生了第一个对抗不同的抗原特殊性的单克隆抗体。我们用老鼠实验，发现了一个称为W325的抗原，证明等于人体抗原CD4。很伤心，这就是艾滋病毒HIV，在感染细胞上认识了它。

这项工作于1977年发表，一般来说，不仅对免疫学而且对细胞生物学具有深远意义。它提示我们在人体细胞上，能制造识别具有差异性抗原的抗体。确实，单克隆抗体在任何复杂的混合物中能识别一个独特的化学结构。成果发表后5年，在巴黎成立了第一个单克隆抗体工厂，专门对付人体白细胞上有差异性的抗原。那时已分析出150个抗体。第三个类似工厂于1986年在牛津成立，人员达850人。

同时，弗雷德 · 桑格在研究测定脱氧核糖核酸顺序上发展很快。帕梅拉 · 哈姆林（Pamela Hamlyn）改进了测定信'使核糖核酸方法。这就开创了新局面。现在，我们能问：“在免疫反应中抗体昆怎样显出多样性的？”再简单点，“抗体多样性的性质是什么？”我们还可以问：使抗体产生多样性的遗传事件是如何起作用的。

起先同马蒂 · 卡蒂纳（Matti Kaartinen），然后同克劳迪娅 · 贝克（Cladia Berek）工作，我们先把—个小分子苯噁唑酮连到一个鸡的血清白蛋白的大蛋白质分子上，制造了一个人工抗原，对动物进行免疫，在它们被免疫后，我们制备了杂交瘤。然后我们从每个杂交瘤中测定可溶性信使核糖核酸顺序来研究分子事件。

在一个快速测定核酸顺序技术之前，我们曾想测定几十个包括轻链和重链的可溶性核糖核酸顺序，然而这种主张是不可行的。

我们知道免疫反应出现分三个步骤，第一步，大多数抗体只是从遗传基因组合所提供的可能性进行有限选择的结果，第二步对这些组合作出表达的细胞发生增殖、在增殖过程中出现突变细胞，增强抗体与抗原的亲和力。第三步是新的基因组合和突变细胞受到进一步 的选择并得到改进。

突变和选择这个精细过程称为反应的“成熟”。正是这个成熟，我发现了免疫反应最迷人的领域。它导致抗体和抗原有高度亲合力，能移去异物，因为哪怕是非常低的浓度，也会伤害动物。

数年来，关于抗体多样性的遗传起源的理论研究，给分子免疫学家中带来了紧迫感。这些理论是否站得着脚？由于分子生物学这个强有力的方法得到发展，严峻的事实有效地显示，没有一种理论是完全正确的。但它们大多数都含有真理的成分。正如它的结果，产生抗体多样性的遗传机制包含了各种理论的一小部分。

自然出现的抗体有两个相同部分。用两个杂交瘤细胞融合，产生不同抗体，现在我们能制造带有两个不同部分的抗体。新的抗体是由它们中的一半制成。同克劳迪娅 · 库尔劳（Cladio Cuello）—起，用这种方法把两个不同化学结构结合起来，制成了抗体，形成了神经细胞染色的完美新方法。把抗体的一个手臂与一个分子，玍这种情况即神经组织里的神经递质结合。把另一个手臂与一个标记分子上结合，使我们容易看见。我们便有了一个非常特殊的染色新方法。

在我们实验室里，迈克尔 · 纽伯格（Michael Neuerberg）已经深入发展到这样阶段，制造了这种分子，—端是抗体的结合部位，另一端是酶的催化部位；或者一个抗体能修饰成看起来来源于另一个种系。格雷格 · 温特（Greg Winter）能把老鼠抗体结合部位嫁接到人体分子上，事实上，这类分子是制备人类抗体，医治疾病的最好途径，其结果是比纯粹人体抗体还有效。

现在我们已进入免疫化学史中的新时期。开始认识到抗体和抗原相互反应的化学基础，探讨结构分子生物学的强大手段。采用直接部位诱发，为了一个抗体改变一个氨基酸，去研究蛋白质的三维结构，以及同其他分子进行反应的途径。抗体多样性仍然是鼓舞人心的领域。

[New Scientist，1987年5月21日]

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* C. 米尔斯坦（Cesar Milstein）因与G. 科勒（Georges K?hler）提出单克隆抗体的制作方法，于1984荣获诺贝尔化学奖。