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“十三五”学科发展战略报告:免疫学优先资助领域及重点交叉研究 精选

已有 2281 次阅读 2017-5-19 08:29 |系统分类:科研笔记

免疫学是一门研究机体与外界环境相互作用、维持自我稳定的科学,简而言之是研究和解决人类健康问题的学科。宏观而言,免疫系统通过准确地区分非我、排除异物,维持机体内环境稳定。具体而言,免疫系统识别特定抗原产生的免疫应答或免疫耐受具有特异性、多样性和记忆性,从而使同一疾病不会再患,或使接种疫苗后获得免疫。免疫系统具有三大基本功能:a 针对传染性微生物、移植物等进行免疫防御;b 清除衰老及损伤的自身细胞以维持自身稳定;c 监视和清除突变的-自身细胞以杜绝肿瘤。免疫受损及紊乱直接导致了人类疾病(如感染性疾病、肿瘤、自身免疫性疾病、心脑血管疾病等)的发生。

一、免疫学科优先资助领域

生命学科诸多学科中,免疫学始终保持快速发展和相对领先态势,其部分归功于免疫研究技术方法在生物物理学、生物信息学等辅助下的进展,同时与干细胞生物学、肿瘤生物学等学科交互促进发展。为了加深对生命体系统免疫学规律认识、拓展免疫学新领域、加强免疫成果的医学转化;需要战略性地加强免疫学与多生命学科的交叉与融合,以其他学科的新理论、新技术及逻辑体系推动免疫学高层次发展,升华免疫学成果应用转化。通过学科间的密切交叉融合开创新的前沿领域,提升生命学科创新研究整体水平。


1

免疫器官、亚群和分子的再认识和新发现

系统免疫学的发展目标是将各个免疫组织、器官、细胞与分子作为一个整体,研究免疫的组成与发育,生理稳态和疾病状态下免疫细胞的形态和功能特征、不同免疫组织及细胞间的交流规律、免疫分子网络整体格局在疾病状态下的变化和调控规律等。基于传统生化细胞手段、单点、单线的研究不能揭示免疫细胞分子相互作用的全局与本质,急需整合生命学科内部的多学科相关技术,充分运用电镜示踪、磁微粒标记、多荧光材料及纳米光学材料等新技术,重点研发高分辨率多荧光成像技术,实现机体和细胞层面的免疫实时监控,将使系统免疫学实时研究迈上新台阶。

优先资助的学科领域如下。

(1)免疫器官与细胞发育及区域免疫功能。a 重新研究和认识肝脏、肠道、皮肤、肺脏等免疫新器官的基本免疫学特性;b 在各免疫器官中发现和鉴定新的免疫细胞亚群(Th、ILCs、TILs、Mφ)分化发育表型及区域免疫功能;c 新型免疫器官(如肝脏、肠道、皮肤)基本免疫特征及免疫细胞亚群功能的鉴定,深入研究各免疫器官内免疫细胞。

(2)免疫细胞新亚群的表型特征和生理病理功能。深入剖析CD4+Th、DC、巨噬细胞、ILCs、TILs、骨髓来源的抑制性细胞(MDSCs)等重要免疫细胞的新亚群,其表型特征、分化发育及生理和病理功能。

(3)免疫新分子的发现和鉴定。调控免疫细胞重要功能和信号传导的各膜分子、分泌蛋白、转录因子、受体、信号分子、接头蛋白分子等的组学鉴定和谱系描绘。

(4)免疫细胞与分子的系统网络调控机制。利用在体实时荧光成像技术,描绘和分析抗原特异性免疫应答全程中,组织器官中多免疫细胞的相互作用程序与规律、胞内外多种免疫分子解离与作用的程序与规律。描绘特异性免疫应答的免疫细胞与分子作用网络图谱。

2

免疫识别、应答与调节规律与机制

尽管目前对抗感染免疫识别、应答与免疫调节规律的认识有长足进展,然而在对肿瘤、自身抗原、糖脂类抗原、非感染性危险信号(DAMPs,包括应激压力、代谢产物等)等的免疫识别、应答与调节规律的认识仍未获得突破性进展。恶性肿瘤与自身免疫病的发病与严重性已逐渐超越感染性疾病。免疫记忆的维持机制是疫苗开发的前提,也尚未完全阐明。需要在明确抗原的基础上,就免疫应答与调节的基础免疫学机制研究做深入探索。

优先资助的学科领域如下。

(1)特异性免疫识别的分子基础:补充TCR/BCR 对核酸等的特异性识别规律,重点拓展固有免疫细胞(DC、巨噬细胞、NK 细胞、γδT 细胞)的识别配体及识别规律。

(2)自身抗原和肿瘤抗原的免疫识别、应答与调节:全局性、系统性阐明生理及病理条件下固有免疫、适应性免疫对自身抗原、肿瘤特异性抗原的免疫识别与效应机制,诱导部位和病理部位免疫应答与效应的差异,上述过程中重要的调控。

(3)免疫记忆的形成与维持:深入阐明T 细胞、B 细胞特异性免疫记忆机制;探索固有免疫细胞的“记忆”机制。

(4)免疫系统的表观遗传调控:拓展DNA/ 组蛋白化学修饰、非编码RNA 和其他表观遗传调控介质对免疫基因转录表达、免疫细胞分化、增殖、效应的调控机制。

(5)高通量数据归纳的疾病相关化学表观修饰规律及干预策略。

3

区域免疫学与黏膜免疫学

近年已确定肝脏、肠道、脂肪、脑等为区域免疫器官,其免疫细胞亚群、表达谱系及功能不同于传统淋巴器官而显现“局部”特征,同时上述器官也是重要疾病高发器官,其局部免疫状态与应答特征与传统的全身免疫显示了显著不同和相互影响的特征。在肠道和皮肤,免疫-益生菌群-代谢三者呈交叉联系、协同作用,三者的平衡紊乱显著影响疾病病理发生。

优先资助的学科领域如下。

(1)区域免疫器官及组织的基本组成与生理功能:系统描绘肝脏、肠道、皮肤、肺脏、脑、胎盘等区域免疫器官的基本免疫特征与免疫细胞亚群性状与功能。

(2)微生态黏膜免疫:深入研究肠道和皮肤微生态与黏膜免疫的互为调节机制,探索黏膜免疫对于全身免疫及免疫保护的影响及在重要器官疾病中的作用。

4

免疫系统的代谢规律与分子调控

优先资助的学科领域如下。

(1)免疫系统与炎症反应的细胞与分子机制:在感染、肿瘤和自身免疫病环境系统阐明触发、激活、放大免疫炎症的PAMPs 和危险信号,阐明炎症信号维持与反馈的分子机制,阐明免疫炎症与疾病发生发展、抗感染及抗肿瘤免疫结局的相关关系与调节。探索关键调控分子作为炎症靶向治疗分子的策略。

(2)免疫系统与机体代谢的相互作用机制:深入探索宿主能量、糖、脂、血流与压力代谢对于免疫细胞功能的调控;阐明免疫细胞自身代谢的关键调控信号通路及对功能的影响;探索治疗肥胖、高血脂、高血压、神经退行性病变等代谢疾病的免疫治疗分子靶点与策略。

5

肿瘤免疫

免疫系统监视肿瘤发生发展是人体免疫系统的三大功能之一。而肿瘤特异性抗原(TSA)及其识别与免疫应答机制、肿瘤免疫抑制(如MDSCs)的时空特性及调控、肿瘤干细胞维持机制等仍不明确。已上市的2 个肿瘤疫苗和近期的T 细胞嵌合抗原受体免疫治疗实现了肿瘤免疫治疗的重大突破。

优先资助的学科领域如下。

(1)免疫系统对TSA 的识别机制及肿瘤免疫生物标志物的鉴定:急需发掘肿瘤特异性抗原及肿瘤发展阶段免疫标志物,在肿瘤特异诊断和免疫治疗实现突破。

(2)肿瘤微环境免疫格局及放化疗对免疫系统的影响:深入研究肿瘤微环境内免疫细胞分群格局、表型与功能、迁移规律,肿瘤外循环免疫细胞与肿瘤内免疫细胞相互作用,放化疗程序对于全身和区域免疫系统的长期影响、对不同免疫细胞亚群的优势调控特征规律,以此设计肿瘤免疫治疗新策略。

6

移植免疫

我国器官移植的高需求与成功移植器官的有效性等问题始终未能有效解决。在移植器官方面,除角膜、肝脏和肾脏移植的5 年存活率突破70%,其余重要器官在移植排斥机制及免疫防治仍存在较多问题。

优先资助的学科领域主要为细胞、组织与器官慢性移植排斥机制:a 在人体组织研究器官移植后长期过程的细胞、组织与器官的慢性移植排斥机制;b 明确T 细胞和抗体的作用与相互调节;c 移植物的长期维持机制。

7

转化免疫学

免疫学的战略意义之一即免疫学在医学防治应用的重大作用及潜力,目前治疗用单克隆抗体药物的研发受到广泛重视,肿瘤、神经退行性疾病的治疗性疫苗的研发也初现曙光。人类重大传染病预防疫苗的研制与更新始终是关系民生的重要免疫转化研究任务。

优先资助的学科领域如下。

(1)免疫拟人化及疾病动物模型:推动和完善关于慢性乙肝、艾滋病、自身免疫病等转基因小鼠模型、拟人化小鼠乃至灵长类动物模型的建立。

(2)免疫调节功能的小分子化合物作用机制:在多种新型小分子筛选平台体系,针对调控免疫细胞发育及功能的关键转录因子或信号分子,高通量筛选具有免疫调节功能的小分子化合物,并行改构和增效,作为新型免疫制剂候选。

(3)新型疫苗设计策略、新型纳米递送体系与佐剂研究:针对艾滋病、结核、慢性乙肝、禽流感、系统性红斑狼疮、类风湿关节炎、乳腺癌及肺癌、Ⅰ性超敏疾病、高血压血脂代谢疾病,优化抗原,利用新型载体与佐剂,设计新型疫苗及免疫策略。

8

模式生物与低等生物的系统免疫学

模式生物对于研究生命体免疫应答的基本规律、免疫系统发育与调控机制非常重要。同时,深入研究植物体系的免疫系统与应答规律、低等动物及畜牧动物的免疫系统与免疫应答规律具有重要的理论和应用意义。应鼓励重要模式生物(线虫等)及发展新型模式生物、并以模式植物和低等动物为研究体系,针对重要科学问题,展开原创性、系统性研究,实现免疫学理论体系的创新。

优先资助的学科领域为模式生物与低等动植物的系统免疫学:研究模式生物、低等动物与植物的免疫系统组成、免疫细胞基本性状、免疫应答基本规律。

9

糖免疫学

多糖作为特殊化学结构广泛参与各种生物生命活动和生理过程。病原体、肿瘤细胞的高丰度糖修饰与感染、侵袭转移相关;对于多糖的免疫识别及固有免疫炎症及调节功能被逐渐认识;发现糖抗体在免疫疾病的发生发展中起重要作用。

优先资助的学科领域:a 多糖的免疫识别与应答机制;b 解析病原及肿瘤抗原的多糖修饰的免疫原性和免疫调节作用;c 探索免疫疾病进程的多糖分子标志物。

二、免疫学与其他学科交叉的优先领域

免疫细胞分子的相互作用,不仅是免疫行为,也是分子间化学物理作用的结果,阐明免疫细胞分子相互作用的化学与物理学基本特性,有助于深入理解免疫特异作用的本质;并据此设计亲和力增强或构效增强的免疫活性分子,是免疫学科实现转化的重要前提。免疫学研究除了重要的自身的科学问题,在大规模免疫组学数据的处理、归纳、分析及挖掘方面需要与数学及信息学科的紧密合作,开发适合于免疫学数据分析与算法的软件与模建工具。同时,在当前集成和大规模研究的形势下,我国应重点解决具有自主知识产权的高通量实时集成分析的免疫学大型研究装置,实现对于免疫现象的全局和单细胞层面解析。

1

结构免疫学与生物力免疫学

在物质的基本结构与物质反应的化学物理本质层面,免疫都与化学、物理学发生密不可分的联系。免疫分子特异结合的本质是化学结构的空间嵌合,抗原抗体的相互作用具有典型的亲和与解离曲线;近期发现微重力与内外环境的应力变化对免疫组织与细胞具有重要的调节作用。重点支持方向为:

外界应力与化学构象对免疫应答的调节:阐明外界应力变化对固有免疫和适应性免疫的激活、信号通路与效应;深入阐明高效中和抗体产生的表位结构学;免疫调节活性小分子的构效关系与改构。

2

免疫学组学与信息学研究

大样本和组学检测技术已提供了免疫学研究的大数据,为抗原表位预测、免疫细胞信号转导网络图谱、免疫标志物模建与预测、多组学层面系统研究免疫分子功能提供了平台。然而多层次数据的复杂性与各区域免疫器官组学的差异性,需要生物信息统计与归纳体系对繁复免疫数据的正确解析,使免疫学研究转换为科学系统的、可预测数字化分析研究。我国严重缺乏具有自主知识产权的大数据分析仪器与软件,将成为免疫组学研究面临的最突出矛盾。

重点支持方向为免疫组学和信息学在重大人类疾病诊断预后的应用:利用高通量工具与技术平台,对我国重大免疫疾病发病过程中的人体标本进行大规模免疫组学数据的采集与归纳,发展基于免疫细胞生理与病理参数(表观遗传组、基因组、转录组、蛋白组)的免疫组学,重点支持肺结核、慢性乙肝和肿瘤的早期诊断、预后、疗效评估。

3

免疫学研究大型仪器设备

随大规模组学研究的开展和单细胞免疫研究的新兴,应充分联合我国生命科学学科、化学、物理学、光学、信息学等学科优势,集中攻坚,研制具有我国自主知识产权的具有高通量、实时、可视化、组学数据统计分析功能为一体的免疫学集成研究的大型仪器。

重点支持方向为可视化免疫学与免疫大型装置:可视化免疫仪器与制剂、研发具有特殊免疫学应用的大型三维成像仪器及在体荧光成像仪器。


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本文摘编自国家自然科学基金委员会生命科学部《国家自然科学基金委员会“十三五”学科发展战略报告·生命科学》(北京:科学出版社,2017.1),内容略有删节。


责任编辑:侯俊琳、牛玲、张莉

ISBN 978-7-03-050230-8


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“十三五”是我国全面建成小康社会和创新型国家的决胜阶段,是全面深化科技体制改革、实施创新驱动发展战略的关键时期。国家自然科学基金经过30年的快速发展,进入了从量的扩张到质的提升的重要战略机遇期。为了更好地落实国家自然科学基金委员会“十三五”发展的总体部署,科学规划未来五年的发展,生命科学部组织一批优秀战略科学家和管理专家开展了为期一年多的学科发展战略研究,最终凝练形成了本书成果。


《国家自然科学基金委员会“十三五”学科发展战略报告·生命科学》共有22章,包括生命科学总论及其21个分支学科或领域,在全面分析了国内外的研究态势和发展趋势的基础上,阐释了我国的研究现状和在国际上的地位,梳理出了我国的资助格局和人才队伍特点,剖析了存在的问题、薄弱环节和亟待加强的方面,提出了未来五年的发展思路、发展目标、优先发展领域及保障措施,以期指导我国生命科学基础研究更好、更快地发展,更好地服务于创新型国家建设。


本书是未来五年我国生命科学国家自然科学基金发展的指导性文本,是生命科学领域的科研人员和高校师生认识学科前沿和动态、更好地把握学术方向的渠道,是科技工作者和社会公众了解生命科学及其各分支学科的发展现状和趋势的读本。

(本期编辑:王芳)

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