醫學 1975

分泌預定特異性抗體的融合細胞連續培養

喬治·克勒與塞薩爾·米爾斯坦

把癌細胞和免疫細胞融在一起，就能永遠釀出同一種純淨的抗體。

Choose your version

In depth · the introduction

如果你能找到一個恰好分泌你想要的那種抗體的免疫細胞——再讓它永遠活著、不停複製自己，會怎樣？

核心思想

你的免疫系統會製造抗體：一種 Y 字形的蛋白，能牢牢抓住某一個特定的靶點，像分子層面的一把鎖配一把鑰匙。麻煩在於，那些只造單一純淨抗體的細胞，在培養皿裡很快就死，於是一個世紀以來，取得抗體的唯一辦法，就是給動物放血，再收集一份雜亂的混合物——每一次都不一樣。

克勒與米爾斯坦用一招「融合」破了局。他們把一個會造抗體的免疫細胞，和一個不死的癌細胞黏在一起，造出一個同時繼承了兩樣天賦的雜交細胞：它永遠活著，又不停地傾瀉出那一種純淨的抗體。他們把它叫作雜交瘤，把它的產物叫作單株抗體。

它是怎麼來的

1975 年，在劍橋的分子生物學實驗室，塞薩爾·米爾斯坦——一位安靜而慷慨的阿根廷生物化學家——正在研究造抗體的腫瘤細胞如何運作。他的德國博士後喬治·克勒，想到把這樣一個腫瘤細胞，和一隻經綿羊血球免疫過的小鼠的正常免疫細胞融合起來。

真正的妙手，在於如何只留下融合成功的那些。他們把培養皿置於一種毒物（叫 HAT）之中：癌細胞單靠自己活不下去，正常細胞又長不起來——唯有雜交細胞兩樣都能辦到，於是只有它們存活。兩人在《自然》上用兩頁的短文報告了此事，結尾平靜而克制：這樣的培養物，或可用於醫療與工業。他們絕非誇張。而眾所周知，沒有人為它申請專利。

為什麼重要

單株抗體是一件瞄得完美、又可重複的試劑——它只黏住選定的某一樣東西，別的都不認，一批又一批，永遠如此。這就把抗體從一種你去採集的天然產物，變成了一件你能設計、能製造的工具。正因如此，家用驗孕棒才管用，許多癌症與自體免疫病如今才有了標靶藥，新冠快篩也才能在十五分鐘內亮起來。

可以這樣想像

把免疫細胞想成一位天才工匠，他能雕出恰好一把完美的鑰匙——可惜他會死，又只能獨自一人幹活。癌細胞則是一台不知疲倦的影印機，只是沒有什麼值得影印的東西。把兩者融在一起，你就得到一座不死的工坊：只要你讓燈一直亮著，它就能把那一把完美的鑰匙，分毫不差地，一百萬把一百萬把地衝壓出來。

它在知識譜系裡的位置

這是抗體進入「工程時代」的那一刻。它承接了一個世紀：從疫苗（詹納，1798）起步，到發現血清中攜帶著保護性抗體；它又與 DNA 帶來的新分子生物學（華生與克里克，1953）以及重組技術相互咬合。從這裡出發，線索筆直地通向人源化抗體、抗體—藥物偶聯物，以及如今佔據藥房貨架的各種標靶生物藥。

The original document

Original source text

Georges Köhler & César Milstein · Nature 256 (1975): 495–497 · MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge · 7 August 1975

The manufacture of predefined specific antibodies by means of permanent tissue culture cell lines is of general interest.

[Structural map.] With its opening sentence the Letter states the goal: a cell line that grows without limit and pours out an antibody of a specificity you choose in advance. The body then describes how they reached it.

The fusion

[Summary, not a quotation.] A mouse is immunised against sheep red blood cells. Its spleen — now full of antibody-making cells — is harvested, and those cells are fused, with the help of inactivated Sendai virus, to a mouse myeloma line (the immortal but enzyme-deficient clone P3-X63-Ag8). Fusion is rare and indiscriminate, so the dish is a mixture of unfused parents and a few true hybrids.

The selection

[Summary, not a quotation.] The mixture is grown in HAT medium. The unfused myeloma cells, lacking the salvage enzyme HGPRT, cannot make DNA once aminopterin blocks the de-novo route, and they die; the unfused spleen cells cannot divide in culture and fade away. Only the hybrids — immortal from the myeloma, HGPRT-competent from the spleen cell — survive and grow.

The proof

[Summary, not a quotation.] Survivors are tested for anti-sheep-cell antibody by a haemolytic plaque assay, and antibody-positive cultures are cloned to lines that each descend from a single cell and secrete a single, identical antibody — the first monoclonal antibodies of predefined specificity.

Such cultures could be valuable for medical and industrial use.

[ … ]