免疫復雜性讀書會丨第3期：適應性免疫系統的演化及其應用

導語

免疫系統是生物在漫長進化過程中逐步完善的、能夠識別"自我"與"非我"、并能夠維持免疫穩態及免疫記憶的多層次防御體系。動物免疫系統根據其應答方式及存在形式的不同，可以分為天然免疫和適應性免疫。天然免疫普遍存在于各種生物體中，是機體免疫防御的第一道防線，以非特異的“非己”識別為特征，而適應性免疫則是脊椎動物在漫長進化過程中獲得的高級防御機制，以特異性"非己"識別、免疫記憶及精細調控為特征，兩者在進化上逐步遞進、功能上緊密協同，共同構成機體完整的免疫防御體系。本期讀書會為免疫復雜性讀書會第3期，中山大學元少春教授將在本期講述動物適應性免疫系統的演化故事，并闡述其現實應用價值。

集智俱樂部聯合廣州市荔灣中心醫院秦健勇醫生、四川大學生物醫學工程學院敖平教授、天津工業大學數學科學學院雷錦志教授、中山大學附屬腫瘤醫院張曉實教授以及中國科技大學生命科學院博士生秦曉玉共同發起，以免疫學為具體場景，以復雜科學為方法論，試圖整合范式轉型與理論構建、機制研究與數理建模、藥物研發和臨床實踐以腫瘤免疫治療為核心問題探討21世紀生命科學認知范式轉型的關鍵細節。

自2026年4月13日啟動，每周一晚19：30-21：30進行，持續時間預計26周。歡迎對腫瘤免疫學、系統生物學、復雜網絡與數學生物學交叉領域感興趣的朋友加入！

報告簡介

在脊椎動物演化的長河中，適應性免疫系統的起源與多樣化是理解生命如何對抗病原體的重要窗口。約5億年前，脊椎動物譜系分化為無頜類（如七鰓鰻和盲鰻）與有頜類兩大分支，兩者獨立演化出了結構迥異但功能平行的適應性免疫應答系統，成為免疫學領域趨同進化的經典范例。

比如有頜類脊椎動物依賴V(D)J重組機制，通過RAG1/2（Recombination Activating Genes 1/2）重組酶介導免疫球蛋白（Ig）和T細胞受體（TCR）基因的體細胞重排，構建起基于B細胞和T細胞的免疫防御體系，該體系的建立已被證實與RAG like轉座子的功能宿主馴化相關。

而無頜類脊椎動物丟失RAGL基因和并缺乏典型的Ig/TCR分子，卻演化出了可變淋巴細胞受體（Variable Lymphocyte Receptors, VLRs）系統，由富含亮氨酸重復序列（Leucine rich repeat，LRR）的模塊通過體細胞重排組裝而成。VLR理論上可生成超過101?種不同的抗原受體，與有頜類免疫球蛋白的多樣性量級相當。

這一“殊途同歸”的演化圖景，不僅改寫了"適應性免疫為有頜類脊椎動物特有"的傳統認知，更為理解免疫系統的演化可塑性提供了關鍵線索，即生命的復雜性可經由完全不同的分子架構抵達相似的功能巔峰。

由此延伸的比較免疫學研究，正在多個維度產生深遠影響：在理論層面，通過對不同演化階段物種的比較分析，我們得以重構適應性免疫的起源歷史，完善經典免疫學理論體系；從轉化醫學視角看，解析抗原識別受體多樣性產生的酶學機制具有雙重價值：一方面，RAG、AID/CDA等酶的異常調控與自身免疫病及腫瘤發生密切相關，為疾病機理研究提供關鍵切入點；另一方面，這些酶獨特的DNA修飾與重組活性，可被改造為精準的基因編輯工具與分子進化引擎，驅動抗體工程和細胞治療的技術創新。

此外，無頜類VLR系統以其模塊化的LRR結構、可媲美抗體的納摩爾級親和力以及獨特的單域結合特性，為下一代免疫診斷探針與靶向治療載體的設計提供了區別于傳統抗體的全新技術范式。

分享大綱

核心概念

本次演講主要闡述動物適應性免疫的演化概念，主要涉及：

趨同演化

脊椎動物分化出的無頜類與有頜類，雖丟失或缺乏共有基因元件（如RAG和典型Ig/TCR），卻獨立演化出功能平行、復雜度相當的適應性免疫機制：有頜類通過V(D)J重組構建B/T細胞受體庫，無頜類則以LRR模塊組裝VLR系統，生成超10e14種受體多樣性，顛覆了適應性免疫為有頜類特有的傳統認知，揭示生命可通過不同分子路徑實現相似的免疫防御功能巔峰。

無頜類VLR免疫系統的獨特性

無頜類演化出以可變淋巴細胞受體（VLR）為核心的適應性免疫，依賴富含亮氨酸重復序列（LRR）的體細胞重排，其多樣性量級媲美有頜類免疫球蛋白。該系統兼具模塊化結構、納摩爾級親和力及單域結合特性，為下一代免疫診斷探針與靶向治療載體設計提供了區別于傳統抗體的全新技術范式，拓展了免疫治療工具庫。

比較免疫學的轉化意義

通過比較不同演化階段物種的免疫機制，可重構適應性免疫起源歷史，完善經典免疫學理論；同時，解析RAG、AID/CDA等酶的調控機制，既為自身免疫病及腫瘤研究提供切入點，又可將其DNA修飾活性改造為基因編輯工具與分子進化引擎，驅動抗體工程與細胞治療技術創新，實現基礎研究與應用的雙向賦能。

主講人介紹

主講人：元少春，中山大學生命科學學院教授，博導，廣東省藥用功能基因研究重點實驗室主任，南海海洋生物技術教育部工程中心主任。承擔萬人計劃青年拔尖人才、廣東省自然科學杰出青年基金，珠江青年學者等多個人才項目。長期從事免疫系統演化及免疫穩態調控研究。以第一/通訊（含共同）在Cell, Nat Cell Biol, J Clin Invest, Nat Commun, PNAS, Cell Res, PLoS Biol, EMBO R, Sci Signal，Natl Sci Rev等雜志發表系列論文。以第三完成人獲“國家自然科學獎二等獎”（2012年），以第二完成人獲“廣東省自然科學獎一等獎”（2018年）。相關研究成果入選2010年“中國高校十大科技進展”及2016年度“中國生命科學領域十大進展”（第三完成人）。

參考文獻

1. 元少春, 黃子文, 蔡振西, 黃盛豐, 徐安龍. 抗原受體基因多樣性產生機制的起源與演化. 中國科學: 生命科學, 2024, 54. doi: 10.1360/SSV-2024-0149.

2. 黃子文, 胡義恒, 顏培洋, 元少春, 徐安龍. 哺乳動物抗體多樣性產生機制及其在合成生物學中的應用. 生物工程學報, 2025, 41(11): 4268-4288. doi: 10.13345/j.cjb.250475

3. Thomas Boehm, Understanding vertebrate immunity through comparative immunology. Nat Rev Immunol. 2025 Feb;25(2):141-152. doi: 10.1038/s41577-024-01083-9.

4. Thomas Boehm , Masayuki Hirano, Stephen J Holland, Sabyasachi Das , Michael Schorpp, Max D Cooper. Evolution of Alternative Adaptive Immune Systems in Vertebrates. Annu Rev Immunol. 2018 Apr 26:36:19-42. doi: 10.1146/annurev-immunol-042617-053028.

讀書會在做什么

免疫復雜性讀書會，從2026年4月13日開始，每周一晚19：30，連續半年，聚焦免疫復雜性主題。

讀書會主題劃分為三個模塊：

【導言】生命科學范式漫談

由資深生命科學研究者朱景德教授激情暢談復雜系統范式對于生命科學研究的意義。

【機制解讀篇】

由中國學者敖平教授介紹基于普適的達爾文演化力學這個第一性原理發展起來內源性網絡理論在理解復雜生命現象中的應用；這部分的整體架構是以EVO-DEV-ECO框架展開的，邀請國內研究免疫機制演化和發育的頂尖團隊，分享他們的研究成果。同時對免疫機制的核心問題如免疫代謝、T細胞功能調控網絡、神經-免疫的對話由長期關注此問題的資深學者展開探討。

范式轉換需以方法論為基礎，由在此領域深耕的青年才俊介紹干濕結合的生物學機制研究方法，免疫穩態與免疫韌性是免疫健康的主旋律，我們也嘗試基于復雜科學視角嘗試對其進行解讀……

【數理建模篇】

數學本質上是一種對認知進行準確描述和具有很強邏輯性的語言，由通用的數學符號體系建立起來的數學語言作為科學基礎的工具為人類深化對自然界的認知起了不可或缺的作用，數學在不斷演化中發展，同時不斷拓展著人類的認知邊疆。

不少物理學家都曾感嘆數學不可思議的有效性，數學，尤其是對稱性思想在構建物理學宏偉大廈的過程中是不可缺少的工具。數學在科學發展史上的巨大作用，使得科學家們又嘗試以數學工具介入對生命現象的探索，但又難免惆悵：喟嘆其不可思議的無效性。

癌生物學家 Robert Weinberg 提出“數學能否幫助人們理解生物系統復雜行為的合理性”這樣一個極具挑戰的問題。應用數學家林家翹先生提出“20世紀的應用數學聚焦于物理學問題，21世紀的應用數學數學應致力解決生物學問題”，預示了數學與生命科學交叉融合的重要性。在數理建模篇，將由國內一流的數學生物學團隊介紹他們在這一領域的探索，側重于腫瘤免疫相互作用的數學建模，嘗試通過機理與數據驅動相結合的研究手段，采用微分方程組(隨機或確定性)并結合隨機模擬來描述腫瘤免疫響應的動力學演變過程。

虛擬細胞在當前AI高歌猛進的時代背景下似乎成了時代的寵兒——2026年伊始，最小人造細胞JCVI-syn3A的數字克隆取得新的進展——虛擬細胞精確復現了細胞分裂動力學周期和關鍵事件。虛擬細胞是理解生命現象的前沿領域，被寄希望應用于藥物研發和臨床藥理學領域。本次讀書會邀請到了首屆全球虛擬細胞大賽冠軍團隊百圖生科技術副總監郭玉成博士，他將對該次突破性虛擬細胞建模的技術路線進行解讀，郭玉成博士目前已經著手在實驗室復現此次虛擬細胞的動力學過程。

【工程技術篇】

這一模塊將從國藥之光康方生物雙抗類藥物的研發實踐開始，討論免疫調節工具研發的工程實踐，藥物的臨床驗證和優化使用情況。最后聚焦到臨床痛點，宿主治療響應的評估與監測，提高藥物有效率的聯合治療和系統管理策略。

模塊的設計初衷是希望通過系統回顧雙特異性抗體的研發邏輯、PD-1抑制劑的臨床藥理、免疫紊亂的抗炎治療、情緒應激與免疫應答之間的機制，結合幾個具體的典型案例，來討論：

宿主免疫對治療響應的監控與控制，

如何優化腫瘤免疫聯合治療方案？

進而在本模塊跨學科討論的基礎上回歸到第一性原理，探討新生物視角下臨床困境的出路和科學探索方向。

【總結】

由在腫瘤免疫學領域深耕20余年的張曉實教授主持討論，主題是“提高腫瘤免疫治療應答率的聯合用藥策略和系統管理框架”。

時間信息

2026年4月27日（周一）晚19:30-21:30，騰訊會議線上進行，感興趣的朋友掃碼報名加入免疫復雜性讀書會后，可進入學員群進行交流。

報名讀書會：

「免疫復雜性讀書會：范式、理論與工具」

，是一個以免疫現象為核心場景，以復雜科學為方法論，試圖整合機制研究、數理建模、研發和臨床實踐問題來思考21世紀生命科學認知范式轉型的跨學科研討社群。

講者們來自各自領域的一線前沿，將基于自己長期的工作積淀與思考展開演講，同時提供精要的參考文獻。

本讀書會將圍繞一個臨床問題——如何優化以免疫治療為中心的控瘤策略？——來展開討論。

試圖以范式思考與理論建模視角，回歸到第一性原理的起點，去重構認知框架，激發對話與洞見。

發起人團隊認為，將免疫系統視為動態復雜適應性網絡，基于認知范式思考腫瘤免疫治療的瓶頸——或能對當前免疫治療的困境有所突破，構建出一套有效的聯合治療原則性框架，為臨床實踐提供指引。

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我們鼓勵圍繞系統腫瘤免疫學、系統生物學、復雜網絡與數學生物學及相關具體問題的深入探討。為保證討論質量，請避免發表脫離本期讀書會主題、缺乏實證基礎或過于空泛的哲學思辨類內容。

若討論內容明顯偏離主題，經主持人提醒后仍未調整，為維護整體學習環境，我們將不得不將該成員請出討論群，并根據其實際參與進度，對未參與部分按比例辦理退費。

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