A 2011-es orvosi-élettani Nobel-díjat fele részben Bruce A. Beutler és Jules A. Hoffmann kapták, az úgynevezett természetes vagy veleszületett immunrendszer kutatásáért. A díj másik felét Ralph M. Steinman kapta a dendritikus sejtekkel kapcsolatos felfedezéseiért, ám a kanadai kutató már nem érte meg a kitüntetést, ugyanis három nappal a díj kihirdetése előtt, szeptember 30-án elhunyt.
A mostani díjazottak felfedezései előtt nem tudták, mi jelenti a kapcsolatot az ember védekező rendszerének két nagy része, a veleszületett és a szerzett immunitás között. A veleszületett védekezés első vonalán fennakadt kórokozók jellemzőit különleges sejtek gyűjtik össze, elemzik a bejövő információkat, és mozgásba hozzák az immunrendszer második, könyörtelenebb frontját.
Minden percben kórokozók - baktériumok, vírusok, gombák és egyéb élősködők - milliói fenyegetik szervezetünket, amelyek ellen folyamatosan küzdenünk kell. Ezt a feladatot az ember védekezőrendszere, az immunrendszer látja el, amely két nagy részből áll.
Az első védelmi vonal "szögesdrótja" a természetes vagy veleszületett immunitás, amely falósejtjei révén pusztítani kezdi a betolakodókat. Ennek köszönhetően sokszor észre sem vesszük a káros mikrobák támadását. Az idegen anyagok olyan gyulladásos folyamatokat is elindíthatnak, amelyek hozzájárulnak az idegen szervezetek további pusztulásához.
Ha a kórokozóknak sikerül áttörni ezt az első vonalat, akkor az úgynevezett adaptív (szerzett) immunrendszer lép működésbe, amelynek sejtjei ellenanyag-molekulákat (antitesteket) gyártanak, vagy közvetlenül végeznek a kórokozókkal. E második, "könyörtelenebb" frontvonalban a cél immár a szervezet teljes megtisztítása. A szerzett immunrendszer feladata az immunmemória kialakítása is: ennek során olyan memóriasejtek jönnek létre, amelyek egy jövőbeli, hasonló támadás esetén sokkal gyorsabban tudják aktiválni az immunrendszert. Ezen alapulnak a védőoltások is.
Az ősibb immunrendszer
Az immunrendszer működését és összetevőit lépésről-lépésre azonosították a 20. században. Számos, korábban Nobel-díjjal jutalmazott felfedezésnek köszönhetően kiderült például, hogyan készülnek az antitestek, és hogyan ismerik fel a T-sejtek az idegen anyagokat. Beutler, Hoffmann és Steinman felfedezései előtt azonban nem tudták, milyen folyamat aktiválja a veleszületett immunrendszert, és az sem volt világos, hogy mi biztosítja a kapcsolatot a kétfajta immunválasz között.
Jules Hoffmann 1996-ban fedezte fel - ecetmuslicákon végzett kísérletei során -, hogy melyek azok a sejtfelszíni molekulák (receptorok), amelyek aktiválják a veleszületett immunrendszer működését. Ezeknek az úgynevezett Toll-receptoroknak emlősökben is megtalálta a megfelelőit Bruce Beutler 1998-ban. Ezáltal világossá vált, hogy az ecetmuslicákban és az emlősökben is hasonló molekulák felelősek a kórokozó mikroorganizmusok felismeréséért, ezen keresztül pedig a veleszületett immunrendszer aktivációjáért. Azóta körülbelül egy tucat hasonló molekulát azonosítottak emberekben és egerekben. A molekulákat kódoló gének közötti eltérések (mutációk) következtében az egyes egyének különböző mértékben érzékenyek a fertőzésekre vagy a krónikus gyulladásos betegségekre. Hasonló receptorok növényekben is jelen vannak, ez is azt bizonyítja, hogy a veleszületett immunitás az immunrendszer evolúciósan ősibb formáját képviseli.
Kapcsolat a két immunrendszer között
Ralph M. Steinman (Rockefeller University, New York) az immunválasz szabályozásában kulcsszerepet játszó úgynevezett dendritikus sejteket fedezte fel. A fehérvérsejteknek mindössze ezredrészét kitevő dendritikus sejtek is az első vonalban találkoznak a szervezetet megtámadó kórokozókkal. A vöröscsontvelőben fejlődnek, majd szétrajzanak a szövetekbe, ahol folyamatos őrjáratot végeznek. Egy kórokozóval vagy tumorsejttel való találkozáskor a betolakodókat megtámadják, és az ezeken lévő idegen molekulák (antigének) jellemző részleteit más immunsejteknek - az adaptív immunrendszer T-sejtjeinek - bemutatják, további védekezési folyamatokat indítva el.
Az immunrendszer számos sejtje rendelkezik ilyen antigén-bemutató képességgel, de a dendritikus sejtek minden más típusnál hatékonyabban végzik ezt a munkát. Az utóbbi években ezért rákellenes vakcinákat fejlesztenek a dendritikus sejtek felhasználásával.