108 年 國立臺灣大學獸醫學系碩士班乙組《免疫學（B）》

本題為名詞解釋題，主要在測驗考生對免疫學基本名詞的理解與掌握程度。

a. Innate immunity：
先天免疫，又稱非特異性免疫，是生物體與生俱來就擁有的第一道免疫防線。它不針對特定的病原體，而是對廣泛的微生物模式（如 LPS、肽聚醣、病毒 RNA 等）產生反應。先天免疫的組成分子包括皮膚、黏膜屏障、吞噬細胞（如巨噬細胞、嗜中性球）、自然殺手細胞 (NK cell)、補體系統 (complement system) 以及各種炎症介質（如細胞激素、趨化素）。其反應速度快，但特異性較差。
【答案】先天免疫，即非特異性免疫，是生物體與生俱來的第一道免疫防線，反應快但不具專一性，包含物理屏障、吞噬細胞、NK cell、補體系統等。

b. Epitope：
抗原決定基，是指抗原分子上能夠被抗體或 T 細胞受器 (TCR) 識別並結合的特定區域。一個抗原分子可能有多個不同的抗原決定基，這些決定基的結構和空間構象決定了其能否被免疫系統辨識。
【答案】抗原決定基，是抗原分子上能被抗體或 T 細胞受器識別並結合的特定區域。

c. Major histocompatibility complex (MHC)：
主要組織相容性複合體，是一組位於染色體上的基因，其產物在免疫反應中扮演關鍵角色，主要負責將抗原片段呈遞給 T 細胞。MHC 分子可分為兩類：MHC class I 分子主要存在於所有有核細胞表面，負責將細胞內產生的抗原（如病毒感染產生的蛋白質）呈遞給細胞毒殺型 T 細胞 (CTL, CD8+ T cells)；MHC class II 分子主要存在於抗原呈遞細胞 (APC) 如樹突狀細胞、巨噬細胞、B 細胞表面，負責將細胞外吞噬的抗原（如細菌）呈遞給輔助型 T 細胞 (Th, CD4+ T cells)。MHC 分子也是決定器官移植是否被免疫系統排斥的重要因素，因此又稱為人類白血球抗原 (HLA)。
【答案】主要組織相容性複合體，是一組基因，其產物（MHC 分子）負責將抗原片段呈遞給 T 細胞，是免疫識別和器官移植配型的關鍵。MHC I 呈遞給 CD8+ T 細胞，MHC II 呈遞給 CD4+ T 細胞。

d. Cluster of differentiation (CD)：
細胞表面分化抗原簇，是一組在細胞表面表達的蛋白質，其表達模式會隨著細胞的發育、分化和活化而改變。CD 分子在免疫細胞的識別、分化、活化和功能發揮中起著重要作用，例如 CD4 是輔助型 T 細胞的標記，CD8 是細胞毒殺型 T 細胞的標記，CD19 是 B 細胞的標記。CD 分子也被用作細胞分類和鑑定的標準。
【答案】細胞表面分化抗原簇，是一組在細胞表面表達的蛋白質，作為免疫細胞的標誌物，用於細胞的分化、識別和功能研究。

e. Negative selection：
負向選擇，是胸腺中 T 細胞發育成熟過程中的一個關鍵步驟。在胸腺中，T 細胞受器 (TCR) 會與自身抗原（由胸腺細胞呈遞）結合。

本題考驗對抗原的定義及其具備良好免疫原性的條件的理解。

抗原 (Antigen) 的定義：
抗原是指任何能夠被免疫系統辨識，並能誘導產生特異性免疫反應（包括體液免疫和細胞免疫）的物質。這些物質可以是外來的，如細菌、病毒、真菌、寄生蟲的成分，也可以是內源性的，如腫瘤細胞表面的異常蛋白質，甚至自身細胞的成分（在某些情況下）。免疫系統通過識別抗原上的特定結構（抗原決定基，epitope）來啟動免疫反應。

良好抗原（具有免疫原性，Immunogenicity）的特性：
一個物質要能有效地誘導免疫反應，即成為一個「良好的抗原」，通常需要具備以下特性：

1. 異質性 (Foreignness/Non-self)：
   物質的異質性越高，越容易被免疫系統辨識為「非我」，從而引發強烈的免疫反應。來自不同物種的蛋白質通常比同物種的蛋白質更具免疫原性。自身抗原由於免疫系統的耐受機制，通常不引起免疫反應，除非發生自體免疫。

2. 分子大小 (Molecular Size)：
   通常分子量較大的物質比分子量小的物質更容易誘導免疫反應。一般認為，分子量大於 10,000 道爾頓 (Daltons) 的物質才比較有機會成為有效的抗原。大分子量提供了更多結構上的複雜性，可能包含更多或更易被辨識的抗原決定基。

3. 化學結構複雜性 (Chemical Composition and Complexity)：
   結構複雜的分子，如蛋白質，比結構簡單的分子，如多醣類或脂質，更容易引起免疫反應。蛋白質具有多樣的胺基酸序列和三維結構，提供了豐富的抗原決定基。

本題考驗對補體系統的定義以及其在對抗病原入侵時作用機制的理解。

補體系統 (Complement System) 的定義：
補體系統是一組存在於血清中的蛋白質，它們是先天免疫的重要組成部分。補體蛋白質在血清中通常以無活性的前驅形式存在，當受到特定啟動信號（如病原體表面、抗體-抗原複合物）觸發時，會經過一系列酶促反應（稱為補體級聯反應，complement cascade），最終產生具有生物活性的片段，執行多種免疫功能。補體系統的成員包括 C1 到 C9 等蛋白質，以及一些調節因子。

補體系統在病原入侵時的反應：
補體系統在病原入侵時的反應主要通過三條啟動途徑，但最終都會匯聚到形成一個共同的效應機制：膜攻擊複合物 (Membrane Attack Complex, MAC)。

補體系統的三條啟動途徑：

1. 經典途徑 (Classical Pathway)：
   此途徑主要由抗體（特別是 IgM 和 IgG）觸發。當抗體與病原體表面的抗原結合後，會招募 C1 複合物（由 C1q, C1r, C1s 組成）。C1q 結合到抗體 Fc 片段上，激活 C1r 和 C1s，使其成為絲氨酸蛋白酶。C1s 隨後裂解 C4 和 C2，產生 C4b 和 C2a，形成 C3 轉化酶 (C4b2a)。

2. 替代途徑 (Alternative Pathway)：
   此途徑可以直接被某些病原體表面成分（如細菌的脂多醣 LPS）所啟動，不依賴抗體的參與。在血清中，C3 會自發水解為 C3a 和 C3b。當 C3b 結合到病原體表面時，會與血清中的因子 B (Factor B) 和因子 D (Factor D) 形成一個自穩定的 C3 轉化酶 (C3bBb)。

3. 凝集素途徑 (Lectin Pathway)：
   此途徑由結合到病原體表面特定醣類（如甘露糖）的甘露糖結合凝集素 (Mannose-Binding Lectin, MBL) 或促纖維蛋白溶解因子 (Ficolins) 觸發。

本題考驗考生對單株抗體的定義及其生產技術的理解。

單株抗體 (Monoclonal Antibody, mAb) 的定義：
單株抗體是由單一 B 細胞克隆（或單一雜交瘤細胞克隆）所產生的抗體。由於它們來自同一個 B 細胞克隆，因此它們具有完全相同的抗體結合位點，能夠特異性地識別並結合抗原上的單一抗原決定基 (epitope)。這與傳統的多株抗體 (polyclonal antibody) 不同，後者是由多個不同的 B 細胞克隆產生，能識別抗原上的多個不同抗原決定基。單株抗體的特異性極高，是其在診斷和治療上廣泛應用的關鍵。

單株抗體製造過程（雜交瘤技術 Hybridoma Technology）：
單株抗體的製造主要依賴於雜交瘤技術，其步驟如下：

1. 免疫動物 (Immunization)：
   首先，需要選擇一種動物（通常是小鼠），並將目標抗原（或含有目標抗原決定基的物質）多次注射到動物體內，以誘導動物產生針對該抗原的抗體反應。

2. 分離脾臟細胞 (Isolation of Spleen Cells)：
   當動物產生足夠高的抗體滴度後，從動物的脾臟中分離出產生抗體的漿細胞 (plasma cells)。脾臟是 B 細胞豐富的器官。

3. 製備骨髓瘤細胞 (Preparation of Myeloma Cells)：
   同時，需要準備一種具有無限增殖能力的癌化 B 細胞，即骨髓瘤細胞 (myeloma cells)。這些骨髓瘤細胞通常是經過基因改造的，使其無法在 HAT 培養基（含次黃嘌呤、氨基蝶呤、胸腺嘧啶）中自行合成核苷酸，因此無法在該培養基中存活。

4. 細胞融合 (Cell Fusion)：
   將分離出的漿細胞與骨髓瘤細胞在 PEG (Polyethylene Glycol) 等融合劑的作用下進行融合。PEG 可以破壞細胞膜，促進細胞膜的融合。融合過程中會產生三種類型的細胞：

   • 未融合的漿細胞
   • 未融合的骨髓瘤細胞
   • 融合細胞，包括：
     • 漿細胞與骨髓瘤細胞融合（雜交瘤，Hybridoma）
     • 漿細胞與漿細胞融合
     • 骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞融合

本題考驗對藥物過敏反應分類及青黴素引起過敏機制的理解。

青黴素引起的過敏反應類型：
青黴素引起的過敏反應是臨床上常見的 IV 型超敏反應 (Type IV Hypersensitivity)，屬於遲發型超敏反應 (Delayed-type Hypersensitivity, DTH)。這與 IgE 介導的 I 型超敏反應（速發型過敏反應）有所不同，儘管嚴重過敏性休克 (anaphylactic shock) 也是由青黴素引起，但其主要機轉是 IgE 介導的。然而，題目特別強調「嚴重時可能致死」，暗示了速發型過敏反應的可能性，但青黴素引起的許多非典型過敏反應（如藥物熱、皮疹）則與 T 細胞介導的 IV 型超敏反應有關。

根據題目描述的「過敏反應」和「嚴重時可能致死」，最常見且最嚴重的青黴素過敏反應是 I 型超敏反應（速發型過敏反應）。 雖然 IV 型超敏反應（遲發型）也與青黴素相關，但通常表現為皮膚反應，不一定致死。因此，本題的重點應放在 I 型超敏反應。

I 型超敏反應（速發型過敏反應）的機轉：

1. 致敏階段 (Sensitization Phase)：

   • 初次接觸青黴素時，青黴素分子本身通常不足以直接引起免疫反應，它需要先與體內的蛋白質（如血漿蛋白或細胞膜蛋白）結合，形成一個青黴素-蛋白質複合物。這個複合物作為一個完整的抗原，被免疫系統辨識。
   • 免疫系統（主要是 APC）會將此抗原呈遞給 T 輔助細胞 (Th cells)。
   • Th 細胞會輔助 B 細胞產生針對青黴素-蛋白質複合物的 IgE 抗體。
   • 這些 IgE 抗體會結合到體內肥大細胞 (mast cells) 和嗜鹼性球 (basophils) 表面的高親和力 IgE 受器 (FcεRI) 上。此時，個體處於「致敏」狀態。

2. 再暴露階段 (Re-exposure Phase)：

   • 當個體再次接觸青黴素時，青黴素能夠透過其化學結構（特別是 β-內醯胺環的反應性）與體內已存在的青黴素-蛋白質複合物結合，或直接與體內蛋白質結合，形成新的青黴素-蛋白質抗原。
   • 這些新的抗原可以與已經結合在肥大細胞和嗜鹼性球表面的 IgE 抗體結合。
   • 這種抗原與 IgE 的交聯（cross-linking）會觸發肥大細胞和嗜鹼性球的脫顆粒反應 (degranulation)。

本題考驗對細胞毒殺型 T 淋巴球 (CTL) 的活化機制以及其殺傷癌細胞機制的理解，特別是在癌症疫苗的背景下。

細胞毒殺型 T 淋巴球 (Cytotoxic T Lymphocyte, CTL) 的產生與活化：

CTL 的產生是一個複雜的過程，需要依賴抗原呈遞細胞 (APC) 的協同作用，特別是樹突狀細胞 (dendritic cells, DCs)。其主要活化過程如下：

1. 抗原的攝取與呈遞：

   • DC 的作用： 樹突狀細胞是啟動 T 細胞反應的最有效 APC。在癌症疫苗的應用中，疫苗中的抗原（可以是腫瘤相關抗原，TAA；或腫瘤特異性抗原，TSA）會被 DC 攝取。
   • 抗原處理： DC 會將攝取到的抗原（如果是外來的疫苗抗原，則主要通過內源性途徑；如果是腫瘤細胞本身，則通過內源性途徑）在細胞內處理，切成小肽段。
   • MHC I 類呈遞： 這些抗原肽段會與 MHC class I 分子結合，並被呈遞到 DC 的細胞表面。
   • 共刺激信號 (Co-stimulatory Signals)： 為了有效活化 naive CD8+ T 細胞，APC 還需要提供共刺激信號，如 B7 家族分子 (CD80/CD86) 與 T 細胞上的 CD28 的結合。這些信號是 T 細胞活化的「第二個信號」，缺乏共刺激信號會導致 T 細胞無反應或耐受。

2. T 細胞受器 (TCR) 的識別：

   • Naive CD8+ T 細胞表面表達特定的 T 細胞受器 (TCR)，能夠識別 DC 表面 MHC class I 分子呈遞的抗原肽段。
   • TCR 與 MHC-抗原肽段複合物的結合，以及 CD8 與 MHC class I 分子的結合，是 T 細胞活化的「第一個信號」。

3. 細胞因子信號 (Cytokine Signals) 和 T 細胞生長因子：

   • DC 在活化 CD8+ T 細胞時，也會分泌特定的細胞因子，如 IL-12，這有助於誘導 CD8+ T 細胞分化為具有殺傷功能的 CTL。
   • 此外，T 細胞生長因子，如 IL-2，對於 T 細胞的增殖和存活至關重要。

4. T 細胞增殖與分化：

   • 在獲得三個信號（TCR 識別、共刺激信號、細胞因子）後，Naive CD8+ T 細胞會被活化、增殖並分化為效應 CTL (effector CTL)

本題考驗對細胞激素 (cytokine) 和趨化素 (chemokine) 的定義、區別及其在免疫系統中功能的理解。

細胞激素 (Cytokine) 的定義與功能：
細胞激素是一類由免疫細胞（如 T 細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、NK 細胞）以及其他細胞（如內皮細胞、成纖維細胞）分泌的多肽或蛋白質信號分子。它們在細胞之間傳遞信息，調控免疫細胞的生長、分化、活化、遷移和功能。細胞激素的作用具有多樣性、冗餘性、協同性、拮抗性等特點。

細胞激素在免疫上的功能：
細胞激素在免疫系統中扮演著「信使」的角色，協調並調節免疫反應的各個方面，包括：

• 啟動免疫反應： 如 IL-1, TNF-α 引起炎症反應。
• 調節免疫細胞增殖與分化： 如 IL-2 促進 T 細胞和 B 細胞的增殖，IL-4 促進 B 細胞分化為產生 IgE 的漿細胞。
• 誘導免疫細胞遷移： 某些細胞激素（或趨化素，見下）可以影響細胞遷移。
• 區分免疫反應類型： 如 IL-12 誘導 Th1 反應，IL-4 誘導 Th2 反應。
• 抗病毒和抗腫瘤作用： 如干擾素 (IFN) 類細胞激素。

細胞激素的例子：

• 介白素-2 (Interleukin-2, IL-2)：

  • 來源： 主要由活化的 T 輔助細胞 (Th cells) 分泌。
  • 功能： 是一種重要的 T 細胞生長因子，能促進 T 細胞、B 細胞和 NK 細胞的增殖、分化和存活。在細胞毒殺型 T 淋巴球 (CTL) 的產生和維持中起關鍵作用。

• 腫瘤壞死因子-α (Tumor Necrosis Factor-alpha, TNF-α)：

  • 來源： 主要由巨噬細胞和 T 細胞分泌。
  • 功能： 是一種促炎症細胞激素，能促進血管通透性、招募免疫細胞、激活內皮細胞和巨噬細胞，並對某些腫瘤細胞具有直接殺傷作用。在炎症、感染和自體免疫疾病中都扮演重要角色。

趨化素 (Chemokine) 的定義與功能：
趨化素是一類特殊的細胞激素，其主要功能是誘導細胞（特別是免疫細胞）定向遷移。