10余位专家，历经八年推出我国首部《合成免疫学》专著

《合成免疫学》是我国首部系统阐述合成免疫学的专业著作，旨在为合成免疫学学科发展及科研进步提供权威参考，为相关领域的教学提供教材。

合成免疫学

田志刚, 赵勇主编.

北京 : 科学出版社, 2025. 9

ISBN 978-7-03-082857-6

本书系统阐述合成免疫学这一新兴交叉学科的理论与技术体系，深入探讨免疫系统与计算机系统在逻辑运算、信号处理和存储记忆层面的深刻相似性，揭示其可预测、可定量、可操控、智能化的工程学基础。基于集成电路原理，本书系统介绍合成免疫技术体系核心模块的设计与应用；同时，详细阐述该技术在细胞药物多能化、智能化及可控化方面的突破性进展，并分析其在恶性肿瘤、自身免疫病等重大疾病临床治疗中的实践范例与未来挑战。

▋这是一本历经八年酝酿、积累、论证、修改后形成的专著。

与许多免疫学家一样，我从2017 年开始思考“CAR-T 细胞现象”，琢磨这个不按常理出牌、不可思议的颠覆性“人造CAR”技术背后的逻辑。我逐步认识到，对免疫细胞进行基因线路的人工设计（基因元件的选择、优化、组装、自控等）是其核心内容，也是合成生物学的最基本内核。我的脑海中时常浮现“合成免疫学”这个词，希望与合成生物学基础雄厚的机构合作，创建一个“合成免疫学研究中心”，来专心开拓这个全新领域，此想法与中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所时任所长刘陈立一拍即合。通过近两年的筹备，于2019 年创建了国际上第一家合成免疫学研究中心，成为该所下属八大研究中心之一。由于合成免疫学的定义、范围、应用场景等均无定论，自2020 年起连续五年成功举办了五届“合成免疫学高峰论坛”，以汇聚立志开拓这个全新领域的国内外志同道合者，来共同理解、归纳、挖掘、总结其内涵。同时，受各相关学科全国性学术会议、中国科学院香山科学会议、国家自然科学基金委双清论坛、中国科协年会学科发展论坛等特邀，我先后做了100 多场专题报告，意在更广泛地激发学者的兴趣并征求宝贵建议。2023年，中国工程院将“细胞治疗的合成免疫技术战略分析”列为战略咨询项目；同年，中国工程院将“合成免疫学技术”列入十大研究前沿，得到国家智库的高度认可。该战略咨询项目的研究历时一年完成，汇聚了中国科技大学、中国科学院深圳先进技术研究院、复旦大学、中山大学、上海恩凯细胞技术有限公司等机构的10余位专家的心血。以此为基础，专家们又历时一年，终于使“咨询报告”成为一本专著。因此，本书汇聚了全国合成免疫学研究领域同行方方面面的支持、智慧和建议。

2025年3月4-5日，“《合成免疫学》专著编委会”第五次会议在深圳成功举行。 中国科学技术大学田志刚教授，中山大学郑利民教授、吴翀副教授，复旦大学储以微教授，上海恩凯细胞技术有限公司张彩副总裁、王烃总监，深圳理工大学赵勇教授，中国科学院深圳先进技术研究院李汉杰研究员、施小山研究员、毕嘉成副研究员等十余位学者代表出席会议。与会专家涵盖合成免疫学基础研究、技术开发及临床转化全链条，为著作的科学性、系统性及实用性提供保障。

▋这是一本从无到有、探索导向型、研究性的专著。

合成免疫学并不是一门已经确定的学科，并无文献或书籍可系统借鉴。宏观而言，合成免疫学是合成生物学和免疫学深度融合的交叉学科，但其定义、内涵、边界、价值均需要从头挖掘，尤其需要寻找底层逻辑。本书在免疫系统和计算机属性之间寻找共同点，发现二者的运行规律及控制程序有异曲同工之妙。各类免疫分子、细胞与组织可被视为可编程的生物元件，而基因线路、信号通路与通信网络则共同构成了免疫系统的计算架构，为其编写执行复杂功能的“程序”。通过类比集成电路各元件间的联系和信号处理（信号感应、加工、输出），可更好地理解和设计免疫系统的元件与网络。常规免疫学研究主要关注各功能基因的价值，对细胞天然存在的、对功能基因进行操控的基因（本书称为“工具基因”）的研究远远不足，尤其是对其“药用”价值的挖掘几乎空白。各类细胞活动是多种“工具基因”的天然宝库，本书从浩瀚的已发表研究中，带着“一套清晰的筛选框架”去大海捞针，寻找挖掘可能对各功能基因进行操控的“工具基因”，或者对这些天然工具元件做功能改造或拼接制作，甚至基于人工智能解析出基因元件的功能与序列关系，从头设计并创造一个全新序列元件。希望这个全新序列元件成为可模拟集成电路运行时各种不同用途的“开关”类型，以创制并构建“卡脖子”通用技术的工具箱，用于各类细胞功能操控。广义而言，合成免疫学将通过从单一免疫功能元件的选择、多功能基因群的线路设计、多部件模块的整合/协调运作，到建立复杂的“人造”免疫系统，实现既精细又整体的免疫操控。

利用热响应蛋白或热敏通道元件作为热调控基因开关来远程控制基因表达。A. 温度门控离子通道元件；B. 热休克启动元件；C. 转录调控子元件；D. RNA 温度计元件

▋这是一本锚定未来、指向创新、可展宏图的技术性专著。

针对免疫分子、细胞、系统等不同层面的功能单元或模块，进行可预测、可定量、可操控、智能化的基因线路和逻辑门控开关的理性设计，可突破目前常规药物无法突破的天花板，从而重塑、纠偏、再造机体的免疫系统，以阻滞、纠正、弥补免疫功能异常，实现对免疫应答的理性操控，进行重大疾病的免疫防治。现代免疫治疗技术尽管已取得巨大进步，但是还停留在依靠经典免疫学的“原始试错”阶段，尚未深度采用工程学原理和方法，理性设计和构建全新的免疫细胞或免疫分子。结合集成电路原理的思维方式，合成免疫学能够更深入地理解免疫系统的运作机制，并提供更多的工具和方法来设计并优化人工合成免疫系统。细胞治疗是药物三纪元（继小分子、大分子药物之后）的“新宠”，其核心优势在于细胞是“活”的药物。深入挖掘或利用好“活”的理性内涵，将赋予人类对该类“活”药物的多能化、智能化、可控化等前所未有的想象空间，具有分子类药物无法比拟的发展前景，人类将越来越多地依靠该策略应对复杂多变的疾病体系。与细胞药物一样，各类抗体药物也需要智能化适应疾病微环境，更加精准地在疾病区域发挥作用，从而避开对正常组织的攻击，最大限度地减缓毒副作用。如上所述，本书特别侧重技术性突破的底层逻辑、应用场景的具体描述、未来发展的客观展望等，希望对读者有启发或裨益。

IL-10R 滞后表达在细菌免疫治疗中的机制

本书主要面向免疫学、合成生物学、生物医学工程、生物医药研发等领域的科研人员、高校教师及研究生，旨在为他们提供合成免疫学的系统理论框架、前沿技术方法和应用前景；对从事细胞与基因治疗、新型抗体药物开发的产业界研发人员也具有重要参考价值。此外，关注下一代免疫治疗技术的临床医生、政策制定者及生命科学领域高年级本科生，也能从中深入了解免疫治疗范式的系统性变革。

本文摘编自《合成免疫学》（田志刚, 赵勇主编. 北京 : 科学出版社, 2025. 9）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-082857-6

责任编辑：罗 静 刘 晶

（本文编辑： 刘四旦 ）

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