ในวิชาภูมิคุ้มกันวิทยาทฤษฎีการคัดเลือกโคลนอธิบายหน้าที่ของเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกัน ( ลิมโฟไซต์ ) ในการตอบสนองต่อแอนติเจน จำเพาะ ที่บุกรุกเข้าสู่ร่างกาย แนวคิดนี้ได้รับการแนะนำโดยแพทย์ชาวออสเตรเลียชื่อ แฟรงค์ แมคฟาร์เลน เบอร์เน็ตในปี 1957 เพื่อพยายามอธิบายความหลากหลายของแอนติบอดีที่เกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้นของการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน [ ^{1 ] [ 2 ]}ทฤษฎีนี้ได้กลายเป็นแบบจำลองที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางสำหรับวิธีที่ระบบภูมิคุ้มกันของ มนุษย์ ตอบสนองต่อการติดเชื้อ และวิธีที่ลิมโฟไซต์ชนิด B และ T บาง^ชนิดถูกคัดเลือกเพื่อทำลายแอนติเจนจำเพาะ^{[ 3 ]}

ทฤษฎีนี้กล่าวว่า ในกลุ่มลิมโฟไซต์ที่มีอยู่แล้ว (ทั้งเซลล์ B และเซลล์ T) แอนติเจนจำเพาะจะกระตุ้น (เช่น เลือก) เฉพาะเซลล์ที่จำเพาะตรงข้ามเท่านั้น ซึ่งจะกระตุ้นให้เซลล์นั้นเพิ่มจำนวนขึ้น ผลิตโคลน ที่เหมือนกัน เพื่อผลิตแอนติบอดี การกระตุ้นนี้เกิดขึ้นในอวัยวะน้ำเหลืองทุติยภูมิ เช่นม้ามและต่อมน้ำเหลือง [ ^{4 ] โดย}สรุป ทฤษฎีนี้เป็นคำอธิบายกลไกการสร้างความหลากหลายของความจำเพาะของแอนติบอดี^{[ 5 ]}หลักฐานเชิงทดลองแรกเกิดขึ้นในปี 1958 เมื่อGustav NossalและJoshua Lederbergแสดงให้เห็นว่าเซลล์ B หนึ่งเซลล์จะผลิตแอนติบอดีเพียงหนึ่งตัวเท่านั้น^{[ 6 ]}แนวคิดนี้กลายเป็นรากฐานของภูมิคุ้มกันวิทยาโมเลกุล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว^{[ 7 ]}

ทฤษฎีการคัดเลือกโดยโคลนสามารถสรุปได้ด้วยหลักการสี่ประการดังต่อไปนี้:

• ลิมโฟไซต์แต่ละเซลล์มีตัวรับเพียงชนิดเดียวที่มีความจำเพาะเฉพาะตัว (สร้างขึ้นโดยกระบวนการรีคอมบิเนชัน V(D)J )
• การจับกันของตัวรับเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการกระตุ้นเซลล์
• เซลล์เอฟเฟกเตอร์ที่แตกต่างกันซึ่งได้มาจากลิมโฟไซต์ที่ถูกกระตุ้นจะมีตัวรับที่มีความจำเพาะเหมือนกับเซลล์ต้นกำเนิด
• ลิมโฟไซต์ที่มีตัวรับสำหรับโมเลกุลของร่างกายเอง (เช่นแอนติเจนภายในร่างกายที่ผลิตขึ้นเอง ) จะถูกทำลายในระยะแรก

ในปี ค.ศ. 1900 พอล เออร์ลิชได้เสนอทฤษฎีที่เรียกว่า "ทฤษฎีโซ่ข้าง" ของการสร้างแอนติบอดี ตามทฤษฎีนี้ เซลล์บางชนิดจะมี " โซ่ข้าง " ที่แตกต่างกันบนพื้นผิว (เช่น แอนติบอดีที่ยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์) ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับแอนติเจนที่แตกต่างกันได้ เมื่อมีแอนติเจนอยู่ เซลล์จะจับกับโซ่ข้างที่ตรงกัน จากนั้นเซลล์จะหยุดผลิตโซ่ข้างอื่นๆ ทั้งหมด และเริ่มสังเคราะห์และหลั่งโซ่ข้างที่จับกับแอนติเจนอย่างเข้มข้นในรูปของแอนติบอดีที่ละลายได้ แม้ว่าแนวคิดของเออร์ลิชจะแตกต่างจากการคัดเลือกแบบโคลน แต่ก็เป็นทฤษฎีการคัดเลือกที่แม่นยำกว่าทฤษฎีการชี้นำที่ครอบงำภูมิคุ้มกันวิทยาในทศวรรษต่อมา

ในปี พ.ศ. 2498 นักภูมิคุ้มกันวิทยาชาวเดนมาร์กNiels Jerneได้เสนอสมมติฐานว่ามีแอนติบอดีที่ละลายน้ำได้จำนวนมากอยู่ในซีรั่มอยู่แล้วก่อนที่จะมีการติดเชื้อใดๆ การที่แอนติเจนเข้าสู่ร่างกายจะส่งผลให้มีการคัดเลือกแอนติบอดีเพียงชนิดเดียวให้ตรงกับแอนติเจนนั้น ซึ่งเชื่อกันว่าเกิดขึ้นโดยเซลล์บางชนิดกลืนกินสารเชิงซ้อนภูมิคุ้มกันและจำลองโครงสร้างของแอนติบอดีขึ้นมาเพื่อสร้างแอนติบอดีเพิ่มขึ้น^{[ 8 ]}

ในปี ค.ศ. 1957 เดวิด ดับเบิลยู. ทัลเมจได้ตั้งสมมติฐานว่า แอนติเจนจะจับกับแอนติบอดีบนพื้นผิวของเซลล์ที่สร้างแอนติบอดี และ "เฉพาะเซลล์เหล่านั้นเท่านั้นที่จะถูกเลือกให้เพิ่มจำนวน เพราะผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ขึ้นมีคุณสมบัติในการจับกับแอนติเจน" ความแตกต่างที่สำคัญจากทฤษฎีของเออร์ลิชคือ เซลล์ทุกเซลล์ถูกสันนิษฐานว่าสังเคราะห์แอนติบอดีได้เพียงชนิดเดียวเท่านั้น หลังจากที่แอนติเจนจับกับเซลล์แล้ว เซลล์ก็จะเพิ่มจำนวนขึ้น สร้างโคลนที่มีแอนติบอดีเหมือนกันทุกประการ

ต่อมาในปี 1957 แฟรงค์ แมคฟาร์เลน เบอร์เน็ต นักภูมิคุ้มกันวิทยาชาวออสเตรเลีย ได้ตีพิมพ์บทความเรื่อง "การปรับเปลี่ยนทฤษฎีการสร้างแอนติบอดีของเจอร์เนโดยใช้แนวคิดการคัดเลือกแบบโคลน" ในวารสารวิทยาศาสตร์ของออสเตรเลีย ซึ่งไม่ค่อยเป็นที่รู้จักนัก ในบทความนั้น เบอร์เน็ตได้ขยายแนวคิดของทัลเมจและตั้งชื่อทฤษฎีที่ได้ว่าเป็น "ทฤษฎีการคัดเลือกแบบโคลน" เขาได้ทำให้ทฤษฎีนี้เป็นรูปธรรมมากขึ้นในหนังสือของเขาในปี 1959 ชื่อThe Clonal Selection Theory of Acquired Immunityเขาอธิบายความทรงจำทางภูมิคุ้มกันว่าเป็นการโคลนนิ่งของลิมโฟไซต์สองชนิด โคลนหนึ่งจะทำหน้าที่ต่อสู้กับการติดเชื้อทันที ในขณะที่อีกโคลนหนึ่งจะคงอยู่ได้นานกว่า อยู่ในระบบภูมิคุ้มกันเป็นเวลานานและทำให้เกิดภูมิคุ้มกันต่อแอนติเจนนั้น ตามสมมติฐานของเบอร์เน็ต ในบรรดาแอนติบอดีนั้นมีโมเลกุลที่อาจสอดคล้องกับตัวกำหนดแอนติเจน ทั้งหมดหรือเกือบทั้งหมด ที่เกิดขึ้นในวัสดุชีวภาพอื่น ๆ นอกเหนือจากลักษณะเฉพาะของร่างกายเอง ด้วยความแม่นยำที่แตกต่างกันไป แต่ละรูปแบบเป็นผลิตภัณฑ์เฉพาะของโคลนของลิมโฟไซต์ และเป็นสาระสำคัญของสมมติฐานที่ว่าเซลล์แต่ละเซลล์จะมีไซต์ปฏิกิริยาตัวแทนที่พร้อมใช้งานบนพื้นผิวโดยอัตโนมัติ ซึ่งเทียบเท่ากับไซต์ปฏิกิริยาของโกลบูลินที่เซลล์นั้นผลิตขึ้น เมื่อแอนติเจนเข้าสู่กระแสเลือดหรือของเหลวในเนื้อเยื่อ สันนิษฐานว่าแอนติเจนจะเกาะติดกับพื้นผิวของลิมโฟไซต์ใดๆ ที่มีไซต์ปฏิกิริยาที่สอดคล้องกับตัวกำหนดแอนติเจนตัวใดตัวหนึ่ง จากนั้นเซลล์จะถูกกระตุ้นและเกิดการเพิ่มจำนวนเพื่อสร้างลูกหลานที่หลากหลาย ด้วยวิธีนี้ การเพิ่มจำนวนแบบเลือกเฉพาะจะเริ่มต้นขึ้นสำหรับโคลนทั้งหมดที่มีไซต์ปฏิกิริยาที่สอดคล้องกับตัวกำหนดแอนติเจนบนแอนติเจนที่มีอยู่ในร่างกาย ลูกหลานเหล่านี้สามารถปลดปล่อยแอนติบอดีและลิมโฟไซต์ที่ละลายได้ ซึ่งมีหน้าที่เช่นเดียวกับรูปแบบดั้งเดิม^{[ 5 ] [ 9 ]}

ในปี พ.ศ. 2491 Gustav NossalและJoshua Lederbergแสดงให้เห็นว่าเซลล์ B หนึ่งเซลล์จะผลิตแอนติบอดีเพียงตัวเดียวเสมอ ซึ่งเป็นหลักฐานโดยตรงแรกที่สนับสนุนทฤษฎีการคัดเลือกโคลน^{[ 6 ]}

เบอร์เน็ตและปีเตอร์ เมดาวาร์ทำงานร่วมกันเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับความทนทานทางภูมิคุ้มกันซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่อธิบายได้ด้วยการคัดเลือกแบบโคลน ความทนทานนี้คือความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการยอมรับการเข้ามาของเซลล์ต่างชนิดก่อนที่จะเกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ตราบใดที่เกิดขึ้นในช่วงต้นของการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต ระบบภูมิคุ้มกันมีลิมโฟไซต์จำนวนมาก ตั้งแต่เซลล์ที่ทนต่อเนื้อเยื่อของตัวเองไปจนถึงเซลล์ที่ไม่ทน อย่างไรก็ตาม มีเพียงเซลล์ที่ทนต่อเนื้อเยื่อของตัวเองเท่านั้นที่จะอยู่รอดในระยะตัวอ่อนหากมีการนำเนื้อเยื่อที่ไม่ใช่ของตัวเองเข้ามา ลิมโฟไซต์ที่พัฒนาขึ้นมาจะเป็นเซลล์ที่รวมเอาเนื้อเยื่อที่ไม่ใช่ของตัวเองนั้นเข้าไปเป็นเนื้อเยื่อของตัวเอง

ในปี 1959 เบอร์เน็ตเสนอว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ เนื้อเยื่อสามารถปลูกถ่ายไปยังผู้รับต่างชาติได้อย่างประสบความสำเร็จ งานวิจัยนี้ได้นำไปสู่ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับระบบภูมิคุ้มกัน และยังนำไปสู่ความก้าวหน้าอย่างมากในการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อ เบอร์เน็ตและเมดาวาร์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ร่วมกัน ในปี 1960

ในปี 1974 นีลส์ คาย เจอร์เนเสนอว่าระบบภูมิคุ้มกันทำงานเป็นเครือข่ายที่ถูกควบคุมผ่านปฏิสัมพันธ์ระหว่างส่วนต่างๆ ของเซลล์ลิมโฟไซต์และโมเลกุลที่หลั่งออกมาทฤษฎีเครือข่ายภูมิคุ้มกันนั้นตั้งอยู่บนพื้นฐานของแนวคิดการคัดเลือกแบบโคลนอย่างมั่นคง เจอร์เนได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปี 1984 ส่วนใหญ่เป็นเพราะผลงานของเขาในด้านทฤษฎีเครือข่ายภูมิคุ้มกัน

• ระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว
• อัลกอริทึมการคัดเลือกโคลน
• ทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วินสากล

• Podolsky, Alfred I. Tauber; Scott H. (1997). การกำเนิดของความหลากหลาย: ทฤษฎีการคัดเลือกโคลนและการกำเนิดของภูมิคุ้มกันวิทยาระดับโมเลกุล (ฉบับปกอ่อนพิมพ์ครั้งแรก). เคมบริดจ์, แมสซาชูเซตส์: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด. ISBN 0-674-00182-6.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list ( link )
• หนังสือ "ชีววิทยาในบริบท - สเปกตรัมของชีวิต" ผู้เขียน: ปีเตอร์ ออบุสสัน และ ไอลีน เคนเนดี
• Forsdyke DR (1995). "ที่มาของทฤษฎีการคัดเลือกโคลนของภูมิคุ้มกัน" . FASEB Journal . 9 (2): 164– 66. doi : 10.1096/fasebj.9.2.7781918 . PMID  7781918 . S2CID  38467403 .

• ภาพเคลื่อนไหวแสดงกระบวนการคัดเลือกโคลน เก็บถาวรเมื่อวันที่ 6 กรกฎาคม 2554 ที่Wayback Machineจากสถาบัน Walter & Elisa Hall