Na početku 20. stoljeća četiri od svakih pet smrti ljudi u svijetu bile su uzrokovane zaraznim bolestima. Na njegovu kraju, to je bila samo jedna od svakih pet smrti.
Priču o razumijevanju funkcije imunološkog sustava možda je najlogičnije započeti jednom od najpoznatijih Nobelovih nagrada, koja je 1908. dodijeljena čuvenom ruskom zoologu Ilji Mečnikovu i njemačkom liječniku Paulu Ehrlichu za njihov rad na razumijevanju imunosti kao koncepta.
Mečnikov je istraživao ličinke morskih zvijezda i opazio proces tzv. fagocitoze, za koji je zaključio kako mora biti jedan od najvažnijih načina kojim imunosustav djeluje. Naime, do tada se mislilo kako su naša bijela krvna zrnca, leukociti, nešto loše te usko povezano s bolestima. To je bilo stoga što ih se u velikim količinama nalazilo u gnoju, koji je pratio mnoge zarazne bolesti. Međutim, Mečnikov je shvatio kako su upravo bijela krvna zrnca naši zaštitnici, putem kojih nas imunosustav štiti, jer ona opkoljavaju nepoželjnu bakteriju i “progutaju” je fagocitozom. To čine tako što im se stanična membrana priljubi uz nepoželjnu, stranu bakterijsku stanicu, a zatim se “uvrne” i obavije tu stanicu tzv. fagocitoznim mjehurićem. Kada je tako obuhvati i unese u sebe, s tim se mjehurićem unutar bijele krvne stanice stapa lizosom, čiji enzimi razgrade i unište sadržaj. Gnoj u ranama, iskašljaju ili na drugim mjestima je, dakle, velika nakupina bijelih krvnih zrnaca koja su i sama stradala uništavajući strane bakterije i štiteći nas.
Označavanje bakterija
Paul Erlich je također nadodao iznimno važna razumijevanja Mečnikovljevu konceptu fagocitoze. Vukući inspiraciju iz kemije, u kojoj se znalo kako enzimi djeluju na svoje supstrate vežući se na njih preciznošću kao što ključ paše u bravu, Erlich je predložio sličan način na koji nas bijela krvna zrnca štite od opasnih mikroba i njihovih toksina. Pretpostavio je kako u tjelesnim tekućinama kruže molekule koje je nazvao “emboceptori”, kasnije ih nazvavši i protutijelima, a koje se neprekidno luče. One prepoznaju i svoje tkivo, ali i tuđe, tj. opasne bakterije, te ih označuju, ali im ne čine štetu. Tako označene bakterije bivaju zatim meta napada drugih molekula, također vjerojatno proizvedenih u bijelim krvnim zrncima, a Erlich ih je nazvao “komplementom”.
Rad belgijskog imunologa i mikrobiologa Julesa Bordeta, koji je komplement nazivao “aleksinom”, objasnio je vrlo temeljito kako se protutijela, tj. proteini koje zovemo imunoglobulinima, vezuju uz taj drugi protein prisutan u tjelesnim tekućinama, tj. komplement, kako bi prepoznali nametnika. Njihovo vezivanje zatim pokreće imunoreakciju pozivajući u pomoć bijela krvna zrnca – tj. Mečnikovljeve “fagocite”. Bordet je to shvatio proučavajući koleru, a potvrdio je isto načelo i kod sifilisa. Za svoja je otkrića i Bordet nagrađen Nobelovom nagradom 1919, a po njemu je prozvana i bakterija Bordetella koja izaziva hripavi kašalj, čestu i opasnu dječju bolest toga doba.
Mečnikov, Ehrlich i Bordet udarili su temelje razumijevanju znatno kompliciranije slike organizacije imunosustava temeljem aktivnosti čak pet osnovnih vrsta bijelih krvnih zrnaca. Svaka od njih još ima i nekoliko podvrsta. Neke su podvrste specijalizirane za proizvodnju protutijela koja prepoznaju vlastite i tuđe antigene, druge za uništenje bakterija i gljivica, a treće za uništenje vlastitih stanica zaraženih virusom, kao i vlastitih tumorskih stanica. Ostale vrste mogu uklanjati raspadnute stanične dijelove, regulirati alergijske reakcije, poticati upalne procese i vraćati imunosustav u početno stanje, nakon uspješno svladane infekcije, kako bi se spriječio razvoj autoimunih bolesti. Mečnikov i Erlich razumjeli su i da su koštana srž, slezena i limfni čvorovi važni za proizvodnju bijelih krvnih zrnaca.
Antigeni krvnih grupa
Daljnji napredak u razumijevanju kompliciranosti našeg imunosustava učinio je francuski fiziolog Charles Robert Richet, nagrađen Nobelovom nagradom 1913. za razumijevanje anafilaktične reakcije, tj. alergijskog šoka. Pokazao je kako je anafilaksija, kako ju je nazvao, potpuno suprotna od načela koje koristimo pri cijepljenju. Pri izradi cjepiva i zaštiti od opasnih mikroba štitimo se tako što izložimo imunosustav izuzetno maloj i bezopasnoj dozi antigena. Na taj način činimo imunološki sustav izuzetno osjetljivim na ponovno izlaganje istom antigenu. Stoga, kada dođe u dodir sa stvarnom opasnošću iz prirode, burno će reagirati i suzbiti je. Kod anafilaksije, međutim, imunosustav se najprije izloži većoj dozi nekog antigena iz prirode, a pritom ne pokazuje nikakvu reakciju. Međutim, u svakom daljnjem izlaganju čak i najmanjim količinama tog istog antigena – bili to alergeni u hrani, u zraku, ili ubod pčela – imunosustav reagira toliko burno da reakcija može ubiti čovjeka unutar samo nekoliko minuta. Eksperimentima na životinjama, koje je izlagao različitim dozama toksina iz prirode, Richet je pokazao kako alergija nije slučajan i nasumični događaj gdje sve zbog nekog nejasnog razloga pođe po zlu, već ima svoja pravila i može se predvidjeti.
Još jedna enigma vezana uz imunosustav bila je i ideja transfuzije krvi, koja bi nekad sjajno uspijevala, spašavajući tako ljude od iskrvarenja prilikom operacija. Međutim, češće ne bi uspijevala uopće, dovodeći do katastrofalnog zgrušavanja krvi u žilama. Austrijski liječnik i imunolog Karl Landsteiner shvatio je kako crvena krvna zrnca na sebi mogu imati izražene antigene – samo antigen A, ili pak B, ili oba, ili nijedan. Nakon ta dva najvažnija antigena, otkriveno je i još nekoliko drugih, poput Rhesus (Rh) antigena, koji su svi mogli dovesti do nekompatibilnosti između davatelja i primatelja krvi. Nakon ovoga otkrića, razvila se transfuzijska medicina, čiji je Karl Landsteiner pionir. Ovaj je velikan medicine imao i brojne druge zasluge,među ostalim, i otkriće virusa dječje paralize, također strašnog problema do uvođenja cjepiva. Nobelovom nagradom za otkriće krvnih grupa Landsteiner je nagrađen 1930.