Cell：病毒感染后B细胞克隆替换，揭露长效生发中心机制

义翘神州2023-09-12 17:50北京

研究背景

生发中心（Germinal centers, GC）是B细胞克隆增殖和亲和力成熟的场所，产生靶向针对抗原的高亲合力抗体。生发中心是高度动态的，含有活化B细胞、特殊的滤泡辅助性T细胞（TFH）和捕获抗原的滤泡树突细胞。生发中心的B细胞循环包含暗区的免疫球蛋白基因的体细胞高频突变（somatic hypermutation, SHM）和亮区的抗原亲和力选择。理论上，一个B细胞克隆在生发中心循环的次数越多，所积累的突变也就越多，可以获得与抗原更高亲和力的抗体。如HIV的经典广谱中和抗体，通过生发中心的循环机制，可以取代高达30%的可变区氨基酸，从而大大提高取代致病突变的可能性。在HIV疫苗研发领域，通过免疫应答使得B细胞获得这样高水平的体细胞高频突变是一个良好的趋势。

GC是动态开放结构，具有适当同源受体的B细胞也能参与正在进行的GC反应。采用高亲和力转基因B细胞或预载抗原的B细胞的过继转移实验表明，表达高亲和力受体的幼稚B细胞可以加入正在进行的GC反应。然而，GC是否在生理环境下持续招募幼稚的B细胞，以及如何促进免疫反应的多样性，目前尚不清楚。

近日，美国纽约洛克菲勒大学分子免疫学实验室的研究团队在《Cell》上同期发表两篇研究文章，对呼吸道病毒产生长效生发中心（GC）的机制和GC连续入侵对机体免疫反应多样性的影响进行了研究。其中题为“Clonal replacement sustains long-lived germinal centers primed by respiratory viruses”的文章中用到了义翘神州的流感和新冠相关重组蛋白产品，接下来我们就对这一文章进行解读。

本研究发现，维持长效生发中心（LLGC）的机制与B细胞克隆替换有关。在LLGC中，具有病毒特异性的原始B细胞克隆被无特异性的新的B细胞克隆逐步替换，但仍含有稀有的高突变原始B细胞克隆，是记忆B细胞的重要来源。

研究结果

01：流感引发的LLGC动力学特征

为了研究GC时效与体细胞高频突变之间的关系，研究人员用流感病毒感染小鼠，研究淋巴结中GC形成的动力学特征。结果发现GC的形成并不是呈线性逐渐增加的，而是达到峰值后缓慢降低的。在感染的24周内，在第2、4周时，GC的形成达到峰值，之后GC出现下降。尽管高于未感染小鼠淋巴结中的GC中B细胞规模，但B细胞比例随着时间的推移呈减少的趋势。

随后研究人员从淋巴结GC中分选出单个B细胞的抗体基因进行测序。结果发现，流感引发LLGCs产生抗体的突变不是稳定持续增加的，在12周达到峰值后开始下降。对小鼠B细胞进行细胞发育谱系分析，发现在第4-8周内GC中B细胞克隆保持高比例，在第8-16周内急剧下降，在第16-24周内，原始B细胞克隆在所有GC中B细胞中比例均较低。发现晚期诱导的GC缺乏产生高频突变的B细胞克隆。

02：克隆替换是产生LLGC的机制

为了探究LLGCs的克隆替换是否是呼吸道感染的一般特征，研究人员对感染新冠的小鼠的GC中B细胞进行细胞发育谱系分析，结果发现与流感病毒一样。体细胞高频突变水平也不是持续不断的增加的，而是随着更多原初B细胞的加入而持续更新的。也就是说，LLGCs中主要含有的是外来的新的B细胞克隆，而不是生发中心本身的多次循环的B细胞。

03：流感诱导的LLGCs中B细胞的作用

研究发现相对于GC循环中的B细胞，外来的B细胞克隆对抗原更加特异，虽然通过重组蛋白检测亲和力的方法还不能绝对认定。

研究人员还发现LLGCs中处于优势地位的外来B细胞与初始B细胞之间在与抗原亲和结合上并不存在竞争性作用，而很可能是整个生发中心抗原特异性发生漂移。通过对流感感染的野生型小鼠与B细胞受体（BCR）特异性受限或无特异性的小鼠进行共生连接，发现野生型感染流感的小鼠的淋巴结GC几乎没有入侵B细胞，同时Tfh细胞是由共生衍生的，表明流感诱导LLGCs的侵袭依赖于BCR序列，而非B细胞的随机募集。因此，B细胞对流感抗原无特异性。

研究结论

本研究发现了流感病毒或呼吸道病毒诱发的LLGCs不是由原始B细胞不断克隆组成，而是由新的B细胞克隆所取代而维持，时刻进行着B细胞更新，用以保证高突变水平抗体的产生。探究B细胞克隆之间的动态变化有助于利用LLGCs产生高效抗体，为疫苗设计和病毒感染提供有力支持。