圖片來自Science，doi:10.1126/science.aao2602。
生發中心（germinal centers, GC）是短暫存在的微觀結構，它們在免疫反應期間形成淋巴器官。它們是B細胞克隆增殖和親和力成熟（affinity maturation）的場所。親和力成熟這個過程會導致高親和力抗體產生。生發中心是高度動態的，含有活化B細胞、特殊的濾泡輔助性T細胞（TFH）和捕獲抗原的濾泡樹突細胞。
生發中心被分為兩個功能不同的區域：暗區（dark zone, DZ）和明區（light zone, LZ）。暗區是發生快速的細胞分裂和隨機的抗體基因突變的地方，其中抗體基因隨機突變是由活化誘導的胞苷脫氨酶（activation-induced cytidine deaminase, AID）引發的。這種突變過程導致大量密切相關的攜帶著不同抗原結合性質的受體的B細胞堆積。一旦停止細胞分裂，暗區B細胞遷移到明區，在那里，這些新產生的B細胞受體（BCR）接受考驗：在生發中心中攜帶著相對較高親和力受體的B細胞捕獲和加工更多的抗原，并且通過與TFH細胞相互作用，經歷正向篩選（positive selection）。這些經歷正向篩選的明區B細胞返回到暗區，在那里，它們經歷進一步的分裂和突變周期。與此同時，少量記憶B細胞和分泌抗體的漿細胞離開生發中心。總之，這些過程為親和力成熟提供機制上的基礎。親和力成熟對有效的疫苗接種和感染預防至關重要。
除了產生抗體變異體之外，AID表達也給基因組帶來威脅。AID能夠導致雙鏈DNA斷裂，這是染色體易位產生的基礎。它也能夠導致免疫球蛋白（Ig）基因發生無義突變和缺失，或者產生自身反應性抗體。這些有害突變應當遭受淘汰。確實，組織學家長期以來一直在生發中心內發現的特殊的著色小體巨噬細胞（tingible body macrophage）中觀察到大量的凋亡核（apoptotic nuclei）。然而，在組織學方面之外，人們對生發中心B細胞凋亡率，以及它在生發中心的暗區和明區中是否存在差異，知之甚少。再者，導致細胞凋亡的機制、這些機制在生發中心每個區域中的相對重要性和它們在生發中心B細胞篩選中的作用是不清楚的。
為了研究這些問題，來自美國洛克菲勒大學、康奈爾大學威爾醫學院和荷蘭阿姆斯特丹大學的研究人員構建出熒光凋亡指示劑小鼠，并且利用它們計算和描述生發中心內的死亡B細胞。相關研究結果發表在2017年10月13日的Science期刊上，論文標題為“The microanatomic segregation of selection by apoptosis in the germinal center”。
這些研究人員發現在免疫反應期間，細胞凋亡在生發中心的暗區和明區內普遍存在：高達50%的生發中心B細胞每6小時就經歷程序性細胞死亡。他們分離出單個死亡的生發中心B細胞，克隆它們的抗體基因，通過短暫的轉染表達這些抗體基因，并且測試它們的抗原結合性質和其他性質。發生凋亡的暗區B細胞高度富集被AID破壞的Ig基因，包括無義突變和缺失。
相比之下，死亡的明區B細胞主要表達完整的具有一系列親和力的抗體，而且這些抗體在親和力方面與活的明區中的生發中心B細胞表達的抗體是不可區分的。通過實驗性地阻斷正向篩選和利用Myc報告小鼠（Myc是一種原癌基因，可作為經歷正向篩選的一種指示劑）作為研究對象，這些研究人員發現細胞凋亡是明區中沒有經歷正向篩選的生發中心B細胞的宿命。因此，明區中攜帶著低親和力BCR的生發中心B細胞并不優先地經歷凋亡。相反，細胞凋亡的發生與BCR親和力無關，而且攜帶著高親和力BCR的明區B細胞更可能經歷正向篩選。
簡而言之，細胞凋亡是生發中心B細胞生物學的一個主要特征，而且是平衡較高的增殖率和清除攜帶著有害突變的B細胞所必需的。盡管細胞凋亡在明區和暗區中都發生，但是每個區域中發生的凋亡機制是截然不同的，而且在微觀上被隔離開。對生發中心B細胞生物學的這些認識對疫苗設計產生重要的影響，特別是對正常情形下躲避有效抗體反應的病原體而言。（生物谷 Bioon.com）侵刪
參考資料：
Christian T. Mayer, Anna Gazumyan, Ervin E. Kara Ho et al. The microanatomic segregation of selection by apoptosis in the germinal center. Science, 13 Oct 2017, 358(6360):eaao2602, doi:10.1126/science.aao2602
Vanessa L. Bryant, Philip D. Hodgkin. Life, death, and antibodies. Science, 13 Oct 2017, 358(6360):171-172, doi:10.1126/science.aap8728
12
立即詢價
您提交后，專屬客服將第一時間為您服務