在人體內(nèi)的淋巴結(jié),病原體侵入時B細胞產(chǎn)生相應抗體。達爾文樣的突變循環(huán)和選擇周期導致導致B細胞類群中平均親和力的增加。
來自Whitehead研究所的科學家的新發(fā)現(xiàn)推翻了先前持有的概念即在淋巴結(jié)只有少數(shù)的B細胞和抗體產(chǎn)生最高親和力。相反,不太嚴格的競爭允許多個B細胞譜系同時進化,勝利者占有所有的事件是很少見的。這個修訂的理解可能有助于開發(fā)有效的抗HIV,流感和其它快速突變病毒的疫苗。
1B細胞在淋巴結(jié)的生長中心產(chǎn)生抗體
“我們的研究表明我們可能會有機會讓B細胞產(chǎn)生抗體抵御病毒家族而不是針對一株病毒!盬hitehead的研究人員GabrielVictora說“這些抗體開始的時候親和力較低,所以B細胞在它們被超越之前需要保持它們。”
在淋巴結(jié)內(nèi),B細胞接觸入侵病毒或者細胞的片段,即抗原。B細胞做出反應產(chǎn)生抗體。被抗體標記的入侵者被鑒定成外源,被巨噬細胞或免疫系統(tǒng)的其它部分中和。如果抗體對入侵者的親和力比較高,免疫系統(tǒng)將更可能戰(zhàn)勝感染。
為了產(chǎn)生這些高質(zhì)量的抗體,B細胞在淋巴結(jié)的生長中心經(jīng)歷一個選擇過程。B細胞的基因隨機突變,產(chǎn)生一系列不同親和力的后代。那些產(chǎn)生更有效的抗體是由于B細胞的的抗體擊敗了入侵者。研究人員原來普遍認為這種微小的進化將持續(xù)下去直到只有少數(shù)幾個B細胞產(chǎn)生最適合的抗體生存下來。
2新研究發(fā)現(xiàn)生長中心包含不同異質(zhì)性B細胞 但Victora實驗室的研究人員JeroenTas和LukaMesin觀察到的結(jié)果卻不同。他們用熒光蛋白永久性地標記單個B細胞和它們的后代,這樣能讓人們看到B細胞進行被選擇。當預測的優(yōu)勝劣汰事件在淋巴生長中心觀察到的同時,大多數(shù)生長中心包含廣譜的異質(zhì)性B細胞:從一個B細胞后代完全占據(jù),到中等多樣性的B細胞以及其它各種各樣的B細胞。這個團隊的工作剛剛在Science上被在線報導。
運用多光子顯微鏡和單細胞測序的結(jié)果表明數(shù)以萬計的不同B細胞的在生長中心產(chǎn)生,然后生長中心在不同的比例上失去多樣性。另外高效的親和性可以在沒有均質(zhì)化選擇的條件下成熟,因此不要求克隆多樣化的徹底喪失。這確保了在同一個生長中心可以有許多克隆的成熟。
“保持多樣性是有利的”Mesin說,“當細胞作為最優(yōu)選擇被篩選,或者未來相應相關(guān)病原體作為最優(yōu)入選。這是進化的本質(zhì),在我們體內(nèi)每天都發(fā)生!
3B細胞多樣性對設(shè)計疫苗工作的意義
對于改善艾滋病疫苗和為許多流感病毒創(chuàng)造廣泛保護的疫苗這樣工作的科學家來說,對淋巴生長中心B細胞多樣性的了解可能是非常有用的。病毒經(jīng)常變異,但保守區(qū)域很難改變。因為這些部分改變了的話,病毒會無法運作。但很多以這些穩(wěn)定區(qū)域為靶標的抗體似乎親和力較低。通過對淋巴生長中心功能的理解,可以促使免疫系統(tǒng)積極變異,產(chǎn)生針對病毒的廣泛中和抗體。
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