2021年2月18日，《自然》雜志在線發(fā)表了清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)系祁海教授課題組題為Affinity-coupled CCL22 promotes positive selection in germinal centres（《親和力耦聯(lián)的CCL22促進生發(fā)中心正向篩選》）的研究論文（原文：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03239-2）。該研究發(fā)現(xiàn)抗體免疫應(yīng)答中，趨化因子CCL22促進高親和力抗體產(chǎn)生的新機制，為未來改進疫苗研發(fā)提供了潛在新靶點。

圖1、親和力耦聯(lián)的CCL22促進生發(fā)中心正向選擇： T細胞的幫助信號（接觸依賴、親和力耦聯(lián)）使B細胞上調(diào)CCL22，CCL22使這個B細胞可以招募到更多T細胞來光顧，從而更有可能得到來自T細胞的更多幫助信號，而更多幫助信號又使得這些親和力高的細胞表達更多CCL22，進一步招募T細胞。這一正反饋循環(huán)，促進高親和力抗體的篩選。

抗體是機體抵御病毒、細菌等病原體侵襲的重要免疫機制。誘導(dǎo)保護性抗體的疫苗，是遏制包括新型冠狀病毒在內(nèi)的多種病原體傳播的重要武器。保護性抗體不僅需要特異性地識別病原體（抗原），而且還需要和抗原的結(jié)合足夠緊密（親和力高），才能阻斷病原體對細胞、組織的侵染?？贵w由B細胞產(chǎn)生，但能產(chǎn)生高親和力抗體的B細胞只是少數(shù)；它們發(fā)生于被稱為 “生發(fā)中心”的淋巴組織里，并通過一個達爾文式的演化篩選過程被從很多親和力不同的B細胞中選擇出來，進而分化成漿細胞（不斷分泌抗體的B細胞）。這個達爾文式的演化篩選過程，被稱為“親和力成熟”。親和力成熟過程中，親和力不同的B細胞所要競爭得到的決定性因素是T細胞的幫助信號。T細胞通過與B細胞的直接接觸來傳遞這些可以讓B細胞生存、克隆增殖的幫助信號。親和力越高的B細胞，在接觸T細胞時能得到的幫助信號就越多，存活的就更好，增殖的就更多，也更易于分化成漿細胞。然而，由于種種原因，生發(fā)中心里的T細胞和B細胞每一次接觸都很短暫，導(dǎo)致即使是高親和力B細胞也需要連續(xù)和多個T細胞多次接觸才能獲得足夠的幫助信號來完成正向篩選。生發(fā)中心里B細胞多，T細胞少，而且這些細胞都在持續(xù)運動。高親和力B細胞和T細胞有效碰撞的概率直接影響著親和力成熟的效率。那么，T細胞和B細胞的相遇是完全隨機的嗎？親和力成熟的過程在完全隨機相遇的情況下肯定也能進行，但效率可能不高。祁海組研究者們猜測，可能存在某種機制有選擇地促進T細胞和高親和力B細胞的碰撞，從而提高抗體親和力成熟的效率。有趣的是，如果這一假設(shè)成立，一個直接的理論推導(dǎo)就是T細胞應(yīng)該在與B細胞碰撞之前就可以獲得B細胞親和力的信息。然而，這個推導(dǎo)出的預(yù)測有悖常理，因為T細胞只有在和B細胞接觸后才能通過體驗B細胞呈遞的抗原多少來“獲知”B細胞的親和力高低。

免疫系統(tǒng)使用被稱為趨化因子的蛋白信號分子控制淋巴細胞的定向運動，從而實現(xiàn)細胞募集。祁海組研究者們因此猜測，或許高親和力B細胞會通過某種機制高表達某種趨化因子來增強招募T細胞的能力；這樣一來，T細胞遠距離感知、趨化，就有可能有選擇地追逐高親和力B細胞，從而促進高效篩選得到分泌高親和力抗體的漿細胞。為了檢驗這個假說，研究者們首先篩查了所有趨化因子，發(fā)現(xiàn)生發(fā)中心B細胞在接受T細胞幫助信號后會大幅度上調(diào)趨化因子CCL22的表達。生發(fā)中心的T細胞表達CCL22的受體CCR4。通過雙光子活體顯微成像技術(shù)，研究者們發(fā)現(xiàn)不管是T細胞缺失CCR4還是B細胞缺失CCL22和CCL17（CCL22的姊妹趨化因子，也作用于CCR4），都會導(dǎo)致T、B細胞的碰撞概率明顯降低，說明生發(fā)中心內(nèi)的確由趨化作用促進細胞間的互作。進一步，通過比較不同親和力B細胞的趨化因子表達量、分析CCL22基因報告小鼠等實驗，研究者們證實生發(fā)中心中高親和力B細胞表達更多CCL22，而CCL22也能指征高親和力B細胞。在體內(nèi)，短時間內(nèi)讓B細胞接受更多來自T細胞的幫助信號能夠快速提高CCL22的表達；如果快速阻斷來自T細胞的幫助信號則快速降低CCL22的表達。由此看出，CCL22是一個與B細胞抗體親和力耦聯(lián)的因子，它作為標記可以向遠處T細胞傳遞B細胞的親和力信息，同時它還與T細胞幫助信號建立起一個正反饋循環(huán)。這個細胞間正反饋使得T細胞更多光顧親和力高的B細胞，后者因此更容易獲得更多幫助信號，而更多幫助信號又使得這些親和力高的細胞表達更多CCL22，進一步招募T細胞（示意圖）。祁海組研究者們通過免疫接種實驗進一步證實了這一正反饋模型的兩個重要推論：一、所有B細胞都不能產(chǎn)生趨化因子CCL22和CCL17時，親和力成熟過程會變慢；二、如果被迫與野生型細胞在同一生發(fā)中心中競爭和被篩選，不能表達CCL22和CCL17的B細胞會因缺失招募T細胞幫助的能力而遭受更強的選擇壓力，不能有效參與生成分泌抗體的漿細胞的過程。最后，祁海組研究者們還發(fā)現(xiàn)人扁桃體生發(fā)中心T細胞也表達趨化因子受體CCR4，生發(fā)中心B細胞也響應(yīng)T細胞幫助信號而上調(diào)趨化因子CCL22，而那些表達CCL22的生發(fā)中心B細胞富集表達很多T細胞幫助信號會上調(diào)的基因，暗示人生發(fā)中心有類似機制在工作。

據(jù)此，祁海組研究者們揭示了一個由趨化因子CCL22介導(dǎo)的促進生發(fā)中心抗體親和力成熟的新機制。利用分泌出去的趨化因子可作用于一定距離之外的原理，免疫系統(tǒng)巧妙地把本來只能通過T、B細胞直接接觸才能傳遞的親和力信息轉(zhuǎn)化成了在一定距離外就可以獲取的信息，從而更有效地把有限的T細胞幫助聚焦到親和力最有可能提高了的B細胞上，促進了親和力成熟。揭示出這一新機制，可能為抗體疫苗設(shè)計提供新思路。

祁海教授課題組長期致力于研究抗體應(yīng)答與生發(fā)中心反應(yīng)的調(diào)控機制，就該領(lǐng)域的前沿科學(xué)問題在《自然》、《科學(xué)》等期刊發(fā)表過一系列原著論文。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院2015級博士生劉波是本文的第一作者，2017級博士生林藝涵和已畢業(yè)的晏家驄博士、劉丹博士、馬偉偉博士做出了重要貢獻。該課題得到了多方不可或缺的合作和支持，包括清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉萬里教授、王建斌教授和姚佳呈博士，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院張羅教授和王成碩教授。該課題的資助來自于科技部國家重點研發(fā)項目計劃（項目2018YFE0200300）、國家自然科學(xué)基金委（項目81621002，31830023和81761128019）、清華—北大生命科學(xué)聯(lián)合中心、北京市科學(xué)技術(shù)委員會、北京生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03239-2

來源：清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院