圖片來自Science，doi:10.1126/science.aao2602。
生發(fā)中心（germinal centers, GC）是短暫存在的微觀結(jié)構(gòu)，它們在免疫反應(yīng)期間形成淋巴器官。它們是B細(xì)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(dǎo)致高親和力抗體產(chǎn)生。生發(fā)中心是高度動態(tài)的，含有活化B細(xì)胞、特殊的濾泡輔助性T細(xì)胞（TFH）和捕獲抗原的濾泡樹突細(xì)胞。
生發(fā)中心被分為兩個功能不同的區(qū)域：暗區(qū)（dark zone, DZ）和明區(qū)（light zone, LZ）。暗區(qū)是發(fā)生快速的細(xì)胞分裂和隨機(jī)的抗體基因突變的地方，其中抗體基因隨機(jī)突變是由活化誘導(dǎo)的胞苷脫氨酶（activation-induced cytidine deaminase, AID）引發(fā)的。這種突變過程導(dǎo)致大量密切相關(guān)的攜帶著不同抗原結(jié)合性質(zhì)的受體的B細(xì)胞堆積。一旦停止細(xì)胞分裂，暗區(qū)B細(xì)胞遷移到明區(qū)，在那里，這些新產(chǎn)生的B細(xì)胞受體（BCR）接受考驗：在生發(fā)中心中攜帶著相對較高親和力受體的B細(xì)胞捕獲和加工更多的抗原，并且通過與TFH細(xì)胞相互作用，經(jīng)歷正向篩選（positive selection）。這些經(jīng)歷正向篩選的明區(qū)B細(xì)胞返回到暗區(qū)，在那里，它們經(jīng)歷進(jìn)一步的分裂和突變周期。與此同時，少量記憶B細(xì)胞和分泌抗體的漿細(xì)胞離開生發(fā)中心。總之，這些過程為親和力成熟提供機(jī)制上的基礎(chǔ)。親和力成熟對有效的疫苗接種和感染預(yù)防至關(guān)重要。
除了產(chǎn)生抗體變異體之外，AID表達(dá)也給基因組帶來威脅。AID能夠?qū)е码p鏈DNA斷裂，這是染色體易位產(chǎn)生的基礎(chǔ)。它也能夠?qū)е旅庖咔虻鞍祝↖g）基因發(fā)生無義突變和缺失，或者產(chǎn)生自身反應(yīng)性抗體。這些有害突變應(yīng)當(dāng)遭受淘汰。確實(shí)，組織學(xué)家長期以來一直在生發(fā)中心內(nèi)發(fā)現(xiàn)的特殊的著色小體巨噬細(xì)胞（tingible body macrophage）中觀察到大量的凋亡核（apoptotic nuclei）。然而，在組織學(xué)方面之外，人們對生發(fā)中心B細(xì)胞凋亡率，以及它在生發(fā)中心的暗區(qū)和明區(qū)中是否存在差異，知之甚少。再者，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的機(jī)制、這些機(jī)制在生發(fā)中心每個區(qū)域中的相對重要性和它們在生發(fā)中心B細(xì)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(xué)、康奈爾大學(xué)威爾醫(yī)學(xué)院和荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)的研究人員構(gòu)建出熒光凋亡指示劑小鼠，并且利用它們計算和描述生發(fā)中心內(nèi)的死亡B細(xì)胞。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年10月13日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“The microanatomic segregation of selection by apoptosis in the germinal center”。
這些研究人員發(fā)現(xiàn)在免疫反應(yīng)期間，細(xì)胞凋亡在生發(fā)中心的暗區(qū)和明區(qū)內(nèi)普遍存在：高達(dá)50%的生發(fā)中心B細(xì)胞每6小時就經(jīng)歷程序性細(xì)胞死亡。他們分離出單個死亡的生發(fā)中心B細(xì)胞，克隆它們的抗體基因，通過短暫的轉(zhuǎn)染表達(dá)這些抗體基因，并且測試它們的抗原結(jié)合性質(zhì)和其他性質(zhì)。發(fā)生凋亡的暗區(qū)B細(xì)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(qū)B細(xì)胞主要表達(dá)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(qū)中的生發(fā)中心B細(xì)胞表達(dá)的抗體是不可區(qū)分的。通過實(shí)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(jīng)歷正向篩選的一種指示劑）作為研究對象，這些研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)胞凋亡是明區(qū)中沒有經(jīng)歷正向篩選的生發(fā)中心B細(xì)胞的宿命。因此，明區(qū)中攜帶著低親和力BCR的生發(fā)中心B細(xì)胞并不優(yōu)先地經(jīng)歷凋亡。相反，細(xì)胞凋亡的發(fā)生與BCR親和力無關(guān)，而且攜帶著高親和力BCR的明區(qū)B細(xì)胞更可能經(jīng)歷正向篩選。
簡而言之，細(xì)胞凋亡是生發(fā)中心B細(xì)胞生物學(xué)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(xì)胞所必需的。盡管細(xì)胞凋亡在明區(qū)和暗區(qū)中都發(fā)生，但是每個區(qū)域中發(fā)生的凋亡機(jī)制是截然不同的，而且在微觀上被隔離開。對生發(fā)中心B細(xì)胞生物學(xué)的這些認(rèn)識對疫苗設(shè)計產(chǎn)生重要的影響，特別是對正常情形下躲避有效抗體反應(yīng)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
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