撰文 | 咸姐
責編 | 兮
適應性免疫應答（adaptive immune response）是指體內抗原特異性T/B淋巴細胞接受抗原刺激後，自身活化、增殖、分化為效應細胞，產生一系列生物學效應的全過程。適應性免疫的一個最重要的特徵就是免疫反應的效力隨著反覆接觸抗原而顯著增強，而這一點在由B細胞介導的體液免疫應答中表現的更為明顯——第二次遇到同種抗原時產生的抗體比第一次遇到時產生的抗體數量更多、平均親和力也更高【1】。這個特點被廣泛應用於疫苗接種中，並且成為加強劑量以獲得和維持保護所需的高血清抗體滴度這一策略的理論基礎。
當B細胞接受抗原刺激後，便開始進行一系列的增殖和分化，形成可以分泌抗體的效應B細胞（也叫漿細胞，plasma cells，PC）。在這個過程中，有一小部分B細胞成為記憶B細胞（MBC），該細胞可以在體內抗原消失數月乃至數十年以後，仍保持對抗原的記憶。當同一種抗原再次進入機體時，MBC就會迅速增殖、分化，形成大量的PC，繼而產生更強的特異性免疫反應，及時將抗原清除。
已有研究發現，在初級免疫應答的過程中，有一部分MBC在生髮中心（germinal centers，GCs）經歷了體細胞高頻突變（somatic hypermutation，SHM）和親和力成熟，這通常使得它們比未突變的前體具有更高的抗原親和力，高親和力與MBC分化為PC的高效率協同作用，共同產生典型的次級免疫應答的高滴度【2】。
雖然研究人員們已經在群體水平上對MBC的形成和再激活進行了詳細的研究，但是人們對於應答B細胞的克隆多樣性，以及最終的PC細胞室的克隆多樣性是如何受到從初級應答到次級應答的轉變的影響的卻知之甚少。闡明這些動態過程將有助於解釋一些免疫現象，如免疫顯性和「原始抗原效應（original antigenic sin）」，並且有助於我們了解，在早已對抗原免疫的情況下控制免疫反應的規則，例如流感。
與此同時，除了迅速分化為PC外，很多研究認為，部分MBC在次級免疫應答後能夠重新進入GC應答，但是這些研究卻忽略了原始B細胞對次級生髮中心的相對貢獻——它們可能與MBC克隆競爭，從而限制其在次級應答中的再轉化能力。不得不說，深入了解控制記憶B細胞的GC再進入的規則，對於任何試圖通過反覆地將MBCs召回到連續的GC反應中以引起具有特定特性的B細胞克隆的擴增和高頻突變的嘗試都是很重要的，正如人們認為需要通過接種疫苗來產生針對流感和HIV的廣義中和抗體（bNAbs）一樣。
近日，來自美國洛克菲勒大學的Gabriel D. Victora教授團隊在Cell上在線發表題為「Restricted Clonality and Limited Germinal CenterReentry Characterize Memory B Cell Reactivation by Boosting」 的文章，利用小鼠免疫加強模型，首次發現了次級免疫應答中記憶B細胞的克隆瓶頸，這個特徵限制了初級應答產生的MBC克隆的多樣性，並且發現，與之前的普遍認識不同，突變的MBC在次級發生中心內很少再轉化，而進入次級發生中心的主要是從未進入過發生中心的原始B細胞。
為了研究B細胞次級免疫應答的克隆動力學，本文的研究人員用典型的雞免疫球蛋白（CGG）為抗原，以明礬佐劑皮下注射小鼠右後腳墊進行免疫，在膕窩淋巴結處產生初級GC。30天後，當初級GC基本消退時，再用相同的蛋白-佐劑組合刺激同一隻小鼠的對側腳墊，以產生次級應答（回憶應答）（圖1），以此創建了小鼠的體液免疫模型。
首先，本文研究人員檢測了該模型中次級GC的克隆組成，結果顯示早期次級GC的克隆多樣性和SHM負荷與早期初級GC相似，而不是與最近產生的免疫記憶相似，從而表明在這種情況下，大量突變和擴增的MBC克隆的再次多樣化並不是次級GC反應的主要特徵。
隨後，為了檢測B細胞的動態過程，研究者使用AicdaCreERT2/+.Rosa26Confetti/Confetti（AID-Confetti）小鼠模型來映射初級反應過程中B細胞激活後的命運，該模型在給予他莫昔芬後，可以在表達AID（由Aicda編碼）的B細胞中誘導「Brainbow」多色命運映射等位基因的重組，然後在二次免疫後跟蹤標記細胞的命運（圖2）。實驗結果顯示，雖然有一小部分MBC重新進入了次級GC，但是其中大部分還是那些從沒進入過GC或沒有克隆擴增的B細胞，並且之前進入過GC這樣的「經歷」也不足以確保MBC的克隆在與天然B細胞的克隆競爭時具有選擇優勢。這也是第一次明確地證實，次級GC主要是未突變B細胞克隆進行從頭親和力成熟的位置，而不是已經成熟的MBC重新多樣化的場所。同時，本研究表明，MBC衍生的細胞可以轉化為漿母細胞（PB），但這一點並不能用來解釋MBC衍生的次級發生中心B細胞的低頻率和低多樣性現象，因為整個MBC衍生的次級應答都受到克隆限制。
從初級應答中獲得的數百個B細胞克隆與從MBC衍生的次級應答的低克隆性之間的對比表明，大量的初級克隆多樣性並不能通過免疫增強而被有效利用，為了探索這種缺失的多樣性的原因，研究人員使用了第二個實驗系統——用小鼠適應型流感株PR8初次感染小鼠，然後用H1PR8重組蛋白輔以佐劑皮下注射以增強免疫。研究發現，記憶細胞的克隆大致可以分為兩部分：一是由次級GC或PB/PC中的克隆組成的低克隆部分（「使用的」記憶細胞），另一個則是由次級應答未檢測到的克隆組成的高度多樣性部分（「未使用的」記憶細胞），分析結果表明，無論免疫啟動的方式如何，進入過GC的B細胞再進入次級GC的能力的相對減小，以及漿母細胞內的克隆限制都是次級B細胞反應的共同特徵，儘管存在一個克隆多樣性且「未使用的」抗原特異性MBC群體，但這種限制仍然存在，這表明免疫的增強是將一個廣泛的MBC群聚焦到一個狹窄的顯性克隆群中的。而同源免疫增強反應產生的次級PB/PC源於對一小部分顯性克隆的MBC的重複記憶，這些顯性克隆通常來自高親和力的種系前體，而不取決於這些MBC產生的時間。這也就解釋了主要在初級應答早期階段生成的具有克隆多樣性的MBC群體產生克隆限制和親和力成熟的次級應答的原因。同時也表明在免疫初級階段，一個克隆對抗原的種系親和力是決定該克隆能否通過同源抗原再免疫被有效召回的關鍵因素。
綜上所述，本研究利用在不同解剖部位連續接觸抗原的模型，揭示了記憶B細胞免疫應答的克隆組成的兩個顯著特徵：其一，次級發生中心的B細胞不是主要由以前成熟的B細胞組成，而是幾乎完全來自於沒有初級應答經歷的新前體；其二，只有少數記憶B細胞衍生的克隆在次級應答時重新進入發生中心或對漿母細胞/漿細胞室有實質性貢獻，而大多數由初級免疫應答產生的多樣性則變為IgM+且體細胞高頻突變降低的記憶B細胞群而無法被檢測（圖3）。這一發現意味著通過重複免疫將MBC招募到次級發生中心將是一個低效的過程，這將為疫苗的設計提供新的指導。更好地理解控制MBC生成和次級應答傾向的機制，將有助於我們設計免疫方法，以允許更多的MBC重新進入次級發生中心，增加連續親和力成熟的機率，從而增強免疫應答反應。而克服MBC的克隆瓶頸將可以大大提高人們通過接種疫苗誘導非免疫顯性表位抗體的能力，
原文連結：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.11.032.
製版人：小嫻子
參考文獻
1. Gray, D.(1993). Immunological memory. Annu. Rev. Immunol. 11, 49–77.
2. Berek, C.,Jarvis, J.M., and Milstein, C. (1987). Activation of memory and virgin B cellclones in hyperimmune animals. Eur. J. Immunol. 17, 1121–1129.