祁海团队发现保护B细胞免疫记忆...

　　

 

 

  机体被同一病原微生物再次感染时，免疫系统能够通过比第一次应答更快、更强的免疫反应来控制感染、减轻或阻止疾病发展。这种免疫记忆力，主要依靠能识别该病原的T淋巴细胞和B淋巴细胞承载。这些细胞越多、存活得越久、再次应答的功能越强，机体的免疫记忆就越长久、越强烈，机体就越能抵抗感染、维持健康。持久有效的疫苗，都要靠刺激机体产生长久而强烈的免疫记忆。然而，记忆淋巴细胞如何能持久存活、如何能长期保持其再应答能力，目前还不清楚。

  2024年6月17日，来自生命科学联合中心、清华大学医学院、清华大学基础医学院、清华大学免疫学研究所的祁海教授团队在《Immunity》发表了题为《High recallability of memory B cells requires ZFP318-dependent transcriptional regulation of mitochondrial function》的研究论文，报道发现了第一个专门维持记忆B细胞再应答能力的关键调控因子ZFP318。作者发现，在所有可与抗原结合的记忆B细胞里，只有小部分可以表达ZFP318的细胞才能有效参与二次免疫应答。不表达ZFP318的记忆B细胞线粒体功能缺陷，再次遇到抗原时会由于无法抵抗氧化应激而迅速死亡，无法参与再应答。缺失了ZFP318基因的动物，尽管可以对疫苗产生正常的一次免疫应答，但几乎完全丧失了免疫记忆功能。

  祁海团队一直研究B细胞免疫记忆的调控机制，在2017年曾鉴定发现了来自生发中心的记忆B细胞前体1。在对这些细胞的转录组进行差异表达基因分析时，他们发现转录调控因子ZFP318在普通生发中心细胞中几乎不表达，但会在记忆B细胞前体和记忆B细胞群中显著上调。为了探究ZFP318在记忆B细胞中的潜在功能，作者构建了一个独特的ZFP318小鼠报告/敲除模型（Zfp318-loxP-STOP-loxP-DTR-2A-tdTomato， ZSDAT）。这一小鼠在ZFP318基因原位敲入了红色荧光蛋白（tdTomato）和白喉毒素受体（DTR）的编码序列，当和生发中心特异表达的AID-cre小鼠交配后，后代小鼠既可以用来做tdTomato荧光示踪（表达ZFP318生发中心来源的记忆B细胞）又可以用来做细胞删除实验。作者发现，当来源于生发中心且表达ZFP318的记忆B细胞被白喉毒素清除后，小鼠就丧失了二次免疫应答能力。这些结果说明，表达ZFP318的记忆细胞虽然只占所有记忆B细胞的10%-20%，却是二次免疫应答的最主要贡献者。通过比较野生型和ZFP318基因敲除小鼠，作者进而发现ZFP318基因本身的缺失不会影响初次免疫应答与血清抗体滴度，却特异而显著地影响了小鼠二次免疫强度和抗体生成。进一步，作者构建了B细胞特异的ZFP318可诱导表达小鼠（B cell-restricted induction of single-copy knocked-in ZFP318 gene expression， BRISK）。他们发现，如果在不表达ZFP318的记忆B细胞中强制表达ZFP318，就可以显著提升这些细胞的再应答能力，从而证明ZFP318对记忆B细胞的再应答能力是充分且必要的。通过mRNA-seq分析，作者进而发现缺失ZFP318的记忆B细胞，表达线粒体相关基因不充分，尤其是活性氧（Reactive oxygen species, ROS）清除相关基因。与此相伴随的是线粒体膜电位和形态异常，导致它们更容易在抗原刺激后死亡。如果给ZFP318敲除小鼠腹腔注射乙酰半胱氨酸（N-Acetylcysteine，一种活性氧清除剂），这些小鼠的二次免疫应答能力就能恢复到与野生型相当的水平。这些结果说明无法清除ROS是导致ZFP318缺陷小鼠免疫记忆丧失的主要原因。另外，作者还在三类不同疫苗的比较中都发现，初次接种疫苗后测量ZFP318阳性记忆B细胞的丰度，就可以预测序贯接种疫苗的效果，进一步说明了ZFP318对B细胞免疫记忆力的重要性。

  ZFP318如此重要却又只表达在一小部分来自生发中心的记忆B细胞上，是什么因素在控制它的表达呢？作者发现B细胞受体（BCR）信号会抑制ZFP318表达，而只有T细胞的辅助信号才会在生发中心B细胞上诱导ZFP318的表达。这一结果暗示，得到足够T细胞帮助的记忆B细胞，才是值得信赖、可以被唤起参与再应答的免疫记忆。

ZFP318保护B细胞免疫记忆力

  祁海团队的这一工作，发现了对B细胞免疫记忆力至关重要的调控分子，揭示了记忆B细胞再应答能力的第一个检查点。这些结果为未来优化疫苗设计、实现持久免疫保护提供了新路径和新靶点。例如，ZFP318可以作为生物标记物，指征更强和更持久的疫苗效用，有可能成为评价疫苗的替代终点。通过提高记忆B细胞中ZFP318的表达水平，可能使得疫苗保护更强烈、更持久。发现B细胞记忆功能的这一崭新调控机制及其与线粒体和氧化应激的关系，似乎也提示着免疫记忆与我们生活记忆的相似之处：那些刻骨铭心、历久弥新的记忆，总是来自那经历了风雨、耐住了考验的经历

  生命中心PI祁海是该研究论文的通讯作者。昌平实验室副研究员王毅峰博士和清华大学医学院博士后邵雯博士为该论文的共同第一作者。清华大学医学院张林琦课题组、生命中心俞立课题组、化学系喻国灿课题组、药学院谭旭课题组对该研究项目的完成做出了重要贡献。研究项目得到了科技部国家重点研发计划（项目号：2018YFE0200300）、国家自然科学基金（项目号：31830023，81621002，31900629，32200725）、昌平实验室、生命科学联合中心、北京市科学技术委员会、北京结构生物学高精尖创新中心和新基石项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.immuni.2024.05.022

参考文献

1. Wang, Y., Shi, J., Yan, J., Xiao, Z., Hou, X., Lu, P., Hou, S., Mao, T., Liu, W., Ma, Y., et al. (2017). Germinal-center development of memory B cells driven by IL-9 from follicular helper T cells. Nature immunology 18, 921–930. 10.1038/ni.3788.

 

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