清華新聞6月18日電 機(jī)體被同一病原微生物再次感染時(shí)，免疫系統(tǒng)能夠通過(guò)比第一次應(yīng)答更快、更強(qiáng)的免疫反應(yīng)來(lái)控制感染、減輕或阻止疾病發(fā)展。這種免疫記憶力，主要依靠能識(shí)別該病原的T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞承載。這些細(xì)胞越多、存活得越久、再次應(yīng)答的功能越強(qiáng)，機(jī)體的免疫記憶就越長(zhǎng)久、越強(qiáng)烈，機(jī)體就越能抵抗感染、維持健康。持久有效的疫苗，都要靠刺激機(jī)體產(chǎn)生長(zhǎng)久而強(qiáng)烈的免疫記憶。然而，記憶淋巴細(xì)胞如何能持久存活、如何能長(zhǎng)期保持其再應(yīng)答能力，目前還不清楚。
6月17日，清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院祁海教授團(tuán)隊(duì)在《免疫》（Immunity）雜志發(fā)表了題為“B細(xì)胞記憶應(yīng)答依賴(lài)于ZFP318對(duì)線(xiàn)粒體功能的調(diào)控”（High recallability of memory B cells requires ZFP318-dependent transcriptional regulation of mitochondrial function）的研究論文，報(bào)道發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)專(zhuān)門(mén)維持記憶B細(xì)胞再應(yīng)答能力的關(guān)鍵調(diào)控因子ZFP318。研究人員發(fā)現(xiàn)，在所有可與抗原結(jié)合的記憶B細(xì)胞里，只有小部分可以表達(dá)ZFP318的細(xì)胞才能有效參與二次免疫應(yīng)答。不表達(dá)ZFP318的記憶B細(xì)胞線(xiàn)粒體功能缺陷，再次遇到抗原時(shí)會(huì)由于無(wú)法抵抗氧化應(yīng)激而迅速死亡，無(wú)法參與再應(yīng)答。缺失了ZFP318基因的動(dòng)物，盡管可以對(duì)疫苗產(chǎn)生正常的一次免疫應(yīng)答，但幾乎完全喪失了免疫記憶功能。
祁海團(tuán)隊(duì)一直研究B細(xì)胞免疫記憶的調(diào)控機(jī)制，在2017年曾鑒定發(fā)現(xiàn)了來(lái)自生發(fā)中心的記憶B細(xì)胞前體1。在對(duì)這些細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行差異表達(dá)基因分析時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子ZFP318在普通生發(fā)中心細(xì)胞中幾乎不表達(dá)，但會(huì)在記憶B細(xì)胞前體和記憶B細(xì)胞群中顯著上調(diào)。為了探究ZFP318在記憶B細(xì)胞中的潛在功能，作者構(gòu)建了一個(gè)獨(dú)特的ZFP318小鼠報(bào)告/敲除模型（Zfp318-loxP-STOP-loxP-DTR-2A-tdTomato，ZSDAT）。這一小鼠在ZFP318基因原位敲入了紅色熒光蛋白（tdTomato）和白喉毒素受體（DTR）的編碼序列，當(dāng)和生發(fā)中心特異表達(dá)的AID-cre小鼠交配后，后代小鼠既可以用來(lái)做tdTomato熒光示蹤（表達(dá)ZFP318生發(fā)中心來(lái)源的記憶B細(xì)胞）又可以用來(lái)做細(xì)胞刪除實(shí)驗(yàn)。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)來(lái)源于生發(fā)中心且表達(dá)ZFP318的記憶B細(xì)胞被白喉毒素清除后，小鼠就喪失了二次免疫應(yīng)答能力。這些結(jié)果說(shuō)明，表達(dá)ZFP318的記憶細(xì)胞雖然只占所有記憶B細(xì)胞的10%-20%，卻是二次免疫應(yīng)答的最主要貢獻(xiàn)者。通過(guò)比較野生型和ZFP318基因敲除小鼠，研究人員進(jìn)而發(fā)現(xiàn)ZFP318基因本身的缺失不會(huì)影響初次免疫應(yīng)答與血清抗體滴度，卻特異而顯著地影響了小鼠二次免疫強(qiáng)度和抗體生成。進(jìn)一步，研究人員構(gòu)建了B細(xì)胞特異的ZFP318可誘導(dǎo)表達(dá)小鼠（B cell-restricted induction of single-copy knocked-in ZFP318 gene expression，BRISK）。他們發(fā)現(xiàn)，如果在不表達(dá)ZFP318的記憶B細(xì)胞中強(qiáng)制表達(dá)ZFP318，就可以顯著提升這些細(xì)胞的再應(yīng)答能力，從而證明ZFP318對(duì)記憶B細(xì)胞的再應(yīng)答能力是充分且必要的。通過(guò)mRNA-seq分析，研究人員進(jìn)而發(fā)現(xiàn)缺失ZFP318的記憶B細(xì)胞，表達(dá)線(xiàn)粒體相關(guān)基因不充分，尤其是活性氧（Reactive oxygen species, ROS）清除相關(guān)基因。與此相伴隨的是線(xiàn)粒體膜電位和形態(tài)異常，導(dǎo)致它們更容易在抗原刺激后死亡。如果給ZFP318敲除小鼠腹腔注射乙酰半胱氨酸（N-Acetylcysteine，一種活性氧清除劑），這些小鼠的二次免疫應(yīng)答能力就能恢復(fù)到與野生型相當(dāng)?shù)乃?。這些結(jié)果說(shuō)明無(wú)法清除ROS是導(dǎo)致ZFP318缺陷小鼠免疫記憶喪失的主要原因。另外，研究人員還在三類(lèi)不同疫苗的比較中都發(fā)現(xiàn)，初次接種疫苗后測(cè)量ZFP318陽(yáng)性記憶B細(xì)胞的豐度，就可以預(yù)測(cè)序貫接種疫苗的效果，進(jìn)一步說(shuō)明了ZFP318對(duì)B細(xì)胞免疫記憶力的重要性。
ZFP318如此重要卻又只表達(dá)在一小部分來(lái)自生發(fā)中心的記憶B細(xì)胞上，是什么因素在控制它的表達(dá)呢？研究人員發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞受體（BCR）信號(hào)會(huì)抑制ZFP318表達(dá)，而只有T細(xì)胞的輔助信號(hào)才會(huì)在生發(fā)中心B細(xì)胞上誘導(dǎo)ZFP318的表達(dá)。這一結(jié)果暗示，得到足夠T細(xì)胞幫助的記憶B細(xì)胞，才是值得信賴(lài)、可以被喚起參與再應(yīng)答的免疫記憶。
ZFP318保護(hù)B細(xì)胞免疫記憶力
祁海團(tuán)隊(duì)的這一工作，發(fā)現(xiàn)了對(duì)B細(xì)胞免疫記憶力至關(guān)重要的調(diào)控分子，揭示了記憶B細(xì)胞再應(yīng)答能力的第一個(gè)檢查點(diǎn)。這些結(jié)果為未來(lái)優(yōu)化疫苗設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)持久免疫保護(hù)提供了新路徑和新靶點(diǎn)。例如，ZFP318可以作為生物標(biāo)記物，指征更強(qiáng)和更持久的疫苗效用，有可能成為評(píng)價(jià)疫苗的替代終點(diǎn)。通過(guò)提高記憶B細(xì)胞中ZFP318的表達(dá)水平，可能使得疫苗保護(hù)更強(qiáng)烈、更持久。發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞記憶功能的這一嶄新調(diào)控機(jī)制及其與線(xiàn)粒體和氧化應(yīng)激的關(guān)系，似乎也提示著免疫記憶與我們生活記憶的相似之處：那些刻骨銘心、歷久彌新的記憶，總是來(lái)自那經(jīng)歷了風(fēng)雨、耐住了考驗(yàn)的經(jīng)歷。
祁海為論文通訊作者，昌平實(shí)驗(yàn)室副研究員、清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院已出站博士后王毅峰和清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士后邵雯為論文共同第一作者。清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院張林琦課題組、生命學(xué)院俞立課題組、化學(xué)系喻國(guó)燦課題組、藥學(xué)院譚旭課題組對(duì)該研究項(xiàng)目的完成作出了重要貢獻(xiàn)。研究得到科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、昌平實(shí)驗(yàn)室、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(huì)、北京結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心和新基石項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.immuni.2024.05.022
供稿：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院
題圖設(shè)計(jì)：任帥
編輯：李華山
審核：郭玲
