青科沙龙第156期 | Immunity-B细胞的亲和力成熟与亲和力新生

抗体亲和力成熟作为B细胞介导的适应性免疫应答的核心机制，其分子调控机理一直是免疫学领域的研究重点。长期以来，学界围绕"何种B细胞亚群能够获得进入生发中心（germinal center, GC）并完成亲和力进化的资格"这一关键科学问题展开了深入探索。传统免疫学理论认为，在初始B细胞库中，仅有那些对特定抗原具备较高初始亲和力的稀有B细胞克隆才能获得进入生发中心的"入场券"，进而通过体细胞高频突变（SHM）实现抗体亲和力的优化。

2025年5月7日，哈佛医学院Duane Wesemann研究团队（共同第一作者左腾，现任中国科学院合肥物质科学研究院免疫工程实验室独立研究员）在《Immunity》期刊发表题为《Somatic hypermutation unlocks antibody specificities beyond the primary repertoire》的重磅研究成果。该研究颠覆了传统免疫学认知，首次证实即使在初始阶段不具备抗原特异性的B细胞，仍可通过进入生发中心并经历体细胞高频突变，最终发育为具有高亲和力的抗原特异性B细胞。这一发现不仅挑战了经典的"亲和力成熟"（Affinity maturation）理论框架，更促使研究团队提出了全新的"亲和力新生"（Affinity birth）概念，用以描述这种从无到有产生抗原特异性的独特免疫机制。

研究过程

在此前的研究中，该团队通过精心构建HRO多基因修饰小鼠模型（HA特异性BCR敲入×Rag1-/-×OVA特异性TCR转基因）取得重要发现：尽管该模型中的B细胞仅表达HA特异性BCR而无法识别OVA，T细胞则特异性识别OVA，但在OVA免疫后仍能观察到生发中心形成及针对OVA的特异性抗体反应。通过单细胞水平的深入分析，研究人员首次证实这些OVA特异性抗体来源于初始状态下不具备抗原特异性的B细胞群体，这些B细胞通过多样化的体细胞高频突变路径，逐步进化出能够识别OVA多个表位的抗体变异体。

为了验证HRO模型发现的生理意义，研究团队构建了更接近自然免疫状态的实验系统。首先通过将HRO小鼠与Rag1-/-小鼠杂交，获得Rag1-/- HHA/WT LHA/WT基因型小鼠，随后将其骨髓细胞与野生型（CD45.1, IgHb）小鼠骨髓细胞按1:1、100:1、1000:1比例混合移植，成功建立了HA/WT嵌合体模型。该创新性模型既保留了识别HA的单克隆B细胞（CD45.2+），又引入了多克隆B细胞和T细胞（CD45.1+）群体。

在使用OVA、别藻蓝蛋白（allophycocyanin, APC）和鸡丙种球蛋白（chicken gamma globulin, CGG）进行6轮免疫后，研究者利用IgG1a 和 IgG1b 特异性抗体追踪血清中的抗体反应。结果发现，大多数小鼠产生的抗体均来源于多克隆B细胞，仅在极少数（2只）1000:1比例小鼠中检测到源自单克隆B细胞、特异性识别CGG的IgG1a抗体。流式细胞术显示，大部分GC B细胞、记忆B细胞和浆细胞为CD45.1阳性，即来源于多克隆B细胞；尽管也存在少量CD45.2阳性的B细胞，但多数不具备抗原识别能力。抗体重链可变区测序显示，这些CD45.2阳性的GC B细胞仍发生了高频体细胞突变。这一结果提示，即便在抗原特异性B细胞存在的背景下，抗原非特异性B细胞也能进入生发中心并经历体细胞突变，但其亲和力新生的潜力受到限制。

为深入探究竞争环境对亲和力新生潜能的影响，研究团队设计了两套实验模型以消除抗原特异性B细胞的干扰。首先构建HA/μMT骨髓嵌合小鼠模型，该模型仅保留识别HA的单克隆B细胞和多克隆T细胞；其次建立B1-8/3-83转基因模型，通过敲入B1-8（重链）和3-83（轻链）抗体可变区形成近乎单克隆的初始B细胞库，同时维持多克隆T细胞系统。经过4-6轮免疫接种后，研究者发现两种模型均能针对OVA、APC和CGG三种抗原产生特异性抗体应答。通过流式细胞术检测和抗体可变区深度测序分析证实，这些抗原特异性抗体确实来源于初始状态下不识别相应抗原的单克隆B细胞群体。这些发现充分证明，在缺乏抗原特异性B细胞竞争的情况下，初始非特异性B细胞群体展现出显著的亲和力新生潜能。

为进一步验证是否可以通过降低生发中心内竞争强度的方式来释放亲和力新生潜能，研究团队采用CTLA-4阻断策略进行干预。鉴于CTLA-4信号通路能够抑制滤泡辅助性T细胞（Tfh）的数量和功能，阻断该通路可有效缓解生发中心内B细胞间的竞争压力。研究者在HA/WT、HA/μMT及B1-8/3-83三种小鼠模型中联合应用抗CTLA-4抗体进行免疫干预，获得以下重要发现：CTLA-4阻断处理后，CD45.2+（HA特异性单克隆）B细胞群体中抗原特异性细胞比例显著提升；同时，抗体产生动力学明显加快，B细胞进化路径的多样性也得到增强。这一系列实验结果证实，通过调节生发中心内的竞争压力，可以有效释放抗原非特异性B细胞的亲和力新生潜能。

文章研究机制图