Sci Immuno丨Cockburn、高信等揭示B细胞捕获大型病原体抗原的机制

有效的体液免疫 一般 需要 B 细胞识别抗原并将其呈递给特异性 CD4 ⁺ T 细胞以获得帮助信号，从而诱导 其 分化 为浆细胞并且分泌 高亲和力抗体【1】。以往关于这一过程的研究多基于重组蛋白免疫或病毒感染等实验模型， 但 这些模型中的抗原通常体积较小（直径一般小于 100 纳米 ）。 对于超过 10 微米 长 、结构复杂且含有数千种不同抗原的大型病原体（如寄生虫）， B 细胞如何获取抗原并成功获得 T 细胞辅助，一直是免疫学中尚未解决的问题 。

近日，来自澳大利亚国立大学（ Australian National University ）的Ian A. Cockburn课题组在 Science Immunology 上发表了封面论文

B cells targeting parasites capture spatially linked antigens to secure T cell help

我们知道，当 B 细胞摄取小分子病毒或蛋白抗原时，它能够将抗原内的全部表位（ epitope ）加工并呈递给 CD4 ⁺ T 细胞，从而获得帮助信号。然而， B 细胞如何从大型病原体上获取并呈递抗原的过程尚不清楚。研究团队用疟原虫孢子体（ Plasmodium sporozoite ,SPZ）与 特异性识别 其主要表面 抗原恶性疟原虫环子孢子蛋白（ Plasmodium falciparum circumspo ro zoite protein,PfCSP） 的 B 细胞受体 敲入小鼠（ Igh g2A10 ） 的细胞 进行体外共培养。结果显示，虽然Ighg2A10B细胞能结合SPZ，但并不能吞噬整个寄生虫，提示B细胞只能选择性地摄取并呈递部分SPZ抗原。

为探究 B 细胞在体内具体提呈了哪些 SPZ 抗原给 T 细胞 ，研究者将 Igh g2A10 细胞转移至缺乏内源性 B 细胞反应的 MD4 小鼠中， 并且 用辐照处理的 SPZ 进行免疫 后 ， 对产生的 滤泡辅助性 T 细胞 （ T follicular helper cell ， Tfh cell ） 进行了单细胞转录组及 T 细胞受体（ T cell receptor ， TCR ） 测序分析。结果显示， SPZ 免疫诱导的 Tfh 细胞不仅 有 识别 PfCSP 抗原 的 TCR 克隆群 ，还包含多个针对非 PfCSP 抗原的 TCR 克隆群。这 表明Ighg2A10B细胞在体内可以呈递PfCSP以外的SPZ抗原，从而获得跨分子T细胞帮助（ intermolecular help ）。

为获得 B 细胞在 SPZ 免疫中获得跨分子 T 细胞辅助的直接证据 ，研究者构建了胸腺上皮细胞特异性表达 PfCSP 的转基因小鼠 ， 使得 其 T 细胞对 PfCSP 呈耐受状态，而 B 细胞功能正常。结果显示，这些小鼠对 PfCSP 重组蛋白免疫无抗体应答，但在 SPZ 免疫后仍能产生抗 PfCSP 抗体。这一发现直接证明，在复杂病原体感染中，B细胞可通过获得跨分子T细胞帮助而产生抗体反应，挑战了B细胞在这种情况下只接受同分子T细胞帮助（ intramolecular help ）的理论【2】。

为进一步探讨跨分子帮助的来源，研究团队构建了三种转基因疟原虫孢子体株，将模型抗原卵清蛋白（ ovalbumin, OVA ）分别定位于 PfCSP 蛋白内部（ PfCSP -OVA 融合蛋白）、孢子体表面或孢子体胞质中。研究者将 Igh g2A10 细胞与 OVA 特异性 OT-II 细胞共同转入缺乏内源性 T 细胞反应的 CD28 敲除小鼠中， 之后 分别用三种 SPZ 进行免疫 ， 检测 Igh g2A10 细胞是否能摄取并提呈 OVA 以获取 OT-II 细胞的辅助 。结果发现，只有当 OVA 位于孢子体表面或与 PfCSP 融合时， Igh g2A10 细胞才能获得 OT-II 细胞的帮助并产生应答；而当 OVA 位于孢子体胞质时，则无法诱导有效 的 Igh g2A10 细胞 反应。这一结果 说明PfCSP特异性B细胞可从其他SPZ表面抗原获得跨分子帮助，并揭示抗原在病原体表面的空间分布是决定B细胞–T细胞协作效率的关键因素。

上述理论发现 也 为疟疾疫苗研究提供的启示。全孢子体疫苗（ whole sporozoite vaccine ）在未感染人群中具有良好的保护效果，但在疟疾流行地区人群中保护力显著下降【3】。研究组发现，先前暴露于血期寄生虫的小鼠在 接受 SPZ 免疫后，其抗 PfCSP 抗体反应显著减弱。机制研究表明，血期感染诱导的 CD4 ⁺ T 细胞可抑制 PfCSP 抗体生成；而通过清除这些 T 细胞并恢复其为 初始（ n aïve ） 状态后， PfCSP 抗体水平得以 显著上升 。有趣的是，这些抑制性 CD4 ⁺ T 细胞主要识别 的是 孢子体胞质抗原， 因此血期感染诱导的 T 细胞 可能在 SPZ 免疫过程中竞争性抑制了针对表面抗原的帮助性 T 细胞，从而削弱了 PfCSP 抗体反应。该发现为全孢子体疫苗保护力 不足的问题 制提供了 新的 解释 。

综上，该研究首次从空间维度揭示了B细胞–T细胞合作的新机制：病原体表面抗原的空间邻近性决定了B细胞能否获得有效的T细胞帮助。这一发现不仅深化了对大型病原体诱导体液免疫机制的理解，也为疟疾疫苗的设计提供了新思路。

本研究由澳大利亚国立大学 Ian A. Cockburn 教授担任通讯作者，澳大利亚国立大学 高信 博士为第一作者。

https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciimmunol.adw0415

制版人： 十一

参考文献

1. Vinuesa , C. G., Linterman , M. A., Yu, D., & MacLennan, I. C. (2016). Follicular Helper T Cells.Annu Rev Immunol, 34 , 335–368. https://doi.org/10.1146/annurev-immunol-041015-055605

2. Sette, A., Moutaftsi , M., Moyron-Quiroz, J., McCausland, M. M., Davies, D. H., Johnston, R. J., Peters, B., Rafii-El-Idrissi Benhnia, M., Hoffmann, J., Su, H. P., Singh, K., Garboczi , D. N., Head, S., Grey, H., Felgner , P. L., & Crotty, S. (2008). Selective CD4+ T cell help for antibody responses to a large viral pathogen: deterministic linkage of specificities.Immunity, 28 (6), 847–858. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2008.04.018

3. Jongo, S. A., Shekalaghe , S. A., Church, L. W. P., Ruben, A. J., Schindler, T., Zenklusen , I., Rutishauser, T., Rothen, J., Tumbo , A., Mkindi , C., Mpina , M., Mtoro , A. T., Ishizuka, A. S., Kassim, K. R., Milando , F. A., Qassim, M., Juma, O. A., Mwakasungula , S., Simon, B.,…Hoffman, S. L. (2018). Safety, Immunogenicity, and Protective Efficacy against Controlled Human Malaria Infection of Plasmodium falciparum Sporozoite Vaccine in Tanzanian Adults.Am J Trop MedHyg, 99 (2), 338–349. https://doi.org/10.4269/ajtmh.17-1014

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