清華新聞6月18日電 機體被同一病原微生物再次感染時，免疫系統(tǒng)能夠通過比第一次應答更快、更強的免疫反應來控制感染、減輕或阻止疾病發(fā)展。這種免疫記憶力，主要依靠能識別該病原的T淋巴細胞和B淋巴細胞承載。這些細胞越多、存活得越久、再次應答的功能越強，機體的免疫記憶就越長久、越強烈，機體就越能抵抗感染、維持健康。持久有效的疫苗，都要靠刺激機體產生長久而強烈的免疫記憶。然而，記憶淋巴細胞如何能持久存活、如何能長期保持其再應答能力，目前還不清楚。
6月17日，清華大學基礎醫(yī)學院祁海教授團隊在《免疫》（Immunity）雜志發(fā)表了題為“B細胞記憶應答依賴于ZFP318對線粒體功能的調控”（High recallability of memory B cells requires ZFP318-dependent transcriptional regulation of mitochondrial function）的研究論文，報道發(fā)現(xiàn)了第一個專門維持記憶B細胞再應答能力的關鍵調控因子ZFP318。研究人員發(fā)現(xiàn)，在所有可與抗原結合的記憶B細胞里，只有小部分可以表達ZFP318的細胞才能有效參與二次免疫應答。不表達ZFP318的記憶B細胞線粒體功能缺陷，再次遇到抗原時會由于無法抵抗氧化應激而迅速死亡，無法參與再應答。缺失了ZFP318基因的動物，盡管可以對疫苗產生正常的一次免疫應答，但幾乎完全喪失了免疫記憶功能。
祁海團隊一直研究B細胞免疫記憶的調控機制，在2017年曾鑒定發(fā)現(xiàn)了來自生發(fā)中心的記憶B細胞前體1。在對這些細胞的轉錄組進行差異表達基因分析時，他們發(fā)現(xiàn)轉錄調控因子ZFP318在普通生發(fā)中心細胞中幾乎不表達，但會在記憶B細胞前體和記憶B細胞群中顯著上調。為了探究ZFP318在記憶B細胞中的潛在功能，作者構建了一個獨特的ZFP318小鼠報告/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，當和生發(fā)中心特異表達的AID-cre小鼠交配后，后代小鼠既可以用來做tdTomato熒光示蹤（表達ZFP318生發(fā)中心來源的記憶B細胞）又可以用來做細胞刪除實驗。研究人員發(fā)現(xiàn)，當來源于生發(fā)中心且表達ZFP318的記憶B細胞被白喉毒素清除后，小鼠就喪失了二次免疫應答能力。這些結果說明，表達ZFP318的記憶細胞雖然只占所有記憶B細胞的10%-20%，卻是二次免疫應答的最主要貢獻者。通過比較野生型和ZFP318基因敲除小鼠，研究人員進而發(fā)現(xiàn)ZFP318基因本身的缺失不會影響初次免疫應答與血清抗體滴度，卻特異而顯著地影響了小鼠二次免疫強度和抗體生成。進一步，研究人員構建了B細胞特異的ZFP318可誘導表達小鼠（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ZFP318的記憶B細胞中強制表達ZFP318，就可以顯著提升這些細胞的再應答能力，從而證明ZFP318對記憶B細胞的再應答能力是充分且必要的。通過mRNA-seq分析，研究人員進而發(fā)現(xiàn)缺失ZFP318的記憶B細胞，表達線粒體相關基因不充分，尤其是活性氧（Reactive oxygen species, ROS）清除相關基因。與此相伴隨的是線粒體膜電位和形態(tài)異常，導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答能力就能恢復到與野生型相當的水平。這些結果說明無法清除ROS是導致ZFP318缺陷小鼠免疫記憶喪失的主要原因。另外，研究人員還在三類不同疫苗的比較中都發(fā)現(xiàn)，初次接種疫苗后測量ZFP318陽性記憶B細胞的豐度，就可以預測序貫接種疫苗的效果，進一步說明了ZFP318對B細胞免疫記憶力的重要性。
ZFP318如此重要卻又只表達在一小部分來自生發(fā)中心的記憶B細胞上，是什么因素在控制它的表達呢？研究人員發(fā)現(xiàn)B細胞受體（BCR）信號會抑制ZFP318表達，而只有T細胞的輔助信號才會在生發(fā)中心B細胞上誘導ZFP318的表達。這一結果暗示，得到足夠T細胞幫助的記憶B細胞，才是值得信賴、可以被喚起參與再應答的免疫記憶。
ZFP318保護B細胞免疫記憶力
祁海團隊的這一工作，發(fā)現(xiàn)了對B細胞免疫記憶力至關重要的調控分子，揭示了記憶B細胞再應答能力的第一個檢查點。這些結果為未來優(yōu)化疫苗設計、實現(xiàn)持久免疫保護提供了新路徑和新靶點。例如，ZFP318可以作為生物標記物，指征更強和更持久的疫苗效用，有可能成為評價疫苗的替代終點。通過提高記憶B細胞中ZFP318的表達水平，可能使得疫苗保護更強烈、更持久。發(fā)現(xiàn)B細胞記憶功能的這一嶄新調控機制及其與線粒體和氧化應激的關系，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，總是來自那經歷了風雨、耐住了考驗的經歷。
祁海為論文通訊作者，昌平實驗室副研究員、清華大學基礎醫(yī)學院已出站博士后王毅峰和清華大學基礎醫(yī)學院博士后邵雯為論文共同第一作者。清華大學基礎醫(yī)學院張林琦課題組、生命學院俞立課題組、化學系喻國燦課題組、藥學院譚旭課題組對該研究項目的完成作出了重要貢獻。研究得到科技部國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、昌平實驗室、清華北大生命科學聯(lián)合中心、北京市科學技術委員會、北京結構生物學高精尖創(chuàng)新中心和新基石項目的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.immuni.2024.05.022
供稿：基礎醫(yī)學院
題圖設計：任帥
編輯：李華山
審核：郭玲
