繪制出有史以來最為詳細的人類抗體產生圖譜
當病毒和細菌侵入人體時，免疫系統發起反擊。B細胞涌入受影響的區域，釋放尋求摧毀這些入侵者的抗體分子。這種抗體庫的特色是存在許多種特定類型的抗體：一些抗體包裹入侵的病原體，或者阻斷它們侵入健康的細胞，而其他的抗體產生能夠加快愈合過程的炎癥。
如今，在一項新的研究中，來自美國斯坦福大學的研究人員首先繪制出人體如何產生每種抗體類型的圖譜，從中揭示出多種多樣的產生抗體的B細胞起源自相同的祖先。相關研究結果于2016年8月2日發表在eLife期刊上，論文標題為“Lineage tracing of human B cells reveals the in vivo landscape of human antibody class switching”。
免疫系統指令排序策略和數據處理示意圖
論文第一作者、斯坦福大學生物物理學研究生Felix Horns問道，“我們如何制造所有保護我們的抗體？我們所做的是就是對它們進行測定。”
論文通信作者、斯坦福大學生物工程教授Stephen Quake認為對人體的自然防御系統進行全面概述將能夠讓人們開發出新的療法來治療一系列免疫疾病。
Quake說，“這種圖譜將有助我們理解在免疫疾病中是什么發生差錯。因此，我們可能能夠破解過敏癥等問題。”
構建B細胞家族樹
為了繪制它們的圖譜，研究人員提取出來自22名年輕的健康成年人的血液樣品中的B細胞。利用一臺能夠讀出組成細胞遺傳密碼的單個核苷酸的高通量基因測序儀器，他們構建出血液樣品中所有B細胞的抗體產生基因文庫。
他們通過計算B細胞中抗體產生基因產生的突變數量追蹤了這些細胞的譜系，發現較晚世代的B細胞具有更多的基因突變。他們也尋找B細胞轉換它們產生的抗體類型的證據。這種抗體類型轉換過程允許免疫系統定制它對到來的威脅作出的反應。
Horns說，“每個B細胞開始作為單個細胞制造某種類型的抗體。如果它保護你，那么它增殖和產生后代細胞。”
利用多種分析技術，研究人員能夠鑒定出多種類型的抗體。在研究人員分析的B細胞中，大約四分之三的B細胞產生IgM抗體類型。Horns說，IgM是“產生的所有抗體的缺省類型。當因遭受免疫挑戰而被激活時，它們經歷類型轉換。”
一大部分產生IgM的B細胞轉換為產生IgG抗體類型的B細胞，其中IgG是人體內最為重要的病毒對抗者。這些B細胞能夠產生4種IgG亞型，每種亞型具有特定的抗病毒性質。
較小部分產生IgM的B細胞接著產生IgA抗體，這種抗體抵抗入侵的細菌，也有助消化道中“有益的”細菌保持健康的平衡。
最小數量產生IgM的B細胞切換產生IgE抗體類型，這種抗體觸發體內炎癥產生，而且如果它變得太活躍時，能夠產生過敏反應。
B細胞轉換它們產生的抗體類型抵抗疾病
Horns對抗體類型轉換過程的認知可能導致人們針對免疫疾病開發出眾多新的治療方法。在高免疫球蛋白M綜合癥等罕見疾病中，病人的B細胞不能夠切換產生 的抗體類型，因而這些人容易遭受一系列感染。再比如，過敏癥病人產生過敏原特異性的IgE抗體，從而導致過度活躍的免疫反應。
一些醫生已嘗試過“蠕蟲療法（helminthic therapy）”等方法，其中蠕蟲療法涉及讓寄生性蠕蟲感染病人，從而調整人體的抗體產生。Horns預想一個更加精確的治療方法：設計模擬控制抗體類型轉換過程的信號分子的藥物。
他說，“你能夠將這種蠕蟲比喻為一種非常鈍的工具，但是你也能夠將一種設計的藥物比喻為一把手術刀。”
作為下一步，Horns計劃對患上免疫疾病的病人的抗體產生基因進行測序。發現這些病人的抗體產生與健康人的抗體產生存在哪些差異將是開發恢復體內最佳抗體平衡的藥物療法的關鍵一步。
Horns說，“想象一下我們發現有人不能夠制造某種類型的抗體，或者低速率地制造它。我們能夠誘導這些人的B細胞轉換產生特定的抗體類型從而修復這種抗體缺乏癥。”
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此文關鍵字：抗體|免疫
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