撰文 | 易

在抗體親和力成熟的復雜生物學過程中，生發中心（GC）B細胞通過體細胞高頻突變（SHM）機制對其免疫球蛋白基因進行隨機修飾，這一進化過程面臨著嚴峻的生物學挑戰。根據經典免疫學理論，生發中心被劃分為功能迥異的兩個微環境區域：暗區（DZ）是B細胞進行增殖和突變的場所，而明區（LZ）則負責通過抗原驅動的選擇壓力篩選優質克隆，形成所謂的“循環再入”（cyclic re-entry）范式。然而，近年來的前沿研究發現，某些獲得強效T濾泡輔助細胞（TFH）信號的B細胞克隆能夠在72小時內完成指數級擴增，產生占據整個生發中心（約2000個細胞）的優勢克隆群體，這種現象被定義為“克隆爆發”。值得注意的是，按照傳統理論估算的SHM速率（每個子代細胞約有2/3的概率在700bp的Ig可變區獲得至少一個突變），這種快速增殖必然導致有害突變（如終止密碼子引入或抗體結構破壞）的災難性積累，但實際觀察到的抗體質量卻始終保持優異，這一矛盾現象暗示著免疫系統可能進化出了精妙的突變調控機制。

近日，美國洛克菲勒大學Gabriel D. Victora團隊在Nature期刊上發表題為Transient silencing of hypermutation preserves B cell affinity during clonal bursting的研究論文，提出一個模型，即慣性循環的B細胞主要將SHM延遲至其在GC暗區完成最終分裂后出現的類G0期，從而在無選擇壓力的情況下通過克隆擴增維持親和力。

為深入解析這一生物學悖論，作者首先構建了AicdaCreERT2/+.Rosa26Confetti/Confetti (AID-Brainbow)基因工程報告小鼠模型，通過多色命運圖譜技術和顯微切割技術，在單生發中心分辨率下追蹤克隆爆發的動態過程。對12個優勢克隆的Ighv基因深度測序和系統發育分析顯示，爆發克隆中平均32%的細胞完全保留祖先基因序列，突變積累速率顯著低于預期。為驗證這一現象的可重復性，研究人員采用了兩種獨立的干預策略：其一是引入Burkitt淋巴瘤相關的Ccnd3T283A功能獲得性突變，該突變通過延緩cyclin D3的核輸出和降解，使B細胞在DZ的慣性循環次數增加67%；其二是利用DEC-205-OVA靶向遞送系統，強制特定B細胞克隆接受超生理水平的TFH細胞幫助。令人驚訝的是，盡管這兩種干預都顯著提高了增殖速率（從3.9次分裂增至5.2次），但突變負荷反而降低了40-60%。為闡明其分子機制，作者創新性地開發了基于DNA解旋酶B（DHB）結構域的CDK2活性實時報告系統（Rosa26DHB-tdTomato），通過定量分析熒光蛋白的核質分布比例（C/N ratio），首次在活體水平證實爆發中的B細胞會完全跳過CDK2low的G0樣期（常規SHM發生的必要條件），直接進入下一輪分裂周期。單細胞轉錄組分析進一步顯示，這種“慣性循環”狀態下的B細胞雖然維持了AID酶及其下游效應分子（如Ung、Msh2等）的正常表達水平，但由于缺乏必要的細胞周期檢查點，導致SHM過程被選擇性抑制。

綜上所述，這項研究最終揭示了一個突破性的免疫調控范式：生發中心B細胞采用“脈沖式突變”策略來協調克隆擴張與抗體優化之間的矛盾需求。具體而言，當B細胞通過BCR和CD40接收到強效TFH信號后，會啟動特殊的“慣性循環”程序——其核心特征是持續高水平的cyclin D3表達和CDK2活性維持，這使得細胞能夠繞過G0/G1檢查點快速連續分裂，在此過程中SHM被暫時沉默；只有當克隆擴增接近完成時，細胞才會重新進入CDK2low狀態，在返回LZ前集中進行最后一輪突變。計算機模擬定量顯示，這種動態調控使抗體平均親和力提升60%，同時維持生發中心的正常組織結構。從進化醫學角度看，這一機制完美解釋了免疫系統如何在有限的時間內，既實現克隆數量的幾何級增長（單個B細胞3天內可產生約500個子代），又確?？贵w質量的持續優化（每個DZ循環僅發生0.57 ± 0.12個突變）。該發現不僅為理解生發中心微環境動力學提供了新的理論框架，更對疫苗研發（如如何增強保護性抗體的產生）和淋巴瘤治療（如靶向cyclin D - CDK4/6通路）具有重要的轉化醫學價值。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-08687-8

制版人： 十一

學術合作組織

（*排名不分先后）

戰略合作伙伴

（*排名不分先后）

（*排名不分先后）

轉載須知

【原創文章】BioArt原創文章，歡迎個人轉發分享，未經允許禁止轉載，所刊登的所有作品的著作權均為BioArt所擁有。BioArt保留所有法定權利，違者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

會議資訊

近期直播推薦