Nat Immunol：清华大学祁海/王建斌合作揭示浆细胞对免疫、自身抗原和微生物群的反应

持久的抗体免疫依赖于主要驻留在骨髓(bone marrow, BM)中的长寿命浆细胞(long-lived plasma cells, LLPCs)。然而，由于LLPC的罕见性，还不可能定义它们的表型或确定它们的异质性。

2022年10月31日，清华大学祁海与王建斌共同通讯在Nature Immunology 杂志在线发表题为“Heterogeneous plasma cells and long-lived subsets in response to immunization, autoantigen and microbiota”的研究论文，通过单细胞mRNA测序、细胞术和遗传脉冲追逐小鼠模型，该研究发现IgG和IgM LLPCs显示EpCAMhiCXCR3 -表型，而IgA LLPCs为Ly6AhiTigit -。

IgG和IgA LLPC主要由免疫或感染后的体细胞高突变贡献，而IgA和IgM LLPC间室中发现了具有先天属性和公共抗体的细胞。特别是，IgM LLPCs高度富集在不同个体动物共享的公共克隆中，以T细胞独立的方式分化，并对自身抗原和微生物源性抗原具有亲和力。总之，这项工作揭示了LLPC发展的不同路径，并为更深入地理解长期抗体免疫的细胞和分子基础铺平了道路。

浆细胞(Plasma cells, PCs)是最终分化的B细胞，专门生产抗体。在次级淋巴样器官或炎症组织中初步分化后，这些细胞中的一些进入骨髓(BM)中的龛位，并作为LLPCs存活，在没有重复抗原刺激的情况下持续存活至宿主的生命周期。LLPCs是体液免疫记忆的重要组成部分，是疫苗诱导的长期保护的基础。因此，了解LLPC的区分和维护是至关重要的。

然而，LLPC的罕见性阻碍了其研究。在人类中，LLPC估计只占总骨髓PC (bone marrow PCs, BMPCs)的25%左右，在1毫升BM中可以发现由给定疫苗诱导的不到10个LLPC。据估计，在小鼠中，淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒感染后，BM只包含20,000-30,000个病毒特异性LLPCs 。另外的困难来自于次级淋巴样器官中的PC和BM似乎是由不同B细胞前体(例如B1或B2细胞)通过不同的激活途径和不同的分化阶段衍生的细胞组成的异质群体。在小鼠中，所有这些PC都表达一组共享的表面和细胞内标记物，例如CD138、XBP1、BLIMP1(由prdm1编码)和IRF。因此，在所有PC中识别真正的LLPC仍然是一个挑战，这是更深层次理解其分化和维持的细胞生物学基础的先决条件。

在蛋白质免疫后存留很长时间的LLPCs通常携带B细胞受体(B cell receptors, BCRs)，这种受体严重突变，具有较高的亲和性，表明它们的生发中心(germinal center, GC)起源。因此，人们普遍认为T细胞的帮助和GC反应中的亲和力成熟对LLPC的发育和寿命至关重要。在人群水平上对大块脾脏PC和BMPCs的转录组学分析表明，BM区室中与代谢、趋化性和细胞-细胞相互作用相关的基因上调，在这些区域LLPC的相对富集是预期的。GC体验是否以及如何促进这些变化还没有阐明，也不清楚这些变化是否只有LLPC才有。

成熟的B细胞包括两大系系，即B1细胞和常规的B2细胞。B1细胞是先天性的B细胞，在胎儿和新生儿阶段发育，存在于腹膜、胸膜腔和固体器官中。B1细胞中的抗原受体库不同于B2细胞，包括在早期发育过程中优先重排的BCRs，并识别常见的自身抗原和微生物产物。B细胞的B1和B2谱系都可以产生PCs，但LLPC被认为主要来源于B2细胞，这与GC依赖的概念一致。具有B1谱系特征的pc可在小鼠BM中发现，尽管它们是否代表LLPC尚不清楚。

为了更好地表征LLPC 并探索其异质性和功能，该研究结合了单细胞RNA测序(scRNA-seq)来分析未成熟和免疫小鼠脾脏PC (splenic PCs, SPPCs)和BMPCs的转录组和BCR组成，免疫谱分析来识别亚群定义的表面标记，以及遗传脉冲追踪方法来估计PC亚群的半衰期。研究结果表明，小鼠抗原特异性IgA和IgG LLPCs分别可通过Ly6AhiTigit -和EpCAMhiCXCR3 -的表面表型进行唯一识别。

PC亚群的表面表型（图源自Nature Immunology ）

研究人员进一步报道了一个未突变的IgM LLPC亚群，它以T细胞独立的方式在静息小鼠中发育，但在转录上与T细胞依赖抗原诱导的IgG LLPC相似。这些细胞部分依赖于微生物群，并富含公共抗体序列，包括在B1a细胞中发现的识别自身抗原和共生微生物的抗体序列。

总的来说，该研究对小鼠SP和BM中的PC亚群进行了表征，测量了它们的半衰期并确定了长寿群体。结果表明，PC寿命与特定的转录组状态有关，这些状态在PC发育过程中相对较早地形成。未来的研究有必要了解不同物种间IgM BMPCs的差异以及先天类B细胞如何发育为LLPCs。因此，对机制的理解可能是提高我们为疫苗开发和抗体介导疾病的治疗规划所需特异性、同型和寿命的PC的能力的关键。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41590-022-01345-5