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Nature | 破解免疫细胞"分裂悖论":疯狂增殖不突变的启示

生物探索  · 公众号  · 生物  · 2025-03-22 15:30

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但引入动态突变率模型后,奇迹出现了:若B细胞根据获得的T细胞帮助信号(T Follicular Helper cells, TFH)动态调节突变率,从首次分裂的0.6逐步降至第六次的0.2,存活细胞中高亲和力比例提升2倍,且能形成包含50个相同细胞的"超级克隆节点"。这预示真实生物系统中可能存在某种"突变刹车"。

实验验证:荧光追踪术破解细胞分裂密码
为了验证模型,研究人员利用H2b-mCherry转基因小鼠——这种小鼠的B细胞核内积累红色荧光蛋白,当服用多西环素(Doxycycline, DOX)后,新生细胞会逐渐稀释荧光强度。通过流式细胞术,能精准追踪每个B细胞的分裂次数(荧光越弱代表分裂越多)。
在NP-OVA抗原免疫实验中:
经历6次以上分裂的B细胞(mCherry弱群体)中,73%携带增强NP结合的关键突变(W33L/K59R/Y99G),而低分裂组(mCherry强)仅32%
单细胞测序显示,高频分裂群体形成125个相同细胞的巨型克隆节点,远超固定突变率模型预测的15个上限
结合SARS-CoV-2疫苗实验,RBD抗原结合阳性细胞中,24%属于超15细胞节点,是阴性组的4.8倍(P<0.0001)
这些数据完美呼应计算模型:高亲和力细胞通过减少每次分裂的突变概率,实现"安全扩增"。

克隆爆发:突变免疫的增殖奇迹
生发中心的"明星B细胞"展现了一个违反直觉的生存策略:分裂次数越多,突变反而越少。研究团队在单细胞谱系追踪中发现:
使用IgHV1-72基因(最佳NP结合型)的克隆中,携带亲和突变的节点平均包含38个细胞,是无突变节点的3倍
在mRNA疫苗引发的免疫中,即使更换佐剂类型,15%的GC细胞仍来自超大型克隆节点
生物膜层干涉实验证实:RBD阳性节点抗体的解离常数(Kd)中位数达0.82 nM,比阴性组强300倍
这揭示了一个进化优化的精妙平衡——优质细胞通过"少突变、多分裂"策略,既保证克隆规模优势,又维持基因稳定性。就像工厂流水线:顶级产品获得更多复制配额,但每条生产线都减少质检失误。

细胞周期:速度与精妙的平衡艺术
更深层的机制藏在细胞周期里。通过DNA含量检测和DEC205-OVA抗体示踪技术,团队发现:
获得强T细胞信号的B细胞,G0/G1期占比从54%骤降至21%(P<0.0001)
高亲和力细胞(NP结合阳性)的S期速度提升2.3倍,导致AID酶接触DNA时间减少62%
在连续分裂实验中,经历6次分裂的细胞总突变数仅为预期的33%,证实每代突变率递减
这就像高速公路的智能收费站:优质细胞获得"快速通行证",缩短在突变高发区(G1期)的停留,既加速增殖又降低风险。而调控这一过程的,正是TFH细胞通过c-Myc蛋白传递的"分裂指令"。

疫苗启示:优化免疫记忆的关键钥匙






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