美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院(Perelman School of Medicine)医学教授史蒂夫·雷纳(Steve Reiner)博士和雷纳实验室博士生伯顿·巴奈特(Burton Barnett)证实,B淋巴细胞(一种免疫细胞)能够通过不均等分裂产生功能不同的子细胞。这一发现可能解释为何接种疫苗后,人体能在数十年内持续产生相应抗体。
通常细胞分裂产生两个完全相同的子细胞,但免疫细胞如何产生多样性?2011年12月15日,雷纳研究小组在《科学》杂志在线发表论文,揭示了一种细胞类型如何可靠地产生细胞多样性。游走的B细胞并不像皮肤细胞那样永久附着,它们能接收来自辅助T细胞的信号。辅助T细胞与B细胞短暂结合,诱导B细胞发生不均等分裂,导致子细胞在关键蛋白水平上存在差异。这种细胞配对和分裂主要发生在免疫器官(如脾脏)中,而脾脏正是对疫苗接种作出反应的核心器官。
B细胞通过血液在全身循环,一旦遭遇感染,它们被招募至感染部位对抗入侵微生物。在此过程中,B细胞必须产生多种类型的子细胞才能有效发挥作用:其中一种子细胞(浆细胞)负责制造抗体,这是疫苗接种产生保护作用的基础;其他子细胞(如记忆B细胞和生发中心B细胞)则负责优化抗体质量,提高亲和力。
研究小组发现,在细胞分裂期间,B细胞将转录蛋白Bcl6(白细胞介素-21受体)、白细胞介素-21(IL-21)以及非典型蛋白激酶C(aPKC)不对称地分配至分裂面的一侧,导致子细胞继承不同水平的这些分子,从而决定其命运。携带更多Bcl6和IL-21受体的子细胞倾向于成为生发中心B细胞,进而分化为高亲和力抗体产生细胞;而携带较少这些蛋白的子细胞则可能成为记忆B细胞或浆细胞。这种不对称分裂机制确保了免疫应答的多样性和持久性。
研究小组对这一发现充满兴趣,认为其有助于设计更有效的疫苗。此外,他们推测,游走免疫细胞的不均等分裂可能也解释了血细胞如何转变为白血病等癌细胞,为癌症研究提供了新视角。