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B 细胞开发和抗体生产

May 29, 2026

B 淋巴细胞是体液免疫的介质,负责产生中和毒素、调理病原体、激活补体并防止微生物附着于宿主细胞的抗体。 B 细胞从造血前体发育而来,并随后被激活以产生高亲和力抗体,涉及连续的基因重组事件和优雅的选择机制。

骨髓中 B 细胞的发育

B 细胞的发育始于骨髓中的共同淋巴祖细胞,并经历由免疫球蛋白基因重排状态定义的不同阶段。在原 B 细胞阶段,重链位点发生 D-J 重排,随后在前 B 细胞中发生 V-DJ 重排。成功的重链重排可以表达前 B 细胞受体 (pre-BCR),该受体由 μ 重链与替代轻链(VpreB 和 λ5)配对组成,发出促进增殖和轻链重排的信号。前 BCR 检查点测试功能性重链生成:具有功能性前 BCR 的细胞接收生存和增殖信号,而具有非功能性重排的细胞则发生凋亡。轻链基因(κ 或 λ)在小型前 B 细胞中重排,轻链的成功产生会产生表面表达完整 IgM 的未成熟 B 细胞。

B 细胞耐受机制

通过克隆删除(细胞凋亡)消除骨髓中具有高亲和力的自身抗原的未成熟 B 细胞,以建立中枢耐受。具有中等自身反应性的 B 细胞会经历受体编辑,重新激活 RAG1/RAG2 以重新排列额外的轻链基因并改变其特异性,并有第二次机会产生非自身反应性受体。识别低亲和力自身抗原的 B 细胞不会被删除,而是变得无反应,在功能上对抗原刺激无反应。外周耐受机制进一步调节逃离骨髓的自身反应性 B 细胞,包括缺乏 T 细胞帮助需要 T 细胞依赖性激活的自身反应性 B 细胞。

外周淋巴器官中的 B 细胞激活

表达 IgM 和 IgD 的成熟幼稚 B 细胞通过血液和淋巴液循环至次级淋巴器官。 B 细胞激活发生在两种情况下。 T 细胞依赖性抗原(通常是具有重复表位的多价多糖)可以在没有 T 细胞帮助的情况下通过广泛的 BCR 交联激活 B 细胞,产生分泌低亲和力 IgM 的短命浆细胞。 T 细胞依赖性抗原(包括大多数蛋白质抗原)需要 B 细胞通过 BCR 内化抗原、对其进行处理,并将肽-MHC II 类复合物呈递给抗原特异性 CD4+ 滤泡辅助 T 细胞。 T 细胞提供 CD40L (CD154) 与 B 细胞上的 CD40 和细胞因子的结合,驱动 B 细胞增殖、类别转换和分化。

生发中心反应

激活的 B 细胞迁移到 B 细胞滤泡中并快速增殖,形成生发中心,即次级淋巴器官内的特殊微环境。生发中心分为暗区和亮区,其中 B 细胞经历快速增殖和其免疫球蛋白可变区基因的体细胞超突变,而亮区则具有突变 BCR 的 B 细胞竞争保留在滤泡树突细胞上的有限抗原和 T 细胞的帮助。体细胞超突变是由激活诱导脱氨酶 (AID) 介导的,该酶将免疫球蛋白基因中的胞嘧啶脱氨基为尿嘧啶,导致每代每个碱基对发生约 10^-3 的突变率,比背景突变率高出一百万倍。抗原结合亲和力提高的 B 细胞(由于有利的突变)会接收生存信号,而亲和力降低的 B 细胞会发生凋亡,这一过程称为亲和力成熟,在免疫反应过程中逐渐增加抗体亲和力。

类切换重组

类别转换重组通过将表达的 V(D)J 外显子与下游恒定区基因重组并删除插入的 DNA,将抗体同种型从 IgM 更改为 IgG、IgA 或 IgE,而不改变抗原特异性。 AID 通过使每个恒定区基因上游的开关区域中的胞嘧啶脱氨基来启动开关重组。特定的细胞因子环境决定产生哪种同种型:IFN-γ 促进向 IgG 亚类(尤其是小鼠中的 IgG2a)的转换,IL-4 促进向 IgE 和 IgG1 的转换,TGF-β 促进向 IgA 的转换。每种同种型都有不同的效应功能:IgG 调理并激活补体,IgA 提供粘膜免疫,IgE 触发肥大细胞脱颗粒,IgM 是早期反应抗体。

浆细胞和记忆 B 细胞

完成生发中心反应的 B 细胞分化为浆细胞或记忆 B 细胞。浆细胞是终末分化的抗体分泌细胞,具有广泛的内质网,每秒产生数千个抗体。寿命短的浆细胞在淋巴器官中驻留数天,并提供最初的抗体波,而寿命长的浆细胞迁移到骨髓并持续分泌抗体数年或数十年,维持血清抗体水平。记忆 B 细胞是长寿的静止细胞,表达高亲和力 BCR,具有类别转换同种型和体细胞突变,并在重新暴露于抗原后迅速分化为浆细胞,与初次反应相比,产生更快、更强大的二次反应。

单克隆抗体

单克隆抗体是由单个 B 细胞克隆产生的相同抗体,在实验室中通过将产生抗体的 B 细胞与骨髓瘤细胞融合来产生可无限培养的杂交瘤。嵌合、人源化和全人单克隆抗体已被开发出来,以最大限度地减少治疗用途的免疫原性。单克隆抗体在临床上应用广泛,包括治疗B细胞淋巴瘤和自身免疫性疾病的利妥昔单抗(抗CD20)、治疗乳腺癌的曲妥珠单抗(抗HER2)、治疗类风湿关节炎的阿达木单抗(抗TNF)、预防高危婴儿呼吸道合胞病毒感染的帕利珠单抗(抗RSV)等。