Nature:流式分选 & 单细胞免疫组库强强联合,揭示生殖道抗病毒感染机制

来源: 华大科技BGITech / 作者: 吴蔚瑶 李瑜琪 / 时间: 2020-02-13
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单纯疱疹病毒是一类感染性强、不可治愈、人群感染率高的病毒,分为 1 型单纯疱疹病毒(HSV-1)和 2 型单纯疱疹病毒(HSV-2)。世界卫生组织数据显示,截至 2015 年 1 月,全球 15-49 岁人群中有 4.17 亿人感染 HSV-2,感染者易出现生殖器疱疹,身心健康受到严重威胁,该类病毒的感染由此引发全球卫生安全焦虑。

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2019 年 6 月份,耶鲁大学研究人员在 Nature 杂志上发表了一项重大研究成果,他们采用流式细胞术与高通量单细胞免疫组库测序技术相结合的方法对 HSV- 2 感染的动物模型进行研究,发现了生殖道抗病毒感染的机制:与常规体液免疫反应不同,首次感染 HSV- 2 的生殖道会产生记忆 B 细胞,但不产生浆细胞和抗体;二次感染时,循环记忆 B 细胞迅速迁移至生殖道,快速增殖分化为成熟的浆细胞,产生大量抗体,应对 HSV- 2 抗原的侵袭。

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图 1:X所标识的过程在常规体液免疫反应中发生,但在阴道腔 HSV- 2 体液免疫反应中不发生

主要研究过程及结果

以往研究发现,多种疫苗在实施接种后即使能在血清中检测到大量抗原特异性抗体,在阴道组织和黏膜中也几乎检测不到。那么,阴道内的免疫反应到底是如何进行的?该研究团队通过对小鼠进行不同的接种处理,并对血清及阴道的免疫反应指标进行检测,得到了一系列实验结果。

表 1:关键实验过程与结果整理

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根据以上实验结果,研究人员推论:阴道黏膜并不产生浆细胞和特异性抗体;继发感染时,记忆 B 细胞迅速迁移至病灶部位,快速增殖分化产生大量浆细胞,分泌抗体;皮下注射产生的循环抗体到达不了阴道黏膜;非阴道腔接种不能引发阴道腔产生浆细胞或分泌抗体;非特异性抗原二次攻击阴道腔,也不能引发阴道腔产生浆细胞或分泌抗原特异性抗体。

接下来,研究团队发现了记忆 B 细胞的两种细胞亚型,它们在 HSV- 2 二次攻击时相互配合,促使记忆 B 细胞迅速迁移至病灶组织,并快速增殖分化出大量成熟浆细胞,产生抗原特异性抗体,抵御抗原的侵袭。

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图 2:在二次接种 HSV- 2 病毒的小鼠当中,继发感染时记忆 B 细胞快速迁移至感染部位

此后,研究团队采用 Droplet-based 高通量免疫细胞测序技术,同时、同步获取了不同亚群 B 细胞的 5’mRNA 表达量信息、免疫克隆信息,确定了 B 细胞群中不同亚型细胞的占比。

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图 3:分别对两组不同处理的小鼠进行单细胞测序所得到的细胞亚群分析结果。

该项研究成果展示了一种全新的技术组合运用方案,通过将流式细胞术与高通量单细胞免疫组库测序技术相结合,研究人员得以同时从单细胞水平和分子水平获取免疫细胞的相关信息,从而更全面、更多维地发现和挖掘细胞 / 细胞群水平的抗原特异性免疫反应现象,最终成功揭示 HSV- 2 感染后生殖道的体液免疫反应机制。

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参考文献:

[1]Oh J E, Iijima N, Song E, etal. Migrant memory B cells secrete luminal antibody in the vagina[J]. Nature,571, 122–126(2019).

[2]世界卫生大会. 预防和控制性传播感染: 全球战略草案: 秘书处的报告.2006.

[3]Day A.The National Center for HIV/AIDS,ViralHepatitis,STD,and TB Prevention[J].2008.

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