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生发中心(germinal center, GC)是体液免疫应答的关键微环境,B 细胞在此发生体细胞高频突变(SHM)与亲和力成熟,在抗感染免疫、疫苗应答及自身免疫病中发挥核心作用。小鼠体系已经极大推动了生发中心机制研究,但人生发中心 B 细胞(GCB)定位于淋巴结、扁桃体等淋巴组织,难以直接开展药物、基因层面的实验操控,人类生发中心的机制研究长期受限于样本获取困难。现有体外模型如扁桃体类器官、三维凝胶培养操作复杂,早期二维细胞因子刺激只能诱导部分生发中心标志物,无法完整复现 GCB 的转录组与功能特征,因此亟需构建简易可控的人生发中心 B 细胞体外模型。

该研究建立了时序两步刺激的二维培养体系,利用外周血 B 细胞诱导产生诱导型生发中心样 B 细胞(iGCB)。培养核心条件为:初始 B 细胞在多聚 CD40L 协同下,先经白介素‑4(IL‑4)预刺激 4 天,彻底移除 IL‑4 后再使用 IL‑21 继续刺激。时序信号至关重要,IL‑4 仅参与预激活阶段,若后期保留 IL‑4 则会抑制 iGCB 生成;B 细胞受体交联信号不能替代 CD40L 的共刺激作用。该体系无需饲养细胞,操作简便,外周血样本更容易获取,规避了手术采集淋巴组织的限制。

研究结合质谱流式(CyTOF)、CITE‑seq、单细胞 B 细胞受体测序(scBCR‑seq),将 iGCB 与扁桃体来源原代人 GCB 进行多维度比对。结果显示,iGCB 高表达 BCL6、MEF2B 等生发中心关键转录因子,同时表达 AID、UNG 等体细胞高频突变相关分子,具备 CD38、PNA 等特征表面标志物,不表达记忆 B 细胞、浆母细胞的标志性基因。尽管为二维培养体系,iGCB 群体内部仍可划分出类似体内的暗区(DZ)样和亮区(LZ)样亚群,分别对应细胞增殖突变与抗原选择的分子程序。iGCB 与原代扁桃体 GCB 的转录差异,主要来源于离体组织解离带来的应激反应以及体外培养的代谢适应性改变,并非生发中心核心程序缺陷,但仍存在少数 GC 相关基因表达偏低的局限。

功能层面,由未突变初始 B 细胞诱导得到的 iGCB 能够发生 AID 依赖性体细胞高频突变,突变模式符合 AID 酶的热点偏好,证明体系重现了生发中心关键功能。分化潜能实验表明,初始 B 细胞诱导 iGCB 效率最高;未发生类别转换的循环边缘区 B 细胞亚群也可生成 iGCB,但效率下降;类别转换记忆 B 细胞几乎只能分化为浆母细胞。分选纯化后的 iGCB 仍具备命运可塑性,在不同细胞因子刺激下,可向浆母细胞、记忆样 B 细胞方向分化,也可重新回到 iGCB 状态。利用这套可干预模型,研究者证实 IFN‑γ、IL‑2、BCL6 抑制剂、EZH2 抑制剂均能够显著抑制 iGCB 的生成,说明该平台适用于人生发中心调控分子与候选药物的筛选。

该 iGCB 二维模型与扁桃体类器官形成互补:类器官更适合细胞互作与抗体成熟研究,而 iGCB 体系操作简单,适合高通量干预实验。但该模型仍存在短板,缺少体内滤泡微环境,不能实现长期细胞循环,也无法完成抗原驱动的完整亲和力成熟过程。总体而言,该工作仅依靠 CD40L、IL‑4、IL‑21 三种信号,通过时序调控就在体外重现人生发中心 B 细胞绝大多数分子与功能特征,为人 B 细胞发育、疫苗及自身免疫相关研究提供了重要体外工具。

文献来源:Priest D G, Demir M F, Ise W, et al. In vitro induction of human germinal center B cells[J]. Science Immunology, 2026, 11(123): eaeg5223. DOI:10.1126/sciimmunol.aeg5223.

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