B细胞免疫记忆产生的调控机制

Immunological memory refers to the ability of the immune system to respond more rapidly and effectively to the pathogen that has been encountered previously, which is an important characterization of the adaptive immunity. Antibodies and memory B cells are key components of the immunological memory, which play critical roles in infectious diseases defense and are the basic of human vaccine production . However, it remains controversial that how the memory B cells are formed. Moreover, the master transcriptional factors and regulatory elements in memory B cell formation remain elusive. Meanwhile, how memory B cells could differentiated to plasma cells more rapidly and produce high affinity antibodies in the secondary immune response is unknown. In our current work, we aim to identify the master transcriptional factors, regulatory elements and the transcriptional and epigenetic identities of memory B cells, through integrated analysis of transcriptome, chromatin accessibility, transcriptional factor binding and cis-regulatory elements activities during naive B cell and memory B cell activation in primary and secondary immune responses, thus uncovering the unknown mechanism of B cell immunological memory formation.

免疫记忆是适应性免疫的重要特性之一，是指免疫系统在初次经受特定抗原刺激后可以产生记忆，当再次受到相同抗原刺激后，会在更短时间内引发更强烈的免疫应答。抗体及记忆B细胞的产生是免疫记忆形成的重要部分，对于抵御感染性疾病发挥关键作用，是当前人类疫苗生产的基础。然而当前的研究中，对于记忆B细胞的产生机制存在争议，调控记忆B细胞形成的关键转录因子及调控元件尚不明确；记忆B细胞如何在二次免疫过程中更迅速地分化为浆细胞并分泌更高亲和力的抗体，尚未可知。在本研究中，我们致力于通过整合分析初次免疫及二次免疫反应中初始B细胞与记忆B细胞激活过程的转录组、染色质开放性、转录因子的结合及顺式作用元件启动子、增强子的活性，找到调控B细胞免疫记忆形成的关键转录因子及调控元件以及记忆B细胞激活的转录及表观特性，以探讨B细胞免疫记忆形成的调控机制。

记忆B细胞与初始B细胞均处于静息状态，增殖、分化停止，但当再次接触抗原时记忆B细胞可以比初始B细胞更迅速地增殖、分化形成浆细胞并分泌具有更高亲和力的抗体。记忆B细胞本身的转录组、染色质开放性及转录因子使用特征，以及其在二次免疫反应中的转录组、染色质开放性特征是我们当前研究的重点。我们分选获得了小鼠初始B细胞以及Qβ-VLP病毒样颗粒抗原免疫刺激后的活化B细胞、生发中心GCB细胞、浆细胞及记忆B细胞，并通过对初始B细胞及记忆B细胞进行二次免疫刺激，获得了初始免疫反应及二次免疫反应后的细胞。对各类B细胞进行转录组RNA-seq、染色质可及性ATAC-seq以及免疫共沉淀ChIP-seq测序及生物信息学整合分析，我们发现记忆B细胞与初始B细胞相比，具有相似的转录组但显著不同的染色质开放区域，这些染色质区域多位于转录起始位点远端的活跃增强子调控区，并显著富集了Tbet等转录因子。同时，记忆B细胞在二次免疫反应中具有与初次免疫反应相比更多的差异表达基因及激活倍数更高的具有转录记忆的基因，其中包括Il6、Il2ra、Tnfsf15等重要免疫反应相关基因。以上结果找到了记忆B细胞不同于初始B细胞的关键特征基因、调控区域及转录因子，有助于阐释记忆B细胞形成免疫记忆的分子调控机制，为后续研究提供方向。