J链-DTR转基因小鼠模型：实现抗体分泌细胞特异性清除与分化动力学分析的新工具

《iScience》：Jchain-diphtheria toxin receptor mice allow for depletion of antibody-secreting cells and analysis of differentiation kinetics

本研究针对抗体分泌细胞(ASC)在体研究工具不足的问题，开发了J链基因座驱动白喉毒素受体(DTR)表达的转基因小鼠模型(J-DTR)。研究人员证实J-DTR小鼠的ASC能特异性表达DTR蛋白，单次白喉毒素(DT)处理即可急性清除脾脏、骨髓和胸腺中的ASC群体，并首次实现了在无竞争环境下对ASC再生动力学的实时追踪。该模型为研究体液免疫应答机制提供了强大工具，对疫苗研发和自身免疫疾病治疗具有重要意义。

　　

在免疫系统的防御网络中，抗体分泌细胞(ASC)扮演着至关重要的角色，它们如同高效的抗体工厂，每秒能够生产数千个抗体分子。这些细胞在应对病原体感染、疫苗接种后免疫保护以及清除体内细胞碎片等方面都发挥着关键作用。然而，科学界对ASC生物学特性的理解仍存在重要空白，特别是在动态观察新生成ASC的分化过程方面面临技术瓶颈。

传统研究方法往往在ASC完全存在的环境下进行，这限制了研究人员评估新生成ASC在有限生存空间中与原有ASC竞争能力的研究。虽然已有团队开发出通过荧光标记ASC的遗传模型，但这些模型难以在清除原有ASC的前提下研究新ASC的生成动力学。此外，基于CD138的清除方法存在特异性不足的问题，而Prdm1驱动的模型则可能影响CD4⁺和CD8⁺记忆T细胞功能。这些局限性促使研究人员寻求更优的研究工具。

针对这一挑战，萨斯喀彻温大学的Pioli团队在《iScience》上发表了创新性研究成果。他们开发了一种新型转基因小鼠模型——J链-DTR小鼠(J-DTR)，通过将非洲绿猴来源的白喉毒素受体(DTR)基因插入小鼠内源性J链基因座，实现了ASC的特异性靶向和可控清除。

研究团队采用的主要技术方法包括：转基因小鼠模型的构建与基因型鉴定、流式细胞术分析细胞表面标志物表达、定量PCR检测基因表达水平、酶联免疫斑点(ELISpot)和酶联免疫吸附(ELISA)检测抗体分泌功能、组织病理学分析，以及通过白喉毒素(DT)处理实现细胞特异性清除和再生动力学研究。所有实验均使用3-7月龄的雌雄小鼠，确保研究结果的性别平衡性。

J-DTR小鼠的构建与DTR表达验证

研究人员首先通过生物信息学分析发现，与其他ASC相关基因(如Prdm1和Sdc1)相比，J链基因在ASC中表达水平最高且特异性最强。基于这一发现，他们成功构建了J-DTR小鼠模型，将DTR cDNA插入J链基因的3'非翻译区(UTR)。

基因和蛋白水平验证实验表明，J-DTR小鼠脾脏ASC中DTR基因表达显著高于野生型小鼠，而J链表达水平保持不变。流式细胞术分析进一步证实，J-DTR小鼠脾脏、骨髓和胸腺的ASC表面均高表达DTR蛋白，其中膜表面IgA⁺(mIgA⁺) ASC的DTR表达水平最高。值得注意的是，浆细胞(PC)的DTR表达高于浆母细胞(PB)，且胸腺中的生发中心样B细胞几乎不表达DTR，显示出良好的细胞特异性。

J-DTR小鼠的免疫表型正常

为确保J-DTR模型不影响正常免疫功能，研究人员比较了野生型和J-DTR小鼠的ASC发育和抗体分泌功能。结果显示，两种基因型小鼠在脾脏、骨髓和胸腺的ASC数量无显著差异，IgM、IgG和IgA抗体分泌细胞频率也相当。虽然J-DTR小鼠血浆IgA水平略有升高而粪便IgA水平降低，但这一表型远轻于J链基因敲除小鼠，表明J链功能基本保持完整。

DT处理实现ASC的特异性清除

功能实验证明，单次注射200ng DT可在24小时内显著减少J-DTR小鼠多个器官的ASC数量：脾脏减少约40倍，骨髓减少33倍，胸腺减少12倍。清除效果在PC中更为明显，导致DT处理后PB/PC比值升高，提示残留ASC群体更偏向未成熟状态。

ELISpot分析证实了ASC的功能性清除，IgM、IgG和IgA抗体分泌细胞均显著减少。同时，DT处理还降低了J-DTR小鼠粪便IgA水平，表明肠道ASC也被有效清除。组织学分析显示DT处理未引起脾脏、骨髓和胸腺的组织结构破坏，证明ASC清除是特异性而非组织毒性结果。

ASC再生动力学的实时追踪

利用DT半衰期短的特点，研究人员在清除原有ASC后，成功追踪了新ASC的生成动力学。DT处理后第1天，脾脏、骨髓和胸腺ASC数量降至最低；第3天开始恢复；第7天基本恢复到正常水平。这一发现证明即使在稳态条件下，机体也在持续产生新的ASC，为研究疫苗免疫后ASC生成动力学提供了理想平台。

该研究开发的J-DTR小鼠模型成功解决了ASC研究领域的重要技术难题。与现有模型相比，J-DTR具有更高的细胞特异性和更少的脱靶效应，特别是避免了对T细胞功能的潜在影响。研究不仅证实了该模型在稳态条件下ASC清除和再生动力学研究的实用性，还为其在感染模型、疫苗免疫应答和自身免疫疾病研究中的应用奠定了坚实基础。

特别值得关注的是，该模型为研究胸腺ASC生物学提供了独特工具。胸腺ASC与重症肌无力等自身免疫疾病密切相关，且最近研究发现它们表达MHC II类分子和抗原提呈相关基因，可能在T细胞发育和选择中发挥调节作用。J-DTR模型使得在特定发育窗口期清除胸腺ASC成为可能，有望揭示这一独特细胞群体在胸腺微环境中的新功能。

此外，研究观察到DT处理后残留ASC表达较低水平DTR的现象，为探索ASC异质性和成熟度提供了新线索。未来结合遗传时间戳记技术，可进一步解析ASC发育轨迹和亚群功能差异。

总之，J-DTR小鼠模型是研究ASC生物学的重要突破，不仅深化了对ASC动态平衡的理解，也为疫苗研发、自身免疫疾病治疗策略开发提供了强大工具。随着该模型在更多研究场景中的应用，必将推动体液免疫研究领域取得新的重要进展。