综述:调节性B细胞的半世纪征程:从Breg发现到新兴前沿

【字体: 时间:2025年09月26日 来源:Frontiers in Immunology 5.9

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  这篇综述系统回顾了调节性B细胞(Breg)的半个世纪研究历程,从最初免疫抑制现象的发现到多组学时代的精准解析。文章详述了Breg从概念建立(IL-10+B10细胞)到异质性认知(TGF-β+/IL-35+亚群)的范式转变,揭示了其通过细胞因子(IL-10/TGF-β)、接触机制(PD-L1/TIM-1)和代谢途径(CD39-CD73-腺苷)介导免疫抑制的多元机制,为自身免疫病、肿瘤和移植领域的免疫治疗提供了新视角。

  

1 引言

B细胞长期以来被视为适应性免疫系统的核心组分,主要功能是产生抗体、促进调理作用、呈递抗原和激活T细胞。免疫学奠基人Emil von Behring和北里柴三郎在19世纪末发现循环"抗毒素"(现称抗体),Paul Ehrlich提出具有预形成抗体受体的细胞是这些抗毒素的生产者。20世纪40年代后期研究证实浆细胞发育与免疫后抗体反应相关,1965年Max Cooper和Robert Good通过鸡模型研究确立B细胞是独立于T细胞的抗体生成谱系。

传统免疫学范式在20世纪60年代末开始转变,研究者首次观察到B细胞具有免疫抑制特性。由于当时缺乏分子机制理解,抗炎性B淋巴细胞的概念面临巨大接受挑战。当前广泛使用的术语"调节性B细胞"(Bregs)在2000年代初正式出现,源于慢性肠道炎症中B淋巴细胞免疫抑制作用的研究。后续研究证实Bregs在癌症、自身免疫性疾病、感染性疾病和移植免疫等多种病理过程中发挥直接作用,并在健康机体稳态维持中起作用。

2 免疫抑制性B细胞的起源(1960s-1990s)

对B细胞免疫抑制能力的探索始于1960年代末,挑战了当时将B淋巴细胞单纯视为抗体产生细胞的主流观点。Morris和M?ller首次发现过继转移的浆细胞能够抑制抗原刺激反应。1974年Katz、Parker和Turk以及Neta和Salvin的研究表明,B细胞耗竭会导致豚鼠延迟型超敏反应(DTH)更强烈和持久,直接暗示B细胞能够主动抑制T细胞活性,引入"抑制性B细胞"概念。

1980年代的研究进一步支持这一假设,证明激活的脾B细胞过继转移可诱导耐受并促进T细胞分化为抑制性T细胞。1990年代标志着B细胞介导免疫抑制的更明确体内证明时期,主要得益于基因修饰小鼠模型的发展。μMT小鼠(通过破坏免疫球蛋白μ链基因获得的B细胞缺陷小鼠)成为剖析B细胞在各种免疫环境中作用的宝贵工具。Janeway团队1996年利用μMT小鼠研究实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE),发现缺乏B细胞的小鼠疾病持续时间显著延长且很少完全恢复,表明B细胞在急性自身免疫反应缓解中起关键作用。1997年慢性结肠炎模型中也报告了类似发现,缺乏B细胞的小鼠更早发生结肠炎且病情更严重,而从健康小鼠纯化的B细胞过继转移可预防受体小鼠结肠炎发展。

3 术语命名与早期表征(2000s-2010s)

2000年代初是B细胞免疫学的关键转折点,正式创造了"调节性B细胞"术语。2006年Mizoguchi团队在结肠炎和肠道炎症小鼠模型中识别出具有抑制功能的离散B细胞群体,这些细胞在慢性炎症环境中扩增,能够通过下调炎症信号通路抑制肠道炎症进展。

人类Bregs的假设最初基于临床观察。使用B细胞耗竭抗体利妥昔单抗(rituximab)治疗的患者中,B细胞耗竭与银屑病发生或溃疡性结肠炎加重相关。移植受者抗CD20单抗治疗临床试验因器官排斥率增加而中止,这些早期迹象表明人类B细胞同样具有免疫抑制功能。2010年Claudia Mauri团队在系统性红斑狼疮(SLE)背景下识别出人类外周血中具有CD24hiCD38hi表型的特定未成熟B细胞群体,这些细胞在体外CD40参与下产生高量IL-10,能够抑制Th1分化并将CD4+T细胞转化为调节性T细胞(Tregs)。

IL-10在2000年代初迅速成为Breg活性的标志性抑制细胞因子,在不同模型中持续参与Breg介导的免疫抑制。后来研究令人信服地证明了IL-10非依赖性Bregs的存在,"B10细胞"术语通常指代这一群体。但越来越明显的是,仅IL-10表达不能完全捕捉Bregs的表型和功能异质性。

4 Breg亚群表征与分化通路的进展(2010s-2020s)

Breg研究的下一个时代标志着大量人类和小鼠Breg亚群的发现,包括种间常见亚群(如CD5+CD1d+)和独特亚群:人类的CD24hiCD38hi(过渡性Bregs)、CD24hiCD27+(记忆Bregs,人类也称"B10")、CD25+CD71+CD73?(Br1);小鼠的CD21hiCD23hi(T2-MZP,过渡2边缘区前体B细胞)、CD21hiCD23?(MZ,边缘区B细胞)、CD138+CD44hi(浆母细胞)。

Breg亚群也可根据其效应抗炎分子分为三类:细胞因子介导机制(TGF-β+、IL-35+、IL-10+等)、细胞-细胞接触机制(PD-L1、TIM-1、FasL、TIGIT等)和代谢或非常规机制(CD39/CD73/腺苷、硫氧还蛋白、GABA、HSP70)。尽管存在这种表型异质性,部分群体可能存在重叠。

随着广泛Breg亚群的发现,科学家持续质疑Bregs的起源。关于Breg分化通路的假设长期存在争议。基本概念提示存在通用Breg谱系标记(更可能是转录因子),已有许多尝试寻找此类标记。2019年Claudia Mauri团队成功发现转录因子芳香烃受体(AhR)有助于CD21hiCD24hiBreg分化。另一转录因子缺氧诱导因子-1α也被发现调控CD1dhiCD5+Bregs。Tregs的主调节因子FOXP3也在Breg亚群中被识别。但至今尚无研究成功识别出通用Breg谱系标记。

考虑到Breg亚群的高度异质性和B细胞响应特定刺激获得调节功能的能力,诱导性Breg性质的概念应运而生。众多研究表明Bregs可从不同B细胞亚群诱导产生,Breg诱导刺激包括不同组合的CD40L、IL-21、IL-35、CpG、BAFF和APRIL。"诱导性Bregs"概念突显了B细胞的可塑性及其根据局部免疫环境适应功能的能力,也为其治疗应用提供了基础。

这一时期标志着Breg领域文章的爆发式增长,大多数出版物涉及Bregs在各种疾病发病机制中的作用,主要是不同类型癌症、自身免疫性疾病、感染和移植物抗宿主病。向详细研究其免疫调节机制转型至关重要,加强了对Breg分子特性和精确操作方法的研究。

5 Breg免疫学中的组学革命(2020s-至今)

当前时代深刻受到单细胞和多组学技术出现和广泛采用的影响。这些高分辨率分析技术正在深化对Breg异质性和功能的理解,提供传统方法以前无法达到的前所未有的精确度。

传统批量测序和流式细胞术通过提供基因表达的平均视图掩盖了B细胞群体内的真实多样性。单细胞RNA测序(scRNA-seq)、单细胞B细胞受体测序(scBCR-seq)和整合多组学方法克服了这些限制。这种能力对于解开Bregs的真实多样性至关重要,已知Bregs根据其组织位置和特定疾病背景表现出显著表型变异性。

利用这些先进技术的最新研究已经产生重要发现,如新型Breg亚群和Breg效应机制的识别(TIGIT+Bregs、LARS2+Bregs、VISTA+Bregs等)。单细胞分析最近描绘了小鼠中七个器官特异性Breg亚群,各自具有 distinct 基因表达谱和免疫抑制功能。这些现代技术也有助于揭示Bregs的功能多样性。特别表征了最小化表达IL-10(先前认为是Breg标志)但显示高水平TGF-β和IL-35的功能特异性Bregs,证明IL-10?Breg细胞也具有不同于常规Bregs的特定免疫抑制特性。最近转录组分析揭示了一个 distinct IL-27+Breg亚群,其在发育和功能上也不同于IL-10+和IL-35+Bregs。值得注意的是,Bregs表现出器官特异性异质性,具有取决于居住器官(如脾脏、淋巴结或腹膜腔)的多样表型和功能。这种异质性突显了需要详细表征不同组织中Breg亚群,而scRNA-seq等技术提供了强大方法来绘制各种背景下它们的功能多样性。

补充组学驱动的见解,最近研究强调表观遗传和遗传调控关键塑造Breg功能:组蛋白修饰和DNA甲基化、调控RNA(lncRNA、miRNA、circRNA等)和非编码SNP影响B细胞亚群分化和激活,从而促进疾病发病机制。

另一关键里程碑是 refined 我们对Breg分化及其需求的理解。Mauri团队最近研究对用Breg诱导CpG激活的B细胞培养物scRNA-seq数据进行轨迹分析,揭示了Breg分化通路。在这些通路中,他们识别出Breg分化的特定代谢调节因子——氧化还原调节蛋白硫氧还蛋白,突显Breg分化与非Breg细胞不同,高度依赖于线粒体电子传输和受控活性氧水平,而抑制其他代谢通路没有差异。需要注意的是,最近也识别出其他一些Breg分化和功能的重要调节因子,包括PPARδ和SLAMF5,构成了Breg调控的新潜在治疗靶点。

6 Bregs的新兴意义

Bregs作为免疫调节潜在剂剂受到越来越多关注,人类研究提供了关键背景下的证据,包括自身免疫性疾病(SLE中过渡性Bregs受损、溃疡性结肠炎中利妥昔单抗后矛盾性发作等)、移植(Breg相关细胞因子和循环Breg频率作为同种异体移植排斥生物标志物、应用Bregs预防移植物抗宿主病等)和癌症(VISTA+、PD-1+PD-L1+和其他肿瘤相关Bregs作为免疫逃避驱动因子等)。

最新进展为几种有前景的治疗方法铺平了道路,旨在利用Bregs的免疫抑制功能。虽然Tregs的过继转移在临床上进展更远,已有众多试验和转化研究进行中,但基于Breg的细胞疗法开发仍处于早期阶段。尽管如此,Bregs至少在某些背景下提供独特优势,因其具有抗原呈递和产生耐受性抗体的能力,提供更广泛的免疫调节机制。

过继性Breg细胞疗法代表快速发展的策略,涉及体外扩增Bregs及其随后重新引入患者。已开发方案从自体或同种异体外周B细胞使用特定诱导剂生成人类Bregs。这些扩增的Bregs表现出强大抑制活性和调节效应细胞反应能力,为个性化基于Breg的免疫疗法提供基础。抗原特异性Bregs工程化也为治疗以明确自身抗原参与为特征的自身免疫病理带来希望。

鉴于Bregs能够与其它免疫调节细胞群体相互作用并促进其功能,包括Tregs、髓源性抑制细胞和恒定自然杀伤T细胞,它们为联合免疫治疗策略提供了有吸引力的选择。Bregs与其他调节细胞共同给药或共同诱导(例如,与体内诱导剂如短链脂肪酸等)可能增强免疫耐受并提供更持久的免疫抑制效果。

Breg特异性标记和调控通路识别的进展为体内调控开辟了新途径。尽管Breg特异性谱系标记尚待识别,TIM-1、TIGIT等分子已成为功能标记和潜在治疗靶点。设计用于增强或抑制这些通路的药理剂或生物制品可能允许在疾病特定背景下精确操纵Breg功能,实现向免疫耐受转变而不引起广泛免疫抑制。

7 结论与展望

Bregs的征程已从最初主要由IL-10 production定义的抑制性B细胞群体识别,演变为对采用多样抑制机制的异质性细胞家族的复杂理解。2000年代初建立了Bregs作为免疫稳态关键调节剂的基本概念,特别是在自身免疫背景下。然而随后的几十年, culminating 在当前时代,揭示了Bregs不是单一实体,而是能够通过各种通路获得调节功能的动态和适应性群体。

当前 landscape,以使用单细胞和多组学技术解析细胞异质性的增强能力为特征,导致了新标记、亚群和超越B10概念的复杂调控网络的识别。Bregs能够以环境依赖方式从常规B细胞亚群产生的理解代表了主要范式转变。

尽管领域内所有进展,重大挑战持续存在:Bregs仍然缺乏独特谱系标记,这种缺失使其识别和分类成为持续挑战;然而这种标记是否存在仍不确定。除此之外,额外障碍仍然存在,包括Breg表型的可塑性、它们在疾病和组织间的强烈环境依赖性,以及方法学限制使从实验模型到人类生物学的转化复杂化。

对Breg生物学的更深欣赏不仅是学术性的:它直接指导靶向治疗策略的开发。创建具有预测潜力的复合Breg特异性特征可能允许在不同Breg相关病理中风险组分类,以及更精确的 therapy 选择。器官特异性Bregs的探索也至关重要,因为 distinct 组织驻留亚群可能采用独特抑制机制影响疾病结局。此外,研究组合性调节细胞疗法可能揭示增强免疫调节的协同方法。

进一步挑战源于Bregs的显著异质性,因为 distinct 亚群可能使用非重叠抑制机制,不清楚哪个亚群应被扩增或治疗性靶向;它们的定位,因为某些Breg亚群在外周血中稀少因而难以采集用于过继转移;和基于Breg的细胞产品的潜在风险,可能造成过度免疫抑制和 predispose 恶性肿瘤。此外,选择性将Bregs导向病变组织仍然是重大挑战,以避免系统性抑制和最大化其在局部化方式中的治疗效益。

这些障碍的清晰反映是当前转化鸿沟:尽管有前景的临床前数据,基于Breg的疗法尚未进入临床试验。Breg免疫学的新时代准备释放这些细胞的全部治疗潜力,为治疗广泛免疫介导疾病提供新途径并显著推进免疫耐受领域。

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