mTOR信号通路对生发中心B细胞分化的调控作用及其机理研究

Germinal center B (GCB) cells are the core component of humoral immunity, in which the the differentiation of GCB cells to plasma cells and memory B cells determine the quantity and the quality of antibodies. However, due to the complex immune microenvironment in the germinal center, the regulation of GCB cell differentiation as well as its molecular mechanism remain unclear. mTOR signaling pathway is capable of integrating signals from microenvironment and redirect cell differentiation, and further more our preliminary data showed a decreased frequency and total number of GCB and plasma cells when mTOR gene was knocked out specifically in activated B cells. Thus we hypothesized that mTOR pathway plays important roles in regulating the formation and differentiation of GCB cells. This project will use rigorous in-vivo inducible gene-knockout strategy, combined with both of the virus infection and protein immunization models, to explore the regulatory functions of mTOR signaling pathway in different stages of formation and differentiation of GCB cells. The achievements will provide fundamental basis for the future clinical interference in humoral immunity and high-efficiency vaccine development.

生发中心B细胞（germinal center B cells, GCB cells）是体液免疫最核心的部分，其向浆细胞和记忆性B细胞的分化决定着最终抗体的数量和质量。由于生发中心复杂的免疫微环境，GCB细胞形成和分化的调控方式和分子机理并不明确。 mTOR通路可以整合细胞外微环境信号从而决定细胞最终分化方向，而我们的前期实验结果也表明，在活化的B细胞中特异性敲除mTOR，可导致GCB细胞和浆细胞的频率及数量显著降低。因此我们推测，mTOR信号在GCB的形成和分化过程中起着关键的调节作用。本课题将利用精密的体内可诱导基因敲除技术，结合病毒感染和蛋白免疫双模型，探索mTOR信号通路在GCB细胞形成和分化过程的不同阶段中的调节作用，为将来对体液免疫的临床干预以及探索高效的疫苗研发提出理论依据。

疫苗开发一直以来都是公共卫生安全的核心，其核心部分在于高效诱导体内的体液免疫反应，建立高效的记忆性细胞库的过程。本课题既是围绕着这一关键性的免疫细胞反应展开，开展对于生发中心B细胞，向长效浆细胞和记忆性B细胞的分化的数量和质量的，以及其内部的调控方式和分子机理的研究。.课题开始之初，已知mTOR通路可能在B细胞的体液免疫方面发挥重要的调节作用，我们再次基础上，巧妙建立了可以在B细胞中特异性敲除mTOR通路中几个关键性基因的小鼠，并且建立起塔莫西芬可诱导的敲除策略。利用实验室已经成熟的淋巴性脉络髄膜炎病毒（LCMV）模型，我们对于特异性敲出了mTORC1或mTORC2信号的B细胞反应进行了评估，结果发现：.1..mTORC1而非mTORC2信号通路在GCB细胞分化和功能中具有调节作用；利用对Raptor诱导敲除小鼠，研究mTORC1通路在GCB细胞，浆细胞，记忆性B细胞的分化过程中的作用，发现mTORC1信号通路在GCB细胞早期分化和增殖过程中具有促进作用，而不影响后期的向记忆性B细胞，长效浆细胞的分化和功能；.2..研究mTORC1通路对体液免疫过程中B细胞的分化和功能的影响，发现mTORC1信号保证GCB细胞在生发中心反应早期的快速增殖，增强转录因子BCL6的表达；.3..同过对mTORC1通路的特异性和可诱导的敲除策略，对GCB细胞的主要转录因子表达进行筛查，发现BCL6转录因子在mTORC1通路缺失情况下的转录和蛋白表达水平降低，从而影响了GCB细胞的增殖和存活效率。 .这些结果为我们明确揭示了mTOR通路在生发中心B细胞向浆细胞和记忆性B细胞的过程中起了关键性的调控作用，mTOR通路尤其是mTORC1信号中的正向和负向调节的的基因可以成为今后可能的药物靶点，为高效的疫苗研发策略提供方法，另外负向调节基因也为对于一些自身免疫疾病的控制提供可能的药物靶点。