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免疫系统学习笔记 by quantek (B细胞和抗体Antibody（免疫球蛋白） (抗体-抗原 (B细胞通过VDJ重组产生不同抗体…

- - - - 编码免疫球蛋白的基因并不是一个基因，而是由许许多多基因片段组成，依次排列在染色体上。在人体，B细胞通过“洗牌”的方式抽取不同基因片段连成完整的重链、轻链基因。
      - 免疫球蛋白重链基因座位于14号染色体上，分为V(variable)、D(diversity)、J(joining)三个区域
  - - - 在骨髓中，不成熟B细胞表面IgM受体一旦与抗原结合，便会触发凋亡或失活信号，不能发育成成熟B细胞。骨髓基底细胞表面分布有许多自体抗原，一旦B细胞与这些抗原接触，便被截留在骨髓中。
      - 血液中有许多自体单价抗原蛋白（即只有一个表位），当B细胞IgM结合这些蛋白时，会失去活性（anergy）不再响应抗原刺激。
    - - B细胞的成熟需要抗原和细胞因子共同刺激
      - 大多数抗原首先被B细胞表面BCR（B Cell Receptor，主要是IgM、IgD）识别并结合。BCR与抗原结合的同时能激活下游Ras/MAPK信号通路，使B细胞被激活
      - 一部分表面结合抗原被内吞、消化、以肽段形式递呈到MHC-II分子上，当滤泡辅助T细胞（TFH）识别这些肽段后能向这些B细胞发送存活信号
    - - 所有免疫细胞的祖宗都是造血干细胞（hematopoietic stem cell，HSC）
      - B细胞，淋巴细胞的一种，由于其主要在骨髓（bone marrow）中发育而成得名。B细胞通过分泌抗体产生免疫效应。
      - B细胞不是生来就能分泌抗体的，还需要在骨髓、脾脏、淋巴结中继续成长，通过一系列严苛的筛选和抗原刺激，最终发育为成熟的浆细胞
      - 在次级淋巴组织中，他们遇到人生导师CD4+T细胞（又称辅助T细胞）和树突状细胞（dendritic cells, DC）刺激并发育成熟。在经历了一系列突变、筛选和扩增过程后，成熟的B细胞分化为产生大量分泌型抗体的浆细胞（plasma cells）或记忆B细胞（memory B cell）。
      - 一部分B细胞分化成记忆B细胞，这类细胞寿命极长，甚至可以伴随终生。记忆B细胞表面低表达亚型转化的免疫球蛋白，也特异表达CD27(记忆B细胞标志物)，一旦遇到抗原，便能迅速发生生发中心反应，大量增殖并分泌免疫球蛋白。
        
        记忆细胞能表达抗凋亡蛋白。凋亡是细胞正常的生活死亡方式，记忆细胞能抗凋亡。
    - - B细胞受到抗原刺激前后表达的抗体会完全不同。IgM、IgD属于低亲和力(low affinity)抗体，而被抗原激活的B细胞主要分泌IgG等高亲和力抗体。
      - 在淋巴结等次级免疫器官中，B细胞在TFH等诱导下发生体细胞超突变(somatic hypermutation, SHM)和亚型转化(class switch)，逐步产生高亲和力的抗体，这一过程称为affinity maturation。
      - GC是一个高出生率、高死亡率的场所：分裂产生的B细胞必须与TFH结合，高亲和力的B细胞被T细胞激活，幸存下来；低亲和力B细胞遭到淘汰，发生凋亡。只有与抗原亲和力较高的B细胞才能在亮区与更多FDC上的抗原相互作用，摄取抗原并将其呈递到MHC-II表面，进而被T细胞识别，因此这种选择并不是直接根据抗原亲和力，而是间接通过抗原表面递呈实现的。
      - 成功幸存的B细胞回到暗区，继续分裂和突变，接受下一轮筛选，直到产生极高亲和力的抗体。这一过程大约需要2~3周时间。此时完成分化的B细胞离开GC，成为记忆B细胞(memory B cell)和长寿浆细胞(long-lived plasma cell)。
- - - - 人体的免疫系统可以识别并且杀死癌细胞，然而癌细胞还是能逃脱免疫系统的追杀
      - 通过抑制T细胞的immune checkpoint (免疫检查点)，可以抑制免疫系统对肿瘤的防御力。
      - 众多的immune checkpoint中，PD-1是一个重要的靶点
      - Nivolumab（纳武单抗）就利用这一点，去结合T细胞表面的PD-1，以此来抑制它识别其他细胞表面的PD-L1，从而杀伤癌细胞。
    - - 激活的T细胞会持续表达PD1
      - PD1配体PD-L1（抑制PD1）在很多正常人体细胞上有表达，如上皮细胞、stromal（基质）和内皮细胞。
      - 很多跟发炎有关的分子都可以刺激PD-L1/2的表达，发炎-->PD-L1/2增高 -->免疫细胞被抑制，属于“负反馈”调节
      - 实验证明，anti-PD-L1可以影响肿瘤细胞的活性，换而言之，PD-L1信号激活可以促进肿瘤细胞。
      - 连续不断的抗原/TCR刺激使得T细胞高表达PD-1
        长期感染会促成很多发炎分子的产生，这些分子会刺激T细胞使其维持PD-L1的高表达
    - - PD-1可以影响T细胞的正向选择。缺失PD1或PD-L1的小鼠在胸腺拥有更多的DP T细胞。
      - DC 和 T细胞接触时PD1的信号会决定naive T细胞是否被激活
      - PD-1/PD-L1保护器官不受到免疫细胞的攻击
        self-react T细胞会表达很高的PD-1，器官会表达很高的PD-L1
        PD-1缺失的老鼠有很强烈的自身免疫。
    - - 关键问题：是肿瘤的PD-L1影响力大？
        还是体内（host-derived）的PD-L1影响力大（影响正常细胞PD-L1后，是否有利于清除癌细胞）？
      - 验证第一个问题，往往需要在肿瘤细胞里敲掉PD-L1，再打入老鼠体内观察肿瘤生长即可。验证第二个问题，则需要在PD-L1缺失的老鼠，把肿瘤细胞打入，再观察肿瘤生长。不同的肿瘤类型，给出的答案也不一样
        
        MC38肠癌这种免疫性很强（high immunogenic，肿瘤里面的免疫细胞多）的肿瘤里，PD-L1是更重要的，因为敲掉PD-L1大大地降低了MC38肿瘤的生长
        
        在没那么免疫性强的肿瘤里，比如在B16和D4m黑色素瘤中，host-derived的PD-L1更为重要
      - 阻断抗体的效果
        
        阻断抗体的效果是取决于PD-L1在APC的表达还是PD-L1在肿瘤上的表达？一直有争议。在一些肿瘤中，PD-L1表达和抗体的效果呈正相关，而在一些肿瘤中，二者根本没有相关性。
        还有一些证据则表明，抗体的效果取决于APC（抗原呈递细胞Antigen-presenting cells）和T细胞之间是否有B7/CD28结合，这意味着APC也相当重要。
        
        预测方法
        
        根据肿瘤中PD-L1的表达来预测。
        比较难，虽然在肺癌患者中，PD-1抗体只允许给肿瘤表达PD-L1的患者用，但并不意味着PD-L1的表达可以当作绝对指标。事实上在肾癌和膀胱癌中，PD-L1和抗体效果根本没联系。
        
        通过MHC1的抗原来预测，即通过neoantigen来预测
        
        看肿瘤的突变量(tumor mutational burden)
        肿瘤内基因突变量越高，抗体效果往往越好
        
        癌症类型/大panel基因测序/PD-L1免疫组化是癌症病人考虑PD1抗体免疫治疗前必须拿到的结果
      - 为什么有时无效
        
        MHC1 的表达出问题了
        
        免疫细胞缺失的肿瘤
        
        还有其它的inhibitory checkpoint (免疫检查点)尚未未阻断。在肾癌（RCC）中，同时阻断CTLA-4和PD-1才会有效。
        
        IFN通路缺失。研究发现，在那些对CTLA-4抗体疗程没反应的患者中，他们的肿瘤有IFN通路上基因的缺失。
  - - - 虽然有副作用，但CAR T最大的优点是具有极高的应答率。CAR T治疗急性白血病的应答率高达90%以上，BiTE是66%，而ADC只有19%
      - 细胞因子风暴
        
        CAR-T 细胞完成输注后，使得 T 淋巴细胞被激活并快速增殖，引起细胞因子的过度级联释放。
        
        细胞因子风暴反应不仅仅是 CAR-T 治疗时的副作用，还是 CAR-T 细胞疗法产生疗效的临床表现
      - 杀伤B细胞
        
        癌细胞是正常细胞突变而来的，大部分抗原都是和正常细胞共享的，癌细胞很少会突变产生全新的膜蛋白。例如CD19在超过90%的B细胞白血病都有表达
        
        选为CAR T的靶点的癌细胞抗原不一定只有癌细胞表达，比如治疗急性淋巴细胞白血病的CAR T针对的CD19抗原，是B细胞普遍表达的抗原。
        
        因此接受这种CAR T治疗的病人，正常的B细胞也会被屠杀殆尽，这种副作用称为“on target, off tumor effect”。
        
        缺乏B细胞的病人可以通过注射抗体保持免疫力
    - - CD8+T细胞（Killer T Cell）通过TCR对方的MHC I受体结合来识别异常细胞。抗体可以和任何蛋白结合，不一定是MHC I受体，主要通过蛋白的空间结构来识别
      - 抗体可以和癌细胞表面的蛋白结合，抑制癌细胞的增殖。但抗体本身并没有细胞杀伤性，而具有细胞杀伤能力的CD8+T细胞，是通过TCR和MHC I受体的结合识别的。
      - 天才的想法：把TCR和MHC I结合的部位去掉，把抗体和抗原结合的部位嫁接上去，这样的“嵌合抗原受体”T细胞，即CAR T细胞，
      - 嵌合抗原受体t细胞免疫疗法基本原理是什么？
  - - - 肿瘤细胞没有表面缺乏可以供免疫细胞识别的特异性抗原，免疫循环无法开始。
      - 编码抗原加工和/或呈递装置的组分的基因受损，导致了MHC-I 在肿瘤细胞表面的减少，导致无法呈递抗原。
      - 免疫循环过程中T细胞的浸润受阻。
      - IFN-γ信号通路受损。
      - 之前提到的，其他免疫抑制因素中炎症调节的作用，比如IDO、Arg1、PGE 2等。
      - 其他免疫抑制因素中，细胞因子的抑制作用。
      - 使用单一免疫检查点抑制剂时，其他免疫检查点未收到抑制，依旧对T细胞有免疫抑制功能。
      - T细胞耗竭，无法持续产生免疫应答。
      - T细胞的表观遗传学改变限制了PD-1阻断后CD8 T细胞功能的耐久性，可能与T细胞耗竭有关。
- - - - 正选可以决定T细胞最后是CD8还是CD4 T细胞。DP T细胞的TCR会和胸腺上皮细胞（thymic epithelial cell, TEC）的MHC相接触。如果TCR识别MHCI，最后会变成CD8；如果识别MHCII，最后会变成CD4。
      - 这个TCR和MHC的接触只能是浅尝辄止，如果二者契合度过高，细胞就会凋亡，从而形成了负向选择。
      - 负向选择主要由胸腺DC（树突状细胞，DC细胞）和胸腺上皮细胞负责。胸腺上皮细胞可以表达我们人体很多器官特有的抗原，上皮细胞还可以把这些抗原传给DC。一旦T细胞识别这些抗原，就会立即凋亡。因此，负向选择可以帮我们消除自身免疫（即免疫细胞不会攻击我们自身）。
- - - - 如果没有核酸检测试剂盒，检测病人的病毒负荷无从谈起。如果医生不懂病毒负荷的概念，检测病人的病毒负荷无从谈起。如果没有上百个病人的鼻咽拭子的RT-PCR检测数据，判断病毒负荷高低的Ct经验值无法确定。如果指南没有写由鼻咽拭子的RT-PCR检测数据获取的判断病毒负荷高低的Ct经验值，医生无从下手。如果没有克力芝，什么都不要谈了。这个规则不仅仅适用于克力芝，也适用于广谱冠状病毒抑制剂remdesivir。检查治疗效果很简单，如果有条件，直接使用核酸试剂盒检测病人的病毒负荷变化就可以了，如果治疗有效，可以看到病人的病毒负荷会显著下降。链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/104261592
  - - - 推荐使用广谱冠状病毒抑制剂remdesivir治疗新冠病毒肺炎，是基于两个原因，第一，这药是针对RNA冠状病毒RNA聚合酶RdRp的抑制剂，第一代的冠状病毒RdRp抑制剂利巴韦林整合进病毒RNA会被冠状病毒的纠错核酸酶ExoN给切出来，但是经过化学修饰的remdesivir对ExoN有抗性，不会被切出来，这就是动物模型显示remdesivir治疗冠状病毒疗效显著的原因。
- - - - 干扰素（IFNs），在病毒和其他微生物病原体的先天免疫中起核心作用
      - 白介素（IL）与IFN相反，主要在免疫细胞分化和激活中起作用，属于免疫调节剂
      - 趋化因子作为化学引诱物起到控制细胞迁移的作用，特别是免疫系统的迁移
      - 集落刺激因子（CSF），如粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）、巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）和粒细胞游离刺激因子（G-CSF）刺激造血祖细胞增殖和分化。集落刺激因子也与炎症有关
      - 肿瘤坏死因子（TNF）可能是最有名的和最强烈的促炎细胞因子，它在细胞因子风暴中起着重要作用。TNF被认为是急性病毒性疾病的中枢细胞因子，包括流感病毒、登革热病毒和埃博拉病毒引起的疾病。TNF由多种免疫细胞表达
      - 肺部炎症反应的强度反映了促炎细胞因子（如TNF和IL-1）及其同源可溶性受体或抑制剂TNFR1，TNFR2和IL-1RA之间的平衡
      - IL-6可以作为细胞因子风暴中疾病严重程度和预后指标的生物标志物，其表达优于TNF-α和IL-1。
    - - 当免疫系统对抗病原体时，细胞素会引导免疫细胞前往受感染处。同时，细胞素也会激活这些免疫细胞，被激活的免疫细胞则会产生更多的细胞素。通常来说，人体会检查并控制这个反馈循环。但是在有些情况下，情况会失控，导致一个地方聚集了太多被激活的免疫细胞。
      - 细胞因子风暴有可能会对身体组织和器官产生严重的损伤，比如当其发生于肺部，过多的免疫细胞和组织液可能会在肺部积聚，阻塞空气进出，并导致死亡。
    - - 处理上主要依赖IL-6抑制剂结合糖皮质激素和对症治疗。
      - 白介素-6 IL-6抑制剂托珠单抗
    - - 细胞因子风暴研究进展
      - 首款靶向IL-6R的托珠单抗诞生记