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國家模式與特色實驗細胞資源庫為免疫受體多樣化研究提供資源和技術支撐

國家模式與特色實驗細胞資源庫長期為中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）孟飛龍研究組提供人胚腎細胞HEK293T等重要實驗細胞材料，全力支撐其開展免疫受體多樣化機制及體外重構抗體多樣化的研究。2023年4 月24日，孟飛龍研究員聯合上海交通大學醫學院葉菱秀研究員在國際學術期刊Cell發表題為 Mesoscale DNA Feature in Antibody-Coding Sequence Facilitates Somatic Hypermutation的技術長文，該研究基於經典生化方法與高通量測序技術，建立了體外檢測抗體基因超突變的一系列新方法，從而揭示了抗體基因互補決定區CDR通過高度柔性特徵引發超高突變的分子機理。

抗體作為適應性免疫系統中的關鍵效應分子，時刻守衛着機體的健康。面對複雜多變的外界環境，機體的免疫系統通過抗體多樣化機制產生數量龐大的抗體分子，從而特異性地識別和清除病原體。抗體多樣化通常包含胞苷脫氨酶AID起始的體細胞超突變SHM和抗體類型轉換CSR過程，體細胞超突變可在抗體基因的可變區編碼區引入高頻突變。但是，超突變在抗體可變區外顯子上並非均勻分布，而偏好性積累在可變區中的互補決定區CDR。CDR偏好突變科學問題，在上世紀八十年代由著名免疫學家David Baltimore與Klaus Rajewsky提出。孟飛龍研究組長期致力於免疫受體多樣化機制研究，在最新的這項研究中，他們從經典的生化方法出發聯合高通量測序技術，首先建立了體外檢測抗體基因突變的新體系，發現AID酶活反應重現了小鼠體內抗體基因突變譜式。隨後，他們將生化實驗的DNA底物擴展到27種有頜脊椎動物的1000餘條抗體基因序列，發現CDR突變偏好在使用體細胞高頻突變SHM作為抗體主要多樣化策略的四足動物（包括人、恆河猴、食蟹猴、小鼠、大鼠、狗、鴨嘴獸以及羊駝等）中高度保守。同時，研究人員發現序列改變越靠近CDR3區內的突變熱點對該位點的突變頻率影響越大，且將上下文範圍縮小到突變位點上下游各12-15 nt。尺度中DNA序列柔性越大越有利於結合AID表面的正電荷片區，進而越有助於突變的發生。單鏈DNA的柔韌性與嘧啶-嘧啶二核苷酸的含量呈正相關。抗體基因CDR的編碼序列在進化中獲得了高度柔性的特徵。柔性序列極大地提高了FR的突變頻率。

該工作揭示了抗體基因CDR編碼區DNA柔性促進了偏好性突變的發生，抗體基因編碼序列具有調控AID突變靶向的非編碼功能。這一工作為DNA力學性質參與調控細胞生命過程中提供了例證，也提示DNA柔性等力學性質可能在其他生命活動如腫瘤的發生髮展中發揮重要作用。中尺度序列特徵的發現，為設計下一代抗體基因人源化動物模型構築了底層理論。近年來，本平台一直將用戶需求放在首位，並及時推行針對性服務，旨在提供優質的細胞和幹細胞資源以及高質量的技術支撐，為重大科學研究和高水平科研成果提供幫助。