免疫系统工作原理——第三章 B细胞与抗体（图文全译）

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前言

适应性免疫系统可以帮助我们抵御几乎所有常见或罕见病原体，B细胞及其产生的抗体就是该系统的一个重要组成部分。与其他免疫成员一样，B细胞在大规模生产抗体之前也必须先完成活化，而活化过程中的“故障—安全”机制有助于防止B细胞发生不恰当的活化。此外，为了确保适合的B细胞、在适当的时候、生产适用的抗体用于防御特定的入侵者，我们的B细胞武器库在面对特定入侵者的时候会采用克隆选择原理来选择性扩增特定的B细胞克隆。而为了使用有限的基因编码近乎无限的抗体，B细胞采取了一套在我看来非常聪明的“混合搭配”策略。在防御入侵者的过程中，B细胞还可以“在战斗中升级抗体”，通过不断改进抗体进来建立更有针对性且更强劲的抗体防御阵线。

引言

细菌和病毒这些微生物的变异速度非常快，它们不仅可以通过基因突变获得对抗生素等药物的耐药性，也可以通过突变改变自身的免疫原性从而突破我们的免疫防御系统。这时候免疫系统就必须制造新型武器加以应对，防止突变微生物不受控制地在我们体内攻城略地。事实上，这场军备竞赛已经进行了数百万年时间。在这场竞赛中，动物们为了应对微生物层出不穷的新武器，也不断地“改造升级”自己的免疫系统。我们的免疫系统最显著的一次升级，发生在大约2亿年的鱼类身上。进化造就了可被称为“终极防御系统”的前身——一个适应性极强的免疫系统。理论上，这个系统可以抵御任何入侵者。事实上，适应性免疫系统在人类中已经达到了最最复杂的形式。若没有这一能够识别和适应罕见入侵者的免疫系统，人类几乎不可能延续至今。

本章就让我们近距离考察适应性免疫系统中最重要的成员之一：B细胞及其所产生的抗体。与其他血细胞一样，B细胞也是在骨髓中由造血干细胞分化产生的。在人的一生中，每天都会产生大约10亿个B细胞，所以即便耄耋老者体内也有很多新产生的B细胞。B细胞在骨髓发育的过程中，会选择编码抗体的基因片段组成B细胞受体(BCRs)，这些受体会锚定到B细胞的外表面。有趣的是，抗体分子几乎与BCRs几乎完全一样，唯一的区别是BCRs含有将自身 转运并锚定到B细胞外表面的信号肽和锚定序列。如果没有该氨基酸序列，抗体分子就会被B细胞分泌出去，并在身体里自由分布。

B细胞受体（B Cell Receptor, BCR）

我们先来了解一下B细胞选择不同基因片段来制造BCR的过程。大家一定会发现这是一个非常有趣的过程——尤其是如果你喜欢小赌怡情的话。BCR由两种蛋白质组成，即重链 (Heavy Chian, Hc) 和轻链 (Light Chain, Lc) ，编码每种蛋白质的基因都由特定的DNA片段组装而成。组成Hc编码片段的基因位于14号染色体上，而每个B细胞都有两条14号染色体 (一条来自母亲，一条来自父亲)，而这就产生了一个矛盾：因为正如我们之前讨论过的，每个B细胞只会产生一种抗体。因此，由于有两组等位的Hc基因，B细胞就必须“沉默”其中一条14号染色体上的Hc编码基因，防止B细胞产生两种不同的Hc蛋白。有人可能会想当然地认为，B细胞可以选择使用一条染色体，而让另一条成为“假染色体”（正如女性X染色体的情形）。但大自然没有选择这样干，那太无聊了！相反，自然母亲还有一个更妙的方案。我认为可以将其比喻成两条染色体作为玩家打一场扑克牌：这是一个“赢家通吃”的游戏，两个玩家都会尽其所能地通过选择和粘贴基因片段来重排自己的牌面，而首先拿到“有效排列”的一方将获得最终胜利。

在第一章中，我介绍过抗体重链编码基因是由四种独立的DNA基因片段 (V, D, J，和C) 粘在一起组装形成的。而这四种片段在14号染色体上都有多个拷贝，尽管每种片段的拷贝数略有不同。