兔单抗——兔免疫系统及其遗传多样性概述
2023-01-17 来源:本站 点击次数:1045
欧洲兔子(Oryctolagus cuniculus)是广泛用于研究免疫学和传染病实验的兔品种。研究显示，欧洲兔有超过200个VH基因，但只表达一个最靠近D区的VH1基因——IGHV，并利用IGHV产生80-90%的抗体库。所有兔重链上都存在这种VHa同种异型标志，表现为孟德尔等位基因序列高度不同。其余10–20%的Ig分子由VH1上游至少100 kb的VHn基因——VHx、VHy和VHz编码，VHn基因在VDJ重排中的低频率使用源于兔祖先对病原体的免疫反应。主要重排VH1a基因的正常兔，在幼年阑尾和其他肠道相关淋巴组织的初级免疫前库发育过程中以及在次级淋巴组织（如脾脏和淋巴结）的生发中心中，利用体细胞高突变和类基因转换机制使重排的重链VHDH和轻链VJ基因多样化。在对感染或免疫的特异性免疫反应期间，兔子会在那里产生已知的高亲和力、高特异性抗体。
VH区基因多样性
欧洲家兔具有良好的VH区基因多样性。存在三种血清学上定义的VHa异型：a1、a2和a3（±20%氨基酸序列差异），此外还有伊比利亚半岛algirus亚种特有的VHa异型a4。VHa谱系的分化早于Lepus和Oryctolagus种属分化。根据兔同种异型VH1a1、VH1a2和VH1a3编码基因之间的序列差异，以及人与小鼠VH基因序列之间的序列差异，推测VH1多态性已经持续了约5千万年前。欧洲Lepus的VH基因测序发现一个sL谱系和古老的VH谱系，推测VH特异性可能与环境有关。兔科使用不同的VH谱系生成抗体库，这表明兔科VH基因可能受到特定病原体施加的强大选择压力。
复杂的IgA系统
哺乳动物中IgG、IgE、IgA的基因数量和分子结构存在差异，欧洲兔是其中独特的一种。欧洲兔没有编码IgD的基因和编码IgE、IgM的单个基因。大多数哺乳动物都有一个IGHA基因，人类、黑猩猩、大猩猩和长臂猿有两个，而欧洲兔拥有观察到的最复杂的IgA系统。欧洲兔有13个IGHA基因编码13个IgA亚类；在这13个亚类中，有11个在粘膜组织中表达并差异分布。对其他兔形目动物（Lepus，Sylvilagus和Ochotona）的基因组DNA样本的Southern分析显示了多个Cα杂交片段。表明可能兔形目动物IGHA基因扩增发生在兔形目动物的祖先中，并且可能是一个持续的系统，在不同兔形目动物种之间具有很高的变异性。
独特的IgG系统
绝大多数哺乳动物都有多个IgG亚类，马有7个IgG亚类，欧洲兔只有一个IgG基因。后来对6个leporids属Bunolagus、Brachylagus、Lepus、Pentalagus、Romerolagus和Sylvilagus的完整IGHG基因进化研究发现，铰链和CH2结构域的两个变异热点，并且所有兔形目动物都共享CH1和CH2之间相同长度的铰链区域，表明兔形目恒定区维持一种有利的抗体结构或构象。
稳定的Kappa轻链
在兔子中，含有IGKC和IGKJ的kappa轻链基因座的基因片段经历了复制，导致存在两条不同的Kappa轻链（IGK1和IGK2）。IGKC1的等位基因b基因座同种异型可能是第一个被记录的免疫学多态性。血清学鉴定出不同的同种异型b基因座，b4、b5、b6以及一种不太出现的b9等。kappa轻链的遗传变异特别有趣，因为IGKC1位点是主要分子变化的位点：补充二硫键的形成将kappa轻链恒定区域中的额外Cy连接到可变或连接区域。b4、b5和b6家兔中IGKV第80位（IMGT编号系统中的96位）与IGKC1第171位之间的附加二硫键，以及b9家兔中部分但不是全部kappa轻链中J区第108位与171位之间的替代键。
兔IGKC1基因片段的等位基因间多样性程度已在大量研究中得到证实，揭示了在家养品种及其野生后代中发生的四种异型之间的氨基酸差异高达40%。在该属的原始分布范围内发现更多“野生型”b等位基因没有显着影响这个平均距离。这种差异与目前在脊椎动物MHC位点上观察到的相似甚至超过，在脊椎动物MHC位点上，等位基因之间的平均成对氨基酸距离通常为10-12%，在编码抗原结合裂缝的外显子上很少超过25%。
迄今为止，IGCK1轻链的极端等位基因多样性仅在兔子中发现，推测可能与域间二硫键的出现存在因果关系。过去曾认为这是“潜在同种异型”，了解多态性的基因组基础对潜在的进化途径至关重要。Northern blotting和兔子全基因组序列 OryCun 2.0基因组研究显示，潜在的异型性并不是兔子的普遍现象，b基因座等位基因是单个IGKC1基因的产物。这与血液样本中观察到的“潜在同种异型”现象完全不同。
参考文献
Pinheiro, A., Neves, F., Lemos de Matos, A. et al. An overview of the lagomorph immune system and its genetic diversity. Immunogenetics, 68, 83–107 (2016).
VH区基因多样性
欧洲家兔具有良好的VH区基因多样性。存在三种血清学上定义的VHa异型：a1、a2和a3（±20%氨基酸序列差异），此外还有伊比利亚半岛algirus亚种特有的VHa异型a4。VHa谱系的分化早于Lepus和Oryctolagus种属分化。根据兔同种异型VH1a1、VH1a2和VH1a3编码基因之间的序列差异，以及人与小鼠VH基因序列之间的序列差异，推测VH1多态性已经持续了约5千万年前。欧洲Lepus的VH基因测序发现一个sL谱系和古老的VH谱系，推测VH特异性可能与环境有关。兔科使用不同的VH谱系生成抗体库，这表明兔科VH基因可能受到特定病原体施加的强大选择压力。
复杂的IgA系统
哺乳动物中IgG、IgE、IgA的基因数量和分子结构存在差异，欧洲兔是其中独特的一种。欧洲兔没有编码IgD的基因和编码IgE、IgM的单个基因。大多数哺乳动物都有一个IGHA基因，人类、黑猩猩、大猩猩和长臂猿有两个，而欧洲兔拥有观察到的最复杂的IgA系统。欧洲兔有13个IGHA基因编码13个IgA亚类；在这13个亚类中，有11个在粘膜组织中表达并差异分布。对其他兔形目动物（Lepus，Sylvilagus和Ochotona）的基因组DNA样本的Southern分析显示了多个Cα杂交片段。表明可能兔形目动物IGHA基因扩增发生在兔形目动物的祖先中，并且可能是一个持续的系统，在不同兔形目动物种之间具有很高的变异性。
独特的IgG系统
绝大多数哺乳动物都有多个IgG亚类，马有7个IgG亚类，欧洲兔只有一个IgG基因。后来对6个leporids属Bunolagus、Brachylagus、Lepus、Pentalagus、Romerolagus和Sylvilagus的完整IGHG基因进化研究发现，铰链和CH2结构域的两个变异热点，并且所有兔形目动物都共享CH1和CH2之间相同长度的铰链区域，表明兔形目恒定区维持一种有利的抗体结构或构象。
稳定的Kappa轻链
在兔子中，含有IGKC和IGKJ的kappa轻链基因座的基因片段经历了复制，导致存在两条不同的Kappa轻链（IGK1和IGK2）。IGKC1的等位基因b基因座同种异型可能是第一个被记录的免疫学多态性。血清学鉴定出不同的同种异型b基因座，b4、b5、b6以及一种不太出现的b9等。kappa轻链的遗传变异特别有趣，因为IGKC1位点是主要分子变化的位点：补充二硫键的形成将kappa轻链恒定区域中的额外Cy连接到可变或连接区域。b4、b5和b6家兔中IGKV第80位（IMGT编号系统中的96位）与IGKC1第171位之间的附加二硫键，以及b9家兔中部分但不是全部kappa轻链中J区第108位与171位之间的替代键。
兔IGKC1基因片段的等位基因间多样性程度已在大量研究中得到证实，揭示了在家养品种及其野生后代中发生的四种异型之间的氨基酸差异高达40%。在该属的原始分布范围内发现更多“野生型”b等位基因没有显着影响这个平均距离。这种差异与目前在脊椎动物MHC位点上观察到的相似甚至超过，在脊椎动物MHC位点上，等位基因之间的平均成对氨基酸距离通常为10-12%，在编码抗原结合裂缝的外显子上很少超过25%。
迄今为止，IGCK1轻链的极端等位基因多样性仅在兔子中发现，推测可能与域间二硫键的出现存在因果关系。过去曾认为这是“潜在同种异型”，了解多态性的基因组基础对潜在的进化途径至关重要。Northern blotting和兔子全基因组序列 OryCun 2.0基因组研究显示，潜在的异型性并不是兔子的普遍现象，b基因座等位基因是单个IGKC1基因的产物。这与血液样本中观察到的“潜在同种异型”现象完全不同。
参考文献
Pinheiro, A., Neves, F., Lemos de Matos, A. et al. An overview of the lagomorph immune system and its genetic diversity. Immunogenetics, 68, 83–107 (2016).
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