兔單抗——兔免疫系統(tǒng)及其遺傳多樣性概述

歐洲兔子(Oryctolagus cuniculus)是廣泛用于研究免疫學和傳染病實驗的兔品種。研究顯示，歐洲兔有超過200個VH基因，但只表達一個最靠近D區(qū)的VH1基因——IGHV，并利用IGHV產(chǎn)生80-90%的抗體庫。所有兔重鏈上都存在這種VHa同種異型標志，表現(xiàn)為孟德爾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編碼，VHn基因在VDJ重排中的低頻率使用源于兔祖先對病原體的免疫反應。主要重排VH1a基因的正常兔，在幼年闌尾和其他腸道相關淋巴組織的初級免疫前庫發(fā)育過程中以及在次級淋巴組織（如脾臟和淋巴結）的生發(fā)中心中，利用體細胞高突變和類基因轉換機制使重排的重鏈VHDH和輕鏈VJ基因多樣化。在對感染或免疫的特異性免疫反應期間，兔子會在那里產(chǎn)生已知的高親和力、高特異性抗體。

VH區(qū)基因多樣性
歐洲家兔具有良好的VH區(qū)基因多樣性。存在三種血清學上定義的VHa異型：a1、a2和a3（±20%氨基酸序列差異），此外還有伊比利亞半島algirus亞種特有的VHa異型a4。VHa譜系的分化早于Lepus和Oryctolagus種屬分化。根據(jù)兔同種異型VH1a1、VH1a2和VH1a3編碼基因之間的序列差異，以及人與小鼠VH基因序列之間的序列差異，推測VH1多態(tài)性已經(jīng)持續(xù)了約5千萬年前。歐洲Lepus的VH基因測序發(fā)現(xiàn)一個sL譜系和古老的VH譜系，推測VH特異性可能與環(huán)境有關。兔科使用不同的VH譜系生成抗體庫，這表明兔科VH基因可能受到特定病原體施加的強大選擇壓力。

復雜的IgA系統(tǒng)
哺乳動物中IgG、IgE、IgA的基因數(shù)量和分子結構存在差異，歐洲兔是其中獨特的一種。歐洲兔沒有編碼IgD的基因和編碼IgE、IgM的單個基因。大多數(shù)哺乳動物都有一個IGHA基因，人類、黑猩猩、大猩猩和長臂猿有兩個，而歐洲兔擁有觀察到的最復雜的IgA系統(tǒng)。歐洲兔有13個IGHA基因編碼13個IgA亞類；在這13個亞類中，有11個在粘膜組織中表達并差異分布。對其他兔形目動物（Lepus，Sylvilagus和Ochotona）的基因組DNA樣本的Southern分析顯示了多個Cα雜交片段。表明可能兔形目動物IGHA基因擴增發(fā)生在兔形目動物的祖先中，并且可能是一個持續(xù)的系統(tǒng)，在不同兔形目動物種之間具有很高的變異性。

獨特的IgG系統(tǒng)
絕大多數(shù)哺乳動物都有多個IgG亞類，馬有7個IgG亞類，歐洲兔只有一個IgG基因。后來對6個leporids屬Bunolagus、Brachylagus、Lepus、Pentalagus、Romerolagus和Sylvilagus的完整IGHG基因進化研究發(fā)現(xiàn)，鉸鏈和CH2結構域的兩個變異熱點，并且所有兔形目動物都共享CH1和CH2之間相同長度的鉸鏈區(qū)域，表明兔形目恒定區(qū)維持一種有利的抗體結構或構象。

穩(wěn)定的Kappa輕鏈
在兔子中，含有IGKC和IGKJ的kappa輕鏈基因座的基因片段經(jīng)歷了復制，導致存在兩條不同的Kappa輕鏈（IGK1和IGK2）。IGKC1的等位基因b基因座同種異型可能是第一個被記錄的免疫學多態(tài)性。血清學鑒定出不同的同種異型b基因座，b4、b5、b6以及一種不太出現(xiàn)的b9等。kappa輕鏈的遺傳變異特別有趣，因為IGKC1位點是主要分子變化的位點：補充二硫鍵的形成將kappa輕鏈恒定區(qū)域中的額外Cy連接到可變或連接區(qū)域。b4、b5和b6家兔中IGKV第80位（IMGT編號系統(tǒng)中的96位）與IGKC1第171位之間的附加二硫鍵，以及b9家兔中部分但不是全部kappa輕鏈中J區(qū)第108位與171位之間的替代鍵。
兔IGKC1基因片段的等位基因間多樣性程度已在大量研究中得到證實，揭示了在家養(yǎng)品種及其野生后代中發(fā)生的四種異型之間的氨基酸差異高達40%。在該屬的原始分布范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)更多“野生型”b等位基因沒有顯著影響這個平均距離。這種差異與目前在脊椎動物MHC位點上觀察到的相似甚至超過，在脊椎動物MHC位點上，等位基因之間的平均成對氨基酸距離通常為10-12%，在編碼抗原結合裂縫的外顯子上很少超過25%。

迄今為止，IGCK1輕鏈的極端等位基因多樣性僅在兔子中發(fā)現(xiàn)，推測可能與域間二硫鍵的出現(xiàn)存在因果關系。過去曾認為這是“潛在同種異型”，了解多態(tài)性的基因組基礎對潛在的進化途徑至關重要。Northern blotting和兔子全基因組序列 OryCun 2.0基因組研究顯示，潛在的異型性并不是兔子的普遍現(xiàn)象，b基因座等位基因是單個IGKC1基因的產(chǎn)物。這與血液樣本中觀察到的“潛在同種異型”現(xiàn)象完全不同。
 
參考文獻
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).