原標題：工學院熊春陽團隊在Science Signaling發文報道B淋巴細胞活化過程中免疫突觸內機械力的特徵及機制

2018年8月7日，北京大學工學院熊春陽團隊與合作者在Science Signaling在線發表了題爲“Profiling the origin, dynamics, and function of traction force in B cell activation”（B淋巴細胞活化過程中牽引力的起源、動態特徵和功能）的研究論文，報道了B淋巴細胞活化過程中，免疫突觸內產生機械牽引力的詳細特徵和相關機制。

B淋巴細胞作爲抗體免疫應答過程中的重要參與者，維繫着人類的健康。B細胞的免疫活化進程在其細胞表面的B細胞受體（BCR）識別外來病原體抗原後啓動。前期工作揭示B細胞接觸到抗原呈遞細胞（APC）表面展示的抗原、進行免疫活化的過程中，會產生明顯的鋪展-收縮現象，從而將抗原集中在B細胞與APC接觸面的中央，形成高級免疫突觸結構。這一鋪展-收縮過程是由B細胞產生的牽引力所引起的，但牽引力的具體特徵及機制並不清楚。

該研究根據B細胞的特點改進了傳統的牽引力顯微鏡（Traction Force Microscopy，TFM）技術，結合共聚焦活細胞成像系統對B細胞活化過程產生牽引力的時空動態特徵、調控分子機制等作以深入探索，並基於類風溼性關節炎患者與健康對照者外周血B細胞牽引力的差別提供了診斷或治療自身免疫疾病的新思路。

研究發現B細胞在模擬體內APC剛度的彈性基質表面，鋪展-收縮（活化）的過程中產生10-20nN的向心牽引力，牽引力在活化5分鐘內快速產生，其較強區域分佈在細胞與基質接觸面的外圍，該特徵可維持達30分鐘。肌動蛋白的重組、肌球蛋白和動力蛋白提供的回縮力均提供了牽引力產生的動力。利用敲除細胞系庫進行的篩選和回補實驗證明，近膜BCR信號通路的一些信號分子對牽引力的產生和維持有重要作用。分子機制上，局部BCR微簇體（microcluster）的聚集程度（熒光強度）與牽引力的強度呈正相關。類別轉化後的IgG B細胞相比於初始IgM B細胞產生了更強的牽引力，這一差異與膜聯免疫球蛋白mIg重鏈的胞內區序列有關。最後，研究者還發現類風溼性關節炎患者外周血B細胞會產生更強的牽引力，這可能與其識別自身抗原進行的異常活化有關。

該研究定量表徵了牽引力這一B淋巴細胞活化過程的重要指標，並系統性地探索了與牽引力的產生與維持相關的調控和影響機制，也爲B淋巴細胞的免疫活化和免疫調節研究提供了新的研究思路，對進一步瞭解自身免疫疾病，從而探索其致病機理、進而研發藥物或疫苗等工作提供了新的理論依據。

北京大學工學院熊春陽教授與清華大學生命學院劉萬里研究員爲論文的共同通訊作者，清華大學生命科學學院2013級博士生王君一與北京大學工學院2014級博士生林峯爲論文的並列第一作者。本研究需要高度整合生物力學、分子免疫學、生物化學、細胞生物學、高精度活細胞成像和模式生物工作等不同學科的交叉優勢，在研究過程中得到了北京大學工學院黃建永研究員、人民醫院慄佔國教授、清華大學環境學院陸韻研究員、中國科學院成都生物研究所王飛研究員、遼寧大學曾穎玥講師、清華大學陳應華教授、石彥教授等的大力支持。該研究由國家自然科學基金委、科技部和青年千人計劃等提供經費支持。

該項工作也是兩個團隊繼2013年在Journal of Immunology，2015年在European Journal of Immunology，2017年在eLife發表成果之後，在機械免疫學（Mechano-immunology）交叉研究方面的又一次成功合作。

北京大學工學院熊春陽教授團隊主要從事力學-微納米技術-生物醫學的交叉研究，包括細胞力學、微流控生物芯片、軟材料的微納米力學測試等。開發的細胞牽引力顯微鏡技術可實現對細胞牽引力的高分辨、非標記、實時動態、高通量定量表徵(包括心肌細胞、平滑肌細胞收縮力、腫瘤細胞粘附遷移力、幹細胞增殖分化力、免疫細胞激活力等)，在開展相關基礎研究的同時，也在探索將其應用於相關疾病的診斷與分型、藥物篩選及藥物安全性評價等。

編輯：白楊