淋巴细胞发育与受体多样性¶

有限的胚系基因片段可以在 B、T 细胞发育过程中组装成多样的抗原受体。细胞在组装前后经历连续检查：受体能否成为完整蛋白，能否把信号传入细胞，是否会对自身成分产生危险反应，以及 T 细胞受体能否读取本人的 MHC。成熟初始淋巴细胞库因而是基因生成、细胞选择和组织存活共同留下的群体。

每个成功发育的淋巴细胞通常以一套主要受体特异性建立克隆身份。抗原进入机体后，主要从这个预存细胞库中选择并扩增能够识别相应抗原形式的克隆。克隆选择的可行性来自先生成多样性、再淘汰无用或危险组合的次序；受体怎样触发效应和记忆则属于发育完成后的阶段。

分段基因组装产生受体可变区¶

B 细胞受体（B-cell receptor，BCR）的膜型免疫球蛋白由两条相同重链和两条相同轻链组成，每个抗原结合位点由一条重链与一条轻链的可变结构域共同形成；常规 αβ T 细胞受体（T-cell receptor，TCR）则由 α、β 两条链组成。每条链的可变结构域都由多个胚系片段中选出的组合编码：免疫球蛋白重链、TCR β 链和 TCR δ 链使用 V、D、J 三类片段，免疫球蛋白 κ／λ 轻链、TCR α 链和 TCR γ 链使用 V、J 两类片段。恒定区基因位于组装后的可变区下游，提供受体的结构和信号接口；首次 V(D)J 组合则建立可变区。¹

这些基因片段在祖细胞中彼此分离，在单个发育中淋巴细胞内才被重排成连续的可变区外显子。比较胚系细胞与抗体生成细胞的 DNA，曾直接显示免疫球蛋白序列在 B 细胞分化中发生体细胞重排；这项发现解决了有限基因组怎样生成庞大抗体库的问题，也说明同一个体的不同细胞可以具有受控的局部基因组差异。²

TCR α 与 δ 基因座的嵌套结构进一步把受体选择写进染色体。δ 基因座位于 α 基因座内部；发生典型 TCR α 重排时，夹在所选 Vα 与 Jα 之间的 DNA 连同 δ 基因座通常被删除，从而使已进入 αβ 路线的细胞不再生成完整 γδ TCR。受体链的基因座结构、开放时机和发育信号由此共同限制可用组合。

V(D)J 重排是受调控的 DNA 断裂与修复¶

每个可重排片段旁都有重组信号序列（recombination signal sequence，RSS），其中保守七聚体和九聚体之间隔着约 12 或 23 个碱基对。RAG1／RAG2 复合体通常把一个 12-RSS 与一个 23-RSS 配对后切开 DNA，这条 12／23 规则使片段按基因座允许的次序连接，例如免疫球蛋白重链先完成 D—J，再完成 V—DJ。RAG 负责识别和切割，编码端随后交给 DNA-PK、Artemis、XRCC4—DNA ligase IV 等非同源末端连接装置处理；这是一套淋巴细胞特异的启动程序与通用 DNA 修复机器的协作。³

编码端形成发夹后可被不对称打开，产生回文性的 P 核苷酸；末端还可被切除，末端脱氧核苷酸转移酶（terminal deoxynucleotidyl transferase，TdT）又能加入不以模板为依据的 N 核苷酸。接头处的增删最容易改变互补决定区 3（complementarity-determining region 3，CDR3），而 CDR3 正位于两条链共同形成的抗原接触面中央。许多重排会因移码、终止密码子或链配对失败而无效，细胞可利用另一等位基因或仍可用的下游片段再次尝试；持续失败的细胞则停在相应检查点并死亡。

受体库的生成多样性至少有三层：不同 V、D、J 片段的组合，接头处核苷酸增删，以及两条受体链的配对。三者相乘可产生远超实际淋巴细胞数目的潜在序列空间，个体实际拥有的细胞克隆数则由重排偏好、读框、蛋白装配、发育选择和有限细胞数量逐级限定；不同 DNA 重排也可能收敛到相同氨基酸序列。⁴

发育检查点把可用受体固定为克隆身份¶

重排按发育检查点依次进行。B 细胞先测试重链，再测试轻链；αβ T 细胞先测试 β 链，再组装 α 链。已经形成的重链或 β 链与替代链组成前受体，发出“可用、暂停重排、扩增并进入下一阶段”的信号。短暂增殖使一个成功的重链或 β 链随后能分别与多种轻链或 α 链配对，也把两条链的重排错开，减少同时切割多个受体基因座造成的染色体风险。

功能性重排形成后，对另一个等位基因继续重排的抑制称等位排斥。免疫球蛋白重链和 TCR β 链的排斥较严格，轻链还会因失败或自身反应而继续进行次级重排。TCR α 基因座则能在两个等位基因上连续利用不同 V、J 片段，直到某个 αβ TCR 通过阳性选择；少量成熟 T 细胞因此可在同一条 β 链旁表达两条 α 链。“一细胞一受体”描述维持主要克隆特异性的生物学原则，同时允许 TCR α 等基因座存在少量例外。⁵

B 细胞在骨髓中依次测试重链、轻链和自身反应¶

成年哺乳动物的早期 B 细胞发育主要发生在骨髓。定向进入 B 系的 pro-B 细胞先在免疫球蛋白重链基因座完成 D—J 和 V—DJ 重排；产生有读框的 μ 重链后，它与 VpreB、λ5 组成的替代轻链以及 Igα／Igβ 信号亚基形成 pre-BCR。pre-BCR 的信号终止进一步重链重排，促进一轮增殖，并使细胞随后在小 pre-B 阶段重新表达 RAG、开始 κ 或 λ 轻链重排。完整 μ 重链与轻链在表面形成 IgM 型 BCR 时，细胞进入未成熟 B 细胞阶段。⁶

刚形成的 BCR 随即在骨髓环境中接受自身反应性检查。若受体强烈结合多价自身抗原，未成熟 B 细胞可重新启动轻链重排，以新的轻链改变抗原结合面，这一过程称受体编辑；未能解除危险反应的细胞可被克隆删除。遇到可溶性自身抗原或得到不同强度、持续时间的信号时，一些细胞进入无反应状态。编辑、删除和无反应的权重随自身抗原的形式、受体信号和发育阶段而变，中央耐受由一组概率性命运共同形成。⁷

通过骨髓选择的细胞以过渡型 B 细胞身份进入脾等外周组织，继续接受 B 细胞激活因子（B-cell activating factor，BAFF）等生存信号并分化为滤泡 B 细胞、边缘区 B 细胞等成熟群体。成熟初始 B 细胞常在同一条已重排 VDJ 上通过选择性 RNA 加工同时表达 IgM 和 IgD；两种 BCR 的抗原结合面相同。IgM／IgD 共表达通过选择性 RNA 加工形成，区别于再次 V(D)J 重排和抗原刺激后的类别转换。B-1、边缘区和滤泡 B 细胞在发生时期、组织位置和反应倾向上各有偏倚，这些特征与 T 非依赖、T 依赖反应并非一一对应。

胸腺把 TCR 组装与组织迁移连接起来¶

T 系祖细胞从骨髓经血液进入胸腺，在 Notch 等局部信号下逐步固定 T 细胞命运。早期胸腺细胞不表达 CD4、CD8，称双阴性细胞；这一阶段 TCR γ、δ、β 基因座开始重排。产生可用 γδ TCR 的细胞可进入 γδ T 细胞路线，产生可用 β 链的细胞则以 β 链、替代 α 链 pTα 和 CD3 组成 pre-TCR，经 β 选择后停止 β 链重排并大量增殖。细胞继而同时表达 CD4、CD8，成为双阳性胸腺细胞并开始 TCR α 重排。⁸

αβ 与 γδ 命运由 TCR／pre-TCR 信号的性质和强度、Notch 与细胞因子环境、发育时期及祖细胞状态共同决定。γδ T 细胞的不同波次具有偏倚的 V 基因使用和组织归巢，许多亚群在进入外周前便取得一定效应倾向；其配体范围和选择方式也超出经典肽—MHC 限制。⁹

阳性与阴性选择共同塑造 αβ T 细胞库¶

双阳性胸腺细胞带着新组装的 αβ TCR 迁移于胸腺皮质。皮质胸腺上皮细胞（cortical thymic epithelial cell，cTEC）展示自身肽—MHC；能够产生适度、持续生存信号的 TCR 使细胞通过阳性选择，几乎不能读取本人 MHC 的细胞则因缺少信号而死亡。识别 MHC I 的细胞通常进入 CD8 单阳性路线，识别 MHC II 的细胞通常进入 CD4 单阳性路线，信号持续方式和转录程序把 MHC 限制与共受体命运连接起来。¹⁰

通过阳性选择的胸腺细胞向髓质迁移，在髓质胸腺上皮细胞（medullary thymic epithelial cell，mTEC）和树突状细胞展示的更广泛自身抗原前接受负选择。AIRE、FEZF2 等调控网络使 mTEC 表达许多通常局限于外周组织的蛋白，细胞间抗原转移又扩大了树突状细胞可呈递的自身肽。对这些自身肽—MHC 产生过强信号的克隆多被删除；一部分处于特定亲和力和细胞因子环境中的 CD4 胸腺细胞则进入 FOXP3\(^+\) 调节性 T 细胞路线。¹¹

阳性选择需要对自身肽—MHC 有一定反应，负选择又限制过强的自身反应；两者读取信号强度、持续时间、细胞位置和发育状态的组合。胸腺展示的自身状态及删除范围有限，外周耐受因而继续约束残留的自身反应性。最终形成的是可读取本人 MHC、总体受控的成熟初始 T 细胞库；耐受失效的后果见免疫耐受与自身免疫。¹²

发育产生的库仍会被外周环境继续筛选¶

离开骨髓或胸腺的成熟初始淋巴细胞携带已经形成的主要受体，在淋巴结、脾和黏膜淋巴组织间再循环。低水平受体信号、细胞因子和组织龛维持其存活，其中 T 细胞还依赖对自身肽—MHC 的弱识别；某个外来抗原进入次级淋巴器官后，只扩增其中能得到适当抗原、共刺激与细胞因子组合的克隆。TCR 序列通常作为稳定的克隆条形码传给子代；B 细胞在激活后则可能通过体细胞高变产生具有相近谱系、不同可变区序列的后代。

高通量适应性免疫受体库测序（adaptive immune receptor repertoire sequencing，AIRR-seq）可以统计样本中的 V、D、J 使用、CDR3 序列和克隆丰度，并与单细胞转录组结合，把受体链配对到细胞状态。测得的“库”是组织、取样量、扩增引物、测序深度和分析定义共同决定的切片；完整受体解释需要链配对，同一 CDR3 序列的抗原特异性还受另一条链与 HLA 背景影响。生成概率较高的公共序列可在多人中独立出现，序列共享也需要结合克隆来源证据判断。¹³

四种分子过程发生在不同阶段¶

受体库建立与抗体应答成熟涉及四种底物和结果不同的分子过程：

V(D)J 重排建立初始特异性¶

V(D)J 重排发生于 B、T 细胞早期发育，由 RAG1／RAG2 启动并借 NHEJ 完成。它从胚系 V、D、J 片段组装可变区 DNA，首次建立 BCR 或 TCR 的主要特异性；B、T 两类细胞都使用这套机制。

体细胞高变改写已组装的免疫球蛋白可变区¶

体细胞高变发生于抗原激活后的 B 细胞，常见于生发中心。AID 与易错修复在已重排的免疫球蛋白 V 区引入碱基变化，产生结合性质不同的同一克隆谱系后代，随后由抗原和辅助信号进行亲和力选择；TCR 不经历这项成熟过程。

类别转换重组改换重链恒定区¶

类别转换重组发生于激活后的 B 细胞，由 AID、转换区和 DNA 修复装置改变免疫球蛋白重链恒定区 DNA。转换本身保留当时的 VDJ 结合面，却可将效应接口改为 IgG、IgA 或 IgE 等类别；若体细胞高变同时发生，结合面仍可通过另一过程继续演化。

选择性 RNA 加工不重写受体 DNA¶

选择性剪接和加尾作用于同一重链初级转录本，使成熟 B 细胞形成相同 VDJ 的 IgM／IgD，或使分化中的 B 细胞在膜型与分泌型免疫球蛋白之间转换。它改变转录本和蛋白形式，已经组装的受体 DNA 保持不变。

体细胞高变与类别转换见B 细胞与抗体应答的生发中心反应；初始 T 细胞怎样被肽—MHC 和共刺激启动，见T 细胞激活与效应。区分发育期 RAG 重排、激活后 AID 作用和 RNA 加工，可以判断某项缺陷究竟减少淋巴细胞生成、改变抗原结合面，还是只改变抗体的恒定区和分泌形式。¹⁴

参考资料与延伸阅读¶

• Murphy K, Weaver C, Berg LJ. Janeway's Immunobiology. 10th ed. W. W. Norton, 2022.
• Schatz DG, Swanson PC. V(D)J recombination: mechanisms of initiation. Annual Review of Genetics. 2011;45:167–202.
• Nemazee D. Mechanisms of central tolerance for B cells. Nature Reviews Immunology. 2017;17:281–294.
• Ashby KM, Hogquist KA. A guide to thymic selection of T cells. Nature Reviews Immunology. 2024;24:103–117.
• Klein L, Kyewski B, Allen PM, Hogquist KA. Positive and negative selection of the T cell repertoire: what thymocytes see (and don't see). Nature Reviews Immunology. 2014;14:377–391.
• Ribot JC, Lopes N, Silva-Santos B. γδ T cells in tissue physiology and surveillance. Nature Reviews Immunology. 2021;21:221–232.
• Mhanna V, Bashour H, Lê Quý K, et al. Adaptive immune receptor repertoire analysis. Nature Reviews Methods Primers. 2024;4:6.