感染与疫苗接种过程中的非平衡抗原识别

对急性初次感染的免疫应答是抗原增殖、初始 B 细胞分子识别及其后续增殖与抗体分泌的耦合过程。该过程包含一个根本问题：对呈指数时间依赖的抗原信号的识别。在此我们表明，B 细胞可通过一种调谐的动力学校对机制高效识别新抗原，其中分子识别机制适应了免疫组库的复杂性。该过程产生有效、特异且快速的抗原识别，维持一组遗传上不同的 B 细胞谱系作为亲和力成熟的输入。我们表明初次感染的增殖-识别动力学是一个广义的 Luria-Delbrück 过程，类似于经典涨落实验的动力学。这一映射建立了信号识别动力学与演化之间的联系。我们推导了活化免疫组库的相应统计：抗原结合亲和力、期望大小与活化 B 细胞克隆频率通过幂律相关联，这定义了广义 Luria-Delbrück 过程的类别。其指数取决于抗原与 B 细胞增殖速率、校对步数以及初始组库的谱系密度。我们将模型扩展以纳入时空过程，包括疫苗接种的扩散-识别动力学。发现活化小鼠免疫组库的实证数据与涉及约三步校对的活化一致。该模型预测了急性感染与疫苗接种的关键临床特征，包括精英中和者的出现与免疫衰老的效应。更广泛地，我们的结果将感染与疫苗接种确立为探测免疫组库全局架构与功能原理的新探针。