Integrative approaches defining the ontogeny, maintenance, and immune response dynamics of marginal-zone B cells

定义边缘区 B 细胞个体发育、维持和免疫反应动力学的综合方法

基本信息

  • 批准号:
    10660534
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 47.78万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-07 至 2027-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Strategically positioned as the gatekeepers between the circulation and the immune system, splenic marginal zone (MZ) B cells form a frontline of defense against blood-borne pathogens. They mediate early protective responses against diverse T-dependent and T-independent antigens, by employing strategies that blur the boundary between innate and adaptive immunity. In humans, MZ B cell deficiency is linked to reduced IgM titers and heightened susceptibility to sepsis and mortality related to encapsulated bacterial infections. In addition, impairment in their function and localization is associated with several autoimmune pathologies. Despite their importance, many aspects of the ontogeny and homeostasis of MZ B cells remain obscure. The establishment and maintenance of MZ B cells in their splenic niche are determined by a complex set of rules that regulate cell division, the influx of new bone marrow (BM) derived cells, death, and onward differentiation. We hypothesize that the rules governing MZ B cell dynamics evolve as we age, and are modulated significantly during immunogenic encounters, resulting in a profound variation in their niche size and clonal composition. Here, we propose a unique integrative approach that synthesizes mathematical and experimental strategies to quantitatively map the developmental trajectories of MZ B cells and dissect the mechanisms that maintain their numbers and clonal diversity, across the lifespan. Specifically, we will develop mechanistic mathematical models to describe the data derived from a validated experimental system in which one can track the constitutive replacement within the MZ B cell compartment, over long timescales in healthy mice. This approach will allow us to measure turnover, reveal any heterogeneity within the MZ B cell pool, and define their developmental trajectories. Further, we will adopt and extend these deterministic models to identify the rules governing the establishment of MZ B cell niche in early life and formulate them as PDE systems to quantify the dynamic transitions in cells’ ability to persist, as a function of time since their compartmental entry. Next, we will develop a dynamical modeling strategy to map B cell differentiation pathways during immune responses, using novel mouse strains expressing an antigen-inducible reporter gene and B cell-specific mutations in Notch2. Lastly, we will employ a computational pipeline to study the single-cell immune repertoire and transcriptomic profiles of activated B cells and to generate phylogenetic trees of antigen-specific clones as they diversify during immune responses.
项目概要 脾边缘作为循环系统和免疫系统之间的看门人 B 区 (MZ) 细胞形成防御血源性病原体的前线,它们介导早期保护性作用。 通过采用模糊 T 依赖性和 T 非依赖性抗原的策略, 先天免疫和适应性免疫之间的界限 在人类中,MZ B 细胞缺陷与 IgM 减少有关。 滴度和哮喘对败血症的易感性以及与封装细菌感染相关的死亡率。 此外,其功能和定位受损与多种自身免疫性疾病有关。 尽管 MZ B 细胞很重要,但其个体发育和稳态的许多方面仍然不清楚。 MZ B 细胞在脾脏生态位中的建立和维持由一组复杂的因素决定 调节细胞分裂、新骨髓 (BM) 衍生细胞的流入、死亡等的规则 我们率先提出控制 MZ B 细胞动态的规则会随着年龄的增长而演变,并且正在变化。 在显着免疫原性的遭遇过程中受到调节,导致其生态位大小发生深刻变化 在这里,我们提出了一种独特的综合方法,综合了数学和克隆组成。 定量绘制 MZ B 细胞发育轨迹并剖析的实验策略 在整个生命周期中维持其数量和克隆多样性的机制。 具体来说,我们将开发机械数学模型来描述从经过验证的数据中得出的数据 实验系统,其中可以追踪 MZ B 细胞室内的组成型替换, 这种方法将使我们能够测量健康小鼠的长期变化,揭示任何变化。 MZ B 细胞池内的异质性,并定义它们的发育轨迹此外,我们将采用。 并扩展这些确定性模型来确定控制 MZ B 细胞生态位建立的规则 早期生命并将它们制定为偏微分方程系统来量化细胞持续能力的动态转变, 作为自进入隔室以来的时间的函数 接下来,我们将开发动态建模策略。 使用表达 B 细胞分化途径的新型小鼠品系来绘制免疫反应期间的 B 细胞分化途径 最后,我们将采用Notch2 中的抗原诱导报告基因和B 细胞特异性突变。 研究激活 B 的单细胞免疫库和转录组谱的计算流程 细胞并在免疫反应期间多样化时生成抗原特异性克隆的系统发育树。

项目成果

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