B cell clonality and DNA repair in the germinal center

Abstract

This thesis explores B-cell responses in germinal centers (GCs), transient structures in lymphoid organs crucial for antibody diversification. We analyzed B-cell receptor repertoires in individual GCs within a human lymph node, revealing marked heterogeneity and shared B-cell clones across GCs. This indicates migration and re-engagement of antigen-experienced B cells, suggesting convergent evolution of individual GCs, aligning with mouse studies. Currently, there is little consensus on how to exactly define a B-cell clone. We explored different definitions of B-cell clones and and assessed their impact on B-cell diversity metrics. We propose that intermediate stringency in clonal grouping resulted in the most biologically plausible results. Additionally, we developed a multiscale computational model to simulate B-cell (clonal) dynamics in the GC. The simulations of the model are in good agreement with experimental data from individual GCs and can potentially bridge the gap between experimental data and computational immunology.Furthermore, we investigated the E3 ubiquitin ligase Huwe1's role in B-cell function. Our results demonstrate Huwe1's essential role in B-cell proliferation, class switch recombination, and somatic hypermutation by regulating the C-MYC transcription factor's output. This thesis enhances our understanding of B-cell biology, offering new insights into immune responses and adaptive immunity regulation. Our methodological approaches and findings could potentially be applied for future diagnostic and therapeutic benefits in immunology.

Η παρούσα διατριβή διερευνά τις αποκρίσεις των Β-λεμφοκυττάρων στα βλαστικά κέντρα (GCs), παροδικές δομές στα λεμφικά όργανα που είναι καθοριστικές για τη διαφοροποίηση και τη βελτιστοποίηση των αντισωμάτων. Αναλύσαμε τα ρεπερτόρια των υποδοχέων Β-κυττάρων (BCR) σε μεμονωμένα βλαστικά κέντρα ενός ανθρώπινου λεμφαδένα, αποκαλύπτοντας έντονη ετερογένεια καθώς και την παρουσία κοινών κλώνων Β-κυττάρων μεταξύ διαφορετικών βλαστικών κέντρων. Το εύρημα αυτό υποδηλώνει μετανάστευση και επανενεργοποίηση Β-κυττάρων με προηγούμενη αντιγονική εμπειρία, γεγονός που υποστηρίζει την έννοια της συγκλίνουσας εξέλιξης των επιμέρους βλαστικών κέντρων, σε συμφωνία με μελέτες σε πειραματικά μοντέλα ποντικών. Επί του παρόντος, δεν υπάρχει ευρεία συμφωνία σχετικά με τον ακριβή ορισμό ενός κλώνου Β-κυττάρων. Διερευνήσαμε διαφορετικούς ορισμούς κλωνικής ομαδοποίησης και αξιολογήσαμε την επίδρασή τους στους δείκτες ποικιλομορφίας των Β-κυττάρων. Προτείνουμε ότι ενδιάμεση αυστηρότητα στον καθορισμό των κλώνων αποδίδει τα πιο βιολογικά εύλογα και συνεπή αποτελέσματα. Παράλληλα, αναπτύξαμε ένα πολυκλιμακικό υπολογιστικό μοντέλο για την προσομοίωση της κλωνικής δυναμικής των Β-κυττάρων στα βλαστικά κέντρα. Οι προσομοιώσεις του μοντέλου παρουσιάζουν υψηλό βαθμό συμφωνίας με τα πειραματικά δεδομένα από μεμονωμένα βλαστικά κέντρα και μπορούν να γεφυρώσουν το χάσμα μεταξύ πειραματικής έρευνας και υπολογιστικής ανοσολογίας. Επιπλέον, διερευνήσαμε τον ρόλο της E3 λιγάσης της ουβικουιτινικής Huwe1 στη λειτουργία των Β-κυττάρων. Τα αποτελέσματά μας αναδεικνύουν τον ουσιώδη ρόλο της Huwe1 στον πολλαπλασιασμό των Β-κυττάρων, στην αλλαγή ισοτύπου (class switch recombination) και στη σωματική υπερμετάλλαξη (SHM), μέσω της ρύθμισης της μεταγραφικής δραστηριότητας του μεταγραφικού παράγοντα C-MYC. Συνολικά, η διατριβή αυτή ενισχύει την κατανόησή μας για τη βιολογία των Β-κυττάρων, προσφέροντας νέες γνώσεις σχετικά με τις ανοσολογικές αποκρίσεις και τη ρύθμιση της προσαρμοστικής ανοσίας. Οι μεθοδολογικές προσεγγίσεις και τα ευρήματά μας ενδέχεται να αξιοποιηθούν στο μέλλον για διαγνωστικές και θεραπευτικές εφαρμογές στον τομέα της ανοσολογίας.