MHC分子（主要组织相容性复合体）：抗原呈递机制与HLA人源化小鼠模型在免疫学研究中的应用

MHC分子（主要组织相容性复合体）是免疫系统中负责抗原呈递的核心分子。人源MHC称为HLA（人类白细胞抗原），鼠源MHC称为H-2复合体，两者在免疫学研究小鼠实验中均有广泛应用。MHC I类分子呈递内源性抗原给CD8⁺ T细胞，MHC II类分子呈递外源性抗原给CD4⁺ T细胞。本文系统介绍MHC蛋白结构、抗原呈递过程及T细胞识别机制，并介绍南模生物自主研发的HLA人源化小鼠模型——一系列用于药效评估和安全性评价的基因修饰模型。

目录

MHC分子简介——人源HLA与鼠源H-2复合体

MHC蛋白结构与功能——I类与II类分子的异二聚体结构

抗原呈递过程——内源性与外源性两条途径

T细胞与MHC分子的相互作用——TCR识别机制

总结——MHC在免疫防御中的关键地位

南模生物HLA人源化小鼠模型——基因修饰模型资源

大家好，这里是小编。

无论是人类还是小鼠，我们的免疫系统里都有一个至关重要的守护者——主要组织相容性复合体（Major Histocompatibility Complex，MHC）。它不仅是身体抵御外来入侵者的前线战士，更是免疫学研究中的明星分子。

你是否好奇过，当病原体侵入时，免疫系统是如何精准识别并消灭它们的？这一切的背后，都离不开MHC分子的作用。

今天，小编就带大家一起探索MHC分子与抗原呈递细胞（APC）及T细胞之间的奇妙关系——从人源和鼠源MHC的分类，到抗原呈递的完整过程，再到T细胞如何识别MHC呈递的抗原片段。

图1：MHC分子与抗原呈递细胞APC [1]

1. MHC分子简介

人源MHC

编码人类主要组织相容性复合体（MHC）的基因HLA（人类白细胞抗原）位于第6号染色体短臂。基因产物MHC分子表达在不同细胞表面，在T细胞的分化和成熟中起重要作用，启动和调控T细胞免疫反应，主要参与抗原呈递，并且和自身免疫也密切相关。

人源MHC主要分为3类，其中两类参与抗原呈递过程：

I类分子：负责呈递胞内病原体的抗原片段

II类分子：主要呈递胞外抗原

图2：人源MHC的分类（图片来源于Janeway's Immunobiology）

鼠源MHC

在小鼠中，MHC被称为H-2复合体。小鼠的H-2基因位于第17号染色体上。H-2具有高度多态性，每种实验室常用的免疫学研究小鼠都是拥有独特MHC单体型的纯合子，这些独特的单体型被标记为（a、b、d、k、q、s等）：

BALB小鼠：含H-2Kd、H-2Dd、H-2Ld、IAd、I-Ed

C57BL小鼠：含H-2Db、H-2Kb、I-Ab

鼠源H-2分子主要分为I类（如H-2K、H-2D、H-2L）和II类，它们的功能与人类中的HLA分子相似。了解不同免疫学研究小鼠品系的H-2单体型，对于设计免疫相关实验方案至关重要。

图3：鼠源MHC的分类（图片来源于Janeway's Immunobiology）

2. MHC蛋白结构与功能

MHC分子由两条多肽链组成，一条重链和一条轻链。它们共同形成一个抗原结合槽，用来装载并呈递抗原片段给T细胞。这一过程对于免疫系统的抗原识别至关重要。

· I类分子

结构：由一条α重链和一条β2微球蛋白轻链组成，形成异二聚体

功能：主要参与内源性抗原（如病毒）的呈递，通过结合CD8⁺ T细胞受体，启动特异性免疫应答

· II类分子

结构：由两条α和β链以非共价键紧密结合形成异二聚体

功能：主要参与外源性抗原（如胞内菌）的呈递，通过结合CD4⁺ T细胞受体，激活特异性免疫反应

尽管人源和鼠源MHC分子在细节上有所不同，但它们的功能高度相似，都是通过识别和呈递抗原片段来激活T细胞。

3. 抗原呈递过程

抗原呈递是MHC分子的核心功能之一。当病原体侵入体内时，抗原呈递细胞（如巨噬细胞、树突状细胞等）会捕捉并处理病原体，将其分解成小片段。这些抗原片段会被装载进MHC分子的抗原结合槽中，然后通过细胞表面呈递给T细胞识别。

· 内源性抗原呈递

在内源性抗原呈递中，抗原首先被蛋白酶体降解为多肽片段，然后与MHC I类分子结合，最终呈递给CD8⁺ T细胞。

图4.  内源性抗原呈递

· 外源性抗原呈递

在外源性抗原呈递中，抗原被溶酶体内的蛋白酶降解，与MHC II类分子结合，最终呈递给CD4⁺ T细胞。这一过程是免疫系统识别并清除外来威胁的关键步骤。

图5.  外源性抗原呈递途径

4. T细胞与MHC分子的相互作用

T细胞是免疫系统中的"士兵"，它们通过T细胞受体（TCR）识别MHC分子呈递的抗原片段。一旦识别成功，T细胞就会被激活，进而发动免疫反应。T细胞与MHC分子的配合是免疫防御机制的核心环节。

5. 总结

MHC分子在免疫系统中扮演着不可或缺的角色。它们通过精确的抗原呈递机制，确保T细胞能够有效地识别并应对各种病原体。T细胞通过其受体（TCR）识别MHC分子所呈递的抗原片段，这种相互作用启动了特异性免疫应答，使免疫系统能够精准地识别和清除病原体。

了解MHC的结构和功能，有助于我们更好地认识免疫系统的工作原理，并为开发新的免疫疗法提供理论基础。

6. 南模生物HLA人源化小鼠模型

做免疫学研究的小伙伴可能最关心：有没有合适的人源化小鼠模型来研究人类MHC/HLA在疾病中的作用？

南模生物长期致力于药物靶点人源化模型研究领域，自主研发了一系列HLA靶点人源化小鼠模型，为相关药物的药效评估和安全性评价提供了有力的工具。这些基因修饰模型可用于研究HLA在免疫应答、自身免疫疾病、移植排斥等过程中的作用，部分信息见下表：

图6. 南模生物药物靶点人源化模型信息表

如您正在寻找适合免疫学研究小鼠实验的人源化小鼠模型或其他基因修饰模型，欢迎随时联系我们咨询验证数据及定制服务。下期小编将继续为大家带来更多免疫学相关知识，敬请期待！

关于我们

上海南方模式生物科技股份有限公司（Shanghai Model Organisms Center, Inc.，简称"南模生物"），成立于2000年9月，是一家上交所科创板上市高科技生物公司（股票代码：688265），始终以编辑基因、解码生命为己任，专注于模式生物领域，打造了以基因修饰动物模型研发为核心，涵盖多物种模型构建、饲养繁育、表型分析、药物临床前评价等多个技术平台，致力于为全球高校、科研院所、制药企业等客户提供全方位、一体化的基因修饰动物模型产品解决方案。

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参考文献：

[1] Nicholson LB. The immune system. Essays Biochem. 2016;60(3):275-301.