免疫系统和适应组

定义免疫组库和适应组

人体产生的每个 B 细胞和 T 细胞都只有一个受体克隆型。由于适应性免疫系统中的细胞数量是有限的，如果一种克隆型扩大，其他克隆型就会被取代。因此，适应性免疫系统由数量波动的细胞景观组成，这创造了您的个人免疫多样性。这种景观通常用术语“免疫库”和“适应组”来描述。

免疫组库是任何特定受体链的个体克隆型的完整集合，包括高度多样化的 CDR3 区域。研究免疫组库可以揭示一个人当前健康状况的很多信息，同时还可以提供他们一生中免疫挑战和变化的历史记录。 

适应组包含给定样本中表达的所有 B 细胞和 T 细胞受体基因。这包括所有 T 细胞受体 (TCR) α、β、δ 和 γ 链以及所有 b 细胞受体 (BCR) 重链和轻链。适应组还考虑了每条链相互结合的表达率。

有关 BCR 和 TCR 的背景信息，请参阅我们的 T 细胞和 B 细胞概述页面

免疫组库和适应组共同构成了 T 细胞和 B 细胞的完整景观，具有任何给定时间点的所有功能和结构多样性。

研究曲目和适应组的方法

过去，B 细胞和 T 细胞是通过免疫染色对细胞/大块样本进行表型分析来研究的。免疫染色可以在一定程度上揭示受体结合亲和力，但它不够灵敏，也不够全面，无法定量或定性地捕捉完整的库多样性。测序以识别正在表达的特定 BCR 和 TCR 基因可以提供更完整的免疫库和适应组图。

有多种方法可用于对免疫组库进行测序。一种选择是执行批量 RNASeq。RNAseq 提供了相当全面的基因表达信息，但其捕获大量完整 VDJ 序列的能力不足。这是因为 VDJ 区域很少作为一个完整读取进行测序；相反，许多不同的读取在测序后通过专门的软件¹拼接在一起。或者，可以使用一种称为 5’RACE 的技术更具体地针对 TCR 和 BCR 编码转录本。5’RACE 依赖于逆转录，理想情况下始于 C 基因。由于逆转录酶具有延伸限制（通常只有几 kb），5’RACE 可能偏向于扩增具有短 5’UTR 的基因片段。

多重 PCR (mPCR) 是一种很有前途的组库分析方法，因为它能够同时针对多种目标产物进行特异性靶向，但也存在一些挑战。每个引物都需要验证，并且扩增不同位点的引物对需要在同一反应系统中兼容。也就是说，它们需要在相似的条件下进行，并且不能在它们之间扩增，否则会产生引物二聚体。已经开发了两种多重 PCR 化学方法，称为 arm-PCR 和 dam-PCR，以解决这些挑战，专门用于对免疫组库和适应组进行测序。

有关 arm-PCR 和 dam-PCR 的更多信息，请访问我们的iRepertoire 扩增技术页面

免疫多样性作为生物标志物

免疫系统的多样性与多种生理状态和疾病相关，包括癌症、自身免疫和衰老。随着疾病进展和年龄增长，多样性趋于降低。因此，免疫系统多样性可能具有诊断和预后作用。

有关量化和分析免疫多样性的统计方法的信息，请访问我们的数据分析页面

最近的几项研究已经证明了免疫组库多样性与疾病状态之间的关系。去年，中国医学科学院的研究人员发现，肺癌患者的 TCR-gamma CDR3 多样性显著降低²。相反，阿拉巴马大学的研究人员发现，溃疡性结肠炎 (UC) 和克罗恩病 (CD) 患者的 TCR-beta CDR3 多样性明显更高³。此外，UC 和 CD 患者之间还存在疾病特异性克隆型扩增，而这些扩增并不常见。 

免疫组库测序的医学研究应用

了解疾病期间增殖的特定淋巴细胞可能有助于开发疫苗或治疗方法。例如，测序已用于识别结核病 (TB) 感染后增殖的γ/δ T 细胞的特定 VJ 重排模式⁴。目前唯一可用的结核病疫苗对成人不是特别有效，因此了解人体的天然保护机制至关重要。 

相关疾病的预后可能导致不同患者中相同或相似的克隆型趋同进化。识别出在患有相同疾病的患者中同时出现的两个独特的 CDR3（称为链状体）可能特别有用。因此，组库分析可以用于诊断或预后。美国国立卫生研究院今年早些时候的研究还表明，可能存在与多发性硬化症 (MS) ⁵相关的特定 CDR3 特征。目前尚无明确的 MS 诊断指标。同样，疾病结果良好的肝炎患者往往共享特定的 TCR-β 链⁶。因此，这些克隆型可以作为良好预后的生物标记。

最后，组库分析可用于追踪或预测治疗反应。已证实终末期肾病患者的治疗反应与 TCR-β 链中的 V 和 J 基因使用相关⁷。组库分析还可用于研究和追踪治疗前后与癌症微环境相关的肿瘤浸润淋巴细胞和克隆型。

有关 TCR 和 BCR 组成的更多案例研究， 请参阅我们关于免疫组库测序的页面 

参考

1. Bolotin, DA 等人。根据 RNA 测序数据进行抗原受体库分析。Nat  Biotechnol。35  (10) , 908-911 (2017)。

2. Chen, H. 等人。 通过高通量测序分析对肺癌患者人类 T 细胞受体 γδ 互补决定区 3 库的模式进行分析。Cell  . Mol. Immunol.  16 , 250–259 (2019)。

3. Wu, J. 等人。 扩展的 TCRβ CDR3 克隆型可区分克罗恩病和溃疡性结肠炎患者。 粘膜免疫学。11，1487–1495  （ 2018 年）。

4. Cheng, C. 等。 下一代测序揭示肺结核患者 γδ T 细胞受体库的变化。Sci  . Rep. 8 , 1–13 (2018)。

5. Sousa, A. de PA 等人。 神经免疫介导疾病患者 TCR-β 库综合分析。Sci  . Rep.  9，1–10（2019 年）。

6. Jiang, Q. 等。 患者共享的 TCRβ-CDR3 克隆型与慢性乙型肝炎的良好预后相关。 欧洲免疫学杂志 。48，1539–1549 (2018)。

7. Wong, HS-C. 等人。T 细胞受体的 VJ 组合可预测终末期肾病患者对促红细胞生成素的反应。J  . Biomed. Sci.  24，43（2017 年）。