背景
免疫组库数据分析
免疫组库

免疫组库 (Immune repertoire, IR) 是指在任何时间、某个个体的所有功能多样性B细胞和 T 细胞的总和。免疫组库技术以T/B淋巴细胞为研究目标,以多重PCR或5’RACE技术目的扩增决定B细胞受体或T细胞受体多样性的互补决定区(CDR3),再结合高通量测序技术,全面评估免疫系统的多样性。通过对机体的高通量的免疫大数据的进行分析挖掘,找出疾病相关特异性序列克隆,对疾病的早期诊断和预防提供参考;同时还能为伴随治疗,免疫治疗和单克隆抗体的制备等以精准医疗(Precision Medical)为导向的治疗策略带来革命性的改变。

人体微环境内负责保卫机体的免疫细胞主要有T细胞、B细胞、巨噬细胞、树突细胞等,这些专职免疫细胞具有独特的结构和功能,并含有独特的免疫细胞亚群和功能分子。T、B细胞是人体主要的淋巴细胞,分别负责细胞免疫和体液免疫,T细胞受体(TCR)和B细胞受体(BCR)由多条肽链组成,具有抗原结合特异性,每条肽链的互补决定区(CDR,又称超变区)氨基酸组成和排列顺序呈现高度多样性,构成容量巨大的TCR和BCR库,研究表明亚型越多,越能有效抵抗细菌、病毒等病原体侵袭,亚型越少越容易感染疾病。目前新兴的免疫组库研究重点就集中在研究CDR区域的多样性上。


T细胞抗原受体(T cell receptor,TCR)是T细胞特异性识别和结合抗原肽-MHC分子的分子结构,大多数TCR由α和β肽链组成,每条肽链又可分为可变区(V区),恒定区(C区),跨膜区和胞质区等几部分,而α和β两条肽链的V区(Vα、Vβ)又各有三个高变区CDR1、CDR2、CDR3,其中以CDR3变异最大,直接决定了TCR的抗原结合特异性。TCR的CDR3由V、D、J三个基因编码,在淋巴细胞的成熟过程中,通过V、D、J基因的重排形成了各种重组序列片段,这就解释了人类基因组及蛋白组学揭示的有限基因数目编码几乎无限蛋白种类的原因。


B细胞抗原受体((B cell receptor, BCR)是B细胞识别抗原的一种膜表面免疫球蛋白,具有抗原结合特异性。BCR由两条重链和两条轻链连接而成,其中重链分为可变区(V区)、恒定区(C区)、跨膜区及胞质区;而轻链则只有V区和C区。V区由VH和VL两个结构域组成,它们各由三个互补决定区(CDR1、CDR2和CDR3)组成,CDR的氨基酸组成和排列顺序呈现高度多样性,在同一个体内,可高达109~1012,构成容量巨大的BCR库,赋予个体识别各种抗原、产生特异性抗体的巨大潜能,这三个CDR均参与对抗原的识别,共同决定BCR的抗原特异性。

免疫组库拥有广阔的应用领域,可提供个体某一特定时期完整的多样性信息,探究抗体与TCR在适应性免疫过程中的变化。使得免疫组库在疫苗和医药的发展、生物标志物的发现、最小残余疾病检测、自身免疫性疾病的研究以及移植后监测等都具有应用价值。


所得免疫组数据可进行以下用途:


1.疫苗与新药研发;

2.个体在特定外源或内源疾病状态下,不同时期免疫系统的变化;

3.生物标志物的筛选(包括癌症或感染性疾病);

4.自身免疫疾病的研究;

5.器官移植的监测与研究;

6.过敏反应的相关研究;

7.细胞治疗效果的监测;

8.其他任何可能改变免疫系统状态进而产生深远影响的因子的研究。