華銀康教你一文學(xué)會(huì )免疫組庫的應用
2023-02-23 閱讀數:2622
人體有三道防線(xiàn)抵御病原體的攻擊:皮膚和黏膜及其分泌物構成第一道防線(xiàn),體液中的殺菌物質(zhì)(如溶菌酶)和吞噬細胞構成第二道防線(xiàn),主要由免疫器官和免疫細胞構成第三道防線(xiàn)。根據多種免疫系統相關(guān)資料表明,人體的第三道防線(xiàn)在抵抗外來(lái)病原體和抑制腫瘤方面具有十分重要的作用。
免疫組庫(Immune Repertoire, IR)是指在任何指定時(shí)間,某個(gè)個(gè)體的循環(huán)系統中所有功能多樣性B細胞和T細胞的總和。免疫組庫測序是結合高通量測序技術(shù),對機體免疫組庫的多樣性及每種T、B細胞克隆的獨特性序列組成和變化進(jìn)行分析,從而全面評估機體的免疫狀態(tài),明確疾病與T、B細胞克隆組成及變化之間的關(guān)系。在不同的疾病條件下,免疫組庫會(huì )發(fā)生很大的變化,BCR 或 TCR 基因單克隆性表達,使淋巴細胞呈現為克隆性增殖,對于診斷和治療具有重要的指導意義。
免疫組庫可用于腫瘤免疫治療、自身免疫性疾病、炎癥反應、感染類(lèi)疾病、抗體、移植,及其他與T/B細胞有關(guān)的疾病,它是進(jìn)行測序以及長(cháng)期監測是疾病早期發(fā)現、診斷以及療效預測評估的重要方法。
應用方向
01
免疫病理過(guò)程研究
例如,拉斯穆森腦炎(RE)是一種罕見(jiàn)的兒科癲癇疾病伴隨有半腦炎癥和進(jìn)行性神經(jīng)系統缺陷。為了闡明RE的免疫病理過(guò)程,德國明斯克大學(xué)神經(jīng)學(xué)研究所對RE患者的22例血樣,2例腦脊液,和5例腦組織切片樣本還有兒科樣本參照進(jìn)行T細胞受體(TCR)測序。發(fā)現RE病人樣本表現為外CD8+ T細胞的擴散并且其長(cháng)度與疾病的嚴重程度相關(guān)。同時(shí)提示在RE中,外周擴散的CD8+淋巴細胞的抗原特異性的侵害與中樞神經(jīng)系統(CNS)相互對抗,可通過(guò)限制其進(jìn)入CNS來(lái)被改善。
RE特異性克隆具有較短的CDR3區域和Vβ基因
文獻來(lái)源:
Schneider-Hohendorf T, Mohan H, Bien CG, et al. CD8(+) T-cell pathogenicity in Rasmussen encephalitis elucidated by large-scale T-cell receptor sequencing. Nat Commun. 2016;7:11153 ; PubMed Central PMCID: PMCPMC4822013.
02
免疫生物學(xué)研究
檢測免疫系統的多樣性,Glanville等利用Capture-Recapture 方法估計了IGM的種類(lèi)高達3.5×1010種。
抗體庫中重鏈和輕鏈CDRs的多樣性估計
參考文獻:
Glanville J, Zhai W, Berka J, et al. Precise determination of the diversity of a combinatorial antibody library gives insight into the human immunoglobulin repertoire[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2009, 106(48): 20216-20221.
03
疫苗研究
免疫組測序技術(shù)可以精確的描述免疫系統的特點(diǎn)和狀態(tài),可以展示生物體注射疫苗后的免疫系統的變化。免疫組庫測序技術(shù)在疫苗研發(fā)、疫苗有效性測試、特定抗原的抗體發(fā)掘、疫苗免疫性濁量等方面有廣泛的應用價(jià)值。
參考文獻:
Galson J D, Pollard A J, Truck J, et al. Studying the antibody repertoire after vaccination: practical applications[J]. Trends Immunol, 2014, 35(7): 319-331.
04
癌癥治療與監控功能:微小殘留病
微小殘留?。╩inimal residual disease,MRD)監控:白血病人經(jīng)過(guò)治療以后,體內白血病細胞數量通常會(huì )下降至正常水平。白血病誘導化療完全緩解后(或骨髓移植治療后),在體內殘留少量白血病細胞的狀態(tài),通常稱(chēng)有白血病細胞微小殘留(MRD)。由MRD引起白血病的復發(fā)經(jīng)常會(huì )使得病人及醫生措手不及,因此對微小殘留靈敏的檢測和監控十分重要。
通過(guò)高通量測序分析免疫組庫,對比正常人群的免疫組庫和白血病人的免疫組序列,找出相關(guān)致病克隆。通常,一個(gè)致病克隆對應一個(gè)白血病細胞,通過(guò)摻入一定量的已知拷貝數的分子標記,就可以相對精確地判斷出病人體內白血病細胞的數量,從而及時(shí)指導白血病的臨床治療及用藥。
高通量測序與多參數流式細胞術(shù)治療前和治療后第29天B淋巴母細胞頻率比較,通過(guò)高通量測序(紅色)或多參數流式細胞術(shù)(藍色;N=91)鑒定出克隆B淋巴細胞
參考文獻:
Wu D1, Emerson RO2, Sherwood A2, et al. Detection of minimal residual disease in B lymphoblastic leukemia by high-throughput sequencing of IGH.Clin Cancer Res. 2014 ,20(17):4540-4548.
05
免疫組庫在腫瘤異質(zhì)性中的應用
腫瘤的異質(zhì)性一直是困擾人們研究的一個(gè)方面,腫瘤浸潤淋巴細胞是否是異質(zhì)性的?Emerson等通過(guò)對卵巢癌浸潤T細胞的高通量測序研究發(fā)現浸潤T細胞在腫瘤不同空間位置上是相似的。使用單個(gè)組織樣本定量評估腫瘤浸潤淋巴細胞的能力對于評估TCR測序作為實(shí)體瘤中潛在的預后和預測生物標志物至關(guān)重要。
患者TCRB庫重疊的聚類(lèi)分析
參考文獻:
Emerson R O, Sherwood A M, Rieder M J, et al. High-throughput sequencing of T-cell receptors reveals a homogeneous repertoire of tumour-infiltrating lymphocytes in ovarian cancer[J]. J Pathol, 2013, 231(4): 433-440
另外,有多篇臨床研究立足于COVID-19的免疫學(xué)研究,力求通過(guò)免疫狀態(tài)監控評估,找到與COVID-19感染進(jìn)程相關(guān)的標志物或預后評估的線(xiàn)索。鐘南山院士團隊在臨床上的研究指出,淋巴細胞減少可見(jiàn)于83.2%的新冠肺炎感染患者中,尋找病毒破壞淋巴細胞的關(guān)鍵機制,將幫助臨床醫生通過(guò)調節患者的免疫功能而提高救治成功率,強調了新冠病毒宿主免疫研究的重要性。免疫組庫還可用來(lái)研究外周血中免疫抗體、免疫分子和免疫細胞,觀(guān)察病程當時(shí)的免疫狀態(tài);研究淋巴結/胸腺的生發(fā)中心,觀(guān)察中長(cháng)期免疫應答;更可以研究骨髓中長(cháng)壽漿細胞,觀(guān)察長(cháng)期免疫應答。
總之,免疫組庫的研究范圍是非常的廣泛,免疫治療更是成為自身免疫性疾病、癌癥、感染性疾病等發(fā)展最快速的領(lǐng)域。在“大數據時(shí)代”的今天,通過(guò)高通量測序技術(shù)去解碼我們自身免疫系統中的大數據,這為人類(lèi)免疫系統的研究開(kāi)辟了新的技術(shù)與思路,推動(dòng)免疫學(xué)進(jìn)一步的探索與發(fā)展。
高通量測序檢測中心
中心定位于科研服務(wù)與臨床醫學(xué)轉化應用,圍繞基礎科研和臨床檢測兩大板塊,致力于生物醫學(xué)各領(lǐng)域的相關(guān)研究與測序大數據聯(lián)合分析,為各大高校、醫院和科研單位提供醫學(xué)科研項目的方案設計、測序實(shí)驗和數據分析為一體的一站式服務(wù)以及快速精準的臨床檢測服務(wù),以成為業(yè)內領(lǐng)先的高通量測序服務(wù)中心為目標。
目前,我司高通量測序檢測中心擁有Illumina和MGI等高通量測序儀組成的大規模高通量測序服務(wù)平臺,科研服務(wù)可提供涵蓋基因組學(xué)、轉錄組學(xué)(外泌體)、表觀(guān)組學(xué)、單細胞組學(xué)、微生物組學(xué)、免疫組庫、代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)和多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析等組學(xué)基礎研究服務(wù)和高級生物信息分析;臨床服務(wù)包括遺傳性腎病基因檢測、血液腫瘤基因檢測、實(shí)體瘤基因檢測、感染性疾病病原體檢測等服務(wù)。
如需了解更多有關(guān)高通量測序相關(guān)信息,歡迎撥打我司高通量全國服務(wù)熱線(xiàn):020-38917402、020-38917464
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