華銀康教你一文學會免疫組庫的應用
2023-02-23 閱讀數(shù)：3133
人體有三道防線抵御病原體的攻擊：皮膚和黏膜及其分泌物構成第一道防線，體液中的殺菌物質（如溶菌酶）和吞噬細胞構成第二道防線，主要由免疫器官和免疫細胞構成第三道防線。根據(jù)多種免疫系統(tǒng)相關資料表明，人體的第三道防線在抵抗外來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）是指在任何指定時間，某個個體的循環(huán)系統(tǒng)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，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系。在不同的疾病條件下，免疫組庫會發(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(xiàn)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、感染類疾病、抗體、移植，及其他與T/B細胞有關的疾病，它是進行測序以及長期監(jiān)測是疾病早期發(fā)現(xiàn)、診斷以及療效預測評估的重要方法。
應用方向
01
免疫病理過程研究
例如，拉斯穆森腦炎（RE）是一種罕見的兒科癲癇疾病伴隨有半腦炎癥和進行性神經(jīng)系統(tǒng)缺陷。為了闡明RE的免疫病理過程，德國明斯克大學神經(jīng)學研究所對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行T細胞受體（TCR）測序。發(fā)現(xiàn)RE病人樣本表現(xiàn)為外CD8+ T細胞的擴散并且其長度與疾病的嚴重程度相關。同時提示在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(tǒng)（CNS）相互對抗，可通過限制其進入CNS來被改善。
RE特異性克隆具有較短的CDR3區(qū)域和Vβ基因
文獻來源：
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
免疫生物學研究
檢測免疫系統(tǒng)的多樣性，Glanville等利用Capture-Recapture 方法估計了IGM的種類高達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
免疫組測序技術可以精確的描述免疫系統(tǒng)的特點和狀態(tài)，可以展示生物體注射疫苗后的免疫系統(tǒng)的變化。免疫組庫測序技術在疫苗研發(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(jiān)控功能：微小殘留病
微小殘留?。╩inimal residual disease，MRD）監(jiān)控：白血病人經(jīng)過治療以后，體內白血病細胞數(shù)量通常會下降至正常水平。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)常會使得病人及醫(yī)生措手不及，因此對微小殘留靈敏的檢測和監(jiān)控十分重要。
通過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，找出相關致病克隆。通常，一個致病克隆對應一個白血病細胞，通過摻入一定量的已知拷貝數(shù)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(shù)量，從而及時指導白血病的臨床治療及用藥。
高通量測序與多參數(shù)流式細胞術治療前和治療后第29天B淋巴母細胞頻率比較，通過高通量測序（紅色）或多參數(shù)流式細胞術（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性中的應用
腫瘤的異質性一直是困擾人們研究的一個方面，腫瘤浸潤淋巴細胞是否是異質性的？Emerson等通過對卵巢癌浸潤T細胞的高通量測序研究發(fā)現(xiàn)浸潤T細胞在腫瘤不同空間位置上是相似的。使用單個組織樣本定量評估腫瘤浸潤淋巴細胞的能力對于評估TCR測序作為實體瘤中潛在的預后和預測生物標志物至關重要。
患者TCRB庫重疊的聚類分析
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的免疫學研究，力求通過免疫狀態(tài)監(jiān)控評估，找到與COVID-19感染進程相關的標志物或預后評估的線索。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鍵機制，將幫助臨床醫(yī)生通過調節(jié)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。免疫組庫還可用來研究外周血中免疫抗體、免疫分子和免疫細胞，觀察病程當時的免疫狀態(tài)；研究淋巴結/胸腺的生發(fā)中心，觀察中長期免疫應答；更可以研究骨髓中長壽漿細胞，觀察長期免疫應答。
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)展最快速的領域。在“大數(shù)據(jù)時代”的今天，通過高通量測序技術去解碼我們自身免疫系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)，這為人類免疫系統(tǒng)的研究開辟了新的技術與思路，推動免疫學進一步的探索與發(fā)展。
高通量測序檢測中心
中心定位于科研服務與臨床醫(yī)學轉化應用，圍繞基礎科研和臨床檢測兩大板塊，致力于生物醫(yī)學各領域的相關研究與測序大數(shù)據(jù)聯(lián)合分析，為各大高校、醫(yī)院和科研單位提供醫(yī)學科研項目的方案設計、測序實驗和數(shù)據(jù)分析為一體的一站式服務以及快速精準的臨床檢測服務，以成為業(yè)內領先的高通量測序服務中心為目標。
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(guī)模高通量測序服務平臺，科研服務可提供涵蓋基因組學、轉錄組學（外泌體）、表觀組學、單細胞組學、微生物組學、免疫組庫、代謝組學、蛋白組學和多組學關聯(lián)分析等組學基礎研究服務和高級生物信息分析；臨床服務包括遺傳性腎病基因檢測、血液腫瘤基因檢測、實體瘤基因檢測、感染性疾病病原體檢測等服務。
如需了解更多有關高通量測序相關信息，歡迎撥打我司高通量全國服務熱線：020-38917402、020-38917464
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