免疫組庫(kù)（Immune Repertoire，IR）是指某個(gè)個(gè)體在任何特定時(shí)間點(diǎn)其循環(huán)系統(tǒng)中所有功能多樣性B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的總和。T細(xì)胞和B細(xì)胞分別介導(dǎo)機(jī)體的細(xì)胞免疫和體液免疫應(yīng)答，分別通過(guò)其表面的T細(xì)胞受體（TCR）和 B細(xì)胞受體（BCR）來(lái)識(shí)別和結(jié)合抗原，進(jìn)而發(fā)揮功能清除病原體或體內(nèi)腫瘤細(xì)胞。
       免疫組庫(kù)高通量測(cè)序是通過(guò)多重PCR或SMART RACE法擴(kuò)增TCR/BCR全長(zhǎng)或CDR3區(qū)序列（主要是TCR的β鏈或BCR的重鏈），再結(jié)合高通量測(cè)序技術(shù)，對(duì)機(jī)體免疫組庫(kù)的多樣性及每種 T、B細(xì)胞克隆的獨(dú)特性序列組成和變化進(jìn)行分析，從而全面評(píng)估機(jī)體的免疫狀態(tài)，明確疾病與T、B細(xì)胞克隆組成及變化之間的關(guān)系。隨著免疫組庫(kù)高通量測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，基于免疫組庫(kù)多樣性變化特點(diǎn)的生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)、腫瘤等疾病療效預(yù)測(cè)、疾病的易感性和抵抗性、感染性疾病及疫苗研究等方面都取得了重要進(jìn)展。

1、實(shí)驗(yàn)方案
     測(cè)序策略： Illumina 平臺(tái) PE150
     數(shù)據(jù)量：1G raw date/樣

2、樣本要求
（1）分選的T或B細(xì)胞：建議細(xì)胞數(shù)103-107個(gè)，離心后保存于1ml Trizol中并混勻，低溫保存運(yùn)輸。
（2）外周血單個(gè)核細(xì)胞（PBMC）：建議細(xì)胞數(shù)103~107個(gè)，離心后保存于1ml Trizol中并混勻，低溫保存運(yùn)輸。
（3）新鮮全血：采集外周血于EDTA抗凝管內(nèi)，混勻后取 250μl，保存于750μl Trizol LS并混勻，低溫保存運(yùn)輸。
（4）組織：取50~100mg組織，保存于1ml Trizol中，低溫保存運(yùn)輸。
（5） 如果客戶自提 RNA，建議最好用進(jìn)口試劑或試劑盒提取，最后溶于無(wú)RNA酶的水中。如果是分離的PBMC，RNA濃度大于50ng/μL，總量大于500ng。如果用組織提 RNA，濃度＞500ng/μL，總量＞5μg。 

3、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
（1）擁有自主發(fā)明專利的UMI標(biāo)記與校正算法(發(fā)明專利號(hào)：201810618023.7)，對(duì)PCR擴(kuò)增與測(cè)序過(guò)程引入的錯(cuò)誤與偏倚進(jìn)行有效糾正，極大提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。
（2）采用當(dāng)前免疫組庫(kù)擴(kuò)增最有優(yōu)勢(shì)的5' RACE法，保證結(jié)果的可靠性和后期研究的方便性；
（3）針對(duì)微量細(xì)胞樣本（>100個(gè)），可以采用微量建庫(kù)技術(shù)，大大提高建庫(kù)成功率；
（4）由武漢大學(xué)、中山大學(xué)、南方醫(yī)科大學(xué)以及美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員組成的專業(yè)的研究和分析團(tuán)隊(duì)，保證研究結(jié)果的可信度和可重復(fù)性；
（5）運(yùn)用國(guó)際認(rèn)可的專業(yè)的免疫組庫(kù)分析模塊，并結(jié)合我們自己獨(dú)有的生物信息分析算法，所提供的標(biāo)準(zhǔn)化的分析流程即可滿足科研或臨床所需。另外我們還可提供數(shù)據(jù)的深度分析服務(wù)（需另收費(fèi)）；


4、數(shù)據(jù)分析
（1）測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估
（2）克隆的鑒定與計(jì)數(shù)
（3）不同V/D/J基因的計(jì)數(shù)、頻率和頻率檢驗(yàn)
（4）不同V/D/J基因組合的計(jì)數(shù)、頻率和頻率檢驗(yàn)
（5）有顯著差異的克隆型頻率
（6）CDR3長(zhǎng)度分布
（7）CDR3氨基酸與核苷酸序列的克隆計(jì)數(shù)、頻率和有關(guān)分析
（8）樣本間CDR3氨基酸序列的相關(guān)性、相似性和多樣性評(píng)估
（9）樣本間共有克隆分析

5、技術(shù)流程


6、案例分析
      案例（1） 免疫組庫(kù)測(cè)序揭示肝癌組織TCR多樣性及其意義（由華銀高通量完成）
      T淋巴細(xì)胞通過(guò)特異性T細(xì)胞受體（TCR）識(shí)別抗原肽，在人類適應(yīng)性免疫應(yīng)答中扮演著重要角色。TCR多樣性與宿主免疫反應(yīng)及腫瘤預(yù)后密切相關(guān)。盡管腫瘤浸潤(rùn)性T淋巴細(xì)胞對(duì)腫瘤預(yù)后有一定的影響，但很少有研究對(duì)乙型肝炎病毒（HBV）相關(guān)肝細(xì)胞癌（HCC）中的腫瘤組織和非腫瘤組織中的TCR多樣性進(jìn)行詳細(xì)地特性描述。本研究對(duì)來(lái)自48位HBV相關(guān)HCC患者的肝癌腫瘤組織進(jìn)行免疫組庫(kù)測(cè)序。與癌旁組織相比，腫瘤組織CDR3氨基酸（aa）克隆型具有顯著較高的平均數(shù)（2259 vs.1324，p＜0.001），TCR多樣性顯著升高（Gini協(xié)同系數(shù)，p＜0.001；Simpson指數(shù)，p＜0.01；Shannon熵，p＜0.001）。對(duì)中央Morisita-Horn相似指數(shù)（MHSI）的分析顯示，在腫瘤組織與癌旁組織之間TCR庫(kù)相似性較弱。本研究在肝癌患者腫瘤中觀察到T淋巴細(xì)胞具有廣泛的異質(zhì)性，以及在相鄰癌旁組織中有較高的HEC。腫瘤組織和癌旁組織中差異化T細(xì)胞庫(kù)顯示了乙肝相關(guān)性肝癌患者體內(nèi)獨(dú)特的T細(xì)胞免疫微環(huán)境。

圖1 腫瘤及癌旁組織中Vβ和Jβ基因片段使用頻率熱圖
 

圖2 CDR3 aa克隆類型多樣性的分析

       案例（2） 大規(guī)模t細(xì)胞受體測(cè)序闡明CD8+淋巴細(xì)胞在拉斯穆森腦炎中的致病機(jī)理
       拉斯穆森腦炎（Rasmussen encephalitis, 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(tǒng)缺陷。為了闡明RE的免疫反應(yīng)過(guò)程，德國(guó)明斯克大學(xué)神經(jīng)學(xué)研究所對(duì)RE患者的22例血液，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(xì)胞受體（TCR）測(cè)序。RE患者樣本表現(xiàn)為外周CD8+T細(xì)胞的擴(kuò)散程度與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)。此外，在CNS中，RE是唯一的具有T細(xì)胞擴(kuò)散的兒科癲癇疾病。同時(shí)提示在RE中，外周擴(kuò)散的CD8+淋巴細(xì)胞的抗原特異性會(huì)侵害CNS，可通過(guò)限制其進(jìn)入CNS來(lái)改善。

圖1 RE患者的TCR組庫(kù)嚴(yán)重受限制
 

圖2 RE患者特異性的克隆中CDR3區(qū)和Vβ基因的長(zhǎng)度分布

圖3 中樞神經(jīng)系統(tǒng)干細(xì)胞移植前后TCR組庫(kù)的情況及不同樣本間共享的克隆類型

       案例（3）個(gè)體遺傳差異導(dǎo)致獨(dú)特的淋巴細(xì)胞受體和抗原細(xì)胞
       適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)體的能力是需要不同的淋巴細(xì)胞抗原受體完成的。然而個(gè)體差異基因和后天因素導(dǎo)致的差異和影響還沒(méi)有被完全闡釋。斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院通過(guò)對(duì)5對(duì)同卵雙生雙胞胎的B、CD4+ T和CD8+ T淋巴細(xì)胞進(jìn)行分析，來(lái)量化遺傳因素在V(D)J重組過(guò)程和胸腺選擇中的影響。選取PBMC進(jìn)行RNA提取后利用反轉(zhuǎn)錄獲得目的片段并構(gòu)建免疫組文庫(kù)，使用Miseq進(jìn)行2x300 bp測(cè)序，最后分析免疫組庫(kù)的差異性。

圖1 遺傳性因素影響的未成熟細(xì)胞的基因使用分析圖
 

圖2 未成熟細(xì)胞和記憶細(xì)胞的CDR3區(qū)域特征遺傳傾向性

參考文獻(xiàn)
[1] Chen et al. High-throughput T cell receptor sequencing reveals distinct repertoires between tumor and adjacent non-tumor tissues in HBV-associated HCC. OncoImmunology, 2016.   
[2] Schneider-Hohendorf et al. CD8+ T-cell pathogenicity in Rasmussen encephalitis elucidated by large-scale T-cell receptor sequencing. Nature Communications, 2016.                 
[3] Rubelt et al. Individual heritable differences result in unique cell lymphocyte receptor repertoires of na?ve and antigen-experienced cells. Nature Communications, 2016.

免疫組庫(kù)測(cè)序,免疫組庫(kù)測(cè)序

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