華銀康教你一文學(xué)會(huì)免疫組庫(kù)的應(yīng)用
2023-02-23 閱讀數(shù)：3471
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(gòu)成第一道防線，體液中的殺菌物質(zhì)（如溶菌酶）和吞噬細(xì)胞構(gòu)成第二道防線，主要由免疫器官和免疫細(xì)胞構(gòu)成第三道防線。根據(jù)多種免疫系統(tǒng)相關(guān)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(kù)（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(tǒng)中所有功能多樣性B細(xì)胞和T細(xì)胞的總和。免疫組庫(kù)測(cè)序是結(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。在不同的疾病條件下，免疫組庫(kù)會(huì)發(fā)生很大的變化，BCR 或 TCR 基因單克隆性表達(dá)，使淋巴細(xì)胞呈現(xiàn)為克隆性增殖，對(duì)于診斷和治療具有重要的指導(dǎo)意義。
免疫組庫(kù)可用于腫瘤免疫治療、自身免疫性疾病、炎癥反應(yīng)、感染類疾病、抗體、移植，及其他與T/B細(xì)胞有關(guān)的疾病，它是進(jìn)行測(cè)序以及長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)是疾病早期發(fā)現(xiàn)、診斷以及療效預(yù)測(cè)評(píng)估的重要方法。
應(yīng)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(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)缺陷。為了闡明RE的免疫病理過程，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(xì)胞受體（TCR）測(cè)序。發(fā)現(xiàn)RE病人樣本表現(xiàn)為外CD8+ T細(xì)胞的擴(kuò)散并且其長(zhǎng)度與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)。同時(shí)提示在RE中，外周擴(kuò)散的CD8+淋巴細(xì)胞的抗原特異性的侵害與中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）相互對(duì)抗，可通過限制其進(jìn)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(xiàn)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(xué)研究
檢測(cè)免疫系統(tǒng)的多樣性，Glanville等利用Capture-Recapture 方法估計(jì)了IGM的種類高達(dá)3.5×1010種。
抗體庫(kù)中重鏈和輕鏈CDRs的多樣性估計(jì)
參考文獻(xiàn)：
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(cè)序技術(shù)可以精確的描述免疫系統(tǒng)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(tǒng)的變化。免疫組庫(kù)測(cè)序技術(shù)在疫苗研發(fā)、疫苗有效性測(cè)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(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
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
微小殘留病（minimal residual disease，MRD）監(jiān)控：白血病人經(jīng)過治療以后，體內(nèi)白血病細(xì)胞數(shù)量通常會(huì)下降至正常水平。白血病誘導(dǎo)化療完全緩解后（或骨髓移植治療后），在體內(nèi)殘留少量白血病細(xì)胞的狀態(tài)，通常稱有白血病細(xì)胞微小殘留（MRD）。由MRD引起白血病的復(fù)發(fā)經(jīng)常會(huì)使得病人及醫(yī)生措手不及，因此對(duì)微小殘留靈敏的檢測(cè)和監(jiān)控十分重要。
通過高通量測(cè)序分析免疫組庫(kù)，對(duì)比正常人群的免疫組庫(kù)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(duì)應(yīng)一個(gè)白血病細(xì)胞，通過摻入一定量的已知拷貝數(shù)的分子標(biāo)記，就可以相對(duì)精確地判斷出病人體內(nèi)白血病細(xì)胞的數(shù)量，從而及時(shí)指導(dǎo)白血病的臨床治療及用藥。
高通量測(cè)序與多參數(shù)流式細(xì)胞術(shù)治療前和治療后第29天B淋巴母細(xì)胞頻率比較，通過高通量測(cè)序（紅色）或多參數(shù)流式細(xì)胞術(shù)（藍(lán)色；N=91）鑒定出克隆B淋巴細(xì)胞
參考文獻(xiàn)：
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(kù)在腫瘤異質(zhì)性中的應(yīng)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(rùn)淋巴細(xì)胞是否是異質(zhì)性的？Emerson等通過對(duì)卵巢癌浸潤(rùn)T細(xì)胞的高通量測(cè)序研究發(fā)現(xiàn)浸潤(rùn)T細(xì)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(píng)估腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的能力對(duì)于評(píng)估TCR測(cè)序作為實(shí)體瘤中潛在的預(yù)后和預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物至關(guān)重要。
患者TCRB庫(kù)重疊的聚類分析
參考文獻(xiàn)：
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，力求通過免疫狀態(tài)監(jiān)控評(píng)估，找到與COVID-19感染進(jìn)程相關(guān)的標(biāo)志物或預(yù)后評(píng)估的線索。鐘南山院士團(tuán)隊(duì)在臨床上的研究指出，淋巴細(xì)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(xì)胞的關(guān)鍵機(jī)制，將幫助臨床醫(yī)生通過調(diào)節(jié)患者的免疫功能而提高救治成功率，強(qiáng)調(diào)了新冠病毒宿主免疫研究的重要性。免疫組庫(kù)還可用來研究外周血中免疫抗體、免疫分子和免疫細(xì)胞，觀察病程當(dāng)時(shí)的免疫狀態(tài)；研究淋巴結(jié)/胸腺的生發(fā)中心，觀察中長(zhǎng)期免疫應(yīng)答；更可以研究骨髓中長(zhǎng)壽漿細(xì)胞，觀察長(zhǎng)期免疫應(yīng)答。
總之，免疫組庫(kù)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(shù)據(jù)時(shí)代”的今天，通過高通量測(cè)序技術(shù)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(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(cè)序檢測(cè)中心
中心定位于科研服務(wù)與臨床醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化應(yīng)用，圍繞基礎(chǔ)科研和臨床檢測(cè)兩大板塊，致力于生物醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域的相關(guān)研究與測(cè)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(xué)科研項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)、測(cè)序?qū)嶒?yàn)和數(shù)據(jù)分析為一體的一站式服務(wù)以及快速精準(zhǔn)的臨床檢測(cè)服務(wù)，以成為業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的高通量測(cè)序服務(wù)中心為目標(biāo)。
目前，我司高通量測(cè)序檢測(cè)中心擁有Illumina和MGI等高通量測(cè)序儀組成的大規(guī)模高通量測(cè)序服務(wù)平臺(tái)，科研服務(wù)可提供涵蓋基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)（外泌體）、表觀組學(xué)、單細(xì)胞組學(xué)、微生物組學(xué)、免疫組庫(kù)、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(chǔ)研究服務(wù)和高級(jí)生物信息分析；臨床服務(wù)包括遺傳性腎病基因檢測(cè)、血液腫瘤基因檢測(cè)、實(shí)體瘤基因檢測(cè)、感染性疾病病原體檢測(cè)等服務(wù)。
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