免疫學：

　　免疫學功能：免疫就是識別自我和非我，保持自我穩(wěn)態(tài)的一門學問。自我的復雜度遠遠小于非我。

　　VDJ含義：

　　V：variable 可變區(qū)

　　D：diversity 多樣性

　　J：joining 交聯區(qū)

　　免疫組庫（Immune Repertoire，IR）是指在任何指定時間，某個個體的循環(huán)系統中所有功能多樣性B細胞和T細胞的總和。免疫組庫測序（Immune Repertoire sequencing（IR－SEQ））是以 T／B 淋巴細胞為研究目標，以多重PCR或5’RACE技術目的擴增決定B細胞受體（BCR）或T細胞受體（TCR）多樣性的互補決定區(qū)（CDR區(qū)），再結合高通量測序技術，全面評估免疫系統的多樣性，深入挖掘免疫組庫與疾病的關系。

　　多樣性的互補決定區(qū)（CDR區(qū)）：

　　互補決定區(qū)是VL與VH均有3個HVR，它們共同組成Ig的抗原結合部位（antigen－binding site）。該部位因在空間結構上可與抗原決定簇形成精密的互補，故超變區(qū)又稱互補性決定區(qū)（complementarity determining region，CDR）。整個抗體分子可分為恒定區(qū)和可變區(qū)兩部分。在可變區(qū)內有一小部分氨基酸殘基變化特別強烈，這些氨基酸的殘基組成和排列順序更易發(fā)生變異區(qū)域稱高變區(qū)。在L鏈、H鏈的V區(qū)中有三個高變區(qū)（hypervariable regions，HVR），該部位因在空間結構上可與抗原決定簇形成精密的互補，故高變區(qū)又稱互補性決定區(qū)。

　　TCR和BCR結構

　　VDJ多樣性機制：

　　重排過程選擇的片段是隨機的， 隨機重排的結果可以產生種免疫球蛋白分子。其次， 淋巴細胞在成熟后還會發(fā)生體細胞突變， 又極大的增加了抗體的多樣性． 綜合來看， H鏈和L鏈可能的組合數預計可達以上。小鼠每天生成的淋巴細胞為個，可見動物一生中還不可能使全部可能產生的基因組合得到表達。

　　基因重排發(fā)生在B細胞成熟前，體細胞高頻突變發(fā)生在B細胞成熟后。B細胞從干細胞發(fā)育成成熟的B細胞之前，要經歷重鏈的VDJ基因重排和輕鏈的VJ基因重排；成熟的B細胞，遷移到外周淋巴器官之后，在外界抗原的刺激下，可能發(fā)生體細胞高頻突變（SHM）。

　　免疫應答的基本過程：

　　為什么要做單細胞免疫組庫？

　　分子的多樣性決定了單細胞測序的優(yōu)勢：

　　揭示克隆性、多樣性、抗原特異性和細胞環(huán)境組裝并注釋全長V（D）J基因序列從單個T細胞識別α和β鏈序列將來自單個B細胞的重鏈和輕鏈免疫球蛋白（Ig）序列以全同型分辨率配對同時測定同一細胞中TCR、B細胞Ig、細胞表面蛋白表達及5’基因表達配對TCRα和β鏈與TCR－pMHC特異性序列同時測定細胞表面蛋白和基因表達。

　　單細胞免疫組庫如何做？

　　2015年，10× Genomics發(fā)布了基于微流控和油滴包裹技術的Chromium單細胞系統平臺，可實現高通量的單細胞轉錄組和單細胞V（D）J測序。不但可以將TCR／BCR雙鏈完美匹配，而且可以細化到單細胞水平，同時獲得表達譜信息。

　　BCR及TCR測序算法概述：

　　對組裝的每一個contig，我們利用CDR3s的側翼序列是保守的這一事實來搜索CDR3序列。我們將來自V和J參考片段的motifs與人類和小鼠進行比較。

　　滿足下列條件，該條件被稱為“有生產力productive ”：

　　完整的長度要求。重疊部分與V基因的起始部分匹配。該基因繼續(xù)延伸，最終與J基因的末端相匹配。

　　起始要求。V的起始部分匹配contig上的起始密碼子。注意，在10x提供的人類和小鼠參考序列中，每個V段都以一個起始密碼子開始。

　　連續(xù)性。在V開始和J結束之間沒有終止密碼子。

　　位置。J停止減去V開始等于1模3。這就是說V和J段上的密碼子在坐標系中。

　　CDR3上要求。有一個帶注釋的CDR3序列。＋結構要求。設VJ為V段和J段長度之和。讓len表示J停止減去V開始，在contig上測量，那么VJ － len在－25和＋25之間，除了IGH，它必須在－55和＋25之間。這個條件是為了防止不可能與功能蛋白相對應的異常結構變化。

　　主要應用：

　　免疫組庫可以捕捉腫瘤發(fā)生時免疫微環(huán)境的變化，尋找免疫治療的靶點，從而輔助免疫治療更好的抗擊腫瘤。

　　器官或者骨髓移植時，經常會誘發(fā)宿主排斥反應的發(fā)生，從而發(fā)生慢性移植抗宿主病。

　　自身免疫免疫性疾病是由于機體對自身抗原發(fā)生免疫反應而導致自身組織損害所引起的疾病。

　　免疫組庫在感染性疾病、抗體開發(fā)、用藥及疫苗評估等多個方面均有應用價值。例如通過免疫組庫研究，可以檢測感染類疾病過程中的免疫動態(tài)變化；

　　在抗體開發(fā)方面，可以獲得特征性的BCR（Ig）序列，縮短抗體開發(fā)的流程；也可以針對某種疾病用藥后的外周血樣本進行評估，確認藥物是否激發(fā)免疫反應及其功效。

　　免疫治療領域的細胞檢測及監(jiān)測。

      來源：大分子生物醫(yī)藥網站