导读

近些年，随着二代测序技术的飞速发展，及免疫在疾病诊断治疗方面的应用增加，免疫组库测序得到了广泛的研究。      

人体的适应性免疫系统主要依靠于 T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞表面的 T 细胞受体（TCR）和 B 细胞受体（BCR）上的互补决定区（CDR）与 MHC-抗原肽分子进行识别并特异性结合。大量研究表明对 BCR 或 TCR 进行测序可用于诊断 B 或 T 淋巴细胞恶性肿瘤及追踪治疗后效果。因此，对免疫组库进行测序以及长期监测是疾病早期发现、诊断以及疗效预测评估的重要方法。

什么是免疫组库

免疫组库（Immunerepertoire，IR）是指在任何指定的时间，个体循环系统中所有功能多样性的 T 细胞和 B 细胞的总和。

TCR/BCR 的结构

T 细胞与 B 细胞表面上都存在受体分子，分别称为 T 细胞受体（TCR）和 B 细胞受体（BCR）。

BCR 是在 B 细胞膜上表达的免疫球蛋白 (Ig) 的膜结合形式，由两条相同的重链 (IgH：µ，α，γ，δ，ε) 和两条相同的轻链 (IgL：κ，λ) 通过二硫键连接而成。BCR 重链分为可变区（V 区）、恒定区（C 区）、跨膜区及胞质区；轻链则只有 V 区和 C 区（BCR 结构图如图 1）。V 区由 3 个互补决定区（CDR1、CDR2 和 CDR3）组成，CDR 的氨基酸/基因组成和排列顺序呈现高度多样性，在同一个体内，这种多样性可达 0⁹~10¹²，构成容量巨大的 BCR 库。正是这种多样性的存在，正常机体几乎能够对入侵的所有异物产生免疫应答。
 

TCR 是一种异二聚体，由 T 细胞膜表面两个二硫键连接的跨膜蛋白组成：一个 α 链和一个 β 链，或者一个 γ 链和一个 δ 链。α 和 β 链的 V 区包含 3 个互补决定区 CDRs 和 4 个框架区 FRs，其中 CDR 区是细胞的高变区，与抗原特异性结合，CDR1、CDR2 由 V 基因编码，而 CDR3 由 VDJ 三个基因编码，在免疫细胞成熟过程中 VDJ 基因发生重排从而形成了 TCR 多变性。而且多样性可达 10¹⁵~10¹⁸。
 

BCR/TCR 存在一块区域称作互补决定区（Complementary Determining Region，CDR），在抗原识别中起关键作用；CDR 由 CDR1，CDR2，CDR3 组成，CDR1 和 CDR2 都是由 V 基因编码，而 CDR3 则由 V、D、J 三个基因编码形成，CDR3 多样性程度最高。因此，常通过对 CDR3 区基因序列的研究，对疾病诊断、监测 MRD、免疫评估等具有重要意义。

 

免疫组测序的应用方向

目前免疫组库高通量测序的技术已应用于多种疾病的研究中，包括疫苗的设计与评估、肿瘤诊断、分型和预后的生物标志物、微小残留病 (minimal residual disease ,MRD) 检测、自身免疫性疾病、肿瘤研究以及移植后监测等多个领域。
 

1 疫苗的设计与评估

准入市场的新疫苗相关问题主要包括疫苗保护的效力（magnitude）和持久性（persistance）。越来越多的研究开始关注先天性免疫和疫苗带来的 T/B 细胞免疫的差异。疫苗诱导的免疫反应标志是 B 淋巴细胞分泌的必要抗体和涉及到的不同 T 淋巴细胞。抗体反应（初级低亲和抗体分泌和二级记忆 recall 的亲和力成熟），抗原特异性效应和记忆 T 细胞相互或与其他类型细胞协作，提供了疫苗接种后的保护。

2 在微小残留病方向的应用

微小残留病指的是治疗后的病人体内仍残留的少量白血病细胞，它是导致白血病复发的主要因素。因此，微小残留病的检测对淋巴系统肿瘤的预后至关重要。免疫组库测序比流式分选技术表现出了更高的灵敏性和特异性，现已被用于 MRD 监测治疗。

3 在自身免疫学疾病方向的应用

自身免疫免疫性疾病是由于机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病。因此，利用免疫组库技术可分析异常表达的免疫细胞（T 细胞或抗体），作为临床诊断的标志物。

4 在肿瘤方向的应用

肿瘤细胞是具有免疫原性的，会引起 T 淋巴细胞浸润到肿瘤组织中，即浸润淋巴细胞（Tumor-infiltrating lymphocytes, TIL），多项研究表明肿瘤组织中 TIL 的存在及数量与病人生存期相关，因此 TIL 也许可作为一种肿瘤预后的生物标记物。免疫组库技术已用于多种肿瘤类型的 TIL 研究，例如结直肠癌、卵巢癌、肝癌、黑色素瘤。

5 免疫组库在其他方向的应用

除了在以上应用外，免疫组库在干细胞移植、用药、罕见病方面也有许多应用。

如干细胞移植前，患者接受化疗导致了严重的免疫缺陷，需要几个月或几年的时间恢复，特别是对于 T 细胞来说，这种 T 细胞长期缺乏的患者易导致感染和癌症复发。因此重建和恢复 TCR 的多态性，能够很大程度地减少移植相关的发病率和死亡率。造血干细胞移植后，通过 TCR 测序能评估 T 细胞免疫重建状态，移植后早期呈现高多样性的 TCR 能够应对潜在的高度多样性的非自身抗原，且 GVHD 和 HSCT 移植后复发的风险较低，据此能帮助提醒临床医生了解患者免疫恢复情况以及调整额外治疗策略提供参考。

总结

随着免疫组库测序技术越来越成熟，其在血液肿瘤 MRD 监测、疾病早期诊断、免疫重建评估等方面发挥了越来越重要的作用。免疫组测序将会应用更多的方向，将更多不可能化为可能。我们认为，将会有更多有趣的生物学发现会被报道、生物学解释会被证实。