單細胞轉錄組免疫組庫(TCR/BCR-seq)測序(scRNA 5'端測序)

免疫組庫是哪位丸氛?

能夠稱為“組庫”,首先是功能相似的N多細胞的集合著摔。而“免疫”是指免疫細胞缓窜,特指T/B淋巴細胞〉兀“So~免疫組庫”(Immune Repertoire禾锤,IR),指某個體摹察,特定時間點下恩掷,所有功能多樣性T/B淋巴細胞的總和。T/B細胞利用細胞表面受體(TCR/BCR)識別和結合抗原港粱,介導機體產生針對性的免疫應答螃成,發(fā)揮免疫功能并做好記錄備案,如果該抗原再次入侵可迅速作出反應查坪,作為健康衛(wèi)士守護肌體城池寸宏。

“組庫”從哪來?

除了n多T/B細胞的集合偿曙,TCR/BCR多樣性也是把“蛋糕”做大的關鍵氮凝。

首先TCR/BCR的本質是細胞膜表面蛋白受體,其生成過程都要走過DNA轉錄成RNA進而翻譯生成蛋白質望忆。

在組成結構上罩阵,兩種抗原識別受體均由兩條不同鏈連接而成,TCR(1條α鏈+1條β鏈)启摄,BCR(2條重鏈+2條輕鏈)稿壁。其中α鏈和輕鏈受基因片段VJC區(qū)域編碼,組合形式相對簡單歉备,β鏈和重鏈受基因片段V(D)JC區(qū)域編碼傅是。


基因片段V(D)J (Variable-可變區(qū); Diversity-多樣區(qū); joining-連接區(qū);) 會發(fā)生隨機重組,各基因片段可變形式分別為,V區(qū)(52種)喧笔,D區(qū)(2種)帽驯,J區(qū)(13種),配合V(D)J片段中堿基的插入和缺失书闸,進一步相互間的排列組合存在1012種以上組合形式尼变,以此構成了TCR和BCR多樣性的來源,而這種多樣性正是適應性免疫系統(tǒng)能夠識別眾多抗原的基礎浆劲。



免疫組庫測序有必要做嗎嫌术?

對于1012個以上的抗原識別基數(shù)來說,群體和個體間的免疫組庫的豐富程度能夠直接反應機體免疫系統(tǒng)情況牌借,通常TCR/BCR的亞型越多蛉威,機體識別病原的能力越強,越不容易感染疾病走哺,但超過一定限度蚯嫌,也容易引發(fā)自身免疫性疾病。且機體的免疫組庫也不是一成不變的丙躏,會隨著年齡择示,環(huán)境,藥物晒旅,患病等等因素栅盲,免疫組庫多樣性也時刻處于動態(tài)變化當中。由此废恋,將免疫組庫測序用于臨床診斷和治療上谈秫,有助于對群體或個體間進行免疫監(jiān)測,探究相關疾灿愎摹(疾病感染拟烫,治療,自身免疫疾病等)和免疫應答的關系迄本,監(jiān)測免疫療法的效果硕淑,研究疾病發(fā)生、發(fā)展的分子機制嘉赎。

簡單來說置媳,單細胞免疫組庫解決如下問題:
  1. 識別免疫組庫序列組成和多樣性
  2. 探究基因表達情況,發(fā)現(xiàn)新的生物標志物
  3. . 分析樣本內/樣本間Clonotype組成(如增殖性克隆公条,細胞類型間clonotype overlap情況拇囊,clonotype多樣性等),樣本間clonotype組成(同一生物個體不同樣本間clonotype overlap情況等)

單細胞免疫組庫測序一次實驗可以同時檢測近數(shù)千個細胞靶橱,可在一個樣本中同時獲5'端mRNA表達譜寥袭、TCR和BCR的信息奢米,結合基因的表達譜和V(D)J數(shù)據(jù)進行復雜組織樣本的是影響免疫應答分析。

實驗流程

免疫組庫測序實驗流程如下:



基于TCR/BCR檢測的V(D)J區(qū)域靠近5'端纠永,故免疫組庫測序所用磁珠標簽序列由單細胞最末端的polydT序列改為TSO序列,構成read1+barcode+UMI+TSO的標簽組成谒拴,用于單細胞的捕獲識別和后續(xù)5'端RNA的抓取捕獲尝江。


如圖, 凝膠珠上的序列中,barcode序列用于標記細胞英上,UMI序列用于標記轉錄本炭序,而TSO (template switch oligo)用于5’端捕獲。


當磁珠與細胞結合并在油包水環(huán)境中反轉成cDNA后苍日,我們對獲得的cDNA序列進行擴增惭聂,對轉錄組文庫構建方式同單細胞測序實驗,免疫組富集文庫則需額外設計2次引物binding到C區(qū)相恃,對TCR/BCR序列進行富集辜纲,后期對富集cDNA隨機打斷,獲得不同長度的打斷產物拦耐,再經PCR擴增后耕腾,形成免疫組文庫用于上機測序。

ps:由于引物設計問題杀糯,免疫組庫測序現(xiàn)只適用于人鼠模型的研究哦~

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