免疫组库

免疫组库(Immune Repertoire)是指在任何指定时间,某个个体中所有功能多样性T细胞和B细胞的总和。是一个人免疫功能的概貌和历史记录。

B细胞约占外周淋巴细胞总数的20%,其主要功能是产生抗体介导体液免疫应答。B细胞抗原受体((B cell receptor, BCR)是B细胞识别抗原的一种膜表面免疫球蛋白(SmIg),具有抗原结合特异性。T细胞主要功能是介导细胞免疫。T细胞抗原受体(T cell receptor, TCR)是T细胞特异性识别和结合抗原肽-MHC分子的分子结构。

研究表明免疫组库拥有7种主要的肽链,分别为TCR的α、β、γ和δ链,BCR的轻链(κ, λ)和重链。免疫组库中每一种免疫蛋白彼此间结构差异很小,但亚型种类繁多,这种多样性对健康起着至关重要的作用。

免疫组库拥有7种主要的肽链,分别为BCR的轻链(κ, λ)和重链、TCR的α、β、γ和δ链。 免疫组库中每一种免疫蛋白彼此间结构差异很小,但亚型种类繁多。这种多样性对健康起着至关重要的作用,免疫蛋白的亚型越多,越能有效抵抗病原体,亚型越少越容易感染疾病。

年龄、环境、疾病诱发以及用药等因素影响免疫组库的多样性。通常免疫蛋白的亚型越多则机体免疫力越强,越能有效抵抗细菌、病毒等病原体侵袭,机体便不容易感染疾病。因此免疫组库研究重点主要集中在其多样性的监测、分析及应用方面。

免疫组库的多样性基础

图示为一个由重链和轻链组成的抗体。其中包含框架(FR)和补偿决定区域(CDR)的V区主要决定其抗原结合特异性。

大多数TCR由α和β肽链组成,少数T细胞的TCR由γ和δ肽链组成。每条肽链又可分为可变区(V区),恒定区(C区),跨膜区和胞质区等几部分,而α和β两条肽链的V区(Vα、Vβ)又各有三个高变区CDR1、CDR2、CDR3,其中以CDR3变异最大,直接决定了TCR的抗原结合特异性。TCR的CDR3由V、D、J三个基因编码,在淋巴细胞的成熟过程中,通过V、D、J基因的重排形成了各种重组序列片段,再加上DNA碱基的SNP、Indel突变形成了T细胞的多样性。

BCR由两条重链和两条轻链连接而成,其中重链分为可变区(V区)、恒定区(C区)、跨膜区及胞质区;轻链则只有V区和C区。V区由VH和VL两个结构域组成,它们各由三个互补决定区(CDR1、CDR2和CDR3)组成,CDR的氨基酸组成和排列顺序呈现高度多样性,在同一个体内,可高达109~1012,构成容量巨大的BCR库,赋予个体识别各种抗原、产生特异性抗体的巨大潜能,这三个CDR均参与对抗原的识别,共同决定BCR的抗原特异性。

免疫组库测序(Immune Repertoire sequencing, IR-SEQ)是以 T/B 淋巴细胞为研究目标,采用多重PCR等技术扩增TCR/ BCR多样性的互补决定区(CDR区),再结合高通量测序技术对机体免疫组库的多样性及每种 T、B细胞克隆的独特性序列组成和变化进行分析,从而提供一个全面而准确的免疫系统状态的描述,进一步全面评估免疫系统的多样性与疾病的关系。

随着免疫组库测序技术的不断发展和成熟,基于免疫组库多样性变化特点的生物标志物发现、肿瘤等疾病疗效预测、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进展。

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