單細胞免疫組庫

深入挖掘生命機理

產(chǎn)品介紹

免疫組庫（Immune Repertoire，IR）是B/T淋巴細胞抗原受體多樣性檢測，即BCR/TCR的多樣性。BCR和TCR一般由可變區(qū)(V區(qū))、多變區(qū)(D區(qū))、連接區(qū)(J區(qū))、恒定區(qū)(C區(qū))構(gòu)成, V(D)J區(qū)域在遺傳過程中發(fā)生重排或重組，形成大量不同的組合形式，導(dǎo)致BCR和TCR基因序列多樣性極其豐富，這些序列多樣性集合稱為免疫組庫。

單細胞免疫組庫測序（scVDJ-seq ）是基于10x Genomics平臺的微流控和油滴包裹技術(shù)，在單細胞水平同時檢測轉(zhuǎn)錄組基因表達和TCR/BCR多樣性，不但可以了解TCR/BCR克隆型，還可以聯(lián)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)深入挖掘生命機理，為免疫組學(xué)研究提供更高效的平臺，在腫瘤微環(huán)境、感染性疾病、自身免疫疾病等研究領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

單細胞免疫組庫測序技術(shù)原理

10X genomics 實驗流程

利用10× Genomics平臺完成單細胞的分離、反轉(zhuǎn)錄成cDNA后，將cDNA一分為二，同時進行TCR/BCR的V(D)J建庫和5’單細胞轉(zhuǎn)錄本建庫，并連接測序引物，獲得每個細胞5’基因表達數(shù)據(jù)和V(D)J全長序列信息，獲得數(shù)據(jù)進行細胞亞群聚類、細胞表達特征、標記分子篩選、免疫組庫克隆型等分析。

單細胞免疫組庫測序?qū)嶒灹鞒虉D

百邁客推出10x genomics 單細胞免疫組庫升級版2.0，使用chipK芯片和dual index，全新體驗，性能更優(yōu)。

單細胞免疫組庫V2.0 vs V1.1

高靈敏度

高覆蓋率

高匹配率

低錯配率

產(chǎn)品優(yōu)勢

高通量

基于10x Genomics單細胞捕獲平臺可實現(xiàn)上萬個細胞的免疫組庫多樣性檢測

高分辨率

可獲得真正單細胞水平的的免疫組庫信息

信息全面

擴增區(qū)域是V(D)J全長基因序列，獲取免疫組庫多樣性更全面

雙鏈準確匹配

單細胞水平可高效匹配BCR的重鏈和輕鏈以及TCR的α鏈和β鏈

單細胞表達

同時測定同一細胞匹配的免疫組庫（TCR/BCR）信息和5’基因表達

經(jīng)驗豐富

累計制備100余種組織類型、3000+例的單細胞樣本

強大生信分析

實現(xiàn)單細胞免疫組庫和基因表達聯(lián)合分析，挖掘更多的細胞互作，提供個性化分析

應(yīng)用方向

腫瘤治療

研究多種腫瘤類型（結(jié)直腸癌、卵巢癌、肝癌、黑色素瘤等）的浸潤淋巴細胞，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。

移植和免疫重建

器官或者骨髓移植時，經(jīng)常會誘發(fā)宿主排斥反應(yīng)的發(fā)生，從而發(fā)生慢性移植抗宿主病。免疫組庫測序技術(shù)可以檢測移植后T細胞庫，進行從而識別移植后感染或者復(fù)發(fā)的高危人群

自身免疫疾病

分析異常表達的免疫細胞（T細胞或抗體），發(fā)現(xiàn)臨床診斷的標志物。尋找優(yōu)于現(xiàn)有標準的生物標記物、研究免疫系統(tǒng)在自身免疫中的機制，從而為疾病的診療提供依據(jù)。

用藥及疫苗評估

對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(yīng)及其功效；獲得特征性的BCR（Ig）序列，縮短抗體開發(fā)的流程

其他方面

免疫組庫在感染性疾病、免疫譜的差異狀態(tài)調(diào)查、免疫療法研究等方面提供重要的依據(jù)。

單細胞水平檢測更有利于揭示免疫組庫克隆性、多樣性、抗原特異性和細胞微環(huán)境。

結(jié)果展示

單細胞轉(zhuǎn)錄組分析

tSNE降維細胞分群

細胞軌跡分析

單細胞免疫組庫分析

CDR3 多肽序列長度分布

V-J paired circos 圖

V-D-J 基因?qū)φ故?/span>

單細胞轉(zhuǎn)錄組與單細胞免疫組庫聯(lián)合分析

TCR/BCR 注釋 t-SNE 圖

特定克隆型表達分布

常見問題

一般免疫組庫如何檢測？

一般來說B細胞或者T細胞受體TCR/BCR傳統(tǒng)研究存在很多局限性，其建庫基于對TCR/BCR特征序列的捕獲，只能使用多重PCR、5’RACE來研究CDR3區(qū)域，無法獲得V(D)J基因全長序列、重鏈輕鏈/αβ鏈配對信息、T/B細胞克隆之間的關(guān)系、受體與特定抗原之間的對應(yīng)關(guān)系等。此外，傳統(tǒng)免疫組庫研究基于細胞群體，單個或少量細胞研究往往受限。自2015年10x Genomics 平臺的推出，大大加快了免疫組庫研究領(lǐng)域的應(yīng)用，同時實現(xiàn)了單細胞水平的高分辨，解決傳統(tǒng)方法的局限性，降低了單細胞免疫組庫研究的門檻。

比較

	10x Genomics	5’RACE	多重PCR
檢測原理	多重PCR	從低豐度的轉(zhuǎn)錄本快速擴增cDNA的5‘末端	多重PCR
擴增區(qū)域	全長	CDR	CDR3
雙鏈匹配	精準匹配兩個BCR/TCR鏈對	只能檢測TCR和BCR一條鏈的序列信息	只能檢測TCR和BCR一條鏈的序列信息
優(yōu)點	VDJ全長； TCR/BCR同時檢測；一次分析上千個單細胞TCRα/β和BCR重鏈和輕鏈信息和基因表達重復(fù)性高	可最*程度避免PCR擴增偏向性	不用打斷，數(shù)據(jù)完整
缺點	組織樣本制備單細胞懸液比較復(fù)雜	操作繁瑣，實驗打斷會丟失部分序列，重復(fù)性不如多重PCR	PCR擴增偏向性無法檢測V等位基因的突變信息
單細胞表達	可同時獲得單細胞表達譜	無法實現(xiàn)	無法實現(xiàn)

克隆型（Clonotypes）鑒定的意義？

通過單細胞免疫組庫測序獨特的V(D)J數(shù)據(jù)，√確匹配完全相同的有效CDR3核酸系列的Cell barcodes組合在一起，稱為克隆型。單細胞免疫組庫測序可以分析CDR3克隆型及每個克隆型包含的細胞的數(shù)目。通過克隆型的鑒定可以對細胞進一步分群，并通過優(yōu)勢克隆尋找特殊的細胞類型，指導(dǎo)耐藥機制、疫苗抗體研發(fā)、腫瘤治療等方面研究，利于揭示免疫組庫克隆性、多樣性、抗原特異性和細胞微環(huán)境。

單細胞免疫組庫數(shù)據(jù)分析軟件 Cell ranger V(D)J都有哪些？

單細胞免疫組庫數(shù)據(jù)利用10x 官網(wǎng)軟件 Cell ranger V(D)進行處理，主要有clontypes鑒定分析、樣本相關(guān)性、CDR3特征分析、 V/D/J基因使用頻率分析等。具體詳情見解析：10x單細胞免疫組庫VDJ數(shù)據(jù)分析就看它

經(jīng)典案例

乳腺腫瘤微環(huán)境中多種免疫表型的單細胞圖譜

了解腫瘤微環(huán)境中免疫細胞的表型，對于癌癥進展和免疫治療反應(yīng)的研究至關(guān)重要。研究者使用單細胞RNA測序分析了來自8位原發(fā)性乳腺癌患者的45,000個免疫細胞，觀察到正常免疫細胞與腫瘤組織中免疫細胞之間有顯著相似性，但后者針對腫瘤微環(huán)境出現(xiàn)特異性連續(xù)表型擴展；并通過單細胞免疫組庫測序檢測另外27,000個T細胞轉(zhuǎn)錄組基因表達和T細胞受體（TCR）多樣性，結(jié)果揭示了TCR組合使用對表型多樣性的影響。單細胞免疫組庫和單細胞RNA數(shù)據(jù)聯(lián)合分析更有利于研究腫瘤微環(huán)境、尋找免疫治療的靶點，輔助腫瘤診療。

單細胞免疫組庫測序-5’基因表達&V(D)J聯(lián)合分析揭示TCR重新組合對表型多樣性的影響

文獻原文：Single-cell Map of Diverse Immune Phenotypes in the Breast Tumor Microenvironment. 2018, Cell, IF=38.637

文章資訊

Nature Medicine | 單細胞免疫組庫揭示潰瘍性結(jié)腸炎中結(jié)腸T細胞圖譜
Science |單細胞+T細胞免疫組揭示胸腺細胞的發(fā)育軌跡

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