单细胞免疫组库

深入挖掘生命机理

产品介绍

免疫组库（Immune Repertoire，IR）是B/T淋巴细胞抗原受体多样性检测，即BCR/TCR的多样性。BCR和TCR一般由可变区(V区)、多变区(D区)、连接区(J区)、恒定区(C区)构成, V(D)J区域在遗传过程中发生重排或重组，形成大量不同的组合形式，导致BCR和TCR基因序列多样性极其丰富，这些序列多样性集合称为免疫组库。

单细胞免疫组库测序（scVDJ-seq ）是基于10x Genomics平台的微流控和油滴包裹技术，在单细胞水平同时检测转录组基因表达和TCR/BCR多样性，不但可以了解TCR/BCR克隆型，还可以联合转录组数据深入挖掘生命机理，为免疫组学研究提供更高效的平台，在肿瘤微环境、感染性疾病、自身免疫疾病等研究领域有着广泛的应用前景。

单细胞免疫组库测序技术原理

10X genomics 实验流程

利用10× Genomics平台完成单细胞的分离、反转录成cDNA后，将cDNA一分为二，同时进行TCR/BCR的V(D)J建库和5’单细胞转录本建库，并连接测序引物，获得每个细胞5’基因表达数据和V(D)J全长序列信息，获得数据进行细胞亚群聚类、细胞表达特征、标记分子筛选、免疫组库克隆型等分析。

单细胞免疫组库测序实验流程图

百迈客推出10x genomics 单细胞免疫组库升级版2.0，使用chipK芯片和dual index，全新体验，性能更优。

单细胞免疫组库V2.0 vs V1.1

高灵敏度

高覆盖率

高匹配率

低错配率

产品优势

高通量

基于10x Genomics单细胞捕获平台可实现上万个细胞的免疫组库多样性检测

高分辨率

可获得真正单细胞水平的的免疫组库信息

信息全面

扩增区域是V(D)J全长基因序列，获取免疫组库多样性更全面

双链准确匹配

单细胞水平可高效匹配BCR的重链和轻链以及TCR的α链和β链

单细胞表达

同时测定同一细胞匹配的免疫组库（TCR/BCR）信息和5’基因表达

经验丰富

累计制备100余种组织类型、3000+例的单细胞样本

强大生信分析

实现单细胞免疫组库和基因表达联合分析，挖掘更多的细胞互作，提供个性化分析

应用方向

肿瘤治疗

研究多种肿瘤类型（结直肠癌、卵巢癌、肝癌、黑色素瘤等）的浸润淋巴细胞，捕捉肿瘤发生时免疫微环境的变化，寻找免疫治疗的靶点，从而辅助免疫治疗更好的抗击肿瘤。

移植和免疫重建

器官或者骨髓移植时，经常会诱发宿主排斥反应的发生，从而发生慢性移植抗宿主病。免疫组库测序技术可以检测移植后T细胞库，进行从而识别移植后感染或者复发的高危人群

自身免疫疾病

分析异常表达的免疫细胞（T细胞或抗体），发现临床诊断的标志物。寻找优于现有标准的生物标记物、研究免疫系统在自身免疫中的机制，从而为疾病的诊疗提供依据。

用药及疫苗评估

对疾病用药后的外周血样本进行评估，确认药物是否激发免疫反应及其功效；获得特征性的BCR（Ig）序列，缩短抗体开发的流程

其他方面

免疫组库在感染性疾病、免疫谱的差异状态调查、免疫疗法研究等方面提供重要的依据。

单细胞水平检测更有利于揭示免疫组库克隆性、多样性、抗原特异性和细胞微环境。

结果展示

单细胞转录组分析

tSNE降维细胞分群

细胞轨迹分析

单细胞免疫组库分析

CDR3 多肽序列长度分布

V-J paired circos 图

V-D-J 基因对展示

单细胞转录组与单细胞免疫组库联合分析

TCR/BCR 注释 t-SNE 图

特定克隆型表达分布

常见问题

一般免疫组库如何检测？

一般来说B细胞或者T细胞受体TCR/BCR传统研究存在很多局限性，其建库基于对TCR/BCR特征序列的捕获，只能使用多重PCR、5’RACE来研究CDR3区域，无法获得V(D)J基因全长序列、重链轻链/αβ链配对信息、T/B细胞克隆之间的关系、受体与特定抗原之间的对应关系等。此外，传统免疫组库研究基于细胞群体，单个或少量细胞研究往往受限。自2015年10x Genomics 平台的推出，大大加快了免疫组库研究领域的应用，同时实现了单细胞水平的高分辨，解决传统方法的局限性，降低了单细胞免疫组库研究的门槛。

比较

	10x Genomics	5’RACE	多重PCR
检测原理	多重PCR	从低丰度的转录本快速扩增cDNA的5‘末端	多重PCR
扩增区域	全长	CDR	CDR3
双链匹配	精准匹配两个BCR/TCR链对	只能检测TCR和BCR一条链的序列信息	只能检测TCR和BCR一条链的序列信息
优点	VDJ全长； TCR/BCR同时检测；一次分析上千个单细胞TCRα/β和BCR重链和轻链信息和基因表达重复性高	可最*程度避免PCR扩增偏向性	不用打断，数据完整
缺点	组织样本制备单细胞悬液比较复杂	操作繁琐，实验打断会丢失部分序列，重复性不如多重PCR	PCR扩增偏向性无法检测V等位基因的突变信息
单细胞表达	可同时获得单细胞表达谱	无法实现	无法实现

克隆型（Clonotypes）鉴定的意义？

通过单细胞免疫组库测序独特的V(D)J数据，√确匹配完全相同的有效CDR3核酸系列的Cell barcodes组合在一起，称为克隆型。单细胞免疫组库测序可以分析CDR3克隆型及每个克隆型包含的细胞的数目。通过克隆型的鉴定可以对细胞进一步分群，并通过优势克隆寻找特殊的细胞类型，指导耐药机制、疫苗抗体研发、肿瘤治疗等方面研究，利于揭示免疫组库克隆性、多样性、抗原特异性和细胞微环境。

单细胞免疫组库数据分析软件 Cell ranger V(D)J都有哪些？

单细胞免疫组库数据利用10x 官网软件 Cell ranger V(D)进行处理，主要有clontypes鉴定分析、样本相关性、CDR3特征分析、 V/D/J基因使用频率分析等。具体详情见解析：10x单细胞免疫组库VDJ数据分析就看它

经典案例

乳腺肿瘤微环境中多种免疫表型的单细胞图谱

了解肿瘤微环境中免疫细胞的表型，对于癌症进展和免疫治疗反应的研究至关重要。研究者使用单细胞RNA测序分析了来自8位原发性乳腺癌患者的45,000个免疫细胞，观察到正常免疫细胞与肿瘤组织中免疫细胞之间有显著相似性，但后者针对肿瘤微环境出现特异性连续表型扩展；并通过单细胞免疫组库测序检测另外27,000个T细胞转录组基因表达和T细胞受体（TCR）多样性，结果揭示了TCR组合使用对表型多样性的影响。单细胞免疫组库和单细胞RNA数据联合分析更有利于研究肿瘤微环境、寻找免疫治疗的靶点，辅助肿瘤诊疗。