癌症与免疫系统初探2：T细胞库和抗体库

T细胞库

人体免疫系统提供一种保护作用，来对抗各种各样的病原体以及肿瘤。这种保护是通过B 细胞和T 细胞表面与致病性或病原体来源的抗原结合的巨大的受体库来介导的。T 细胞通过表达异二聚体（αβ 或γδ）细胞表面受体（T 细胞受体，或TCR）来介导细胞免疫，这需要异源细胞呈递与MHC结合的肽段抗原。

T 细胞受体-抗原-MHC 相互作用以及T 细胞受体（TCR）基因重排。(a) 抗原呈递细胞呈递与MHC结合的肽段抗原。TCR（橙色）与抗原和MHC 结合。如果结合亲和力足够高，则T细胞被激活。互补决定区3（CDR3）结构域以紫色显示。

B 细胞受体（BCR）和T 细胞受体（TCR）中高度可变的CDR3 区域很短，介于15-60 个核苷酸之间，这使得它们特别适合新一代测序（NGS）。新一代测序已被广泛用于确定T 群体。在此过程中，TCR 的β 链通常作为一个标记。

TCR-β VDJ 基因重排导致TCR 多样性的简化表示。TCR-β 基因座位于7号染色体上，长度约为620 kb。最初两个D 区域中的一个与13个J 区域中的一个（两个都随机选择）连接，接着将DJ 区域与50 多个V 区域中的一个（也是随机选择）连接，产生最终的VDJ 区域，其长度约为500 bp。基因片段连接的机制也引入了碱基对多样性，这与这些片段的组合选择一起带来TCR 多样性。TCR α 链也经历了一个完全类似的过程，但不包括D 基因片段。

传统技术（如流式细胞术或谱型分析）的分辨率很低，不能分辨有着相同TCR-Vβ片段的TCR 克隆型或相同长度的CDR3 。幸运的是，新一代测序技术能够确定特定T 细胞群体中存在的所有TCRβ CDR3 序列的核苷酸序列，即使它们以极低的频率存在。由于TCRβ CDR3 库的高度多样性，所获得的序列将在大多数情况下代表单个TCR 克隆型。新一代测序是一种客观的工具，能够准确测定T 细胞群体，用于预后和监控治疗反应。

功能性的TCR 是由α和β链组成的异二聚体蛋白质。每个T 细胞包含α 和β 链的独特组合，为了实现准确的功能分析，两个亚基都必须测序。为了避免细胞裂解对α 和β 链配对的破坏，一些单细胞测序方法已经被开发出来。

抗体库

抗体库测序正在改变我们对自身免疫、疫苗接种、感染和癌症的免疫反应的了解。这种技术有望为多种疾病（包括风湿病）带来新一代的生物标志物、诊断工具和治疗抗体。

一抗的重链（IgH）库主要是通过VDJ基因片段的体细胞重组产生的。非模板的核苷酸（以红色表示）也被添加进去。重链的抗原结合位点是由高变的互补决定区（CDR-H1、H2和H3）和骨架区3（FR3）的并列形成的。在IgH重排之后，轻链（IgL）的重组跟着发生，而H和L链的异源二聚体配对形成了完整的IgM同型抗体，它们在新形成的不成熟B细胞表面表达。

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