免疫组库测序(IR-Seq)

通过免疫分析获取B细胞受体(BCR)和T细胞受体(TCR)组库的基因层面信息。

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什么是免疫组库测序?

免疫组库测序(IR-Seq)利用新一代测序(NGS)技术对B细胞受体(BCR)和T细胞受体(TCR)的多样性进行分析。¹ IR-Seq使研究人员能够表征组库多样性和克隆性,并研究与血液系统恶性肿瘤、自身免疫性疾病及其他疾病相关的受体序列。² IR-Seq提供所需的高通量和灵敏度,以高分辨率分析BCR和TCR,从而深入了解健康和疾病状态下的适应性免疫。

BCR和TCR序列的免疫组库在应对感染、自身免疫性疾病和癌症时是动态变化的。在免疫应答过程中,循环抗原受体的组库会从多样化群体转变为以扩增的抗原特异性克隆为主的群体。因此,理解免疫组库的组成对于深化我们对免疫介导疾病的认识以及指导治疗开发至关重要。³

定义免疫组库

适应性免疫系统主要由两类淋巴细胞组成:T细胞和B细胞。这些免疫细胞通过基因重组过程产生高度多样化的抗原受体库,从而为机体提供抵御病原体的保护4。当抗原受体识别到目标病原体时,会触发一系列事件以扩增该受体并招募更多免疫细胞来清除感染。

功能性BCR和TCR通过V(D)J重组产生,其中可变区(V)、多样性区(D)和连接区(J)基因片段随机重组。该过程在健康个体中产生高度多样化的BCR和TCR群体。BCR和TCR的完整集合,即BCR组库和TCR组库,共同构成了免疫组库。5

Representation of TCR-β V(D)J gene recombination to help clarify TCR diversity in regards to immune repertoire sequencing.

TCR-β V(D)J基因重组示意图。 TCR-β基因座位于7号染色体,跨度约620 kb。在V(D)J重组过程中,两个D区之一与13个J区之一随机连接。随后加入50多个随机选择的V区之一,形成最终约500 bp的VDJ区。基因片段连接的机制还会引入碱基对变异,与这些片段的组合选择共同导致TCR多样性。TCR α链也发生类似过程,但不含D片段。CDR = 互补决定区。

免疫组库测序解决方案

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IR-Seq文库制备试剂盒

免疫组库文库解决方案的选择取决于多种因素,如样本投入量、方法学、测序区域和链类型。根据您的IR-Seq应用需求,选择经过验证的第三方文库制备试剂盒。

适用于IR-Seq应用的经过验证的第三方文库制备试剂盒a

分辨率及测序区域 供应商及试剂盒名称 靶向受体 推荐测序读长
Bulk RNA-Seq
CDR3/全长
New England Biolabs
NEBNext Immune Sequencing Kit (Human) (E6320S, E6320L)
BCR, TCR or,
BCR + TCR 
2 × 300 bp 
Bulk RNA-Seq
CDR3/f全长
New England Biolabs
NEBNext Immune Sequencing Kit (Mouse) (E6330S, E6330L)
BCR, TCR or,
BCR + TCR 
2 × 300 bp 
Bulk RNA-Seq
CDR3/全长
QIAGEN
QIAseq Immune Repertoire RNA Library Kit (333705)
TCR 2 × 300 bp 
Bulk RNA-Seq
CDR3/全长
Takara
SMART-Seq Human TCR (with UMIs) (634780, 634781, 634779)
TCR 2 × 300 bp 
Bulk RNA-Seq
CDR3/全长
Takara
SMART-Seq Human BCR (with UMIs) (634777, 634778, 634776)
BCR 2 × 300 bp 
Single cell
CDR3/全长
BD Bio
BD Rhapsody TCR/BCR Multiomic Assay Kit (665828, 665829)
BCR, TCR or,
BCR + TCR 
85 × 215 bpb or
2 × 300 bp 
  1. 代表性文库采用独特分子标签(UMI)技术,提供错误校正、去重复及高可信度读数输出。
  2. 单细胞运行配置兼容较小的300循环试剂盒。

IR-Seq 测序仪

MiSeq i100 in lab

MiSeq i100系列

MiSeq i100系列提供10种不同的试剂配置。这些配置选项包括IR-Seq,读长可达2 × 300 bp,支持500万至1亿读数的产出范围,数据量为1.5 Gb–30 Gb。这一扩展的通量使研究人员能够提高样本处理量并进行深度测序。

NextSeq 1000 and NextSeq 2000 System in lab

NextSeq 1000和NextSeq 2000测序仪

免疫组库的高度多样性意味着分析需要高测序深度。了解更多关于经过验证的文库制备试剂盒以及我们的NextSeq 1000和NextSeq 2000测序仪,这些系统可提供详细解析免疫组库所需的读数。

Benchtop applications eBook

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免疫组库分析的多组学方法

多组学是一种整合方法,通过结合基因组学、转录组学、表观遗传学和蛋白质组学等多个分子层面的数据集,提供强大的生物学洞察。多组学能够实现对不同生物学层面如何相互作用的整体性和整合性理解。此外,不同NGS技术的组合可提供多组学洞察,拓展我们对免疫组库、耐药机制及未来可能疾病治疗策略的认识。6

多组学数据集本身具有复杂性,使分析成为重大挑战。因美纳Connected Multiomics软件为研究人员提供直观、可扩展的分析能力,实现从样本到洞察的简化工作流程。借助这些内置功能,生物学家无需生物信息学背景即可自信地生成强大的统计数据和交互式可视化结果。探索我们的多组学资源页面,拓展您的跨组学研究,并了解因美纳Connected Multiomics软件,满足多组学数据分析和可视化需求。

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IR-Seq FAQ

获取组库测序数据主要采用三种方法:

  1. 组织样本分析: 纯化的总RNA经多重PCR扩增免疫受体基因的所有V区和C区片段。所得扩增子经NGS测序,随后进行数据分析。
  2. 单细胞组库测序:单个B细胞和T细胞进行单细胞转录组测序,通常采用BCR和TCR基因序列特异性引物进行富集PCR。制备好的文库经NGS测序并分析。
  3. 基于生物信息学的重建: 利用公共数据库中的批量RNA测序和单细胞测序数据,通过计算方法重新组装免疫组库序列。3

在免疫学中,免疫组库是指特定时间点个体体内所有独特BCR和TCR的完整集合。然而,BCR和TCR组库是动态的,在免疫应答过程中可迅速发生变化。

抗体组库在提供体液免疫方面发挥重要作用,由个体完整的BCR和抗体序列集合所定义。

IR-Seq应用于众多研究领域,包括基础免疫学、免疫组库表征、疫苗研究及淋巴细胞谱系追踪。8

访问免疫基因组学研究页面,通过基因组学深入了解免疫相关疾病。

/ 结果

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参考文献

  1. Woodsworth DJ, Castellarin M, Holt RA. Sequence analysis of T-cell repertoires in health and disease. Genome Med. 2013;5(10):98. doi:10.1186/gm502
  2. Robins H. Immunosequencing: applications of immune repertoire deep sequencing. Curr Opin Immunol. 2013;25(5):646-652. doi:10.1016/j.coi.2013.09.017
  3. Katoh H, Komura D, Furuya G, Ishikawa S. Immune repertoire profiling for disease pathobiology. Pathol Int. 2023;73(1):1-11. doi:10.1111/pin.13284
  4. InformedHealth.org. Cologne, Germany: Institute for Quality and Efficiency in Health Care (IQWiG); 2006. In brief: The innate and adaptive immune systems. ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279396. Accessed September 12, 2025. 
  5. Liu H, Pan W, Tang C, et al. The methods and advances of adaptive immune receptors repertoire sequencing. Theranostics. 2021;11(18):8945-8963. doi:10.7150/thno.61390 
  6. Wu X, Yang X, Dai Y, et al. Single-cell sequencing to multi-omics: technologies and applications. Biomark Res. 2024;12:110. doi:10.1186/s40364-024-00643-4 
  7. Miho E, Roškar R, Greiff V, Reddy ST. Large-scale network analysis reveals the sequence space architecture of antibody repertoires. Nat Commun. 2019;10(1):1321.  doi:10.1038/s41467-019-09278-8 
  8. Ma KY, He C, Wendel BS, et al. Immune Repertoire Sequencing Using Molecular Identifiers Enables Accurate Clonality Discovery and Clone Size Quantification. Front Immunol. 2018;9:33. doi:10.3389/fimmu.2018.00033