文献解析|突破性技术：完整解析B/T细胞抗原受体序列和谱系，助力免疫研究

T细胞受体(TCR)

B细胞和T细胞是人体免疫系统的关键组成部分，它们通过表达特定的受体来识别和应对外来威胁，如病原体和肿瘤。每个人的体内都存在数十亿个具有独特受体的免疫细胞，这些受体的多样性至关重要。

通过分析免疫细胞克隆的空间分布，可以将特定的抗原受体与肿瘤相关抗原、自身抗原或外源抗原相联系，这对于开发针对性的治疗方法具有重要意义。然而，如卡罗林斯卡学院的Camilla Engbom所指出的，以往的技术无法在微环境中同时定位B细胞和T细胞受体。

虽然单细胞技术能够让我们研究抗原受体的细胞水平特征，但它们不提供空间信息；而传统的空间转录组学方法则无法保留完整的抗原受体转录本，因为在制备文库的过程中会丢失关键的互补决定区（CDR3）信息。因此，之前没有一种技术能够全面地绘制B细胞和T细胞抗原受体的全长序列及其谱系关系。

最近，卡罗林斯卡学院和KHT皇家理工学院的研究团队在《科学》杂志上发表了他们的新成果。他们基于Visium空间转录组学技术，开发了VDJ序列空间转录组学技术，这项技术能够同时捕获人体组织中的B细胞和T细胞抗原受体序列，并揭示细胞克隆的动态变化。这项技术为研究感染、疫苗接种以及癌症的免疫反应提供了新的研究工具。

在人类扁桃体的基因表达（GEX）文库中，尽管B细胞受体（BCR）和T细胞受体（TCR）的表达量是足够的，但它们在整个文库中所占的比例相对较小。为了克服这一限制，研究人员提出了一种新的方法，即在片段化步骤之前，从Visium cDNA中通过PCR扩增CDR3序列，并对包含空间信息条码的这部分序列进行测序，以此来确定抗原受体转录本的克隆和位置。

研究人员开发了两种版本的Spatial VDJ技术：长读（LR）版能够生成全长的免疫球蛋白（IG）和T细胞（TR）抗原受体转录物文库；短读（SR）版则专注于TR序列，通过使用CDR3相邻的V引物进行两步半巢式PCR扩增。这两种方法都利用针对TR和IG恒定区的杂交捕获探针来富集抗原受体转录本，同时保留空间条形码、唯一分子标识符（UMI）和全长受体序列。

通过在人类扁桃体组织中测试LR和SR版本的Spatial VDJ技术，研究人员成功鉴定出超过62,533个独特的IG和TR克隆序列。可视化分布图显示，LR和SR检索到的克隆序列具有重叠的空间分布，这表明两种方法的结果具有可比性。这一发现证实了Spatial VDJ技术在揭示抗原受体转录本克隆和位置方面的有效性，为研究感染、疫苗接种以及癌症的免疫反应提供了新的工具。

在人类扁桃体的基因表达图谱中，B细胞受体（BCR）和T细胞受体（TCR）的分布呈现出明显的不均匀性。特别是在被标记为同型转换细胞、鳞状上皮细胞以及B细胞滤泡/生发中心的区域，免疫球蛋白（IG）克隆的数量达到了高峰。相对地，T细胞受体（TR）克隆在与T细胞相关的区域中计数最高。

科学家们通过对比Spatial VDJ和Spatial GEX数据集，发现抗原受体链的表达呈现出一致性。他们运用Stereoscope模型对GEX数据进行反卷积分析，以推断细胞类型的分布，得出的数据与已知的B细胞、浆细胞和T细胞相关标记基因的表达相匹配，进一步证实了Spatial VDJ技术能够有效地描述特征性B细胞和T细胞克隆的空间分布，这与典型的次级淋巴组织结构和细胞分布相一致。

进一步的实验在人类乳腺癌组织中进行，研究者针对两个未经治疗的HER2阳性乳腺肿瘤生成了Spatial GEX和VDJ文库。为了深入分析肿瘤内的异质性，活检组织被细分为多个区域，这些区域均包括肿瘤、肿瘤边界以及邻近的非肿瘤组织。研究结果显示，每个患者都有数千个独特的IG克隆序列和数百个TR序列被鉴定出来，其中在瘤外区域发现的不同克隆数量最多。

扩增的肿瘤浸润B细胞和T细胞克隆可能代表了局部的抗原特异性反应和抗肿瘤潜力，这对于研究者来说是非常重要的细胞群体。传统方法在表型复杂的淋巴细胞中识别直接与肿瘤相互作用的亚群存在困难。然而，通过结合Spatial VDJ技术和单细胞VDJ RNA测序，并与活检数据相匹配，研究者能够清晰地观察到扩增的T细胞克隆在肿瘤边界的富集情况。这种方法为识别和分析肿瘤反应性克隆提供了一个新的平台，有助于深入理解肿瘤微环境中的免疫动态，并可能指导未来的免疫治疗策略。