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【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

我有朋友和我说,每次点进来都不用看作者名,只要看见陈伟霆就知道是你写的 对呀对呀~我就是爱我家霆哥爱得深沉呀,可盐可甜的大可爱了解一下吗?

咳咳,跑题了。今天要给大家介绍的这篇文献呢,篇幅不是很长,但数据量挺大,还有点儿命途多舛。文章是2017年11月投稿的,但是直到2019年1月才被接收,然后大概返回去小改了一下,2月中旬刚刚见刊。

【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

    这篇文章主要讲了人类B细胞受体库的共享克隆型。那么首先,我们就来说一说,啥叫B细胞受体。

    B细胞(抗原)受体(B cell receptor,BCR)是表达于B细胞表面的免疫球蛋白。B细胞通过BCR来识别抗原,接受抗原刺激,启动体液免疫应答。编码BCR的基因在胚系阶段以分隔的,数量众多的基因片段的形式存在。在B细胞的分化发育过程中,这些基因片段会发生重排和组合,从而产生数量巨大、能识别特异性抗原的BCR。

    以上解释可不是我随便百度的,而是我照着教科书一字一句敲下来的!呐,就是这本书 ↓

【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

    实话说毕业了这几年再一次看到这套蓝皮的书简直心理阴影MAX,想起了上学考试前被生理生化和细胞生物支配的恐惧……

    咳咳,又跑题了……【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

    简而言之,BCR是人类暴露在环境中能应对万千传染源和过敏源的重要免疫基础。组成BCR的基因片段会针对不同的抗原进行重排,不仅如此,在重排连接的过程中,还会随机出现核苷酸的插入和删除。更变态的是,成熟B细胞的BCR中V区的CDR区域本身还会发生高频率的体细胞突变,以上三种不确定因素叠加在一起,使得BCR的多样性在一千万左右。

【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

     这篇文章,完美践行了“明知山有虎,偏向虎山行。”这句话,试图从纷繁浩杂的BCR库中寻找不同个体间共享的BCR克隆型,研究这部分共享的克隆型和共享序列,能够帮助更好的理解B细胞免疫库在健康人和病人中发挥的作用。

    整个工作数据量十分大,首先,作者和其实验室分离了三个健康成人

HIP1(female, aged 47 years), HIP2 (male, aged 22 years) and HIP3 (male, aged 29years)的外周血单核细胞,对其中的BCR进行深度测序,在进行初步质控之后,每个人测得的数据依旧高达6亿条序列。

 

作者使用数据建模技术来估算是否当前测序深度能覆盖全部的BCR克隆型,使用iNEXT4程序来计算BCR克隆型的物种丰富度,但曲线持续上升没有达到饱和(细线部分)。说明在当前这样极致的测序深度下,我们依旧不能识别全部的BCR克隆型。随后作者依旧采用这个程序,对数据进行了额外推断。在实际测量的数据量的基础上,外推了1~2亿的数据量,额外获得了15%~25%的克隆型丰富度(曲线加粗部分)。此外,作者使用Recon5程序,来估算丢失的BCR克隆型数目。iNEXT4曲线和三个样本的BCR库数量如下:

【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

    本文有两个比较重要的设定,首先,对相同克隆型的BCR,作者将其定义成拥有相同的VH和JH基因片段(编码重链V区),相同的Vk和Jk(编码k轻链V区)或者相同的Vλ和Jλ(编码λ轻链V区),并且在CDR3区域具有相同的氨基酸。其次,考虑到体细胞突变的问题,作者设定在CDR3(HCDR3)区域有80%的序列相同即可。基于以上两种设定,循环中的重链免疫蛋白库的克隆型数据量可以减少到1100万左右。

 

接下来,就到了本文分析的重点了。经过比对发现,在三个健康人的BCR库V3J重组型中,HIP1和HIP3与HIP2分别有1%的克隆型相同,而HIP1和HIP3之间共享的V3J重组型比例更是高达6%,三个样本共有的克隆型有0.3%。

而在V3DJ重组型中,HIP1和HIP3与HIP2分别有1%的克隆型相同HIP1和HIP3之间共享的V3DJ重组型也约为6%,三个样本共有的克隆型有0.2%。

 

【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

 

看到这里可能大家会有个疑问,实话说0.2%和0.3%这样的结果,在大家的传统认知里,真的算不上【高频率】,但是凡事讲究个对比嘛!

 

【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

 

接下来呢,作者采用了一组模拟数据,在数据分布上力求与实验数据相似,减少不必要的误差。然后用模拟数据来计算三个样本之间随机的共享BCR库的克隆型数目。结果显示,三个BCR库模拟数据之间相同的百分比只有0.0004%。这就表明虽然看上去得到的共享克隆型百分比不是很高,但结果是具有相当高特异性的,在统计学方面有显著意义。

 

【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

以上是对重链克隆型的分析,那么对于BCR的轻链部分,克隆型的共享比例就更高了。k型轻链在三个样本之间的共享率高达22%,λ型轻链在三人间的克隆型共享率为16%。

【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

随后,实验进行到一个新的阶段。考虑到拥有共同的BCR克隆型可能和暴露在相同环境中受到同种抗原刺激有关。翻译成人话的意思就是说,打个比方,如果三个人都生活在一个柳絮纷飞的城市,那么针对飞絮过敏,就很可能拥有相同抗原产生的BCR克隆型。为了探讨共享克隆型是不是和环境相关,作者又检测了三个新生儿(CORD1,CORD2,CORD3)的脐带血样本。

【文献解读】人类B细胞受体库的高频率共享克隆型

由图可知,在没有暴露在外界环境之前,三个新生儿彼此也有差不多0.1%的BCR库重叠,在和三个成人样本进行比对之后,发现这六个样本之间,有51个BCR克隆型是一样的。

这说明,在暴露于外环境之前,有一部分BCR克隆型是人类所共有的,并且随着人年龄的增长,这些共有克隆型会在人体内持续存在数十年。

整篇文章的主要内容差不多到这里就结束了。诚然,这篇文章存在一定的局限性。首先,样本选取的仅仅是外周血,而在一些组织中,也存在BCR,这部分BCR的克隆型是不是和血液中的不一样,暂且未知。其次,样本数目过少,导致实验存在遗传、物种和地理局限性,并且所有的样本采集来源于单一时间点。

但不可否认的是,作者和他的团队做出了很棒的尝试,浩瀚的数据量使得整个分析十分来之不易。研究免疫受体库之间共享的克隆型有助于我们更好的理解面对感染和疫苗时不同个体的免疫反应。

今天的文献分享就到这里~生信人陪你每天进步一点点~我们下次再见哦~挥小手~~

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