概念
什么是免疫组库
从出生开始，人体每天都会受到大量外来物质的侵扰，但并不会每天得病。这是因为人类在演化的过程中，拥有了一套强大的免疫系统来对抗外来物质的入侵，这些物质称为抗原(Antigen)。
免疫系统包括物理屏障、非特异性免疫、特异性免疫系统。T/B 细胞是特异性免疫系统的两大细胞群。
免疫组库(immune repertoire, IR)是指在某一时间, 某个个体的循环系统内所有功能多样性T细胞和B细胞的总和。
B细胞/T细胞简介
而B细胞和T细胞则会记忆人类出生后所接触过的抗原，并同时产生记忆B细胞和记忆T细胞，记忆B细胞和记忆T细胞使人体在受到相同抗原的第二次刺激后可以更迅速的发出反应，这便形成了免疫记忆。
T细胞在外观上与B细胞非常相似，在一个普通的显微镜下可能无法将它们区分开来。但B细胞与T细胞也有区别：
- B细胞在骨髓中成熟，而T细胞在胸腺中成熟；
- B细胞制造的抗体可以识别所有有机分子，但T细胞专门识别蛋白抗原；
- B细胞可以以抗体的形式分泌受体，但是T细胞受体保持在细胞表面上；
- 最重要的区别是，B细胞能够自己识别抗原，而T细胞不能直接识别抗原表位，只有在被抗原呈递细胞（APC）“正确呈递”的情况下才会识别出抗原，即只能特异性识别APC或靶细胞表面提成的抗原肽-MHC分子复合物（pMHC）。
T细胞与B细胞表面上都存在受体分子，分别称为T细胞受体（TCRs:T-cell receptors）和B细胞受体（BCRs:B-cell receptors）。机体的每一种抗体都与一种特殊的抗原结合在一起，因此，为了使抗体能够与许多不同的抗原结合，需要分泌许多不同的抗体分子。
根据免疫学家粗略估计，大概需要1亿种抗体才可以满足人体需要。拿BCRs来说，由于抗体的每个抗原都是由一个重链和一个轻链组成的，所以我们可以将大约10000个不同的重链和10000个不同的轻链组合在一起，从而得到我们需要的1亿个不同的抗体。
BCR/TCR简介
▲图2 BCR的结构以其在B细胞上的位置
▲图3 TCR的结构以其在T细胞上的位置
BCR是表达于B细胞表面的免疫球蛋白（Immunoglobulin, Ig），B细胞通过BCR识别抗原，接受抗原刺激，启动体液免疫应答。
BCR的重链（Heavy Chain, IgH）由编码可变区（Virable Domain, V区）的V基因片段（variable gene segment）、D基因片段（diversity gene segment）和J基因片段（joining gene segment）以及编码恒定区（Constant Domain, C区）的C基因片段组成。BCR的轻链（Light Chain，IgL）V区只有V基因片段和J基因片段。
TCR每条肽链的细胞膜外区各含1个V区和1个C区，V区中含有3个互补决定区（CDR1、CDR2、CDR3），是TCR识别pMHC的功能区。TCR跨膜区带有正电，可与CD3形成盐桥，形成TCR-CD3复合物，TCR识别抗原所产生的活化信号由CD3转导至T细胞内。CD3具有5种肽链，即γ、δ、ε、ζ 和 η 链，均为跨膜蛋白。
免疫组库的克隆型通过在免疫系统的免疫球蛋白和T细胞受体产生的早期阶段可变的（V）、多样性（D）和连接（J）基因片段经由体细胞重组的重排来确定。
受体的重排V（D）J部分（即V区）非常重要，因为它负责表位识别，当V（D）J被翻译成氨基酸序列时， V-区域可以被细分成由前导系列、框架（FR）1、互补性决定区1（CDR1）、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4和C-结构域组成的几个部分。其中CDR3特别重要，因为既往研究表明该区域与抗原特异性有关，故研究CDR3序列的特异性与多样性对于识别TCR/BCR具有重要意义。
因此有些“免疫组库”意指实际在一个或多个个体的淋巴细胞中检测到的一组不同的CDR3序列。
抗体多样性
1977年的诺贝尔奖得主利根川解开了机体抗体多样性这个谜团：机体通过模型化设计（modular design）达到抗体的多样性。
（重链胚系基因经过重排先形成D-J连接，然后发生V-DJ连接，编码功能性V区基因）
即在每一个B细胞中，含有重链基因序列的染色体上有四种不同的DNA基因片段分别称为V、D、J、C。在人类中，大约有40个不同的V段，大约25个不同的D段，6个不同的J段等，为了合成一个成熟的重链基因，每一个B细胞都选择（随机的）一种基因片段并将它们像这样组合在一起，含有抗体轻链遗传信息的染色体也通过选择基因片段并将它们粘在一起来组装，多种不同的基因片段进行混合和匹配增加了产生抗体的多样性。
但这还不够，为了使抗体的多样化继续增强，当基因片段连接在一起时，额外的DNA碱基会被增添或删除，这种重组多样性和连接多样性使得只需要少量的遗传信息就能创造出超出想象的抗体多样性。
与BCRs一样，TCRs也是由一种混合与搭配模块化设计策略来制造的。因此，TCRs与BCRs一样具有多样性。可简单理解为：T细胞和B细胞基因座上大量的V、D、J基因片段在T细胞受体（TCR）和B细胞受体（BCR）的形成过程中会产生各种多样性重组，V-D-J基因的重组赋予了每一种T、B细胞独特的TCR、BCR，从而使得每一个TCR和BCR序列能有效的成为一个T、B细胞克隆的唯一生物标志物。
免疫组库的应用
预后评估
Keane（2017）等通过高通量免疫组库测序技术（HST-IR）对92例弥漫性大B细胞淋巴瘤患者肿瘤组织中TCR库进行测序分析，结果显示 ：与正常淋巴结组织相比，病变淋巴结组织中TCR多样性明显受限，TCR的多样性程度与肿瘤组织中免疫检查点相关蛋白（如PD-L1和PD-L2等）的表达呈正相关，这可能为选择免疫治疗方案提供证据支持 ；且在患者肿瘤组织微环境中，TCR库表现为高克隆低多样性特征，这些高频克隆型的扩增与患者不良预后相关。
血液MRD
免疫组库的测定
一般TCRs/BCRs的免疫组库测序有2种策略：
（1）基于细胞DNA，利用TCR/BCR基因的重排规律，在TCR（α/β/γ/δ 链）和BCR（重链/轻链）的可变区基因设置上游引物，在连接区J基因和恒定区C基因设置下游引物，通过PCR扩增出目的链的PCR产物，但该方法存在扩增不均一的不足，影响结果的准确性；
（2）基于细胞RNA，采用5’RACE技术，基于引入的接头序列进行第二次无偏好PCR扩增，克服不均一性的问题，但RNA样品处理较DNA样品复杂，重复性也不如DNA样品好。
得益于液体活检技术和高通量技术的快速发展和广泛应用，以血浆cfDNA/ctDNA为起始样本，针对特异性免疫亚克隆扩增的免疫组库测序技术使得“液体活检”更好的应用于疾病的风险评估与预测。
其主要流程一般是先提取血浆的cfDNA，对BCR H链（重链）进行全长多重PCR扩增和TCR β链的CDR3区域进行多重PCR扩增，然后将2种扩增产物混合后再进行一次PCR扩增，获得文库后进行上机测序，再对测序数据进行免疫组库精准信息分析。
参考资料
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