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免疫基因组学---一个新学科的兴起

已有 8000 次阅读 2011-11-1 12:33 |系统分类:科研笔记| 基因组, 免疫, 新一代测序


免疫基因组学

免疫基因组学是研究MHC, T细胞受体和B细胞抗体的基因组学。人体的B细胞和T细胞数目估计在10^8以上。B细胞抗体和T细胞受体长度为500bp左右。与其他基因不同的是,任何两个B细胞测出的抗体基因序列可能都不一样,抗体基因的多样性非常高。人体免疫基因组学的目的就是要测出这些T细胞受体和B细胞抗体的基因序列。

免疫基因组学的研究工具是新一代DNA高通量测序。由于抗体序列长达500bp,而且抗体之间高度相似,却又不完全相同,无法采用短序列拼接的方法实现。Roche 454测序平台的读长达到400pb,B细胞抗体测序的首选。T细胞受体由于不存在变异(Hypermutation),多样性相对较少,可以采用Illumina Hiseq来测量关键序列片段。常见的实验流程如下


免疫基因组学最早的工作是由Stanford UniversityStephenQuake实验室发表的。2009年, StephenQuake首次展示了用Roche 454测出斑马鱼的免疫基因组,并发表在Science上。之后这一领域开始飞速发展。Stanford UniversityAndrew Fire实验室测出了几个白血病人的免疫基因组,并和健康人群比较,开发出了一套基于免疫基因组测序的高灵敏度白血病监测技术。Universityof Texas at AustinGeorge Georgiou实验室通过免疫基因组测序的方法来筛选Monoclonalantibody, 这项技术估计会给Monoclonal antibody production 工业带来革命性的变化。

展望未来,免疫基因组学很有可能给免疫学带来全新的认识。当我读JanewayImmunobiology教材时,我觉得此书中大部分的篇章都有必要用免疫基因组学的方法去重新研究,对其中的许多观点,比如说AdaptiveImmune response, Clonal selection, VDJ recombination,以及所有免疫系统的疾病,都有必要重新审查一遍。同时免疫基因组学也有可能给医疗诊断和治疗带来一些全新的东西。我可以想象,在不久的将来,只需要抽取病人的一滴血,测出其中所有的抗体和T细胞受体,就可以诊断出病人的健康状况,得了什么病等等。最近兴起的Antibodytherapy也必然会在被免疫基因组学带动下迅速发展。

最后推荐三篇重要的文章供参考

1, Weinstein et al., 324 (5928): 807-810

2, Boyd et al., Science Translational Medicine. 2009; 1(12)

3,Reddy et al., Nature Biotechnology, 28:965, 2010

国内开展免疫租库的公司:深圳市瀚海基因(www.pacgeno.com)


 



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2 许培扬 张亮生

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