有史以来第一次，科学家们对人体免疫系统进行了全面测序，人体免疫系统比人类基因组大数十亿倍，要想全面解析绝不是件容易的事情。2月14日来自范德比尔特大学医学中心的研究人员报道了最新成果，这个庞大而神秘的系统的关键部分进行了测序，这一研究成果公布在Nature杂志上。

通过对成人和婴儿中对免疫系统中关键的B细胞受体进行测序，科学家们发现了令人惊讶的重叠，这为研发跨人群的疫苗和疾病治疗提供新抗体靶标。

这项研究是人类疫苗计划（Human Vaccines Project）的组成部分，2014年，来自政府、学术界和产业界35名专家组成的“人类疫苗计划工作组”，联合撰文“呼吁开展人类疫苗计划”（Toward a Human Vaccines Project），之后整个计划在2015年启动，旨在确定人们应对和适应疾病能力的基因基础。

范德比尔特大学医学中心和加州大学圣地亚哥分校超级计算机中心的科学家们将生物研究与高功率前沿超级计算结合在一起，解决了人类免疫系统的规模和复杂性问题。

文章通讯作者，范德比尔特大学疫苗主任James E. Crowe博士说，“人类免疫学和疫苗开发领域的一大挑战就是我们没有关于正常健康人体免疫系统的全面参考数据。之前，人们认为不可能完成这样的项目，因为免疫系统理论上非常巨大，但这篇新论文表明可以定义其中的很大一部分，因为每个人的B细胞受体库出乎意料地小。”

循环B细胞受体是适应性免疫系统的一部分，它们负责产生抗体，这些抗体被认为是人体免疫力的主要决定因素。受体随机选择并连接基因片段，形成独特核苷酸序列：“克隆型”（clonotypes，生物通注）。通过这种方式，少数基因就可以形成令人难以置信的受体多样性，使免疫系统几乎可以识别任何新的病原体。

在这篇文章中，研究人员分离了三位成年人的白细胞，克隆并测序了多达400亿个细胞，并对包含循环B细胞受体的基因片段组合进行测序，这实现了前所未有的测序深度。此外，他们还对来自三个婴儿的脐带血进行了测序。这个思路与传统收集数据的思路不同。

“在个体之间抗体序列出现的重叠出乎意料地高，”Crowe解释说，“甚至成人和新生婴儿之间的一些抗体序列都是一样的。”了解这种共性是研发疫苗和治疗靶点的关键。

一个核心问题是，个体之间的共享序列是否是偶然出现，而不是某些共同的生物或环境因素造成的结果。为了解决这个问题，研究人员开发了一种合成的B细胞受体库，从中发现“实验观察到的重叠要比偶然发生的重叠大得多”，加州大学圣地亚哥分校超级计算机中心的Robert Sinkovits博士说。

目前这项研究还在继续中，科学家们希望能测序适应性免疫系统的其他领域，T细胞库；增加更多人统计数据，如人瑞和其它国家人群；应用AI驱动的算法来进一步挖掘数据集等等，从而能开发更安全，高度针对性的疫苗和免疫疗法。

“随着近年来的的技术进步，我们现在有了一个前所未有的机会，可以利用人体免疫系统从根本上改变人类健康，”人类疫苗项目首席执行官Wayne Koff博士说，“解决人体免疫系统对解决传染病和非传染性疾病的全球挑战至关重要，包括从癌症到阿尔茨海默病，再到大流行性流感。这项研究标志着了解人体免疫系统如何运作的关键一步，为下一步的发展奠定了基础。通过基因组学和免疫监测技术与机器学习和人工智能的融合，发展新一代健康产品。”

来源：生物通

原文标题：

High frequency of shared clonotypes in human B cell receptor repertoires