B细胞受体（BCR）测序--艾柏森生物

B细胞受体（BCR）是B细胞表面上的跨膜蛋白，由形成I型跨膜受体蛋白的免疫球蛋白分子组成，通常位于这些淋巴细胞的外表面。BCR通过生化信号传导和从免疫突触中物理获取抗原，从而控制B细胞的活化。B细胞能够通过BCR识别、结合和内吞抗原，并最终进行抗原递呈。成熟的BCR是一个由重链和轻链组成的四聚体，人类基因组中有7种BCR基因：

• 重链BCR包括IgA、IgD、IgE、IgM和IgG，由可变区（V）、多变区（D）、连接区（J）和恒定区（C）四部分基因片段组成（VDJC）；

• 轻链BCR包括IgK和IgL，缺少多变区D，由三个基因片段组成（VJC）；

重链和轻链相互搭配，两条相同重链BCR和两条相同轻链BCR形成异源四聚体，组成完整的BCR。

BCR基因是人类基因组中复杂度很高的基因，也是变异程度很高的基因。人大概有1~2x1011种表达不同的BCR。这个复杂度主要源自3个因素：

• 组成的多样性：成熟BCR的VDJC/VJC结构，是通过复杂的重组生成的。BCR的重链有65~100种V基因片段、2种D基因片段和6种J基因片段，BCR重组时需要从上述三种片段中各选一个，这赋予了BCR高度的多样性；

• 连接的机动性：在重排的过程中，在V-D及D-J的连接区经常有非模板的核苷酸的随机插入或删除，进一步增加了CDR3区的多样性；

• 体细胞突变：在BCR各基因片段重排完成之后，其V区基因也可发生突变，而且突变频率较高。

        BCR-seq常用于检测各种免疫相关疾病，遗传性突变引起的BCR基因重排、丰度变化，用于解释体液免疫应答机制。BCR测序的应用方向包括：

• 原发性免疫缺陷病人体细胞突变筛查；

• 自身免疫病（SLE，多发性硬化，I型糖尿病）治疗指导及其过程中病程监测；

• 感染性疾病，恶性肿瘤药物治疗效果和耐受性评估；

• 移植排斥（transplant tolerance）反应中耐受，排斥反应的预测和干预指导；

• 抗体筛选

BCR-seq

BCR-seq是为检测BCR多样性发展出来的测序技术，和TCR-seq一样，目前有两大主流技术：多重PCR和5' RACE。两种技术的原理如下图所示，技术优劣势如下表所示：

        上述两种技术都有两个共同的问题：PCR重复引入的定量准确性问题和PCR/测序扩增引入的假阳性BCR问题。

• 不同BCR之间扩增效率无法一致，因此不同BCR扩增时会不同程度的引入重复BCR分子，给定量带来问题；

• BCR复杂度高，不同BCR之间可能只有少数碱基差异；PCR/测序过程中引入碱基错误，在没有纠错机制的情况下，会被当成新的BCR处理，造成假阳性；

测序方案

        为解决上述BCR-seq中的技术问题，艾柏森开发出“绝对定量BCR-seq”测序技术，其原理为在扩增偏好性更低的5' RACE技术基础上，引入我公司UMI/UID数字标签纠错技术，其原理如下图所示：

• 多物种：我们可针对不同物种，开发BCR-seq检测技术；

• 完整BCR检测：该技术使用5’RACE技术原理，可以获得BCR的完整序列，全面研究CDR1/2对抗原的亲和力影响；

• PCR偏好性低：该技术使用5’RACE技术原理，相较于mPCR具有更低的偏好性；

• 定量准确：通过引入UMI数字标签，进一步去除PCR扩增重复和测序重复、彻底排除重复引入的定量问题，准确还原BCR克隆的丰度；

• 无假阳性：通过引入UMI数字标签，多序列比对校正PCR和测序错误，去除假阳性BCR；

服务流程

您只需要：

• 确定检测的BCR链；

• 提供足量的B细胞、组织或全血；

• 我们将完成RNA提取、建库、测序和分析的全部工作；

实测结果

由于BCR-seq和TCR-seq为相同技术原理，此处结果为TCR-seq测试结果~~

UMI/UID去重后，TCR reads由900万降低到200万，去除了600万由于PCR过度扩增引入的重复Reads；

UMI/UID纠错后，TCR 种类由99万降低到63万，去除了1/3的假阳性克隆

UMI/UID去重、纠错前后，TCR复杂度、种类、含量的变化

UMI/UID去重、纠错前后，对两个重复样本的检测，罕见克隆鉴定灵敏度从千分之一提高到万分之一

经测试，我们的TCR-seq检测到的TCR含量可以在10-1 ~ 10-4范围内保持线性