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最新IgTCR基因重排原理及多样性

最新IgTCR基因重排原理及多样性

noncoding DNA sequence
Figure 4.5
(recombination signal sequence, RSS)
• heptamer : contiguous with the coding sequence • space : 12 or 23 nucleotides long • nonamer : second conserved sequence - coding sequence-heptamer-space-nonamer
significantly increased by the addition and
deletion of nucleotides
Figure 4.8
- The added nucleotide are known as P-nucleotides
and N-nucleotides
• P-nucleotides : palindromic sequences at the
- The germline organization of the Ig genes gene family Figure 4.4
• Rearrangement of V,D,J gene segments
- DNA rearrangements are guided by conserved
• Enzymatic steps in the gene rearrangement
- RAG (Recombination Activating Genes RAG-1,RAG-2)
protein complexes bind to RSSs
⇒ make single-strand DNA breaks at sites 5′ of each RSS

tcr基因重排

tcr基因重排

tcr基因重排
近几年，基因重排技术在免疫学领域取得了重大进展。

作为免疫基因重构技术家族的一员，TCR（T细胞受体）基因重排技术具有革命性的价值，从而为治疗各种恶性肿瘤和慢性非恶性疾病带来了新的可能性。

TCR（T细胞受体）是一种免疫细胞，它能够识别外源抗原，从而建立免疫应答。

其中，αβ型TCR是囊括多种免疫细胞中最重要的一种，它可以在T细胞激活和增殖过程中产生免疫应答。

但是，由于TCRβ具有高度多样性，以致于其结构及结合性能受到很大的限制，使得其传统克隆技术的效率非常低。

因此，TCR基因重排技术的出现，为利用T细胞发挥免疫治疗效果带来了新的希望。

TCR基因重排技术是利用获取的T细胞的原始TCR基因，然后通过特定的基因重排技术来改造它们，最终实现合成的表达载体，以实现T细胞媒介的杀伤抗原特异性原核表达。

该技术具有高效率、快速正确、精确相容等优点，能极大提高T细胞受体αβ的结构多样性，具有强大的应用价值。

首先，重构的T细胞受体αβ能够增强其识别抗原的敏感性，从而增强免疫应答的功效，并具有更强的治疗潜力。

其次，TCR基因重排技术可以使T细胞受体αβ能够更有效地结合抗原，具有更强的杀伤能力，而且更能有效地抑制宿主免疫应答，具有抑制疾病发展的效果。

此外，利用TCR基因重排技术配合抗原特异性疫苗，可以更加精准地引导宿主免疫细胞，激活宿主免疫，并以最佳的免疫应答进行抗病理的治疗，以达到精准医疗的目的。

总之，TCR基因重排技术是一种具有巨大治疗潜力和精准医疗价值的免疫技术，它可以提升T细胞免疫反应的效率，有助于克服传统基因克隆中效率低、抗原特异性缺乏等问题，有望在慢性非恶性疾病和恶性肿瘤的治疗中发挥重要作用。

抗体的基因结构及重排机制

抗体的基因结构及重排机制
11
重排信号序列（RSS）
12
基因重排的12/23原则
❖包含12 bp-RSS的基因片段只能与包含23 bpRSS的基因片段连接
❖保证正确重排和连接
13
RAG复合物分别 结合12 bp-RSS 和23 bp-RSS
RSS介导的基因重排过程
复合物之间相互
结合，将待连接 的DNA片段整合
在一起
在Ig基因片段的 末端形成发夹结 构，发夹DNA片
《抗体工程》 抗体分子的基因结构及其重排机制
1
COVID-19全球疫情-中国大国担当
❖中国科学院微生物研究所 严景华研究员领衔的科研团队
❖该团队研制的新冠重组蛋白疫苗
已获国家药品监督管理局临床试
～
验许可，是国内首个获批临床试
～
～
验的新冠重组蛋白疫苗。
2
抗体分子的多样性
什么是抗体分子多样性？
数百万的抗原 对所有的抗原都有特定的抗体产生 多样性
9
参与Ig基因重排的酶
❖RAG1/RAG2酶复合物
• RAG (Recombination Activating Gene) 重组激活酶基因
• 特异性识别并切除RSS
❖DNA外切酶 ❖DNA合成酶 ❖TdT（末端脱氧核苷酸转移酶）
Figure.2 Mahnoush Bahjat (IJMS, 2017)
6பைடு நூலகம்
人类Ig胚系基因的结构
编码Ig各分子多肽链的功能基因片段数
7
Ig基因结构及其重排机制
8
Ig基因的重排
❖通过基因重排，每种基因片段选取一个 ❖形成V-J（轻链可变区）和V-D-J（重链可变区）连接 ❖再与C基因（恒定区）片段连接 ❖最终可编码完整的Ig多肽链。

抗体及基因重排PPT课件

抗体及基因重排PPT课件

Figure 3-3
• 木瓜蛋白酶（papain）的水解部位位于Ig铰 链区重链间二硫键近N端处，水解后可得到 2个相同的抗原结合片段（fragment of antigen binding，Fab）和1个可结晶的片段 （fragment crystallizable，Fc）。
• Fab段具有抗体活性的部分，可单价与抗原 结合；
• 白喉或破伤风抗毒素经胃蛋白酶消化后精 制的制剂，由于去除了重链的Fc段可减少超 敏反应的发生。
Figure 3-3 part 2 of 2
四、 Ig的其他结构
• 1、J链 • 连接链（joining chain，J链）是由浆细胞合
成的一条富含半胱氨酸的多肽链，可将单 体Ig连接为多聚体并使之稳定。如连接分泌 型IgA（secretory IgA，SIgA）成双体，连 接IgM成为五聚体。
四、IgE
• IgE是血清中含量最少的Ig，仅0.3μ g/ml 左右，主要由呼吸道和消化道粘膜固有层 的浆细胞产生，分布于这些部位的粘膜组 织、外分泌液中。与肥大细胞和嗜碱性粒 细胞表面的I型IgE Fc受体（Fcε RI）结合 ，与I型超敏反应的发生有关。
• IgE在抗寄生虫感染免疫中有重要功能，在 单核巨噬细胞和嗜酸性粒细胞表面有II型 IgE Fc受体（Fcε RII，CD23），可介导依 赖于IgE的抗寄生虫细胞毒效应。
• Fc段不能与抗原结合，保留了Ig重链的免疫 原性及其相应功能区的生物学活性。
Figure 3-3 part 1 of 2
胃蛋白酶水解片段
• 用胃蛋白酶（pepsin）可使Ig在重链间二硫 键近C端处断开，获得1个仍由二硫键连接 的F（ab′）2片段和若干小分子多肽碎片 pFc′。F（ab′）2是由两个Fab及铰链区 组成，可同时结合两个抗原表位。pFc′无 生物活性。

淋巴细胞抗原识别受体的编码基因及多样性的产生

淋巴细胞抗原识别受体的编码基因及多样性的产生

3. 体细胞高频突变造成的多样性
前两种机制是源自B细胞发生时重排，是 作用于种系基因片段上的。 而体细胞高频突变作用在已成熟的B细胞 （重排过的V基因上），它发生于抗体刺 激后，次级淋巴器官发生中心，主要方式 是点突变，使和抗原结合能力改变。
二、TCR 1. 多样性机制基本上与BCR类似，但也有 其它特点：
三、BCR（膜型Ig）和分泌型Ig 1. B细胞发生过程中，开始膜上表达IgM， 进入外周时共表达IgM和IgD，以后可 以转换为其它类别的Ig。 2. 分泌型Ig可以有多聚体形式，是形成分 泌型还是膜型Ig，是在转录加工中造成 的，在C区最后一个外显子后，还有其 它外显子分别编码分泌型Ig和膜型Ig的 羧基端，经转录加工后，可分别表达膜 型或分泌型。
（12） （3） （1） （2） （1）
二、淋巴细胞分化成熟过程中抗原受体基 因的重排 1. TCR、BCR重排方式是一致的，包括识 别V、(D)、J基因片段两侧的保守序列， 切断及修复DNA。这保守序列称为重组 信号序列。 2. 重排和重组信号序列
基因片段的组合连接是和重组信号序列 （recombination signal sequence, RSS）有 关，其结构为七聚体-间隔序列-九聚体。
第十二章 淋巴细胞抗原识别受体的编码基 因及多样性的产生
BCR即膜Ig（mIg），四链结构；TCR 由两条肽链组成，即αβ或γδ链。 肽链包括可变区（V）和恒定区（C）。 研究证明V基因实际上是由少数原先分 隔的胚系基因片段，在淋巴细胞发生 过程中通过重排过程的组合、拼接而 成，从而产生巨大数量特异的抗原受 体以识别不同的抗原。
2. 抗原受体的胚系基因结构 BCR胚系基因结构：
H链：
5’ H— D — JH — C-Cδ-Cγ3-Cγ1-Cα1-Cγ2-Cγ4-Cε-Cα23’ V （65） （27）（6） （9个功能性C基因）

IgTCR基因重排原理及多样性28页PPT

IgTCR基因重排原理及多样性28页PPT

H chain
40 Ⅹ 25 Ⅹ 6 = 6000
1.9106
- Combinatorial diversity is likely to be less from the
theoretical calculation
• Junctional diversity
- The diversity of CDR3 in H,L chains is
(12/23)
- 12/23 rule
- exception : D-D joining (fusion) in human ≈ 5%
- two mode of rearrangement
Figure 4.6
• looping out and deletion : more common • no deletion
• Enzymatic steps in the gene rearrangement
- RAG (Recombination Activating Genes RAG-1,RAG-2)
protein complexes bind to RSSs
⇒ make single-strand DNA breaks at sites 5′ of each RSS
IgTCR基因重排原理及多样性
Chapter4 The generation of lymphocyte
antigen receptors
Primary immunoglobulin gene rearrangement
• Antibody repertoire : 1011 in human - The total number of antibody specificities available to an individual

免疫学Ig及其编码基因课件

（一）结构的多样性 （二）功能的多样性
抗体多样性的产生机制
组合多样性(combinatorial joining) 连接多样性(junctional flexibility) 体细胞高频突变(somatic hypermutation)
人Ig多样性产生的机制
多样性机制
多胚系基因数（功能性） V D J
Sidong Xiong, Ph.D.
March 25, 2014 Shanghai, China
Immunoglobulin and its genes
抗体的概念 抗体的结构 抗体异质性 抗体生物学特性 抗体的编码基因 抗体胚系基因的重排及机制 抗体的多样性及其机制 抗体的制备
一、抗体的基本概念
3）蛋白酶可酶解 木瓜蛋白酶(papain)：Fab、 Fc 胃蛋白酶(pepsin)： F(ab’)2 →2XFab’、pFc’
1、基本结构
1）四肽链通过链间二硫键组成H2L2 重链：450aa, Mr.5X104,五类(a、g、m、d、e) 轻链：214aa, Mr.2.5X104 ,两型(k、l)
四、抗体的主要特性及生物学功能
1、主要功能：
1）与相应抗原特异性结合：Fv 2）激活补体： 3）结合FcR：促吞噬(opsonization)
介导过敏 介导细胞毒(ADCC) 4）穿过胎盘和粘膜 5）调节免疫功能
2、各类抗体的特性与功能
1）IgG： 4个亚类 分布广 血清含量最高 寿命长 能通过胎盘
组合多样性
H
65 27
6 1.1X104
l
30 0 4 1.2X102
总计
11000X(120+200)=3X106
连接多样性

淋巴瘤基因克隆性重排检测PPT课件

Ampliseq HD技术有效降低高测 序深度下的背景信号噪音，实现低 至0.1%的检出限
专注分子诊断 | 引领精准医学
21
谢谢大家！
专注分子诊断 | 引领精准医学
22
针对临床应用设计
全面覆盖WHO、NCCN、中国指 南和专家共识中涉及的相关基因 遵循临床常规诊断流程，同其它诊 断技术协同使用
无创ctDNA检测
对于获取组织困难的情况，支持采 用外周血ctDNA检测
全方位解读基因变异 相关靶向药物信息
全面覆盖淋巴瘤相关已经上市和正 在临床试验的靶向药物
低频检测分析技术
基于PCR-毛细管电泳检测技术， 敏感性高，检测周期较长，结 果更加直观可靠
目前市场最被接受的检测方法。 灵敏度无法满足MRD要求，难 以定量和得到序列。
新兴技术，更高灵敏度（10-6），更 高分辨率，更高的通量，更广泛的应 用。但成本高，仪器贵，操作复杂， 时间长。
IGH, IGK, IGL, TRB ,TRD, TRG（BIOMED-2方案，唯一授权） IGHV（依据ERIC指南）
淋巴瘤基因克隆性重排和 IGHV体细胞超突变检测
专注分子诊断 | 引领精准医学
1
血液肿瘤（常规肿瘤）检测方案-MICM综合分子检 测(旌准方案)
形态学
（Morphology）
免疫学 （Immunology）
• 免疫组化（IHC） • 流式细胞术（FCM）
分子生物学 （Molecular）
• 聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE) • 毛细管凝胶电泳(CE) • 荧光实时定量PCR(RTQT-PCR) • 一代测序(Sanger) • 二代测序(NGS)
血液 肿瘤
细胞遗传学（Cytogenetics）

第四章 抗体多样性的产生


上帝之谜：GOD（Generation of Diversity ）
一、抗体学说的发展
一、抗体学说的发展 抗体形成机制的研究：
• 侧链学说 • 抗原诱导学说
直接模板学说 折叠学说 间接模板学说
• 选择学说
自然选择学说 克隆选择学说
一、抗体学说的发展
• 细胞具有多种膜侧链，毒 素可以特异与相应侧链结 合 • 细胞可产生多量而过剩的 侧链，并将其释放的血液 中，即成为抗体，这种游 离的抗体，在血液中与毒 素结合，便可将其中和， 从而达到免疫效果。 • 一个细胞克隆具备针对多 种抗原的多种膜侧链
三、Ig基因重排和表达
（四）分泌型和膜型Ig
• IgM
– 膜型(mIgM)：作 为B细胞受体接受 抗原信息，活化B 细胞 – 分泌型(SIgM) ： 结合抗原，发挥免 疫防御作用
了解
产生机制：RNA选择剪切
RNA选择剪切
三、Ig基因重排和表达
（五）mIgM与mIgD的共表达
了解
• 幼稚B细胞的分化过程中，首先表达mIgM， 后表达mIgD；mIgD是B细胞的重要表面标 志。 • B细胞若仅表达mIgM，在接受抗原刺激后 易形成耐受性，若同时表达mIgM和mIgD， 则受抗原刺激后可被激活。故mIgD可作为 B细胞分化发育成熟的标志，活化的B细胞 或记忆B细胞的mIgD逐渐消失。
– 所有抗体的初级结构完全相同，即氨基酸的排列顺序， 其决定于基因。 – 球蛋白的高级结构取决于多肽链的折叠方式，高级结 构决定抗体的特异性。 – 如在形成球蛋白处附着有抗原时，即球蛋白的高级结 构即按抗原折叠，因而可使抗体获得特异性。
一、抗体学说的发展
间接模板学说：抗原对基因发生影响
（1949年，Burnet和Fenner） –抗原进入细胞核中，干扰DNA的合成，指 导抗体的特异性。 –抗原在细胞内继续存在，而且可随细胞而 增殖，所以抗原不存在也能产生抗体。 –对于自身与非自身的识别上，认为一切属 于自身的物质，均有自身的标记（selfmarker），识别单位可以对其加以识别， 因此对自身物质不能发生免疫反应。
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- RAG are only expressed in developing lymphocytes
- Other ubiquitously expressed DNA-modifying proteins
• DNA ligase IV : joins the processed ends together with XRCC4
• Ig gene rearrangement in antibody producing cells
- Southern blot analysis
non lymphoid cell : V,C in the distant fragments
mature B cell : V,C in the same fragments
(12/23)
- 12/23 rule
- exception : D-D joining (fusion) in human ≈ 5%
- two mode of rearrangement
Figure 4.6
• looping out and deletion : more common • no deletion
- The numbers of human TCR gene segment Figure 4.12
- The germline organization of the Ig genes gene family Figure 4.4
• Rearrangement of V,D,J gene segments
- DNA rearrangements are guided by conserved
end of the gene segment
• N-nucleotides : non template-encoded
- Addition of P,N nucleotide is a random process
⇒ Productive or nonproductive rearrangement
• Signal joint and coding joint
• The diversity of the Ig repertoire : four main process
- combinatorial diversity
• multiple gene segments ⇒ different combination
⇒ somatic recombination Figure 4.1
- V gene rearrangement
Figure 4.2
V region of light chain : V gene segment
(VL protein)
(VL gene)
J gene segment
(JL gene)
closed DNA hairpin structures
- terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT)
⇒ randomly adding nucleotides
- RAG genes, DNA-PK, TdT gene deficiency
⇒ Severe combined immune deficiency(SCID) mouse
TCR gene rearrangement
• TCR gene segments and rearrangement Figure 4.9
- The same enzyme for Ig gene rearrangement can be used for TCR gene rearrangement Figure 4.10, Figure 4.11
V region of heavy chain : V gene segment
(VH protein)
(VH gene)
D gene segment
(DH gene)
J gene segment
(JH gene)
- The numbers of functional gene segments for the V region of human heavy and light chains ′ pseudogenes ′ : not functional protein Figure 4.3
noncoding DNA sequence
Figure 4.5
(recombination signal sequence, RSS)
• heptamer : contiguous with the coding sequence • space : 12 or 23 nucleotides long • nonamer : second conserved sequence - coding sequence-heptamer-space-nonamer
significantly increased by the additioneotides
Figure 4.8
- The added nucleotide are known as P-nucleotides
and N-nucleotides
• P-nucleotides : palindromic sequences at the
• different combination of H,L chain
- Junctional diversity
- Somatic hypermutation
• Combinatorial diversity
kappa chain 40Ⅹ 5 = 200 320 lambda chain 30Ⅹ 4 = 120
• DNA-dependent protein kinase (DNA-PK)
• Ku : a heterodimer Ku70 : Ku80
Figure 4.7
• Ku+DNA-PK+Artemis ⇒ complex
: a protein involved in the opening of covalently
• Enzymatic steps in the gene rearrangement
- RAG (Recombination Activating Genes RAG-1,RAG-2)
protein complexes bind to RSSs
⇒ make single-strand DNA breaks at sites 5′ of each RSS
H chain
40 Ⅹ 25 Ⅹ 6 = 6000
1.9106
- Combinatorial diversity is likely to be less from the
theoretical calculation
• Junctional diversity
- The diversity of CDR3 in H,L chains is
Chapter4 The generation of lymphocyte
antigen receptors
Primary immunoglobulin gene rearrangement
• Antibody repertoire : 1011 in human - The total number of antibody specificities available to an individual