2025诺奖得主的早年“伏笔”:TCR 测序如何揭开自身免疫病的 “克隆密码”?

当 2025 年诺贝尔生理学或医学奖授予 “外周免疫耐受” 研究的科学家时,很多人聚焦于调节性 T 细胞的 “免疫刹车” 作用。但鲜为人知的是,得主之一坂口志文团队早年关于 T 细胞受体(TCR)的研究 —— 尤其是TCR 测序技术的应用,为这一重大发现筑牢了根基。今天我们就通过团队于 2014 年发表在《Science》的文献,阐述TCR 测序如何帮科学家破解自身免疫病的 “克隆谜题”。

 

TCR的关键作用

 

作为 T 细胞表面的 “身份识别系统”,TCR 通过胚系基因 V (D) J 重排、核苷酸插入缺失,造就了 10¹⁵~10¹⁸ 种多样性,既能应对病原体,也可能错认自身蛋白引发疾病。但长期以来,科学家面临两大难题:一是致病T 细胞因识别普遍自身抗原,多在胸腺被清除,难以捕获;二是即便找到,也无法明确其TCR 克隆的真实构成 —— 而TCR 测序技术,恰恰为后者提供了破解工具

捕获致病性TCR

团队先通过改造 TCR 信号通路,让致病 T 细胞逃避胸腺清除,再借助TCR 高通量测序,揭开了致病 T 细胞的 “群体真相”:

他们对 SKG 关节炎小鼠关节浸润的 CD4⁺T 细胞做 Vβ 家族测序(用 MiTCR 软件分析),发现致病 T 细胞是高度多克隆的 ——Vβ6⁺CD4⁺T 细胞的 CDR3 序列几乎无共通性(Fig 1),打破了 “致病 T 细胞为单克隆群体” 的推测;
Fig 1
进一步对单个关节浸润 T 细胞做 TCR 克隆测序,成功分离出致病 TCR 克隆 “7-39”,并通过测序验证:在不同患病小鼠关节中,均存在携带 7-39 样 Vβ CDR3 序列的 T 细胞,证实该克隆是关节炎的 “关键元凶”(Fig 2)。
Fig 2

更关键的是,测序助力锁定了攻击目标:团队通过 “TCR 克隆 – 抗原匹配”,结合质谱鉴定,发现7-39 TCR 特异性识别普遍表达的核糖体蛋白 RPL23a。这一突破,正是基于TCR 测序对 “单一致病克隆” 的精准追踪 —— 若没有测序,根本无法从海量 T 细胞中定位到这一低丰度的致病克隆

Fig 3

理论的最后一步是回归人类疾病。团队在RA 患者中进行了验证:

团队对类风湿关节炎(RA)患者关节液 CD4⁺T 细胞做TCR 测序,发现对 RPL23A 反应的 T 细胞,其TCR 序列存在特征性富集,且与小鼠模型中 7-39 TCR 的识别模式高度相似,直接证实 “RPL23A-TCR” 轴在人类疾病中的致病性;
血清抗体检测显示 16.8% RA 患者抗 RPL23A 阳性(健康人仅 1.3%),而 TCR 测序进一步发现:抗体阳性患者体内,特异性识别 RPL23A 的 TCR 克隆丰度显著高于抗体阴性者,为 “T 细胞介导抗体产生” 提供了直接证据(Fig 4)。

 

Fig 4 (GST:谷胱甘肽酶)

TCR 测序如何推动免疫耐受研究

 

在文献方法学中,团队优化的TCR 测序 + 克隆验证技术,是破解免疫耐受机制的核心工具:

揭示TCR 库偏移:对比正常BALB/c 小鼠与 SKG 关节炎小鼠的 TCR 库,发现后者存在独特 CDR3 序列扩增(如 7-39 样序列),证实自身免疫病中 “耐受失效导致致病 TCR 克隆累积”;
明确发病链条:通过测序确认RPL23A-MHC-TCR 的特异性结合 —— 当RPL23A 异常提呈时,其特异性 TCR 被激活,攻击关节滑膜。这一链条的阐明,让调节性T 细胞的 “刹车作用” 有了明确靶点:诺奖成果中调节性 T 细胞的核心功能,正是抑制这类经测序鉴定的致病性TCR 克隆。
Fig 5
启示与展望

 

如今,TCR 测序已从基础研究走向临床,在自身免疫病的精准防控中展现出明确价值,每一项应用都与致病 TCR 克隆的测序解析息息相关,如:

诊断标志物:检测患者体内7-39 样 TCR 克隆丰度,可早于关节损伤信号诊断RA;

疗法开发:基于测序鉴定的 TCR 序列,设计TCR-T 疗法清除致病克隆;
耐受诱导:用 RPL23A 多肽刺激产生耐受T 细胞,精准阻断致病TCR 激活。

诺奖委员会评价 “外周免疫耐受的发现离不开T 细胞识别机制的理解”,而 TCR 测序正是这一理解的“显微镜”—— 它让隐形的致病TCR 克隆显形,让免疫耐受的研究从 “宏观现象” 走向 “微观精准”,也为自身免疫病治疗打开了 “靶向时代” 的大门。

参考文献:Ito Y, Hashimoto M, Hirota K, et al. Detection of T cell responses to a ubiquitous cellular protein in autoimmune disease. Science. 2014 Oct 17;346(6207): 363-8.

 

什么是ImmuHub®技术?

 

 

 

ImmuHub®部分科研方向

 

ImmuHub®适用基因座

 

部分数据分析结果展示

关于艾沐蒽

 

杭州艾沐蒽生物科技有限公司成立于2016年,是国际前沿的专注于免疫驱动医学技术的国家高新技术企业和专精特新企业。创始人团队来自美国芝加哥大学,在2010年开始使用免疫组基因高通量测序技术开展各种疾病相关研究,于2016年通过自主研发,全国首家推出NGS-MRD血液肿瘤微小残留病(MRD)检测Seq-MRD®,并授权泛生子使用。同时,公司拥有Immun-Traq®肿瘤治疗伴随诊断、Immun-Cheq® 免疫力测评以及ImmuHub®免疫组测序科研服务产品,并布局有基于AI机器学习算法的T-classifier®肿瘤早筛、单细胞测序、新抗原、TCR和抗体发现等平台管线。目前为止发表了50余篇论文,其中包括:The New England Journal of Medicine(IF:158.5), Nature(IF:65), Signal Transduction and Targeted Therapy(IF:40), Cellular and Molecular Immunology(IF:24), Nature Communications (IF:17)等多篇高分杂志。公司构建几十项发明专利和软件著作权为核心的自主知识产权体系,为医院临床、生命科学研究、新药开发等提供解决方案和产品。艾沐蒽专注于通过解码适应性免疫系统来改变疾病的诊断和治疗,并致力于推进免疫驱动医学领域发展。

 

ImmunoDiagnostics | ImmunoMonitoring

免疫诊断 | 免疫监控

专注于免疫组高通量测序

长按关注艾沐蒽生物

ImmuHub | Seq-MRD | Immun-Traq

| Immun-Cheq | T-Classifier |TCR-T

Web:www.immuquad.com

Email:Contact@immuquad.com

Tel:0571-81061561

Address:杭州市上城区石桥路196号浙江省农创园

4号楼1层