艾沐蒽助力发表|IF=7.0 TCR免疫组测序揭秘儿童支原体肺炎

肺炎支原体(MP)是儿童社区获得性肺炎最主要病原体之一。重症支原体肺炎往往不是单纯病原体侵袭,更多来自机体T细胞介导的适应性免疫应答失衡。既往研究大多只检测外周血,肺部感染原位的T细胞受体(TCR)免疫组测序特征尚不明确

近日,昆明市儿童医院吴玉芹教授团队,在国际免疫学期刊Frontiers in Immunology(IF=7.0)上发表研究,该研究对肺炎支原体肺炎患儿配对的肺泡灌洗液(BALF,代表肺部局部免疫)与外周血单个核细胞(PBMC,代表全身循环免疫)开展 TCRβ‑CDR3免疫组测序分析研究,解析气道局部与外周循环T细胞免疫应答的差异,为阐释儿童支原体肺炎的免疫病理机制提供了新的实验证据。


PART.01
研究方法

  1. 探索队列:纳入4例肺炎支原体肺炎患儿,获取配对样本:肺泡灌洗液BALF(肺部原位免疫)+ 外周血PBMC(全身免疫),依托杭州艾沐蒽生物ImmuHub®5’RACE技术平台开展TCRβ‑CDR3 高通量免疫组测序,技术引入UMI唯一分子标识符校正PCR与测序偏差,规避多重 PCR 扩增偏倚,捕获完整TRB的V (D) J可变区,基于Illumina平台PE150策略进行高通量测序。

  2. 测序分析维度

    · 克隆型多样性、克隆扩增程度;

   · V/J基因使用偏好;

   · CDR3氨基酸长度分布;

   · PBMC与BALF之间克隆共享度;

   · VDJdb抗原数据库注释、k‑mer基序特征分析。

3. 独立验证队列:13例MP肺炎患儿、20例健康儿童,对外周血样本重复验证关键测序结果,增加结果可靠性。


fig.1 整体研究设计与TCR免疫组测序分析工作

PART.02
主要研究结果

1. 肺部BALF与外周血PBMC的TCR克隆存在明显的差异

BALF(肺部局部)的TCR克隆总数少于配对PBMC,重复高频克隆占比更高,提示感染肺内出现明显T细胞克隆扩增;CDR3长度分布右移,长CDR3序列(≥16 个氨基酸)比例升高,该特征主要来自肺内高频率扩增克隆。


fig. 2 MP患儿配对PBMC与BALF TCR克隆的特征与CDR3 长度分布


在PBMC与BALF共享的少数克隆中,仅约3%可匹配VDJdb已知抗原库,且大多是病毒抗原特异性T细胞(CMV、EBV、新冠等),未找到明确肺炎支原体特异性公共TCR克隆;k‑mer序列基序分析显示:肺部BALF拥有区别于外周血独有的TCR序列特征。


fig. 3 共享TCR克隆的抗原数据库注释与k‑mer序列基序特征。

A:PBMC、BALF克隆数量韦恩图;

B:共享克隆匹配的抗原来源,多数为病毒抗原;

C:差异k‑mer基序热图


2. TCR 免疫组测序多样性改变:MP感染后T细胞库多样性下降

Hill多样性、D50指标显示:TCR库多样性排序:健康儿童PBMC>MP患儿PBMC>MP患儿BALF。 

肺部病灶处TCR多样性下降最为显著,代表局部出现强烈抗原驱动的T细胞克隆优势扩增,T细胞谱系变少。


3. V/J 基因使用出现偏移,长CDR3特征在外周血可被验证

对比健康儿童,MP感染患儿外周血出现部分TRBV、TRBJ基因使用频率上调 / 下调,提示MP感染会改变TCR重排偏好;独立队列验证:长 CDR3序列(≥16AA)占比在MP患儿外周血显著高于健康儿童,这个肺内特征在外周血也可检出,未来有望作为免疫标志物线索。


4. 肺内扩增克隆在外周血有升高趋势

将BALF中排名靠前的扩增T细胞克隆追踪到外周血:MP患儿PBMC中这些克隆平均频率(0.085%)高于健康儿童(0.010%),提示肺部扩增的T细胞可以向外周循环播散,但尚未达到统计学显著差异,仍需要更大样本验证。


fig. 4 独立验证队列TCR免疫组测序结果

A‑B:TCR库Hill多样性与D50;

C‑D:TRBV、TRBJ基因使用频率组间对比;

E:≥16个氨基酸长CDR3序列占比;

F:BALF高频扩增克隆在外周血中的频率对比。MP感染后TCR免疫组多样性下降,长CDR3序列占比升高。

PART.03
研究总结

  1. 儿童肺炎支原体肺炎存在显著的区室特异性TCR 免疫应答肺部局部(BALF)与全身循环(PBMC)的TCRβ‑CDR3免疫组测序特征不完全等同,肺内病灶表现为TCR多样性降低、高频克隆扩增、长CDR3序列富集;仅仅依靠外周血,不能完整还原肺部真实免疫状态。

  2. 同个患儿的血液与肺泡灌洗液之间共享T细胞克隆数量有限,个体间几乎没有公共MP特异性TCR 克隆;肺组织存在独特的TCR序列基序特征。

  3. MP感染后出现V/J基因使用偏移,长CDR3序列比例升高,该特征可在外周血检测,未来TCR免疫组测序有潜力挖掘支原体肺炎的免疫标志物,帮助区分疾病严重程度,解析难治性支原体肺炎免疫机制。

  4. 局限:探索配对样本例数较少,没有鉴定出明确MP抗原特异性TCR,需要扩大队列继续深入研究。

参考文献:Liu X, et al. TCR b CDR3 repertoire signatures in paired PBMC and BALF from children with mycoplasma pneumoniae pneumonia. Front Immunol. 2026;17:1842653. doi:10.3389/fimmu.2026.1842653




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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60余篇论文,其中包括:The New England Journal of Medicine(IF:158.5), The Lancet(IF:98.4), 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。


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