IF=11.7 JITC 综述解读|TCR‑seq:解析肿瘤免疫组库的核心工具


在肿瘤免疫研究中,T细胞是杀伤肿瘤的核心主力,TCR(T 细胞受体)则是每个 T 细胞独有的分子身份证。不同T细胞的TCR序列各不相同,记录克隆起源与抗原识别偏好,直接反映机体免疫应答水平。

TCR 测序(TCR‑seq)能够解析T细胞受体组库,全景观测体内T细胞克隆:横向可比较不同组织的T细胞浸润,纵向能追踪治疗前后克隆的扩增、收缩与更替,为免疫治疗标志物筛选、过继细胞疗法、新抗原挖掘提供重要支撑。

近日,发布于《Journal for ImmunoTherapy of Cancer》上的一篇综述以What‑When‑Where‑Why‑How框架,梳理TCR‑seq的技术平台、评价指标、转化价值,同时剖析现存痛点。本文就带大家快速解读该综述核心内容。



What|什么是TCR‑seq?




TCR是表达在T细胞表面,用来识别抗原‑MHC复合物的受体。

TCR基因在胸腺发育阶段,通过V (D) J 基因重排产生巨大的多样性。其中CDR3区域直接和抗原肽结合,决定T细胞抗原特异性,也是TCR测序最核心分析区域。两个核心组库概念:多样性&克隆性

  • 多样性:T细胞克隆丰富度,代表识别抗原的能力;

  • 克隆性:部分克隆大量扩增,代表抗原驱动免疫应答。

免疫治疗有效患者可同时出现高克隆性+高多样性:肿瘤特异性克隆扩增,整体免疫库仍保持丰富。

主流测序方案对比:

Bulk TCR‑seq:成本低、检测细胞通量高;短板大多仅测TCRβ链,缺少 α‑β链配对信息,抗原特异性推断存在局限。

单细胞 TCR‑seq:获取同一个T细胞的α、β配对信息,同时结合转录组,把 TCR序列和T细胞的细胞类型、功能状态直接关联;缺点成本高,检测细胞数目受限。

测序平台如何选:DNA/RNA、短读长 / 长读长:

类型
优势
局限
适用场景
DNA TCR‑seq
不受转录活性干扰,稳定记录全部重排TCR
无法区分该 TCR是否实际表达、有无功能
微小残留病检测、长期纵向克隆追踪
RNA TCR‑seq
仅捕获转录表达的功能性TCR
RNA易降解,受T细胞表达量干扰
肿瘤浸润T细胞、疫苗应答评估
短读长测序
高通量、性价比高,行业主流
需要V (D) J序列组装,复杂重排解析受限
大队列Bulk、单细胞文库
长读长测序
全长V (D) J信息,解析复杂重排、新变异
通量较低,原始错误率高
罕见克隆、全长 TCR解析



When & Where:TCR实现时间+空间追踪




每一个T细胞的TCR序列,就是天然的克隆条形码,因而支持两大维度分析:

1. 时间维度(纵向追踪):对治疗前、治疗后多个时间点样本测序,区分持续、扩增、收缩、全新产生的T细胞克隆,观察免疫应答动态演化。

2. 空间维度(多组织对比):对比肿瘤、外周血、引流淋巴结之间TCR组库的克隆重叠,推断T细胞迁移、组织驻留、肿瘤浸润特征。 随着技术发展,空间TCR‑seq结合空间转录组,可以直接在组织切片原位定位TCR克隆的位置,揭开肿瘤微环境免疫空间架构


Why|核心应用场景




1. 免疫检查点抑制剂潜在标志物

· 基线外周血:高多样性、低克隆性往往预示更好疗效;

· 基线肿瘤组织:高克隆性提示已有肿瘤特异性T细胞浸润;

· 应答患者常出现T细胞克隆选择性扩增;

不同研究存在矛盾,目前还不能作为临床常规标志物,多用于科研。同时TCR特征也与免疫相关不良反应相关。

2. 过继细胞治疗(TIL/TCR‑T):鉴定肿瘤特异性TCR,追踪回输T细胞体内命运。

3. 新抗原挖掘:结合实验技术与AI模型预测TCR‑抗原配对;但现有模型对新表位、稀有HLA泛化能力不足。


How|怎么选测序策略




1. 大队列、多样性克隆性分析、时间纵向追踪:Bulk DNA TCR‑seq(短读长)性价比最优

2. 需要关联T细胞表型、抗原特异性、T细胞迁移分化:优先单细胞αβ配对测序

3. 解析复杂重排、新型TCR变异:选择长读长测序;

4. 做抗原特异性预测,尽量获取αβ配对信息;仅测β链会带来很大推断偏差。


挑战与未来展望




1. 技术偏差:引物扩增偏好、测序深度、样本质量等,都会影响最终结果;

2. 解读难点:TCR交叉反应、趋同重组,检测到克隆数量不能直接等价抗原特异性数量;

3. 抗原预测瓶颈:现有训练数据集偏向病毒抗原,肿瘤新抗原、稀有HLA 数据稀缺;

4. 成本压力:单细胞、长读长测序成本高,限制大样本临床队列。

未来发展方向:

· 空间TCR测序,解析组织原位免疫微环境;

· 构建大规模高质量αβ配对TCR‑抗原数据集; 

· 序列 + 蛋白结构结合的AI预测模型;
· TIRTL‑seq等兼顾通量和链配对的新技术;
· 建立标准化分析流程,推动TCR组库走向临床检测。
TCR测序给了科研人员观测T细胞免疫全景的窗口,在科研层面价值巨大,但我们需要理性看待:目前不存在通用金标准,不同技术各有利弊,结果解读必须结合样本类型、取样时机、多指标综合判断。


参考文献:Nose Y, Figueiredo I, Tuballes K, et al. TCR sequencing in cancer immunology and immunotherapy: what, when, where, why, and howJournal for ImmunoTherapy of Cancer2026;14:e013499. https://doi.org/10.1136/jitc-2025-013499