ImmunoHorizons|品种与年龄如何塑造犬 T 细胞免疫指纹?



犬TCR测序科研服务

艾沐蒽ImmuHub®高通量免疫组库测序平台现已支持犬TCRα、TCRβ、TCRδ、TCRγ链测序,适配全血、PBMC、RNA 等多种样本类型,可解析CDR3 序列、V‑J 基因使用、克隆丰度、多样性指数、样本间距离等全套分析指标。

· 支持犬TCRα/TCRβ/TCRδ/TCRγ链测序,可同时检测多链条,避免单链信息缺失;

· 基于5’RACE建库,减少多重PCR引物带来的扩增偏好,还原真实免疫组库;

· 完整生信分析交付:克隆统计、多样性计算、V/J基因分布等;

· 适配动物模型研究:衰老、自身免疫病、肿瘤、疫苗评价、药物免疫机制等课题。

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T细胞受体(TCR)是适应性免疫的核心,T细胞通过TCR识别抗原,CDR3区域决定抗原识别特异性。犬是非常有价值的大动物模型:犬的免疫系统和人类相似度远高于小鼠,会发生和人类相似的自身免疫病、衰老相关疾病;不同犬种经过人工选育,基因组多样性受限,疾病易感性差异明显。但过往犬TCR测序研究大多只针对TCRβ链,技术存在局限,缺少对品种、个体、年龄对TCR组库影响的系统性解析。

David Allaway等人于2025年在《ImmunoHorizons》上发表研究成果,系统解析犬TCRα、β链组库,揭示了品种、年龄对犬类T细胞受体免疫组库的塑造规律,为将TCR组库作为犬免疫状态监测生物标志物提供重要依据。


研究方法

研究设计包含两大队列,全部经过动物伦理审批:

  • 01


    个体&品种纵向队列:32只犬,分为4个品种(比格犬BE、诺福克㹴NT、小巴塞特格里芬旺代犬PB、拉布拉多LR),每个品种8只;间隔一年采集两次血液样本,用来评估TCR组库个体稳定性与品种特征。样本采用RNAProtect保存全血RNA。

    02


    年龄阶段横断面队列:50只拉布拉多犬,年龄跨度0.2‑12岁,划分为5个生命阶段:幼犬 (0‑1.1y)、青年 (1.1‑5y)、中年早期 (5‑8y)、中年晚期 (8‑10y)、老年 (>10y)。排除肿瘤、糖尿病等患病个体,采血前30天不接种疫苗,使用新鲜血液分离PBMC提取RNA。

    03

    实验与生信流程:
  • RNA质控后,采用Tseek文库构建,Illumina平台双端150bp测序;
  • 测序数据比对V/J基因,注释CDR3;做重采样标准化,使用香农熵衡量组库多样性,Jensen‑Shannon (JS) 距离衡量样本间组库差异;
  • 采用层次聚类HCA、多维缩放MDS分析样本分组;卡方检验分析克隆分布与年龄的关联。

研究结果


01

TCR 组库存在个体指纹

层次聚类结果显示:同一只犬间隔一年的两份样本大多聚在一起,证明个体TCR免疫指纹具备一年以上稳定性。同时样本会按照品种发生聚类。 TCR‑α链中,比格犬、拉布拉多可以清晰聚类,小巴塞特与诺福克㹴发生混杂;TCR‑β链可以将4个品种完全区分。

fig. 1 HCA层次聚类树状图,图A:α链,图B:β链


多维缩放MDS和距离热图同样验证品种分组:β链区分品种效果优于α链;利用克隆信息做品种预测,β链准确率>90%,α链仅60%,提示TCRα与β链受到不同的选择压力,不能只单独检测其中一条链。

fig. 2 MDS降维图+样本距离热图


品种特异性克隆整体丰度并不高;而高丰度克隆是区分个体的主要特征。有意思的是,即使是同窝幼犬,TCR组库也存在明显分化,没有同窝特异性克隆特征,提示TCR克隆选择存在很强的随机性。

fig. 3 品种特异性CDR3克隆表达水平





02

衰老带来 TCR 组库多样性下降

随着年龄增长,犬体内个体特异性的高表达TCR克隆数量显著上升。幼犬体内几乎没有这类超高丰度克隆;老年犬体内大量出现优势克隆,直接造成整体组库熵值下降、多样性降低。

从幼犬到老年,Top3高丰度克隆的平均表达水平持续升高,组库从克隆分布均匀逐步变成少数克隆占据主导,这个变化在幼犬向青年过渡阶段就已经开始。卡方检验显示克隆分布和年龄显著相关(P

fig. 4 高丰度克隆随年龄变化趋势图





03

α 链与 β 链存在显著差异
虽然TCR是α+β配对发挥功能,但本研究证实α、β链组库特征并不一致:聚类、品种预测能力、克隆模式均存在区别。说明两条链受独立的选择调控,只测单一链会丢失免疫信息,科研中建议同时分析α与β链。

研究总结

  1. 犬外周血TCR组库具备个体特异性指纹,可以稳定维持至少一年;同时携带品种特征,TCRβ链区分品种效果优于α链。

  2. 犬衰老伴随TCR组库多样性衰减:老年犬富集大量个体特异性高丰度克隆,幼犬的TCR组库多样性最高。同窝犬不存在共享特征克隆,TCR克隆选择具有随机性。

  3. TCR α与TCR β链组库特征不同,受到不同免疫选择压力,评估犬免疫组库建议同时检测两条链。

  4. 本研究证明高通量TCR测序在大动物犬模型中的应用价值,为犬的衰老、自身免疫、肿瘤、疫苗等方向的免疫研究奠定方法基础。


参考文献:David Allaway, Matt Harrison, Claire Pink, et al. The canine T cell receptor repertoire, ImmunoHorizons, Volume 9, Issue 9, September 2025, vlaf040



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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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