免疫ゲノミクス

免疫レパトアシーケンス（IR-Seq）

免疫プロファイリングにより、BCRおよびTCRレパートリーを遺伝子レベルで解析し、より深い知見を獲得 

ラボライブラリー調製のサイエンティスト

免疫レパトアシーケンスとは何か？

免疫レパトアシーケンス（IR-Seq）は、次世代シーケンサー（NGS）を用いて、B細胞受容体（BCR）およびT細胞受容体（TCR）の多様性をプロファイリングする手法です。1研究者はレパートリーの多様性やクローン性を評価し、血液悪性腫瘍、自己免疫疾患、その他の疾患に関連する受容体配列を解析できます。2IR-Seqは、BCRおよびTCRを高解像度で解析するために必要なスループットと感度を提供し、健康時および疾患時における獲得免疫の理解を深めるための知見をもたらします。

BCRおよびTCR配列から構成される免疫レパートリーは、感染症、自己免疫疾患、がんに応答して動的に変化します。免疫応答の過程では、循環する抗原受容体のレパートリーは、多様性に富んだ集団から、増殖した抗原特異的クローンが優勢な状態へと変化します。そのため、免疫レパートリーの構成を理解することは、免疫介在性疾患に対する理解を深め、治療法開発に役立つ知見を得るうえで重要です。3

このページには以下が記載されています：

免疫レパートリーの定義

免疫レパトアシーケンスソリューション

免疫レパートリー解析のためのマルチオミクスアプローチ

注目のウェビナー

IR-Seqに関するFAQ

免疫レパートリーの定義

適応免疫系は、主にT細胞とB細胞という2種類の主要なリンパ球から構成されています。これらの免疫細胞は、抗原受容体の極めて多様なレパートリーを生み出す遺伝子再構成プロセスを通じて、病原体に対する防御に重要な役割を果たしています。4抗原受容体が標的となる病原体を認識すると、その受容体を増幅し、感染を排除するために追加の免疫細胞を動員する一連の反応が引き起こされます。

機能的なB細胞受容体（BCR）およびT細胞受容体（TCR）は、可変（V）、多様性（D）、結合（J）の各遺伝子セグメントが確率的に再構成されるV(D)J 組換えによって形成されます。このプロセスにより、健常者では極めて多様なBCRおよびTCR集団が生成されます。BCRとTCRの全配列の集合、すなわちBCRレパートリーおよびTCRレパートリーは、免疫レパートリーを構成します。5

Representation of TCR-β V(D)J gene recombination to help clarify TCR diversity in regards to immune repertoire sequencing.

TCRβ鎖のV(D)J 遺伝子組換えの模式図。TCRβ遺伝子座は第7染色体上に位置し、約620 kbにわたって存在します。V(D)J 組換えの過程では、2つあるD領域のうち1つが、13あるJ領域のうち1つとランダムに結合します。続いて、50を超えるV領域の中からランダムに選択された1つが付加され、最終的に約500 bpのVDJ領域が形成されます。遺伝子セグメントが結合する過程では塩基対レベルでの多様性も生じるため、これらのセグメントの組み合わせによる多様性と相まって、TCRの多様性が生み出されます。TCRα鎖でも同様のプロセスが起こりますが、TCRα鎖にはDセグメントが存在しません。CDR = 相補性決定領域。

免疫レパトアシーケンスソリューション

実績のあるサードパーティ製ライブラリー調製キットをご確認いただくとともに、イルミナのシーケンスシステムをご覧いただき、IR-Seqワークフローに最適なソリューションを見つけてください。

IR-Seqライブラリー調製キット

免疫レパートリー解析用ライブラリー調製ソリューションの選択は、インプットサンプル、解析手法、シーケンス対象領域、鎖の種類など、さまざまな要因によって異なります。IR-Seqアプリケーションの要件に応じて、実績のあるサードパーティ製ライブラリー調製キットをお選びください。

IR-Seqアプリケーション用検証済みサードパーティライブラリー調製キットa

解像度およびシーケンス対象領域 プロバイダーおよびキット名 ターゲット受容体 推奨シーケンスリード長
バルクRNA-Seq
CDR3/完全長		 New England Biolabs
NEBNext Immune Sequencing Kit (Human) (E6320S, E6320L)		 BCR、TCR、または
BCR + TCR 		 2 × 300 bp 
バルクRNA-Seq
CDR3/完全長		 New England Biolabs
NEBNext Immune Sequencing Kit (Mouse) (E6330S, E6330L)		 BCR、TCR、または
BCR + TCR 		 2 × 300 bp 
バルクRNA-Seq
CDR3/完全長		 QIAGEN
QIAseq Immune Repertoire RNA Library Kit（333705）		 TCR 2 × 300 bp 
バルクRNA-Seq
CDR3/完全長		 タカラ
SMART-Seq Human TCR (with UMIs) (634780, 634781, 634779)		 TCR 2 × 300 bp 
バルクRNA-Seq
CDR3/完全長		 タカラ
SMART-Seq Human BCR (with UMIs) (634777, 634778, 634776)		 BCR 2 × 300 bp 
シングルセル
CDR3/完全長		 BDバイオ
BD Rhapsody TCR/BCR Multiomic Assay Kit（665828、665829）		 BCR、TCR、または
BCR + TCR 		 85 × 215 bpbまたは
2 × 300 bp 
  1. ライブラリーには分子バーコード（UMI）テクノロジーが採用されており、エラー補正、重複配列の除去、および高信頼性リードの取得を実現します。
  2. シングルセル解析向けのラン構成は、より小型の300サイクル試薬カートリッジに対応しています。

IR-Seq装置

MiSeq i100 in lab

MiSeq i100シリーズ

MiSeq i100シリーズは、最大2 × 500 bpのリード長に対応する11種類の試薬構成を提供しており、IR-Seqをはじめとするアプリケーションに対応します。容量の拡張により、研究者はサンプルスループットの向上と、より高深度のシーケンスを実現できます。特に2 × 500 bpでは、一般的なネイティブ型およびエンジニアリング型の全長V(D)J再構成領域をカバーできるため、免疫レパートリーの完全な再構築が可能になります

抗体スクリーニングアプリケーションノートをダウンロードする

NextSeq 1000 and NextSeq 2000 System in lab

NextSeq 1000/2000システム

免疫レパートリーは極めて多様であるため、その解析には高いシーケンス深度が求められます。検証済みのライブラリー調製キットと、免疫レパートリーを詳細に解析するために必要なリード数を提供するNextSeq 1000/2000システムについてご覧ください。

IR-Seqアプリケーションノートをダウンロードする
Benchtop applications eBook

ゲノム探索をより身近に

マルチオミクス、ターゲットDNAシーケンス、エクソームシーケンス、免疫レパトアシーケンスをはじめとする、イルミナのベンチトップシーケンスシステムで利用可能な主要な手法およびアプリケーションをご紹介します。

免疫レパートリー解析のためのマルチオミクスアプローチ

マルチオミクスは、ゲノミクス、トランスクリプトミクス、エピジェネティクス、プロテオミクスなどの複数の分子レベルのデータセットを組み合わせることで、強力な生物学的洞察を提供する統合アプローチです。マルチオミクスにより、異なる生物学的レベルがどのように相互作用するかをより包括的かつ統合的に理解することが可能です。さらに、異なるNGS技術を組み合わせることで、免疫レパートリー、薬剤耐性メカニズム、および将来の疾患治療戦略の可能性に対する理解を深めるマルチオミクスな洞察を得ることができます。6

マルチオミクスデータセットは本質的に複雑であり、解析は大きな課題となっています。Illumina Connected Multiomicsソフトウェアは、研究者に直感的でスケーラブルな解析を提供し、サンプルから洞察までのワークフローを合理化します。これらのビルトイン機能により、生物学者はバイオインフォマティクスのバックグラウンドなしに、自信を持って強力な統計とインタラクティブな視覚化を生成できます。マルチオミクスリソースページでは、複数のオムにまたがる研究を拡大し、マルチオミクスデータ解析と可視化のニーズに対応するIllumina Connected Multiomicsソフトウェアについてご紹介します。

scientist in lab reviewing data on laptop

注目のウェビナー

がん免疫療法におけるマルチオミクス

The Francis Crick InstituteのSamra Turajlic氏、Yale UniversityのRong Fan氏、Memorial Sloan Kettering Cancer CenterのChristina Leslie氏らによる学際的な専門家パネルが、マルチオミクス研究の進歩と課題について解説します。

シングルセルレベルで進む免疫学研究の発見

La Jolla Institute of ImmunologyのDr Pandurangan Vijayanand、NYU LangoneのShane Liddelow氏、University of CambridgeのMenna Clatworthy氏が、シングルセルシーケンス技術を活用してそれぞれの研究分野で実現された進歩について紹介します。

IR-Seqに関するFAQ

免疫レパトアシーケンスデータの取得には、主に以下の3つのアプローチが用いられます。

  1. バルク組織解析：精製した総RNAを用いて、免疫受容体遺伝子のすべてのV領域およびC領域を対象としたマルチプレックスPCRを実施します。得られたアンプリコンをNGSでシーケンスし、その後データ解析を行います。
  2. シングルセルレパートリーシーケンス：個々のB細胞およびT細胞に対してシングルセルトランスクリプトームシーケンスを実施します。通常は、BCRおよびTCR遺伝子に特異的なプライマーを用いたエンリッチメントPCRによりライブラリーを調製し、NGSでシーケンスした後に解析を行います。
  3. バイオインフォマティクスによる再構築：バルクRNAシーケンスおよびシングルセルシーケンスの公開データベースを活用し、計算解析手法によって免疫レパートリー配列を再構築します。3

免疫学において、免疫レパートリーとは、特定の時点において個体が有する固有のB細胞受容体（BCR）およびT細胞受容体（TCR）の完全な集合を指します。しかし、BCRおよびTCRのレパートリーは動的な性質を持ち、免疫応答の過程で急速に変化する可能性があります。

抗体レパートリーは体液性免疫の成立に重要な役割を果たしており、個体が有するB細胞受容体（BCR）および抗体配列の完全な集合によって定義されます。7

IR-Seqは、基基礎免疫学、免疫レパートリーの特性評価、ワクチン研究、リンパ球系譜の追跡など、さまざまな研究分野で利用されています。8

ゲノミクスを活用して免疫疾患への理解を深めるには、免疫ゲノミクス研究ページをご覧ください。

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お問い合わせ

免疫レパトアシーケンス研究のソリューションの詳細については、お気軽にお問い合わせください。

参考文献

  1. Woodsworth DJ, Castellarin M, Holt RA. Sequence analysis of T-cell repertoires in health and disease. Genome Med. 2013;5(10):98. doi:10.1186/gm502
  2. Robins H. Immunosequencing: applications of immune repertoire deep sequencing. Curr Opin Immunol. 2013;25(5):646-652. doi:10.1016/j.coi.2013.09.017
  3. Katoh H, Komura D, Furuya G, Ishikawa S. Immune repertoire profiling for disease pathobiology. Pathol Int. 2023;73(1):1-11. doi:10.1111/pin.13284
  4. InformedHealth.org. Cologne, Germany: Institute for Quality and Efficiency in Health Care (IQWiG); 2006. In brief: The innate and adaptive immune systems. ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279396. Accessed September 12, 2025. 
  5. Liu H, Pan W, Tang C, et al. The methods and advances of adaptive immune receptors repertoire sequencing. Theranostics. 2021;11(18):8945-8963. doi:10.7150/thno.61390 
  6. Wu X, Yang X, Dai Y, et al. Single-cell sequencing to multi-omics: technologies and applications. Biomark Res. 2024;12:110. doi:10.1186/s40364-024-00643-4 
  7. Miho E, Roškar R, Greiff V, Reddy ST. Large-scale network analysis reveals the sequence space architecture of antibody repertoires. Nat Commun. 2019;10(1):1321.  doi:10.1038/s41467-019-09278-8 
  8. Ma KY, He C, Wendel BS, et al. Immune Repertoire Sequencing Using Molecular Identifiers Enables Accurate Clonality Discovery and Clone Size Quantification. Front Immunol. 2018;9:33. doi:10.3389/fimmu.2018.00033