适应性免疫系统是人体抵御病原体入侵的核心防线。T 细胞和 B 细胞通过其表面的抗原受体——T 细胞受体（TCR）和 B 细胞受体（BCR / 免疫球蛋白 Ig）——识别几乎无限种类的抗原。这些受体的多样性来源于 V(D)J 基因重排、体细胞高频突变等机制，构成了一个极其庞大的“免疫组库”（Immune Repertoire）。

理解免疫组库的组成和动态变化，对感染免疫、肿瘤免疫、自身免疫疾病、疫苗开发等领域具有重大意义。然而，传统的 bulk 免疫组库测序只能获得群体水平的序列信息，无法将 TCR/BCR 序列与细胞的转录状态、表型特征关联起来。单细胞免疫组库技术的出现，填补了这一关键空白。

免疫组库（Immune Repertoire，IR）是指在特定时间点下，某个体循环系统中所有功能多样性T淋巴细胞和B淋巴细胞的总和。T细胞和B细胞是适应性免疫系统的两大细胞群，通过其表面的T细胞受体（T Cell Receptor，TCR）和B细胞受体（B Cell Receptor，BCR）识别并特异性结合抗原，介导机体产生针对性的免疫应答。免疫组库的整体状态反映了机体在特定时间段内应对外界刺激的免疫应答能力。

适应性免疫系统是人体抵御病原体入侵的核心防线。T 细胞和 B 细胞通过其表面的抗原受体——T 细胞受体（TCR）和 B 细胞受体（BCR / 免疫球蛋白 Ig）——识别几乎无限种类的抗原。这些受体的多样性来源于 V(D)J 基因重排、体细胞高频突变等机制，构成了一个极其庞大的“免疫组库”（Immune Repertoire）。

理解免疫组库的组成和动态变化，对感染免疫、肿瘤免疫、自身免疫疾病、疫苗开发等领域具有重大意义。然而，传统的 bulk 免疫组库测序只能获得群体水平的序列信息，无法将 TCR/BCR 序列与细胞的转录状态、表型特征关联起来。单细胞免疫组库技术的出现，填补了这一关键空白。

传统免疫组库测序长期使用多重PCR或5‘RACE方法，结合高通量测序来分析TCR/BCR的多样性。但这两种方法各有短板：多重PCR的扩增范围大多局限在CDR3区，无法获得全长信息；5’RACE虽能拿到单链全长，但仍只捕获一条链的序列，丢失了另一条链的信息。而批量测序更是将所有细胞混在一起测序，最终只能输出一个“平均”的群体读数和各类序列的出现频率，却完全不知道特定TCR/BCR序列来自哪类细胞亚群、该细胞是效应状态还是耗竭状态，也不知道它正在活跃地表达哪些基因。这种“信息盲区”，让研究者只能看到免疫组库的轮廓，却读不懂背后的功能图景。

单细胞免疫组库技术的出现，填补了传统方法的信息断层。其中，10x Genomics平台的单细胞免疫谱分析方案已成为业界主流。其核心技术基于微流控芯片与油包水液滴系统：将带有独特寡核苷酸条形码（barcode）的凝胶珠与单个细胞共同封装在纳升级油滴中，细胞裂解后释放的mRNA被凝胶珠上的引物捕获并逆转录，为来自同一个细胞的所有转录本打上相同的条形码标记，从而在测序后将海量数据片段精确归位到各自的单细胞来源。

围绕B细胞和T细胞全面解析免疫应答，该方案通过5‘端转录组测序与免疫受体V(D)J全长序列捕获的双路策略，实现了“功能档案”与“身份指纹”的并行获取。在实验流程上，逆转录后的cDNA会被分流处理：一部分用于构建5’基因表达文库，反映细胞的转录活性与功能状态；另一部分则利用设计在TCR或BCR恒定区（C区）的巢式引物进行PCR富集，精准捕获TCR的α/β链或BCR的重链/轻链全长序列，最终实现对每个细胞配对的V(D)J序列的完整解析。

1. 肿瘤免疫微环境与免疫治疗监测

肿瘤组织中浸润的免疫细胞克隆组成是评估抗肿瘤免疫应答的重要指标。单细胞免疫组库测序可揭示肿瘤浸润T细胞的克隆扩增谱系、功能状态及与肿瘤抗原的识别关系。

2. 抗体发现与疫苗研发

单细胞免疫组库测序可从免疫个体或康复患者体内快速筛选出抗原特异性抗体的重链和轻链配对序列，全长的抗体序列可直接用于重组表达和功能验证，相较于传统杂交瘤技术大幅缩短了抗体发现周期。

3. 自身免疫病与炎症性疾病

在自身免疫病和炎症性疾病研究中，单细胞免疫组库测序可揭示致病性T细胞或B细胞克隆的扩增谱系。全球首个亚洲人群单细胞免疫细胞图谱（AIDA）项目分析了来自五个亚洲国家625名健康供体的超过120万个免疫细胞，建立了亚洲人群的健康免疫参考范围，揭示了种族、年龄和性别对免疫细胞比例及基因表达的影响。

4. 感染免疫学

在感染性疾病研究中，通过单细胞免疫组库测序可鉴定出跨个体共享的“公共TCR克隆型”，为疫苗设计和免疫监测提供靶点。浙江大学刘琬璐团队联合多家机构建立了一个涵盖1,017个生物样本、583个个体、46种疾病状态的大规模单细胞TCRαβ参考数据库，包含超过229万个高置信度T细胞及其匹配的全长TCRαβ序列、转录组和HLA基因型信息。研究发现了近3,000个公共TCRαβ克隆型，它们可识别EB病毒、巨细胞病毒和甲型流感病毒等常见病毒来源的表位，揭示了跨个体间保守的免疫防御模式。

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