哺乳动物T和B细胞受体特异性、多样性和记忆性是适应性免疫应答的核心，1959年，Burnet提出克隆选择学说，认为个体的T和B细胞在发育过程中形成可自身耐受的多样性受体库，受抗原刺激后克隆扩增产生特异应答并形成记忆(1960诺贝生理医学奖)。1976年，Tonegawa证实体细胞染色体上的V(D)J基因随机重组并伴随DNA碱基的剪切和插入形成多样性BCR/TCR组库（1987诺贝生理医学奖），但哺乳动物的胚系V(D)J重组到底完全随机的还是有一定的偏向性，一直受到广泛的关注。现已证实胚系V-D-J基因重排遵循“12/23规则”，以及先启动D-J重组，然后V-DJ重组等规则，但亦存在超12/23规则等特殊重组模式，不断对复杂的V(D)J重组机制进行补充。哺乳动物V(D)J参与重排的顺序（先后）和效率（偏向取用）的研究结果，主要来源于人和小鼠，越来越多的实验研究证据提示，V(D)J基因并不是随机参与重排，其重排效率受到基因的物理位置、重组信号序列（RSS）质量、染色质环境等多种因素的影响，其具体机制没有阐明。

目前，已有14种哺乳动物的TCR和BCR VDJC基因，从基因组（染色体水平）上被完整注释（IMGT），其中蝙蝠和水牛为本课题组首次完成基因组水平完整注释。在本实验中，我们利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）和高通量测序（HTS）研究CDR3组库中，V(D)J重排的详细特征，发现在灵长目（人类和恒河猴）、啮齿目（BALB/c、C57BL/6和昆明小鼠）、偶蹄目（水牛）、翼手目（蝙蝠），其TRB基因座上，V基因（或J基因）远端和近端（相对于D基因的距离），在参与重排过程中，其启用频率明显高于“处于中间位置”的V基因（或J基因），首次从多种哺乳动物，在大规模的样本和CDR3组库水平上，揭示出V(D)J基因的物理位置参与重组的效率。在进一步的研究中，我们根据每种哺乳动物的每个V和J基因家族的RSS序列组成的保守性质，进行RSS质量评分，发现V和J基因的RSS质量不同程度地影响其重排取用，尤其是当V-RSS的RIC得分<-45时，会显著降低V基因的重组频率。而“远离D”的V和J基因兼具重组结构可及性和相对高质量RSS的双重优势，导致其在重排中优先取用。同时，我们创新性的发现哺乳动物进化过程中，形成的J-RSS质量明显高于V-RSS，D-J距离明显小于V-D，我们提出，这可能是哺乳动物“D-to-J先于V-to-DJ重组规则”的主要原因之一。本研究，充分利用单细胞测序和高通量测序的TCR CDR3组库数据，揭示出V和J的距离及RSS质量对参与重组影响的效率和可能机制，提示每个物种和每个个体初始的CDR3组库中，VDJ取用的亚家族会存在显著的偏向特征，这将为深入开展不同哺乳动物高频特异应答T细胞研究，提供全新的视角和技术方案。

   本项目获得国家自然科学基金(82160279) 和贵州省高层次人才项目(No. [2018] 5637)的资助。研究结果以“HTS and scRNA-seq revealed that the location and RSS quality of the mammalian TRBV and TRBJ genes impact biased rearrangement”为题，发表于《BMC Genomics》DOI：https://doi.org/10.1186/s12864-024-10887-x（中科院TOP期刊），免疫学2023届研究生吴颖杰、2024届研究生吴凤丽和附属航天医院马庆庆为共同第一作者，姚新生教授为通信作者。

  (一审 李俊 二审 覃明 三审 刘晖 图文 姚新生教授课题组）