本公开整体涉及生物信息学领域。更具体地讲，本公开涉及用于对t细胞受体(tcr)进行测序、鉴定细胞群中的t细胞克隆和用于批量测序的系统和方法。该方法鉴定与肿瘤反应和患者存活率相关的高频t细胞克隆。
背景技术：
1、使用免疫检查点抑制剂的单一或联合疗法已在癌症患者中显示出显著的疗效。然而，大多数患者要么没有反应，要么只是短暂反应，引发了关于下一代免疫疗法设计的根本问题。为了克服肿瘤微环境的免疫抑制性质并促进持久反应，可进行共抑制通路和共刺激通路的双重靶向以诱导更强的t细胞活化。在一些情况下，抗体组合可以例如通过恢复稳态调节因子的平衡来协同增强cd8+t细胞效应子功能，从而导致肿瘤排斥和长期反应。t细胞克隆扩增可提供特异性基因特征，从而指明联合疗法的分子机制。现有的tcr序列分析技术不能基于短读测序数据准确可靠地鉴定tcr序列和克隆扩增。这些和其他缺点通过本文所述的方法和系统得到了解决。
技术实现思路
1、应当理解，下面的一般性描述和详细描述都仅为示例性和说明性而非限制性的。本发明提供了用于以下操作的方法和系统：对从t细胞获得的rna的少于约100个碱基对的短读段进行测序(和/或接收指示其的序列数据)，将短读段与参考序列进行比对，其中参考序列不包含tcr基因序列，从而生成包括映射的短读段和未映射的短读段的读段集，丢弃读段集中的映射的短读段，将读段集中剩余的未映射的短读段组装成一个或多个长读段，并由一个或多个长读段生成一个或多个tcr序列。
2、本发明公开了用于以下操作的方法：对t细胞受体(tcr)进行测序，包括对从t细胞获得的rna的少于约100个碱基对的短读段进行测序；将短读段与参考序列进行比对，其中参考序列不包含tcr基因序列，从而生成包括映射的短读段和未映射的短读段的读段集；丢弃读段集中的映射的短读段；将读段集中剩余的未映射的短读段组装成一个或多个长读段；将一个或多个长读段翻译成对应的氨基酸序列；将tcr v区和tcr j区氨基酸参考序列分成约六个氨基酸的k串，将k串与来自翻译步骤的对应氨基酸序列进行比对，检测k串中映射到对应氨基酸序列的一个或多个保守tcr cdr3残基，对检测到的保守水平进行评分，选择保守分数高于阈值保守分数的对应氨基酸序列，并检测所选对应氨基酸序列中的候选cdr3区氨基酸序列；鉴定一个或多个长读段中候选cdr3区氨基酸序列的核酸序列；将候选cdr3区核酸序列上游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个tcr v基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选tcr v基因序列；并且将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个tcr j基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选tcr j基因序列，从而生成tcr序列。
3、本发明公开了包括一个或多个处理器的装置；以及包含处理器可执行指令的存储器，所述处理器可执行指令当由一个或多个处理器执行时，使得装置接收包含从t细胞获得的rna的少于约100个碱基对的短读段的序列数据；将短读段与参考序列进行比对，其中参考序列不包含tcr基因序列，从而生成包括映射的短读段和未映射的短读段的读段集；丢弃读段集中的映射的短读段；将读段集中剩余的未映射的短读段组装成一个或多个长读段；将一个或多个长读段翻译成对应的氨基酸序列；将tcr v区和tcr j区氨基酸参考序列分成约六个氨基酸的k串，将k串与来自翻译步骤的对应氨基酸序列进行比对，检测k串中映射到对应氨基酸序列的一个或多个保守tcr cdr3残基，对检测到的保守水平进行评分，选择保守分数高于阈值保守分数的对应氨基酸序列，并检测所选对应氨基酸序列中的候选cdr3区氨基酸序列；鉴定一个或多个长读段中候选cdr3区氨基酸序列的核酸序列；将候选cdr3区核酸序列上游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个tcr v基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选tcr v基因序列；并且将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个tcr j基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选tcr j基因序列，从而生成tcr序列。
4、本发明公开了其上包含有计算机可执行指令的计算机可读介质，该计算机可读介质被配置用于执行包括以下操作的方法：对从t细胞获得的rna的少于约100个碱基对的短读段进行测序；将短读段与参考序列进行比对，其中参考序列不包含tcr基因序列，从而生成包括映射的短读段和未映射的短读段的读段集；丢弃读段集中的映射的短读段；将读段集中剩余的未映射的短读段组装成一个或多个长读段；将一个或多个长读段翻译成对应的氨基酸序列；将tcr v区和tcr j区氨基酸参考序列分成约六个氨基酸的k串，将k串与来自翻译步骤的对应氨基酸序列进行比对，检测k串中映射到对应氨基酸序列的一个或多个保守tcr cdr3残基，对检测到的保守水平进行评分，选择保守分数高于阈值保守分数的对应氨基酸序列，并检测所选对应氨基酸序列中的候选cdr3区氨基酸序列；鉴定一个或多个长读段中候选cdr3区氨基酸序列的核酸序列；将候选cdr3区核酸序列上游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个tcr v基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选tcr v基因序列；并且将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个tcr j基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选tcr j基因序列，从而生成tcr序列。
5、本发明公开了用于以下操作的方法：对bcr进行测序，包括对从b细胞获得的少于约100个碱基对的rna的短读段进行测序；将短读段与参考序列进行比对，其中参考序列不包含bcr基因序列，从而生成包括映射的短读段和未映射的短读段的读段集；丢弃读段集中的映射的短读段；将读段集中剩余的未映射的短读段组装成一个或多个长读段；将一个或多个长读段翻译成对应的氨基酸序列；将bcr v区和bcr j区氨基酸参考序列分成约六个氨基酸的k串，将k串与来自翻译步骤的对应氨基酸序列进行比对，检测k串中映射到对应氨基酸序列的一个或多个保守bcr cdr3残基，对检测到的保守水平进行评分，选择保守分数高于阈值保守分数的对应氨基酸序列，并检测所选对应氨基酸序列中的候选cdr3区氨基酸序列；鉴定一个或多个长读段中候选cdr3区氨基酸序列的核酸序列；将候选cdr3区核酸序列上游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个bcr v基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选bcr v基因序列；并且将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个bcr j基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选bcr j基因序列，从而生成bcr序列。
6、本发明公开了包括一个或多个处理器的装置；以及包含处理器可执行指令的存储器，所述处理器可执行指令当由一个或多个处理器执行时，使得装置接收包含从b细胞获得的少于约100个碱基对的rna的短读段的序列数据；将短读段与参考序列进行比对，其中参考序列不包含bcr基因序列，从而生成包括映射的短读段和未映射的短读段的读段集；丢弃读段集中的映射的短读段；将读段集中剩余的未映射的短读段组装成一个或多个长读段；将一个或多个长读段翻译成对应的氨基酸序列；将bcr v区和bcr j区氨基酸参考序列分成约六个氨基酸的k串，将k串与来自翻译步骤的对应氨基酸序列进行比对，检测k串中映射到对应氨基酸序列的一个或多个保守bcr cdr3残基，对检测到的保守水平进行评分，选择保守分数高于阈值保守分数的对应氨基酸序列，并检测所选对应氨基酸序列中的候选cdr3区氨基酸序列；鉴定一个或多个长读段中候选cdr3区氨基酸序列的核酸序列；将候选cdr3区核酸序列上游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个bcr v基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选bcr v基因序列；并且将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个bcr j基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选bcr j基因序列，从而生成bcr序列。
7、本发明公开了其上包含有计算机可执行指令的计算机可读介质，该计算机可读介质被配置用于执行包括以下操作的方法：对从b细胞获得的少于约100个碱基对的rna的短读段进行测序；将短读段与参考序列进行比对，其中参考序列不包含bcr基因序列，从而生成包括映射的短读段和未映射的短读段的读段集；丢弃读段集中的映射的短读段；将读段集中剩余的未映射的短读段组装成一个或多个长读段；将一个或多个长读段翻译成对应的氨基酸序列；将bcr v区和bcr j区氨基酸参考序列分成约六个氨基酸的k串，将k串与来自翻译步骤的对应氨基酸序列进行比对，检测k串中映射到对应氨基酸序列的一个或多个保守bcr cdr3残基，对检测到的保守水平进行评分，选择保守分数高于阈值保守分数的对应氨基酸序列，并检测所选对应氨基酸序列中的候选cdr3区氨基酸序列；鉴定一个或多个长读段中候选cdr3区氨基酸序列的核酸序列；将候选cdr3区核酸序列上游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个bcr v基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选bcr v基因序列；并且将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个bcr j基因参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选bcr j基因序列，从而生成bcr序列。
8、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，短读段是由rna的随机引发获得的。
9、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，t细胞是从人或小鼠获得的。
10、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，参考序列包括人基因组、小鼠基因组、人转录组或小鼠转录组。
11、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，丢弃读段集中的映射的短读段还包括丢弃读段集中小于约35个碱基对或具有低序列分辨率的未映射的短读段。
12、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，将读段集中剩余的未映射的短读段组装成一个或多个长读段包括将一个或多个未映射的短读段与tcr序列参考数据库中的一个或多个tcr序列进行比对；并且基于比对结果，将一个或多个未映射的短读段组装成长读段。
13、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括将tcr c区核酸序列附加到tcr序列。
14、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括在对从t细胞获得的rna的少于约100个碱基对的短读段进行测序之前，对由其获得t细胞的受试者施用免疫疗法。在一些方面，免疫疗法包括单一疗法或联合疗法。在一些方面，联合疗法包括共刺激激动剂和共抑制拮抗剂。
15、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，对受试者的第一多个t细胞重复所有步骤，其中在施用治疗之前收集t细胞；确定第一多个t细胞中存在的独特tcr序列的出现次数；向受试者施用治疗；对受试者的第二多个t细胞重复所有步骤，其中在施用治疗之后收集t细胞；确定第二多个t细胞中存在的独特tcr序列的出现次数；并且基于第一多个t细胞和第二多个t细胞中存在的独特tcr序列的出现次数，确定经历克隆扩增的一个或多个独特tcr序列。
16、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括基于经历克隆扩增的一个或多个独特tcr序列，确定t细胞克隆扩增特征。
17、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括使用t细胞克隆扩增特征查询t细胞克隆扩增特征的数据库和对应的治疗反应；基于查询结果，确定受试者对治疗作出反应的可能性。
18、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括以下步骤：确定受试者对治疗的反应；将t细胞克隆扩增特征存储在数据库中；并且将受试者对治疗的反应与数据库中的t细胞克隆扩增特征相关联。
19、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括确定tcr序列存在于响应于治疗而扩增的t细胞克隆中；产生含有tcr序列的一个或多个t细胞；向受试者施用一个或多个t细胞；并且向受试者施用治疗。
20、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，其中对从t细胞获得的rna的少于约100个碱基对的短读段进行测序包括对从多个t细胞获得的rna的少于约100个碱基对的短读段进行批量测序。
21、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括执行以下步骤：通过将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个tcr j基因参考序列进行比对的步骤来比对短读段，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选tcr j基因序列，从而为多个t细胞中的每一个生成tcr序列。
22、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，执行通过将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个tcr j基因参考序列进行比对的步骤来比对短读段，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选tcr j基因序列，从而为多个t细胞中的每一个生成tcr序列的步骤包括执行以下步骤：通过将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个tcr j基因参考序列进行比对的步骤来比对短读段，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选tcr j基因序列，从而生成tcr序列，这包括对以下步骤中的一个或多个的至少一部分进行归类：通过将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个tcr j基因参考序列进行比对的步骤来比对短读段，对比对度进行评分，并将高于阈值比对评分的长读段鉴定为包含候选tcr j基因序列，从而作为作业生成tcr序列；并且并行地跨多个处理器分配每个作业的工作量。
23、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，b细胞是从人或小鼠获得的。
24、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，将读段集中剩余的未映射的短读段组装成一个或多个长读段包括将一个或多个未映射的短读段与bcr序列参考数据库中的一个或多个bcr序列进行比对；并且基于比对结果，将一个或多个未映射的短读段组装成长读段。
25、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括将bcr c区核酸序列附加到bcr序列。
26、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括在对从b细胞获得的少于约100个碱基对的rna的短读段进行测序之前，对由其获得b细胞的受试者施用免疫疗法。在一些方面，免疫疗法包括单一疗法或联合疗法。在一些方面，联合疗法包括共刺激激动剂和共抑制拮抗剂。
27、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括对受试者的第一多个b细胞重复所有步骤，其中在施用治疗之前收集b细胞；确定第一多个b细胞中存在的独特bcr序列的出现次数；向受试者施用治疗；对受试者的第二多个b细胞重复所有步骤，其中在施用治疗之后收集b细胞；确定第二多个b细胞中存在的独特bcr序列的出现次数；并且基于第一多个b细胞和第二多个b细胞中存在的独特bcr序列的出现次数，确定经历克隆扩增的一个或多个独特bcr序列。
28、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括基于经历克隆扩增的一个或多个独特bcr序列，确定b细胞克隆扩增特征。
29、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括使用b细胞克隆扩增特征查询b细胞克隆扩增特征的数据库和对应的治疗反应；基于查询结果，确定受试者对治疗作出反应的可能性。
30、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括确定受试者对治疗的反应；将b细胞克隆扩增特征存储在数据库中；并且将受试者对治疗的反应与数据库中的b细胞克隆扩增特征相关联。
31、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括确定bcr序列存在于响应于治疗而扩增的b细胞克隆中；产生含有bcr序列的一个或多个b细胞；向受试者施用一个或多个b细胞；并且向受试者施用治疗。
32、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，对从b细胞获得的少于约100个碱基对的rna的短读段进行测序包括对从多个b细胞获得的少于约100个碱基对的rna的短读段进行批量测序。
33、在一些方面，本发明公开了方法、装置和计算机可读介质，还包括执行以下步骤：通过将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个bcr j基因参考序列进行比对的步骤来比对短读段，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选bcr j基因序列，从而为多个b细胞中的每一个生成bcr序列。
34、在所公开的方法、装置和计算机可读介质的一些方面，执行通过将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个bcr j基因参考序列进行比对的步骤来将短读段与参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选bcr j基因序列，从而为多个b细胞中的每一个生成bcr序列的步骤包括执行以下步骤：通过将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个bcr j基因参考序列进行比对的步骤来将短读段与参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对分数的长读段鉴定为包含候选bcr j基因序列，从而生成bcr序列，这包括对以下步骤中的一个或多个的至少一部分进行归类：通过将候选cdr3区核酸序列下游的一个或多个长读段的核酸序列与一个或多个bcr j基因参考序列进行比对的步骤来将短读段与参考序列进行比对，对比对度进行评分，并将高于阈值比对评分的长读段鉴定为包含候选bcr j基因序列，从而作为作业生成bcr序列；并且并行地跨多个处理器分配每个作业的工作量。
35、其他优点将在下面的描述中进行部分阐述或者可以通过实践来了解。所述优点将借助于所附权利要求中特别指出的要素和组合来实现和获得。
1.一种用于对t细胞受体(tcr)进行测序的方法，包括：
2.一种装置，包括：
3.一种其上包含有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可读介质被配置用于执行包括以下操作的方法：
4.根据权利要求1至3所述的方法、装置或计算机可读介质，其中所述短读段是由rna的随机引发获得的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，其中所述t细胞是从人或小鼠获得的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，其中所述参考序列包括人基因组、小鼠基因组、人转录组或小鼠转录组。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，其中丢弃所述读段集中的映射的短读段还包括丢弃所述读段集中小于约35个碱基对或具有低序列分辨率的未映射的短读段。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，其中将所述读段集中剩余的所述未映射的短读段组装成一个或多个长读段包括：
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括将tcr c区核酸序列附加到所述tcr序列。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括在对从所述t细胞获得的rna的少于约100个碱基对的所述短读段进行测序之前，向由其获得所述t细胞的受试者施用免疫疗法。
11.根据权利要求10所述的方法、装置或计算机可读介质，其中所述免疫疗法包括单一疗法或联合疗法。
12.根据权利要求11所述的方法、装置或计算机可读介质，其中所述联合疗法包括共刺激激动剂和共抑制拮抗剂。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括：
14.根据权利要求13所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括基于经历克隆扩增的所述一个或多个独特tcr序列，确定t细胞克隆扩增特征。
15.根据权利要求14所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括：
16.根据权利要求14至15中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括：
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括：
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，其中对从t细胞获得的rna的少于约100个碱基对的短读段进行测序包括对从多个t细胞获得的rna的少于约100个碱基对的短读段进行批量测序。
19.根据权利要求18所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括对所述多个t细胞中的每一个执行步骤b-i。
20.根据权利要求19所述的方法、装置或计算机可读介质，其中对所述多个t细胞中的每一个执行步骤b-i包括执行步骤b-i，包括：
21.一种用于对b细胞受体(bcr)进行测序的方法，包括：
22.一种装置，包括：
23.一种其上包含有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可读介质被配置用于执行包括以下操作的方法：
24.根据权利要求21至23所述的方法、装置或计算机可读介质，其中所述短读段是由rna的随机引发获得的。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，其中所述b细胞是从人或小鼠获得的。
26.根据权利要求21至25中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，其中所述参考序列包括人基因组、小鼠基因组、人转录组或小鼠转录组。
27.根据权利要求21至26中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，其中丢弃所述读段集中的映射的短读段还包括丢弃所述读段集中小于约35个碱基对或具有低序列分辨率的未映射的短读段。
28.根据权利要求21至27中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，其中将所述读段集中剩余的所述未映射的短读段组装成一个或多个长读段包括：
29.根据权利要求21至28中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括将bcrc区核酸序列附加到所述bcr序列。
30.根据权利要求21至29中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括在对从所述b细胞获得的少于约100个碱基对的rna的所述短读段进行测序之前，对由其获得所述b细胞的受试者施用免疫疗法。
31.根据权利要求30所述的方法、装置或计算机可读介质，其中所述免疫疗法包括单一疗法或联合疗法。
32.根据权利要求31所述的方法、装置或计算机可读介质，其中所述联合疗法包括共刺激激动剂和共抑制拮抗剂。
33.根据权利要求21至32中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括：
34.根据权利要求33所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括基于经历克隆扩增的所述一个或多个独特bcr序列，确定b细胞克隆扩增特征。
35.根据权利要求34所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括：
36.根据权利要求34至35中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括：
37.根据权利要求21至36中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括：
38.根据权利要求21至37中任一项所述的方法、装置或计算机可读介质，其中对从b细胞获得的少于约100个碱基对的rna的短读段进行测序包括对从多个b细胞获得的少于约100个碱基对的rna的短读段进行批量测序。
39.根据权利要求38所述的方法、装置或计算机可读介质，还包括对所述多个b细胞中的每一个执行步骤b-i。
40.根据权利要求39所述的方法、装置或计算机可读介质，其中对所述多个b细胞中的每一个执行步骤b-i包括执行步骤b-i，包括：
