AbForest

1 简介

AbForest 是一款专为B细胞免疫组库打造的克隆谱系进化分析工具，能够完整模拟从克隆扩增、体细胞超突变(SHM)、同种型转换到抗原驱动的克隆选择全过程，实现对抗体发育轨迹的全面重建。工具从原始测序序列出发，依次完成种系比对、序列过滤、克隆型划分、AI似然值预测、最大简约法构建进化树，打通了全链路抗体进化分析流程，最终生成一批B细胞克隆谱系树。

具体流程包括：先通过种系比对准确识别祖先 Fv 序列和 VDJ 片段，随后基于祖先序列划分克隆型，并采用 IMGT 编号方案对序列进行精确定位和功能区划分，确保关键变异区域的准确比对。接着，利用最大简约法结合体细胞超突变和同种型转换特征。最后，结合序列和克隆丰度信息，以及抗体语言模型预测的似然值，对进化树叶节点进行可视化标注，直观展示序列的罕见性和潜在功能，辅助深入解析抗体克隆的进化动态。

Figure 1. AbForest 的流程图

2 参数说明

• Heavy Chain Sequences：输入单细胞测序文件的重链DNA序列。
• Light Chain Sequences：可选输入单细胞测序文件的轻链DNA序列，轻链序列需与重链一一对应。
• VDJ Germline Species:
  • Human：匹配人类VDJ基因（Homo sapiens）。
  • Mouse：匹配小鼠VDJ基因（Mus musculus）。
  • Alpaca (H)：匹配骆驼VDJ基因（Vicugna pacos）。
  • Rat：匹配大鼠VDJ基因（Rattus norvegicus）。
  • Rhesus Monkey：匹配恒河猴VDJ基因（Macaca mulatta）。
  • Rabbit：匹配兔子VDJ基因（Oryctolagus cuniculus）。
  • HUGO H3K3：匹配HUGO全人源抗体小鼠VDJ基因。
• C Germline Species:
  • Human：匹配人类C基因（Homo sapiens）。
  • Mouse：匹配小鼠C基因（Mus musculus）。
• Clonotype Definition Method：
  • Strict：将种系Fv区（包含FWR和CDR）核苷酸序列完全相同的序列归为同一克隆型，适用于对克隆多样性要求极高的分析场景。
  • General：将VJ种系基因相同且CDR3氨基酸长度一致的序列划分为同一克隆型，允许一定程度的序列变异，适合更宽松的克隆群体定义。

3 结果说明

• Chart: B 细胞克隆谱系树图
  图中一个克隆型一棵树，每颗树都有一个初代祖先。灰色填充的节点是推断出来的祖先，其他颜色填充的节点都是真实存在的序列，颜色越深AI似然值越低；节点轮廓的颜色描述的是Isotype；节点大小描述的是序列的丰度；枝干的数值描述的是节点序列之间的远近。

Figure 2. B 细胞克隆谱系树示例图

4 参考文献

[1] Weber LL, Reiman D, Roddur MS, Qi Y, El-Kebir M, Khan AA. TRIBAL: Tree Inference of B cell Clonal Lineages. bioRxiv [Preprint]. 2023 Nov. https://doi.org/10.1016/j.xgen.2024.100637