tooluniverse-hla-immunogenomics

Name: tooluniverse-hla-immunogenomics
Author: mims-harvard

github.com/mims-harvard数据与数据库1.8k229 次安装3 天前更新

代码仓库

关于 tooluniverse-hla-immunogenomics

面向免疫遗传学研究者的分析技能，用于探索 HLA 等位基因、MHC-肽结合、表位关联及临床意义。它结合基因注释、实验结合与自然呈递配体等证据，覆盖移植、疫苗和癌症免疫治疗问题。

主要功能

01查询 HLA 基因与等位基因信息
02检索 MHC 结合及限制数据
03查找病原体与抗原表位
04识别自然呈递的 HLA 配体
05关联蛋白功能与药物靶向信息

适用场景

01评估移植供受者的 HLA 匹配
02为疫苗筛选实验验证表位
03研究疾病相关的 HLA 关联
04探索 HLA 通路相关药物

MCP 相关

该技能通过 ToolUniverse 工具查询 IMGT、IEDB、UniProt、DGIdb 等数据库，为分析提供数据。

安装

复制下面的命令，在终端中运行。

$npx skills add https://github.com/mims-harvard/tooluniverse --skill tooluniverse-hla-immunogenomics

安装后在 Claude Code 中输入/tooluniverse-hla-immunogenomics确认已加载。

详细介绍

HLA 与免疫基因组学分析

用于探索 HLA 基因家族、MHC-肽结合、表位关联及其在移植、疫苗开发和癌症免疫治疗中的临床意义的工作流。将免疫遗传学数据库（IMGT、IEDB）与功能注释（UniProt）及药物可成药性数据（DGIdb）相结合。

推理策略

HLA 分析的核心是肽呈递：HLA 分子的多态性决定了哪些肽会展示给 T 细胞，进而影响疾病易感性、移植排斥、药物超敏反应和疫苗免疫原性。HLA 类型会影响自身免疫疾病的易感性（HLA-B27 与强直性脊柱炎）、移植排斥（HLA 不匹配会引发同种异体反应）、药物超敏反应（只有 HLA-B*57:01 携带者服用 abacavir 才会出现严重超敏反应），以及疫苗设计（表位必须由受者的 HLA 等位基因呈递，才能引发 T 细胞反应）。I 类和 II 类 HLA 分子在结合槽、肽长度和对应的 T 细胞方面存在根本差异，切勿混为一谈。IEDB 中没有某个表位，意味着它尚未经过测试，而不代表它无法结合。

查证，不要猜测：切勿假设某个等位基因的结合特性或人群频率——应查询 IEDB 中的实验结合数据，并通过 IMGT 查询等位基因注释。不要猜测某个人群中哪些 HLA 等位基因常见；应通过 PubMed 查找已发表的频率数据。

指导原则：

精确使用 HLA 命名——HLA 等位基因名称遵循严格规范（例如 HLA-A*02:01）；应正确标明分辨率级别
注意 MHC 类别——I 类（A、B、C）和 II 类（DR、DQ、DP）的结合特性和临床作用不同
确认物种背景——大多数查询针对人类 HLA，但脊椎动物都具有 MHC；尽早确认物种
分层整合证据——将结合数据（IEDB）与基因注释（IMGT）和结构背景（UniProt）结合起来
联系临床应用——将分子层面的发现与移植配型、疫苗靶点或免疫治疗反应联系起来
优先使用英文查询——在所有工具调用中使用英文术语；用用户使用的语言回复

计算，不要只描述

当分析需要计算（统计、数据处理、评分、富集分析）时，应通过 Bash 编写并运行 Python 代码。不要只描述计划如何操作——实际执行并报告结果。使用 ToolUniverse 工具检索数据，然后使用 Python（pandas、scipy、statsmodels、matplotlib）进行分析。

适用场景

常见触发语句：

“查找与 HLA-A*02:01 结合的肽”
“MHC I 类会呈递哪些针对 [病原体] 的表位？”
“查找 [等位基因] 的 HLA 基因信息” -“哪些 MHC 分子会结合 [肽/抗原]？” -“评估 [疾病] 的 HLA 关联” -“查找 [病毒/蛋白质] 的免疫原性表位” -“哪些药物靶向 HLA 相关通路？”

不适用于此技能：完整的新抗原预测工作流请使用 tooluniverse-immunotherapy-response-prediction。常规基因功能查询请使用 tooluniverse-drug-target-validation。

核心数据库

数据库	范围	最适用场景
IMGT	国际免疫遗传学信息系统；HLA/MHC 基因命名法和序列	权威的 HLA 基因信息、等位基因命名法、序列数据
IPD-IMGT/HLA	IPD-IMGT/HLA 等位基因数据库（通过 `IPD_*` 工具）；等位基因登录号级别的记录和参考细胞系	特定登录号的完整等位基因历史详情、经过 HLA 分型的参考细胞系
IEDB	免疫表位数据库；经实验验证的表位-MHC 数据	表位结合、MHC 限制性、T 细胞实验结果
HLA Ligand Atlas / MHC Motif Atlas	通过质谱洗脱、天然呈递的 HLA 配体	呈递的直接证据（而非仅有预测或检测到的结合）
BVBRC	BV-BRC（前身为 PATRIC/IRD）；病原体表位	具有宿主 MHC 背景信息的病原体来源表位
UniProt	蛋白质功能和结构注释	HLA 蛋白特征、结构域、变异
DGIdb	药物-基因相互作用数据库	HLA 通路基因的成药性
PubMed	生物医学文献	临床 HLA 研究、移植结局

工作流概览

Phase 0: Query Parsing & HLA Disambiguation
  Resolve allele names, identify MHC class, confirm species
    |
Phase 1: HLA Gene Lookup
  IMGT gene info, allele details, sequence data
    |
Phase 2: MHC Binding & Restriction
  IEDB MHC binding data, allele-specific peptide repertoire
    |
Phase 3: Epitope-MHC Associations
  IEDB/BVBRC epitope search, pathogen-specific epitopes
    |
Phase 4: Functional Annotation
  UniProt protein features, structural domains
    |
Phase 5: Clinical & Therapeutic Context
  DGIdb druggability, PubMed clinical evidence
    |
Phase 6: Report Synthesis
  Integrated immunogenomics report

阶段详情

阶段 0：查询解析与 HLA 消歧

解析用户输入，识别：

HLA 等位基因（例如 HLA-A02:01、HLA-DRB104:01）——注意分辨率级别（2 位数或 4 位数）
MHC 类别（I 或 II）——决定结合槽结构和肽长度
病原体或抗原（例如 SARS-CoV-2 刺突蛋白、流感 HA）
临床背景（移植、疫苗、自身免疫、癌症）

HLA 命名法速查：

HLA-A*02:01 = A 基因、02 等位基因组、01 特定蛋白
I 类：HLA-A、HLA-B、HLA-C（呈递给 CD8+ T 细胞，肽长 8-11 aa）
II 类：HLA-DR、HLA-DQ、HLA-DP（呈递给 CD4+ T 细胞，肽长 13-25 aa）

阶段 1：HLA 基因查询

目标：从 IMGT 获取权威的基因和等位基因信息。

工具：

IMGT_search_genes——搜索 HLA/MHC 基因
- 输入：query（基因名称或关键词）、可选的 species、locus
- 输出：包含命名法、位点和物种信息的基因列表
IMGT_get_gene_info——获取详细的基因/等位基因信息
- 输入：gene_name（IMGT 基因名称）
- 输出：等位基因序列、功能状态、参考序列

工作流：

在 IMGT 中搜索目标 HLA 基因或等位基因
获取完整基因详情，包括功能状态和序列
记录已知等位基因数量（HLA-A 超过 7,000 个；HLA-B 超过 8,000 个）
判断该等位基因是常见研究对象还是罕见等位基因

如果未找到等位基因：检查命名法——旧名称可能已被重新分配。尝试仅用基因名称搜索（例如“HLA-A”），然后筛选结果。

通过 IPD-IMGT/HLA 获取等位基因级别的详情：要查询权威的等位基因命名记录本身（而非仅基因级别的信息），请使用 IPD-IMGT/HLA 工具：

IPD_search_hla_alleles——按等位基因名称前缀/子字符串搜索
- 输入：name（例如 "A*02:01"——不是 query，这是常见错误）
- 输出：{accession, name} 对列表；像 A*02:01 这样的 4 字段等位基因名称通常会匹配多个完整分辨率登录号（例如 A*02:01:01:01、A*02:01:01:02）
IPD_get_hla_allele——获取一个登录号的完整记录（例如 HLA00005）
- 输出：各个 IPD-IMGT/HLA 发布版本中的 allele_history——可用于确认某个名称自旧论文发表以来未被重新分配
IPD_search_cells——按字段值（例如供体实验室、细胞 ID）搜索经过 HLA 分型的参考细胞系——可用于查找表达指定等位基因、特征完善的纯合细胞系

已验证的实时示例：IPD_search_hla_alleles({"name": "A*02:01"}) 会为 A*02:01:01:01/A*02:01:01:02/... 子系返回登录号 HLA00005/HLA00006/...；IPD_get_hla_allele({"accession": "HLA00005"}) 会返回完整的等位基因历史记录。

阶段 2：MHC 结合与限制

目标：查找哪些肽能与特定 MHC 分子结合，或哪些 MHC 分子会呈递给定肽。

工具：

iedb_search_mhc —— 在 IEDB 中搜索 MHC 分子
- 输入：mhc_restriction（等位基因名称），可选 mhc_class
- 输出：包含结合数据计数的 MHC 分子
iedb_get_epitope_mhc —— 获取表位的 MHC 结合详情
- 输入：epitope_id（IEDB 表位 ID）
- 输出：MHC 限制数据、结合实验结果、IC50 值

工作流：

在 IEDB 中搜索目标 MHC 等位基因，查看可用的结合数据
对于特定的表位-MHC 配对，获取结合实验详情
留意结合亲和力（通常将 IC50 < 500 nM 视为 I 类结合肽）
区分结合实验（体外）与 T 细胞实验（功能性）

结合亲和力解读（I 类）：

强结合肽：IC50 < 50 nM
中等结合肽：IC50 50-500 nM
弱结合肽：IC50 500-5000 nM
非结合肽：IC50 > 5000 nM

天然呈递的配体（免疫肽组学）：IEDB 的结合实验用于测试某条肽是否能够结合；而 HLA Ligand Atlas 和 MHC Motif Atlas 报告的是通过质谱从 HLA 分子上实际洗脱出的肽——这是呈递的直接证据，而不只是亲和力证据。

MHCMotifAtlas_get_allele_ligands —— 某个等位基因的精选天然呈递配体
- 输入：简写格式的 allele，例如 "A0201"（I 类）或 "DRB1_01_01"（II 类）——不带星号或冒号
- 输出：{allele, mhc_class, peptides: [{peptide}, ...]}
HLALigandAtlas_get_benign_peptides —— 来自 HLA Ligand Atlas（hla-ligand-atlas.org）的良性组织免疫肽组
- 输入：hla_class 必须是字面字符串 "HLA-I" 或 "HLA-II"（而非 "I" / "II"），可选 limit
- 输出：含 donor_alleles（供体完整的 HLA 分型集合；前缀 s/ 表示该肽专门归属于的等位基因，n/ 表示供体的其他等位基因）及来源 tissues 的肽
HLALigandAtlas_get_donors —— 供体与 HLA 等位基因的映射表
- 输入：可选的 donor / allele 子串筛选条件
- 始终对这次调用进行筛选。 未筛选的（所有供体）查询会处理完整的映射表，耗时可能超过 60 秒或超时；范围明确的查询（例如 {"donor": "AUT01-DN13"}）可在一秒内返回。在交互式工作流中，切勿不带参数调用此工具。

经在线验证的示例：MHCMotifAtlas_get_allele_ligands({"allele": "A0201"}) 会返回真实的洗脱肽（例如 ALFTKVLENV）；HLALigandAtlas_get_benign_peptides({"hla_class": "HLA-I", "limit": 3}) 会返回真实的胸腺组织肽及完整的供体等位基因信息。

阶段 3：表位-MHC 关联

目标：查找特定病原体或抗原的表位及其 MHC 限制性。

工具：

iedb_search_epitopes -- 搜索经实验验证的表位
- 输入：organism_name（来源生物），source_antigen_name（蛋白质名称）
- 输出：包含序列、MHC 限制性和检测结果的表位列表
BVBRC_search_epitopes -- 搜索病原体衍生的表位
- 输入：query（病原体或抗原关键词），可选的 host、limit
- 输出：包含宿主 MHC 背景和检测类型的表位

工作流：

在 IEDB 中搜索目标病原体/抗原的表位
使用 BVBRC 补充更多病原体特异性表位
如果指定了目标 MHC 等位基因，则按其筛选
按检测类型分类：结合检测、T 细胞检测（IFN-gamma、细胞毒性）、MHC 多聚体

重要提示：IEDB 中的表位均经过实验验证，并非预测结果。没有找到某个表位并不意味着它不会结合——它可能只是尚未经过检测。

用于疫苗设计的人群覆盖率：为疫苗选择表位时，应检查限制性 HLA 等位基因在目标人群中的常见程度。受 HLA-A*02:01 限制的表位可覆盖约 50% 的欧洲人群，但在某些非洲人群中的覆盖率低于 15%。为实现广泛的人群覆盖，应选择多个 HLA 超型（A2、A3、B7、B44）的表位，这些超型可覆盖大多数人群中超过 95% 的个体。

阶段 4：功能注释

目标：获取 HLA 分子及相关蛋白的蛋白质层面特征。

工具：

UniProt_search -- 搜索 HLA 蛋白条目
- 输入：query（蛋白质/基因名称），可选的 organism、limit
- 输出：包含登录号、功能和特征的蛋白质条目

工作流：

在 UniProt 中搜索 HLA 蛋白（例如，“HLA-A human”）
提取功能结构域：信号肽、α 链、跨膜区
记录决定等位基因特异性的多态性位点
检查结构数据（PDB 交叉引用）

阶段 5：临床与治疗背景

目标：将 HLA 发现与药物相互作用和临床证据关联起来。

工具：

DGIdb_get_drug_gene_interactions -- 查找靶向 HLA 通路基因的药物
- 输入：genes（基因名称列表，例如，["HLA-A", "B2M"]）
- 输出：药物-基因相互作用、相互作用类型和来源
PubMed_search_articles -- 查找 HLA 临床研究
- 输入：query（搜索词），可选的 limit
- 输出：包含标题、摘要和 PMID 的文章

工作流：

在 DGIdb 中查询与相关 HLA 基因的药物相互作用
在 PubMed 中搜索临床研究（移植结局、药物基因组学、疾病关联）
对于移植相关查询，查找 HLA 匹配指南和结局数据
对于药物基因组学，记录与药物超敏反应相关的 HLA 等位基因（例如，HLA-B*57:01 与阿巴卡韦）

常见的 HLA-药物关联（仅供参考，请务必核实最新数据）：

HLA-B*57:01：阿巴卡韦超敏反应
HLA-B*15:02：卡马西平导致的 SJS/TEN（东南亚人群）
HLA-B*58:01：别嘌醇超敏反应
HLA-A*31:01：卡马西平药物反应（欧洲人群）

阶段 6：报告综合

报告结构如下：

HLA 背景 -- 基因/等位基因识别、MHC 类别、可用时提供人群频率
结合特征 -- 肽段组、结合亲和力分布
表位概况 -- 病原体特异性表位、检测证据
蛋白质特征 -- 结构域、多态性位点
临床相关性 -- 移植意义、药物关联、疾病关联
证据总结 -- 按来源分级（IEDB 实验数据 > 计算预测 > 文献提及）

边缘情况与回退方案

等位基因名称有歧义：询问用户需要的解析级别。“HLA-A2”可能指 HLA-A02:01，也可能指更广泛的 A02 组
该等位基因没有 IEDB 数据：罕见等位基因常见此情况。指出这一缺口，并建议使用计算预测工具
跨物种 MHC：IMGT 涵盖多个物种。对于非人类查询，请确认物种背景（例如，小鼠的 H-2）
BVBRC 结果为空：尝试使用更宽泛的生物名称，或将 IEDB 作为主要数据源

局限性

不提供结合预测：此技能查询的是实验数据库，而非预测算法（NetMHCpan、MHCflurry）。它会告知你测量过什么，而不是哪些可能结合
人群频率数据存在缺口：HLA 等位基因频率因族裔而异，差异很大；数据库对不同人群的覆盖可能不均衡
II 类分子复杂：II 类分子是异二聚体（α 链 + β 链）；与 I 类相比，其结合预测和数据尚不成熟
表位数据不完整：IEDB 的覆盖偏向研究充分的病原体（HIV、流感、SARS-CoV-2）和常见 HLA 等位基因

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基本信息

作者: mims-harvard
仓库: mims-harvard/tooluniverse
分类: 数据与数据库
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