ToolUniverse Immune Repertoire Analysis 是一个用于分析T细胞受体（TCR）和B细胞受体（BCR）组库测序数据的综合性技能，旨在刻画适应性免疫应答、克隆扩增与抗原特异性。资料显示，它提供一套8阶段工作流，覆盖从数据导入到纵向追踪的完整分析链路。
用途与定位
该技能面向适应性免疫受体组库测序（AIRR-seq）数据，通过对TCR与BCR可变区的高通量测序结果进行分析，对T细胞和B细胞群体进行整体刻画。其描述的核心目标包括：克隆型识别与追踪、多样性与克隆性评估、V(D)J基因使用分析、CDR3序列表征、克隆扩增与趋同检测、表位特异性预测、与单细胞表型整合，以及纵向组库追踪。
主要能力（按工作流阶段）
第一阶段为数据导入与克隆型定义。文档给出 load_airr_data 函数，支持多种常见格式：mixcr（MiXCR输出）、immunoseq（Adaptive Biotechnologies ImmunoSEQ）、airr（AIRR Community Standard）和10x（10x Genomics VDJ输出）。对于mixcr格式，会读取 clonotypes.txt 并标准化列名，包括 cloneId、count、frequency、cdr3aa、cdr3nt、v_gene、j_gene、chain，并默认链为TRB；对于10x格式，则按 barcode 聚合 CDR3、V/J基因、链与UMI。随后会根据 CDR3 氨基酸序列长度等派生指标，并可通过 define_clonotypes 按 cdr3aa、cdr3nt 或 vj_cdr3（V基因+J基因+CDR3aa，最常见）三种方式定义克隆型，并按克隆型聚合计数与频率、排序与排名。
第二阶段为多样性与克隆性分析。calculate_diversity 函数计算丰富度（unique clonotype 数）、Shannon 熵、Simpson 指数、逆 Simpson 指数（有效克隆型数）、Gini 系数、均匀度（Pielou's evenness）以及克隆性（1 - 均匀度），并指明使用 scipy.stats.entropy。该阶段还包含 rarefaction_curve 稀释曲线函数，通过按克隆型频率重抽样，评估克隆型丰富度随测序深度增加的变化，并输出均值与标准差，配套 matplotlib 绘图代码可保存为 rarefaction_curve.png。
第三阶段为V(D)J基因使用分析。analyze_vdj_usage 会从基因名中提取家族（例如 TRBV12-3 归为 TRBV12），分别统计V基因使用、J基因使用以及V-J配对，并按计数加权与排序。test_vdj_bias 使用卡方检验（scipy.stats.chisquare）判断V(D)J基因使用是否偏离期望（默认为均匀分布，也可传入参考频率），返回卡方统计量、p值与是否显著（p < 0.05）。
第四阶段为CDR3序列分析。analyze_cdr3_length 统计CDR3长度分布（按计数加权），计算平均长度与中位长度，文档指出典型TCR CDR3长度为12-18个氨基酸，BCR CDR3长度为10-20个氨基酸，并给出条形图绘制代码。analyze_cdr3_composition 则按克隆型频率加权统计CDR3区域的氨基酸组成，输出氨基酸频率排序表。
第五阶段为克隆扩增检测。detect_expanded_clones 以频率分位数（例如95百分位）作为阈值识别扩增克隆，返回扩增克隆型列表、数量、扩增频率占比及阈值。track_clonotypes_longitudinal 支持跨多个时间点追踪克隆型动态：将各时间点的克隆型与频率合并、透视成宽表，缺失填充为0，并计算 persistence（出现时间点数）、平均频率与最大频率。
第六阶段为趋同与公共克隆型。detect_convergent_recombination 用于识别不同核苷酸序列编码相同CDR3氨基酸序列的情况（趋同重组），按 cdr3aa 分组统计唯一 cdr3nt 数量、总计数与总频率，并筛选存在多个核苷酸序列的趋同情形。资料在趋同部分截断，后续阶段（如与单细胞表型整合、表位特异性预测等）的具体代码未完整提供。
使用方式
该技能以 Python 代码片段的形式给出，依赖 pandas、numpy、scipy 与 matplotlib。使用流程为：调用 load_airr_data 加载数据（如 "clonotypes.txt", format='mixcr'），用 define_clonotypes 定义克隆型，然后依次调用各阶段的函数进行分析与可视化。文档中给出了加载TCR组库、计算多样性、生成稀释曲线、分析V(D)J使用、CDR3长度与氨基酸组成、检测扩增克隆以及纵向追踪的示例调用。
适用场景
适用于TCR/BCR组库测序数据的克隆型识别与定量、免疫组库多样性与克隆性比较、V(D)J基因偏好分析、CDR3长度与组成刻画、克隆扩增识别、跨时间点的克隆动态追踪，以及趋同重组与公共克隆型探索等研究场景。
限制与未提供信息
资料未提供收费、价格、许可、官方名称与版本、安装命令、依赖版本要求、运行环境或性能基准等信息。部分阶段的具体实现（如表位特异性预测、与单细胞表型整合）在资料中未展开，相关细节暂未提供。文档中的参数（如阈值分位数、抽样次数）仅为示例默认值，实际使用需结合数据情况判断。