Поделиться статьей

Человеческие лейкоцитарные антигены (HLA)

27.02.2025
Введение

Главный комплекс гистосовместимости (MHC - major histocompatibility complex) — это термин, используемый для описания группы генов у животных и людей, которые кодируют различные маркеры клеточной поверхности, антиген-презентирующие молекулы и другие белки, участвующие в иммунной функции. Человеческий лейкоцитарный антиген (HLA) является синонимом человеческого главного комплекса гистосовместимости

Первые ассоциации между HLA и ревматическими заболеваниями, такие как связь аллеля HLA-B*27 в гене HLA-B с риском развития анкилозирующего спондилита (АС) и связь аллеля HLA-DRB1*04 в гене HLA-DRB1 с ревматоидным артритом (РА), были обнаружены несколько десятилетий назад. По мере развития и расширения исследований в области генетики, HLA номенклатура неоднократно изменялась, что создавало трудности при интерпретации данных. Тем не менее, на сегодняшний день научные знания об этой генетической области достигли такого уровня развития, что основные принципы классификации HLA уже сформированы, и в будущем система номенклатуры будет оставаться относительно неизменной, хотя процесс идентификации и каталогизации новых аллелей будет продолжаться.

Здесь рассматриваются генетика, номенклатура и методы типирования HLA, а также взаимосвязь HLA с ревматическими заболеваниями. Также приведены обозначения, используемые в устаревшей номенклатуре, которые все еще встречаются в литературе.

Генетическая структура региона HLA

Главный комплекс гистосовместимости (MHC) у человека - это генетический регион, содержащий сотни генов, в том числе гены лейкоцитарного человеческого антигена (HLA). Таким образом, локус MHC человека также называется локусом HLA. Гены HLA кодируют белки, которые экспрессируются на поверхности лейкоцитов (отсюда название «человеческий лейкоцитарный антиген», хотя гены HLA класса I также экспрессируются на всех ядросодержащих клетках) и первоначально считалось, что HLA-гены кодируют "тканевые антигены” или “гистотипы тканей". Функция этих генов была раскрыта в исследованиях на грызунах, в которых они были определены как факторы отторжения трансплантатов у генетически несовместимых особей (что и дало название “главный комплекс гистосовместимости”).

HLA-локус расположен на коротком плече 6-й хромосомы (6p21.3). Классический MHC охватывает 3,6 мегабазы (Mb) и включает более 200 генов. Среди них многие связаны с иммунной системой, но есть и гены без известной иммунной функции. Обнаружение генов, связанных с MHC, за пределами классических границ этой области, а также выявление того, что эти гены наследуются совместно с генами классического MHC (находятся в неравновесном сцеплении), привели к предложению концепции расширенного MHC (xMHC). Этот регион занимает 7,6 Мб и содержит более 400 локусов. Полная структура и генетическая карта региона HLA были опубликованы [1,2].

Организация MHC

Регион человеческого лейкоцитарного антигена (HLA) подразделяется на три подобласти: класс I, класс II и класс III. Каждый регион содержит множество локусов, включая как функционально активные гены, так и псевдогены. Некоторые локусы отличаются высокой полиморфностью; например, известно более 6500 аллелей для HLA-B и более 2500 аллелей для HLA-DRB1.

Подробное описание главного комплекса гистосовместимости (MHC), включая перечень генов в каждом регионе, стандарты номенклатуры и другую информацию, доступно онлайн на сайте Европейского института биоинформатики (EBI) и Международного проекта по иммуногенетике (IMGT) [3]. В данной статье представлен краткий обзор организации MHC.

Регион класса I

Регион класса I содержит гены, кодирующие «классические» HLA-антигены класса I: HLA-A, B и C. Антигены класса I экспрессируются почти на всех клетках организма, кроме эритроцитов и клеток трофобласта, с различной плотностью [4]. Антигены класса I состоят из тяжелой цепи (альфа-цепи), которая нековалентно соединяется с неполиморфной легкой цепью (бета-цепью), образуя конечную димеризованную молекулу. Альфа-цепь класса I кодируется генами MHC класса I (например, HLA-A, HLA-B), тогда как бета-цепь, бета-2-микроглобулин, кодируется на 15 хромосоме, а не в MHC.

Регион класса I также содержит другие гены HLA класса I, такие как HLA-E, HLA-F и HLA-G; гены, кодирующие полипептиды, связанные с MHC класса I (MIC); и множество других генов, не все из которых связаны с иммунной системой.

Регион класса II

Регион класса II содержит гены, кодирующие молекулы HLA класса II, HLA-DP, DQ и DR. Молекулы класса II постоянно экспрессируются на антигенпрезентирующих клетках (АПК; например, дендритных клетках, макрофагах или В-клетках), а во время воспаления их экспрессия может индуцироваться на многих других типах клеток, которые в норме экспрессируют их в небольшом количестве или не экспрессируют вовсе.

Как и молекулы класса I, молекулы класса II также состоят из альфа-(тяжелой) и бета-(легкой) цепей. Однако, в отличие от молекул класса I, обе полипептидные цепи кодируются генами внутри MHC (например, HLA-DRA и HLA-DRB).

  • Белки HLA-DQ и -DP имеют полиморфные альфа- и бета-цепи, которые могут образовывать димеры в различных комбинациях.
  • В отличие от них, димеры HLA-DR имеют практически инвариантную альфа-цепь, тогда как бета-цепь отличается высокой полиморфностью, что является характерной особенностью этих антигенов.
  • Дополнительную сложность создает то, что количество генов HLA-DR у разных людей может быть разным. В некоторых случаях на одном гаплотипе экспрессируются две молекулы HLA-DR. Оба димера содержат одинаковую инвариантную альфа-цепь DR, но один содержит бета-цепь, кодируемую геном локуса HLA-DRB1, а другой - бета-цепь, кодируемую дополнительным DR-локусом, таким как DRB3, DRB4, DRB5 и др. Аллели этого последнего локуса обычно экспрессируются на клеточной поверхности в гораздо меньшем количестве.

Как и регион класса I, регион класса II также содержит множество других генов, часть из которых участвуют в процессинге и презентации антигена. Например, гены DMA и DMB расположены в регионе класса II и имеют структурное сходство как с генами класса I, так и с генами класса II.

Анализ мутантных клеток, лишенных генов DM, показывает, что эти гены критически важны для процесса загрузки пептидов в молекулы класса II в эндосомальных компартментах внутри клетки; когда этот процесс нарушен, молекулы класса II не могут должным образом связывать процессированный антиген, перемещаться к поверхности клетки или презентировать антиген для распознавания иммунной системой [5,6].

Было показано, что в системе процессинга и презентации антигенов класса I, играют определенную роль два других набора генов в регионе MHC класса II, которые структурно не связаны с генами класса I или II. LMP2 и LMP7 кодируют компоненты протеасомного комплекса, который расщепляет цитоплазматические белки на пептиды, способные связываться и презентироваться молекулами класса I [6,7]. Затем эти пептидные фрагменты транспортируются в эндоплазматический ретикулум белками-переносчиками, кодируемыми генами TAP1 и TAP2 (TAP - транспортер, связанный с процессингом антигенов (TAP), TAP1 и TAP2, каждый из которых существует в нескольких аллельных формах [7,8]. Без функциональных генов TAP, антигенные пептиды не могут достичь эндоплазматического ретикулума, в котором они обычно связываются с молекулами класса I, а затем перемещаются на поверхность клетки, чтобы снова презентировать их для распознавания иммунной системой.

Функция молекул MHC класса II подробно рассматривается отдельно.

Регион класса III

Регион между классами I и II известен как регион класса III. Хотя этот регион не содержит ни одного из генов HLA, он содержит множество генов, важных для иммунного ответа, несколько примеров которых приведены ниже. Хотя мы приводим здесь некоторые примеры ассоциаций генов региона класса III с многофакторными заболеваниями, эти ассоциации следует интерпретировать с осторожностью.

  • Комплемент - в этом регионе кодируется несколько компонентов комплемента (C2, C4 и фактор B); такие заболевания, как системная красная волчанка (СКВ), были связаны с определенными нулевыми аллелями в этих локусах, хотя механизм их значимости не понятен [9,10].
  • Фактор некроза опухоли - несколько цитокинов, играющих роль в различных путях развития воспаления (фактор некроза опухоли-альфа [ФНО], лимфотоксин-альфа и лимфотоксин-бета), также кодируются в MHC. Полиморфизмы ФНО были связаны с аутоиммунными заболеваниями, такими как СКВ. Было показано, что ФНО играет важную роль в регуляции воспаления при ревматоидном артрите (РА) [11-13].
  • Белок теплового шока — Ген белка теплового шока HSP-70 кодирует шаперонную молекулу, которая может иметь отношение к патогенезу РА [14].

Значение для нормальной и нарушенной иммунной функции этих и других генов в MHC, функция которых еще не понятна, является предметом текущих исследований.

Показания для HLA-типирования в ревматологии

Из-за ограниченной клинической ценности, типирование человеческих лейкоцитарных антигенов (HLA) редко требуется в рутинной клинической практике в ревматологии. Когда проводится HLA-типирование, обычно оно ограничивается тестированием на конкретный аллель предрасположенности к заболеванию.

Примеры включают:

  • Тестирование на HLA-B27 некоторых пациентов, у которых подозревается аксиальный спондилартрит или реактивный артрит
  • Тестирование на HLA-B*5801 при рассмотрении вопроса о начале приема аллопуринола у пациентов, относящихся к этническим группам с повышенной частотой этого варианта.

Выбор методов типирования различается в зависимости от условий (например, национальные или местные регистры доноров, больницы, исследовательские учреждения и т.д.), доступных ресурсов и требуемого разрешения типирования.

Методы HLA-типирования и изменений номенклатуры
Общая информация

По мере развития технологии генотипирования генов человеческого лейкоцитарного антигена (HLA), номенклатура для различных аллелей отдельных генов HLA также эволюционировала.

Изначально, до появления широкодоступных методов, основанных на секвенировании, HLA-типирование проводилось с использованием иммунологических методов, позволяющих исследовать белковые структуры продуктов генов HLA на поверхности клеток. Разные аллели кодируют разные версии одного и того же белка, и иммунологические методы чувствительны к некоторым, но не ко всем этим различиям. Устаревшая номенклатура, использовавшаяся для обозначения различных аллелей, отражала конкретные иммунологические реагенты, используемые для типирования. По мере того, как эти аллели подразделялись на различные наборы аллелей с помощью методов секвенирования генов, которые могут выявлять более тонкие различия, номенклатура изменялась.

Таким образом, номенклатура HLA постоянно пересматривалась по мере прогресса в изучении полиморфизма HLA. В результате в литературе встречается множество ее различных вариаций, что может создавать сложности для неспециалистов. Например, как узнать, что DRB1*15:01 является аллелем DR2? Краткий исторический обзор на примере DR4 может прояснить ситуацию.

Иммунологические методы типирования

Серология

Вначале типирование проводилось серологическими методами. Во время беременности женщины контактируют с чужеродными HLA-антигенами (плод получает половину HLA-антигенов от матери, вторую – от отца), и у них могут вырабатываться антитела к этим антигенам. Сыворотки, полученные от многих многорожавших женщин, исследовали, чтобы выявить те из них, которые стабильно реагировали на определенные типы HLA. Эпитопы, распознаваемые этими сыворотками, как правило, были общими, или «публичными», эпитопами, которые присутствуют на группе родственных аллелей. Таким образом, человек будет обозначен как «DR4», если его клетки будут реагировать с сыворотками, распознающими этот эпитоп.

Также было выявлено наличие второго HLA-DR антигена (специфичности) у некоторых людей. Были определены сыворотки, распознающие эти менее полиморфные варианты. Большинство DR4-положительных людей, были также положительны в отношении второго варианта DR, DRw53. Аналогично, гаплотипы, несущие вариант DR3, DR5 или DR6, обычно были положительны по DRw52, который позже был разделен на DRw52a, DRw52b и т.д. более специфичными сыворотками.

Клеточное типирование

Позже стало ясно, что T-лимфоциты человека могут различать более точные "подтипы" HLA, чем те, которые распознавались этими сыворотками. В результате был разработан метод смешанной культуры лимфоцитов, позволяющий проводить более точное типирование. Была создана панель референсных клеток, гомозиготных по различным антигенам, называемых гомозиготными типирующими клетками (HTC - homozygous typing cells). Клетки от индивидуума с неизвестным HLA-типом тестировались на распознавание панельными клетками. Таким образом, "тип" DR4 мог быть разделен на несколько подтипов, таких как Dw4, Dw10, Dw14 и т. д.

Поскольку сыворотки многорожавших женщин и, особенно, клетки HTC было необходимо постоянно пополнять и заменять, под эгидой Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) периодически проводились международные семинары по гистосовместимости для сравнения и обмена реагентами со всего мира в попытке обеспечить некоторую согласованность. Когда достигался консенсус по новой антигенной специфичности, ей присваивался новый номер с обозначением "w" от слова "workshop" (семинар). Когда специфичность становилась широко воспроизводимой и принятой, "w" удалялось и давалось "постоянное" название. Таким образом, на одном семинаре вновь идентифицированной специфичности могло быть присвоено название DRw4, а через несколько лет оно могло быть пересмотрено до DR4. "DR" подразумевает серологически обоснованное определение, а "D" означает клеточно типированное. Таким образом, одна HLA-специфичность могла быть DR4,Dw4 или DR4,Dw10.

ДНК-типирование

Здесь представлена история методов типирования HLA на основе дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) [15,16]. Вкратце, произошло два важных события, которые привели к появлению молекулярного HLA-типирования и позволили разработать более стабильную систему номенклатуры. Во-первых, была определена генная структура и последовательность генов HLA, что позволило идентифицировать полиморфные участки генов. Во-вторых, была разработана технология полимеразной цепной реакции (ПЦР). Этот метод позволяет амплифицировать специфические фрагменты ДНК, которые в результате становятся достаточно многочисленными для проведения анализа. Технология ПЦР обеспечила основу для разработки удобных и быстрых методов HLA-типирования, основанных на точных нуклеотидных последовательностях отдельных аллелей.

Результаты, связанные с DR4, иллюстрируют историческое развитие. Серологическое типирование позволило идентифицировать индивидов с HLA-DR4. Клеточное типирование показало, что HLA-DR4 может быть разделен на ряд специфичностей (например, DR4Dw4 или DR4Dw14), а молекулярное типирование смогло разделить их еще дальше. Таким образом, было определено, что Dw4 имеет последовательность, теперь называемую DRB104:01, в то время как Dw14, как оказалось, включает по крайней мере два аллеля, называемых DRB104:04 и 04:08. Другие аллели, такие как DRB104:09, *04:10 и *04:11, ранее не были идентифицированы. Известно более 400 аллелей DR4, и обнаруживаются новые, особенно когда анализируются гены HLA многих этнических групп. Более подробное описание системы номенклатуры доступно онлайн [17,18].

  • ДНК-типирование с использованием специфических олигонуклеотидных зондов
    • Ранее для HLA-типирования чаще всего использовался метод ПЦР с использованием олигонуклеотидных зондов, специфичных к последовательности (SSOPs - sequence-specific oligonucleotide probes). Эта техника подразумевала использование набора тщательно отобранных праймеров, разработанных для амплификации желаемого участка локуса HLA. Затем амплифицированный участок ДНК исследовался с различными SSOPs, которые были разработаны для связывания только со специфическими последовательностями, различающими аллели. Этот подход был заменен секвенированием нового поколения (NGS - next-generation sequencing).
  • ДНК-типирование нового поколения
    • Во многих лабораториях метод NGS используется как основной метод для HLA-типирования. NGS относится к технологиям секвенирования, которые выполняют секвенирование миллионов коротких фрагментов ДНК параллельно [19-23]. NGS может применяться для секвенирования всего генома или целевого региона генома. В обоих случаях большое количество коротких ридов (фрагментов ДНК), полученных в ходе секвенирования, должны быть собраны с помощью биоинформатических алгоритмов и сопоставлены с референсным геномом человека. В настоящее время NGS обеспечивает высокую пропускную способность, высокое разрешение и относительно низкую стоимость, поэтому в регистрах трансплантации встал вопрос о необходимости дополнительного подтверждающего типирования HLA перед трансплантацией [24].
  • ДНК-типирование с использованием микрочипов для генотипирования
    • Для исследовательских целей HLA-типирование может быть проведено на основе данных, полученных с помощью микрочипов для генотипирования [25]. Первый шаг заключается в определении генотипа однонуклеотидных полиморфизмов (SNPs), расположенных в регионе HLA, с использованием высокоплотных микрочипов для генотипирования. Хотя проводится высокоплотное генотипирование, оно не позволяет определить наличие каждого нуклеотида в каждой позиции, и последовательность ДНК региона HLA, таким образом, будет неполной и будет содержать пробелы. В настоящее время доступны базы данных (например, в рамках проекта «1000 геномов»), содержащие полную последовательность ДНК тысяч людей (референсная панель). Сравнивая неполную последовательность ДНК человека определенной этнической принадлежности с референсной панелью этой конкретной этнической принадлежности, можно, по крайней мере, частично заполнить пробелы. Этот процесс называется « импутацией». Таким образом, второй этап HLA-типирования на основе генотипирования заключается в вычислительной обработке данных для импутации четырехзначного аллеля HLA путем сравнения доступных генотипов SNPs по региону HLA с большой, популяционно-специфичной референсной панелью.
Разрешение и неоднозначность HLA-типирования

«Типирование низкого разрешения» (на уровне антигена или семейства аллелей) было определено в 2011 году Рабочей группой по гармонизации терминов типирования гистосовместимости, как эквивалентное серологическому типированию, такое как типирование на уровне первых двух цифр (например, HLA-DRB101, -DRB103, -DRB1*04 и т.д.) [26].

SSOP-типирование обычно рассматривается как «типирование среднего разрешения» (за исключением случаев, когда для достижения более высокого разрешения и однозначного определения конкретного аллеля комбинируется несколько SSOP-реакций).

«Типированием высокого разрешения» считается типирование, позволяющее выделить все аллели в конкретном локусе (на уровне четырех цифр [например, HLA-DRB1*04:01] или на уровне белка). Оно может быть достигнуто с помощью NGS.

Под «неоднозначностью» понимается невозможность присвоить один HLA-аллель, присутствующий в базе данных последовательностей IMGT/HLA [18], результатам HLA-типирования. Например, неоднозначность обычно возникает при использовании методов типирования низкого разрешения, но также и при типировании высокого разрешения, если полиморфизмы присутствуют вне типируемого региона. По мере увеличения числа аллелей, добавляемых в базу данных последовательностей IMGT/HLA, проблема неоднозначности также становится более сложной, и длина строк неоднозначности (т. е. списков аллелей и возможных генотипов, соответствующих данным типирования) увеличивается.

Номенклатура

Согласно принятой в 2010 году конвенции по наименованию HLA-аллелей (Комитет ВОЗ по номенклатуре факторов HLA-системы), каждому HLA-аллелю присваивается уникальный идентификатор [3,17,18,27]. Этот идентификатор всегда начинается с HLA, затем следует дефис, название гена (например, A, B или C для генов класса I), звездочка (*) и до четырех наборов цифр, разделенных двоеточиями (например, HLA-A*XX:XX:XX:XX). Все аллели получают как минимум четырехзначный код, который соответствует первым двум группам цифр. Цифры после звездочки и перед первым двоеточием описывают группу или тип аллеля, который часто соответствует серологическому типу. Вторая группа цифр используется для определения конкретного HLA-белка. Таким образом, так называемое «четырехзначное HLA-наименование» полностью и однозначно определяет структуру белка, по определению. HLA-аллели, идентификаторы которых различаются по двум первым группам цифр, должны отличаться хотя бы одной нуклеотидной заменой, которая изменяет аминокислотную последовательность кодируемого HLA-белка. Аллели, которые отличаются только некодирующими нуклеотидными заменами в кодирующей последовательности, различаются третьей группой цифр ("шестизначное HLA-типирование"). Четвертая группа цифр иногда используется для дальнейшего разделения полиморфизмов последовательности, встречающихся в некодирующих областях (интроны, 5' или 3' нетранслируемые области).

Интерпретация ассоциаций генов и заболеваний

Более ста заболеваний ассоциированы с классическими генами человеческих лейкоцитарных антигенов (HLA) класса I и II, а также с некоторыми не-HLA генами в области главного комплекса гистосовместимости (MHC) (например, C4 компонента комплемента) [1,4].

Учитывая многочисленные научные работы, посвященные изучению связей между генами HLA и различными заболеваниями, разумно задаться вопросом об их значимости для клинической практики и причинах такого большого количества проведенных исследований. Частично трудности в интерпретации связаны с развитием методов типирования HLA, о чем уже говорилось ранее. Во многих ранних исследованиях использовались методы серологического типирования, поэтому в результатах могло быть указано, например, что ревматоидный артрит (РА) ассоциирован с DR4.

Однако DR4 охватывает множество различных аллелей, некоторые из которых ассоциированы с РА, а некоторые - нет; в результате ассоциации были в целом слабее, чем когда впоследствии исследовались точные аллели. Последующие исследования с использованием ДНК-типирования показали, что у белых американцев и европейцев аллели DRB1*04:01, *04:04, *04:05 и *04:08 сильно ассоциированы с РА.

При анкилозирующем спондилите (АС) вклад HLA-B27 в общий генетический риск оценивается в 16–50%. Из большого числа описанных аллелей HLA-B27, наиболее сильная ассоциация РА наблюдается с HLA-B*27:05; среди японцев и китайцев - с HLA-B*27:04. Однако нет ассоциации с *27:06 и *27:09.

Одним из перспективных подходов в понимании ассоциаций с заболеваниями является изучение вариаций в отдельных сайтах аминокислот, в отличие от HLA-аллелей. При РА, например, исследователи смогли продемонстрировать, что большая часть ассоциации HLA-DRB1 с РА лучше всего объясняется различиями в конкретной аминокислоте, которая встречается в положении 11 в молекуле DRB1, кодируемой различными аллелями гена HLA-DRB1 [28]. Положение 11 находится у основания связывающей бороздки DRB1 и может модулировать дифференциальное связывание с ключевыми антигенами, участвующими в аутоиммунитете.

Необходимо также учитывать этнические различия. Частота встречаемости определенного аллеля в одной популяции может сильно отличаться от частоты его встречаемости в другой. Например, было показано, что DR4 не ассоциирован с РА у израильских евреев [29]. Однако в этой израильской популяции аллели DR4, ассоциированные с РА, встречаются редко. Наиболее распространенным аллелем DR4 в этой популяции является DRB1*04:02, который не ассоциирован с заболеванием (или, в крайнем случае, слабо ассоциирован), что объясняет кажущийся парадокс. По этой причине контрольная группа, с которой сравнивается группа пациентов, должна быть этнически сопоставима, чтобы результаты были достоверными.

Определение группы пациентов также является причиной некоторых несоответствий между исследованиями. Например, теперь кажется очевидным, что аллели DRB1*04:01, *04:04, *04:05 и *04:08 ассоциированы с тяжелыми формами РА [30]. В исследованиях групп пациентов из специализированных медицинских центров, ассоциации с этими аллелями гораздо сильнее, чем в исследованиях, в которые пациенты были отобраны из учреждений первичного звена здравоохранения, предположительно из-за клинических различий в популяциях пациентов.

HLA и лекарственно-индуцированная гиперчувствительность

Роль генов HLA в лекарственно-индуцированной гиперчувствительности (ЛИГ, drug-induced hypersensitivity - DIH) может иметь более прямое клиническое значение, чем ассоциации HLA с заболеваниями. Многочисленные исследования показали связь между молекулами HLA I и II классов и ЛИГ [31]; наиболее известные из них включают ассоциацию HLA-B15:02 с карбамазепин-индуцированным синдромом Стивенса-Джонсона/токсическим эпидермальным некролизом (ССД/ТЭН) в популяциях Юго-Восточной Азии и HLA-B57:01 с гиперчувствительностью к абакавиру.  Скрининг на HLA-B*57:01 перед применением абакавира уже внедрен в клиническую практику, что является прекрасным примером процесса, который необходимо соблюдать для внедрения результатов исследования в рутинную клиническую практику.

Использование p-значений

Методы, используемые для оценки статистической значимости, также имеют решающее значение. Большинство простых популяционных исследований ассоциаций с заболеваниями используют критерий хи-квадрат для сравнения частоты конкретного аллеля в популяции пациентов с его частотой в контрольной популяции. Если p-значение меньше 0,05, ассоциация считается статистически значимой; это означает, что вероятность того, что эта ассоциация возникла случайно, меньше 1 из 20.

Однако если анализируются десятки различных аллелей на возможную ассоциацию, становится вероятным, что один или более аллелей приведут к ложной ассоциации, в которой p меньше 0,05 просто из-за большого количества проводимых сравнений. В результате значение p должно быть скорректировано с учетом количества проведенных тестов. Другими словами, если изучаются 10 различных аллелей DR на ассоциацию с конкретным заболеванием, p-значение для каждого из них должно быть умножено на 10. Таким образом, если нескорректированное p-значение составляет 0,05, значение становится 0,5, или статистически незначимым, после коррекции. Если, с другой стороны, исходное p-значение составляет 0,0005, скорректированное значение p = 0,005 все еще является значимым.

Неравновесное сцепление

Также необходимо иметь в виду концепцию неравновесного сцепления при интерпретации исследований ассоциаций. Как отмечалось выше, набор аллелей часто наследуется вместе. Например, предковый гаплотип 8.1 охватывает регион MHC и включает аллель *01:01 в HLA-A, аллель *07:01 в HLA-C, аллель *08:01 в HLA-B, аллель *03:01 в HLA-DRB1, аллель *01:01 в HLA-DRB3, аллель 05:01 в HLA-DQB1 и аллель 02:01 в HLA-DQB1. В результате все аллели могут быть видны вместе, и поэтому в генетическом исследовании может быть трудно сказать, какой локус в первую очередь ответственен за ассоциацию в таких случаях. Кажущаяся ассоциация конкретного заболевания с, например, HLA-DRB103:01 на самом деле может быть связана со сцепленным геном, таким как HLA-DQB102:01, или даже с не-HLA-геном, таким как полиморфизм фактора некроза опухоли (ФНО).

Относительный риск

Наконец, следует помнить, что это популяционные исследования и их результаты нельзя просто перенести на конкретного пациента.

Аллели, которые, как было показано, ассоциированы с заболеванием, являются аллелями предрасположенности и идентичны генам, присутствующим у нормальных индивидуумов, хотя и с меньшей частотой. Можно использовать расчет относительного риска (ОР) для указания шансов развития заболевания у индивидуумов, позитивных по аллелю, по сравнению с индивидуумами, негативными по аллелю. ОР рассчитывается по следующей формуле:

ОР = (число пациентов, позитивных по аллелю, разделенное на число контролей, позитивных по аллелю) разделить на (число пациентов, негативных по аллелю, разделенное на число контролей, негативных по аллелю)

ОР развития РА у представителей европеоидной расы при носительстве DRB1*04:01, например, составляет около 6.

Как антигены HLA влияют на предрасположенность к заболеваниям?

Исследования взаимосвязи антигенов человеческого лейкоцитарного антигена (HLA) с предрасположенностью к заболеваниям демонстрируют статистически значимые ассоциации, но, за исключением нескольких случаев (таких как целиакия), эти данные не объясняют конкретные биологические механизмы, через которые HLA влияет на развитие патологических процессов. Тем не менее, воспроизводимые и устойчивые ассоциации HLA дают нам важные подсказки о развитии определенных ревматических заболеваний. Для функционального объяснения этих ассоциаций было предложено множество моделей [32]. Они включают значение полиморфизмов HLA в:

  • Формировании репертуара Т-клеток в процессе развития.
  • Формировании периферического репертуара Т-клеток.
  • Определении того, какие антигенные пептиды связываются и, следовательно, презентируются иммунной системе для распознавания [33]. Целиакия является ярким примером, где HLA-DQ2.5 презентирует антигенные пептиды глютена [34].
  • Влияние на презентацию HLA-белками чужеродных или собственных антигенных пептидов Т-клеткам [1] (например, целиакия).
  • Создании молекулярной мимикрии между собственными антигенами и либо самой молекулой HLA, либо пептидами, которые она распознает.
  • Влиянии на то, как инфекция, экзогенные агенты или "молекулярная мимикрия" могут реактивировать "молчащие" Т-клетки при аутоиммунных заболеваниях [1].
  • Влиянии на иммуносупрессию и развитие рака важными способами, через потерю экспрессии генов HLA из-за вирусной инфекции, соматических мутаций или других причин [1].
  • Влиянии на процессинг и презентацию антигенов.

Выявление механической основы этих ассоциаций заболеваний должно привести к разработке новых и специфических методов лечения и даже к стратегиям профилактики.

Резюме
  • Обзор HLA и MHC
    • Система человеческих лейкоцитарных антигенов (HLA) является синонимом главного комплекса гистосовместимости человека (MHC). Классический MHC описывает группу генов на хромосоме 6, которые кодируют различные клеточные поверхностные маркеры, антиген-презентирующие молекулы, и другие белки; большинство из них участвуют в иммунной функции. Расширенный MHC (xMHC) включает гены, связанные с MHC, за пределами этих границ.
  • Организация MHC
    • Общая информация
      • Регион HLA был разделен на три области: класс I, класс II и класс III. Каждый регион содержит множество генных локусов, включая экспрессируемые гены и псевдогены. Некоторые локусы HLA отличаются высоким полиморфизмом.
    • Регион класса I
      • Регион класса I содержит гены, кодирующие антигены HLA класса I, которые включают HLA A, B и C. Почти все клетки организма экспрессируют антигены класса I в различной степени. Антиген класса I представляет собой димеризованную молекулу, состоящую из тяжелой (альфа) цепи, кодируемой в MHC, которая нековалентно соединяется с неполиморфной легкой (бета) цепью, кодируемой на хромосоме 15.
    • Регион класса II
      • Регион класса II содержит гены, кодирующие молекулы HLA класса II, HLA-DP, DQ и DR. Молекулы класса II постоянно экспрессируются на антигенпрезентирующих клетках (АПК; например, дендритных клетках, макрофагах или В-клетках), а во время воспаления их экспрессия может индуцироваться на многих других типах клеток, которые в норме практически не экспрессируются.
      • Молекула класса II состоит из тяжелой (альфа) и легкой (бета) цепей, которые кодируются в MHC.
    • Регион класса III
      • Регион класса III содержит множество генов, имеющих важное значение для иммунного ответа, включая несколько компонентов системы комплемента (C2, C4 и фактор B); некоторые цитокины, играющих роль в развитии воспаления, таких как фактор некроза опухоли (ФНО)-альфа, лимфотоксин альфа и лимфотоксин бета; а также ген белка теплового шока HSP-70, который кодирует шаперонную молекулу.
  • Показания к HLA-типированию в ревматологии
    • HLA-типирование редко необходимо в рутинной ревматологической клинической практике. Тестирование на наличие аллеля предрасположенности к определенному заболеванию может быть рассмотрено для отдельных пациентов в определенных клинических ситуациях.
  • Методы HLA-типирования
    • HLA-типирование чаще всего проводится с помощью ДНК-типирования, которое определяет точные нуклеотидные последовательности отдельных аллелей, благодаря разработкам в (a) определении структуры и последовательности генов для генов HLA и (b) разработке технологии полимеразной цепной реакции (ПЦР). В частности, секвенирование нового поколения (NGS) позволило быстро и удобно выполнить HLA-типирование высокого разрешения.
  • Номенклатура HLA-аллелей
    • Достижения в методах типирования HLA привели к более точному тестированию и, следовательно, к пересмотру номенклатуры. Конвенция по наименованию HLA-аллелей 2010 года (Номенклатурный комитет Всемирной организации здравоохранения [ВОЗ] по номенклатуре факторов HLA-системы) присваивает уникальный идентификатор каждому аллелю HLA. Этот идентификатор следует строгому синтаксису (на примере HLA-A): HLA-A*XX:XX:XX:XX.
    • Все аллели получают как минимум четырехзначный код, который полностью и однозначно определяет структуру белка, по определению.
  • Заказ HLA-тестирования
    • Полное HLA-типирование необходимо для проведения трансплантации гемопоэтических стволовых клеток. Однако чаще всего пациентам требуется тестирование на определенный аллель, связанный с предрасположенностью к тому или иному заболеванию, например HLA-B27 при анкилозирующем спондилите. В разных учреждениях применяются разные методы. Часто используется NGS.
  • Интерпретация ассоциаций HLA и заболеваний
    • Многие заболевания ассоциированы с классическими генами HLA I и II, а также с некоторыми не-HLA генами в регионе MHC. Результаты среди различных этнических групп могут отличаться, а определение группы пациентов может влиять на степень ассоциации. При интерпретации результатов исследований ассоциаций следует обращать внимание на используемые статистические методы.
  • Теории, объясняющие ассоциации заболеваний
    • За исключением редких примеров (целиакия), данные о молекулах HLA и заболеваниях остаются на уровне ассоциаций, а непосредственно механизмы болезни неизвестны. Тем не менее, воспроизводимые и надежные HLA-ассоциации дают важные подсказки о развитии определенных заболеваний. Для функционального объяснения этих ассоциаций было предложено множество моделей.
Список литературы
Разделы:
Ревматология и ортопедия