人类白细胞抗原(HLA)的特点及检测方法

HLA基本概念及研究历史

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▲△MHC是脊椎动物体内最复杂且具有高度多态性的基因群;MHC抗原位于有核细胞表面,对抗原递呈和免疫信号传递起关键作用,能引起快而强的排斥反应。不同种类哺乳动物MHC及其编码产物的名称各异,小鼠的MHC称为H-2复合体,而人类的MHC通常称为HLA基因或HLA复合体。

HLA是首先在白细胞上发现的人类的MHC抗原;是异基因造血干细胞移植中判断供、受者组织相容性匹配度的最重要的基因编码产物,其高度的多肽性影响着细胞和器官移植的免疫反应,是影响移植存活率的重要因素之一。

在同种不同个体之间进行细胞、组织或器官移植,如果移植物不能被受者接受,则发生宿主排斥移植物或移植物抗宿主反应,移植便有可能失败。前者称为“宿主抗移植物反应(HVGR)”;后者称为“移植物抗宿主反应(GVHD)”。

HLA的命名及结构

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▲△按照世界卫生组织HLA系统命名委员会2010年公布的等位基因命名原则,一个完整的HLA等位基因由8个数字和1个字母组成。如HLA - DRB1 * 24:02:01:02 L,其中“A”代表基因座位,“24”代表对应的血清学特异性,“02”代表编码区碱基取代并且氨基酸改变,“01”代表编码区碱基取代但氨基酸不变,第二个“02”代表内含子或非编码区碱基取代,最后的字母表示基因的表达状态(“L”代表该等位基因低表达,“N”表示该等位基因不表达,“S”表示该基因编码可溶性的分泌型蛋白,“C”表示该等位基因编码的产物存在于胞浆中,“A”表示异常表达的等位基因,“Q”表示有疑问而不能断定)。

HLA-I是细胞膜糖蛋白,由一条(重链)α链和一条(轻链)β2微球蛋白组成,重链分为胞浆区,跨膜区,胞外活性区(免疫球蛋白样区,肽结合区)。HLA-II是膜糖蛋白,由一条a多肽链和一条β多肽链组成。

HLA的功能及应用 

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▲△HLAⅠ类分子广泛分布于有核细胞表面(而成熟的红细胞、神经细胞及滋养层细胞不表达),与Tc细胞(细胞毒性T细胞)表面CD8分子结合,呈递内源性抗原。HLAⅡ类分子分布于抗原提呈细胞(单核/巨噬细胞,成熟B细胞,树突状细胞)和活化T细胞表面,与Th细胞(辅助性T细胞)表面CD4分子结合,呈递外源性抗原。

HLA位于人类细胞表面,参与人体的免疫应答反应,与骨髓移植中移植物抗宿主反应相关。同时,许多报道指出,HLA也是疾病相关的遗传标记物之一,与一些感染性疾病、母婴免疫反应和肿瘤等疾病的进程有关。此外,HLA复合体具有高度的多肽性,在无关个体间HLA表型完全相同的几率极低,故HLA复合体被看作是伴随个体终生的特异性遗传标记。

应用于:器官、骨髓移植检测、亲子鉴定、法医鉴定

常见的HLA的基因分型检测方法

常见的HLA基因分型检测方法有以下4种:

  1. PCR-SSP 序列特异性引物(PCR with Sequence specific primers)

  2. PCR-SSOP序列特异性寡核苷酸探针杂交(PCR with Sequence specific oligonucleotide probes)

  3. SBT 以一代测序为基础的分型(Sequencing based typing)

  4. NGS 以二代测序为基础的分型(Next-Generation Sequencing based typing)

1

PCR-SSP

PCR-SSP方法主要应用于配型的低分辨基因分型检测,此方法使用一整套等位基因特异性引物对样本HLA-A、B、DR三个等位基因进行PCR扩增,然后根据扩增产物的有无,来判断待测标本的HLA型别。

缺点:不能检测出新的等位基因

优点:流程简单易操作、耗时短

2

PCR-SSOP

流式荧光微球反向SSO分型方法,DNA经PCR扩增之后,与SSO探针杂交,通过观察杂交发生与否,来判断待测标本的HLA型别。应用于中、高分辨基因分型检测。

Luminex平台

包被了探针的微球

缺点:无法检测新的等位基因

优点:灵敏度高、特异性强、样本需求量少

3

PCR-SBT

  • 以一代测序为基础的HLA分型方法

  • Sanger测序(双脱氧链ddNTP末端终止测序法)

  • 每一个碱基的读取准确率高达99.99%

  • HLA分型“金标准”

优点:灵敏度高;可以直观的读取等位基因DNA序列,检测出新的等位基因

缺点:耗时长、通量低,会出现模棱两可的结果

4

PCR-NGS

NGS又叫高通量测序,目前已应用于高分辨基因分型检测。

优点:灵敏度高、特异性强、通量高、样本需求量少、不会出现模棱两可的结果

缺点:耗时长、成本高

实验流程

目前在实验室中进行HLA检测主要采取PCR-SBT方法,实验流程如下:▼

PCR-SBT方法是双等位基因测序,出现模棱两可的结果是该方法固有的缺陷。模棱两可的基因型结果是指在HLA基因分型过程中,标本指定结果中存在一种以上的HLA等位基因组合方式,可以加做GSSP对模棱两可的结果进行区分。此外,由于DRB1等位基因上的DRB1*12:01/10与DRB1*14:01/54没有GSSP引物,我们则根据G组编码进行报告书写。

G组编码(G code)

G组是由WHO HLA命名委员会确定和命名。G表示具有相同的第2、3外显子序列的一组HLA-Ⅰ类等位基因或具有相同第2外显子序列的一组Ⅱ类等位基因:如DRB1*12:01:01G包括了DRB1*12:01、DRB1*12:10。

送检注意事项

  • 患者输血需间隔一周后再送检配型,并且标注输血日期

  • 原始细胞太高(>80%),可能导致结果不准确。

  • 患者/供者血象正常时抽5 ml血。

  • 紫帽( EDTA抗凝剂)或蓝帽(枸橼酸钠)抗凝管保存。

  • 申请单上注明供、患关系,尤其是供者/患者分别写在两张申请单上需要注明,如张三患者;张四,患者张三的妹妹。

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