hla是什么?一文帶你讀懂HLA

一直就有很多老師問什么是HLA?HLA能用來干什么?HLA結果怎么看?

本期就給大家帶來HLA專題之一,主要給大家科普一下HLA的背景簡介、應用及詳細解讀。后期還會從HLA分析實現的角度給大家帶來用二代數據和三代數據如何實現HLA分析的介紹。

HLA簡介

HLA 全稱human leukocyte antigen, 即人類白細胞抗原,是人類的主要組織相容性復合體(MHC)的表達產物,該系統是目前所知人體最復雜的多態性系統。HLA是具有高度多態性的同種異體抗原,其化學本質為一類糖蛋白,由一條α重鏈(被糖基化的)和一條β輕鏈非共價結合而成。其肽鏈的氨基端向外(約占整個分子的3/4),羧基端穿入細胞質,中間疏水部分在胞膜中。HLA定位于第6染色體短臂上,具體位置可以用6p21.31表示。HLA包含了一系列緊密連鎖的基因座,與人類的免疫系統功能高度密切相關。

HLA應用

HLA在醫學上有非常多的應用價值,下面簡要介紹四個主要研究方向。

  • 器官移植

HLA的研究原先是在器官移植研究推動下所開展起來的研究方向,故此,HLA又稱移植抗原,臨床實踐表明,同種異體移植(除同卵雙生子外)的排斥反應是移植成功的最大障礙。在遺傳學中,MHC是作為一個單位孟德爾式傳遞的。因此,同胞之間可有HLA相同、半相同和不同這3種情況。實踐證明,HLA相同的同胞供者的腎移植,90%以上效果良好;單體型不同的供者,效果明顯下降;兩單型皆不同者則很少存活。HLA本質和功能的揭示,為移植配型提供了重要的理論依據。可以說,器官移植是當代醫學一項重要成就。

  • 疾病的遺傳標志

1972年Russel第一個報告銀屑病(牛皮癬)患者攜帶HLA-B13或HLA-B17。此后陸續發現大量其它疾病與特定的HLA相關,其中,HLA-B27抗原見于大約90%的強直性脊椎炎病人,由此HLA-B27在臨床檢測中作為強直性脊柱炎的標志物,以至使HLA分型具有了診斷價值,甚至,能較早地證實疾病亞型之間的臨床區別,例如,尋常銀屑病與HLA相關,而膿皰性銀屑病則不然;青少年性胰島素依賴型糖尿病與HLA-B8、HLA-Bw15和HLA-B18相關,而晚期發作型糖尿病并無這種相關性。因此,特定類型的HLA便成為某些疾病的遺傳標志。在疾病研究的延伸面,是關于HLA與長壽的關系,目前亦形成一個新的研究熱點。目前研究比較清楚的幾個HLA與自身免疫疾病相關關系如下表:

  • 法醫

HLA因其高度多態性而成為最能代表個體特異性并伴隨個體終身的穩定的遺傳標志,在無關個體之間HLA型別完全相同的幾率級低。法醫學通過HLA基因型或表型檢測進行個體識別以“驗明正身”,同時因其單倍型遺傳特征,也是親子鑒定的重要手段。

  • 癌癥

一些HLA介導的疾病直接參與促進了癌癥發展。比如麩質敏感性腸病與腸病相關T細胞淋巴瘤的患病率增加相關,且DR3-DQ2純合子屬于風險最高的組,接近80%的病例顯示谷蛋白敏感性腸病與T細胞淋巴瘤相關。然而,更常見的是,HLA分子起保護作用,識別由于正常狀態的低水平而不能耐受的抗原的增加。異常細胞可能是細胞凋亡的靶點,人們認為細胞凋亡在診斷前會介導許多癌癥。

HLA詳細解讀

HLA全長約3.6M,含有220多種功能不同的基因,是目前已知的人類染色體中基因密度最高、多態性最為豐富的區域,位置示意圖如下:

根據基因產物的結構、功能、細胞分布等因素,將HLA基因分成了3大類:HLA-I型基因,包括了HLA-A、HLA-B、HLA-C(HLA-E、F、G)等經典的抗原基因,除此之外還有一些其它的假基因(HLA-H、J、K、L、N、P、S、T、U、V、W、Y);HLA-II型基因,其編碼產物都是雙鏈蛋白質,包括DR、DP、DQ、DO、DM等系列基因;HLA-III型基因,包含了C2、C4、BF等補體基因,還包括其它一些基因,詳細分布圖如下:

除了上面三類型基因外,還包含一些其它基因HFE、MICA、MICB、TAP1、TAP2。

鑒于其基因的高密度和多態性,在研究之初,專門成立了一個委員會,對不同的HLA等位基因制定了統一的命名規則。一個典型的HLA等位基因名稱,示意圖如下:

 

HLA是固定前綴;

A代表基因名稱,前綴和基因名稱之間用短橫線連接;

*星號作為分隔符,分隔符之后是同一個基因的不同allel,由冒號分隔的多個部分構成,最多包含4個部分;

第一組02代表不同的血清學類型,根據血清學鑒定的結果對不同抗原進行分類;

第二組101代表一種特定類型的蛋白;

第三組的01代表發生在編碼區的同義突變;

第四組的02代表發生在非編碼區的基因突變;

N為后綴,代表了蛋白的表達水平。

每一個HLA的Allel都會有一個唯一的ID,有時會在這些ID后面添加不同的后綴,不同后綴的含義不同(N、L、S、Q、C、A),具體解釋如下:

N表示該等位基因不表達;

L代表low, 表示這種allel的表達水平相比正常水平要低;

S表示蛋白產物不是位于細胞表面,而是一種可溶性的分泌蛋白;

C表示蛋白產物不是位于細胞表面,而是位于細胞質中;

A表示不確定這個allel的蛋白產物是否存在;

Q表示這個allel會對其他等位基因的表達造成影響。

本期HLA知識科普就到這里,如果各位還想知道如何用二代測序數據或者三代測序數據分析HLA分型的敬請點擊下方按鈕聯系我們,我們將盡快整理發布HLA專題二及專題三。

 

(本文圖片來源維基百科:

https://en.wikipedia.org/wiki/Human_leukocyte_antigen#In_infectious_disease

 

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