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1. Menschliches Leukozyten-Antigen (HLA)-System

Das menschliche Leukozyten-Antigen-System (HLA), auch bekannt als Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC), ist ein Komplex von Genen auf Chromosom 6 beim Menschen, die für Zelloberflächenproteine kodieren, die für die Regulierung des Immunsystems verantwortlich sind. Das HLA-System ist ein entscheidender Bestandteil der körpereigenen Krankheitsabwehr, da es hilft, zwischen eigenen und fremden Zellen zu unterscheiden. Mutationen in HLA-Genen wurden mit verschiedenen Autoimmunkrankheiten in Verbindung gebracht, darunter Typ-1-Diabetes und Zöliakie. Der HLA-Genkomplex ist auch für die Abstoßung von Organtransplantaten verantwortlich, was die HLA-Typisierung zu einem wichtigen Instrument bei Transplantationen macht.

Im Allgemeinen wird das HLA-System in zwei Klassen unterteilt: HLA-Klasse I (HLA-A, -B-, -C) und Klasse II (HLA-DR, -DP, -DQ). HLA-Glykoproteine tragen entscheidend zur Abwehr fremder Antigene (Infektionen) bei und steuern die immunologische Identität eines bestimmten Individuums. Es ist das genetische System, das bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts von Paul Ehrlich als verantwortlich für die Unterscheidung zwischen "selbst" und "nicht-selbst" oder, anders ausgedrückt, zwischen Toleranz (gegenüber eigenem Gewebe/Organen) und aktiver Immunabwehr (gegen fremde Eindringlinge) postuliert wurde. Heute weiß man, dass HLA-Antigene das ausgeklügelte Zusammenspiel zwischen B- und T-Lymphozyten bei der spezifischen Abwehr des sogenannten erworbenen Immunsystems steuern.

HLA-typisierte Krebszellen

Ziel des CLS ist es, medizinischen und immunologischen Forschungseinrichtungen verschiedene HLA-Haplotypen zur Verfügung zu stellen, die den einzigartigen HLA-Komplex einer Person repräsentieren. Dies wird durch die Sammlung von B-LCLs und verschiedenen menschlichen Tumorzelllinien und die Durchführung einer hochauflösenden NGS-HLA-Typisierung erreicht.

Unsere Sammlung umfasst ein breites Spektrum an hochwertigen HLA-typisierten Krebszellen aus verschiedenen Organen, die zum Testen potenzieller Therapien und zur Feststellung von Kreuzreaktionen verwendet werden können. Mit über 200 HLA-typisierten Zelllinien, die sofort verfügbar sind, können Sie wertvolle Zeit sparen, da die HLA-Typisierung der Zellen entfällt.

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  1. Menschliches Leukozyten-Antigen-System (HLA)
  2. HLA-Genkomplex
  3. HLA-Klasse-I-Moleküle
  4. HLA-Klasse-II-Moleküle
  5. HLA-Moleküle der Klasse III
  6. HLA und Autoimmunkrankheiten
  7. HLA-Typisierung
  8. Schlussfolgerung

2. HLA-Genkomplex

2.1. Lage und Struktur

Der HLA-Genkomplex befindet sich auf dem kurzen Arm von Chromosom 6, an Position 21.3, und erstreckt sich über einen Abschnitt von 3 Mbp. Der Komplex umfasst Gene, die für verschiedene Zelloberflächenproteine kodieren, darunter HLA-Moleküle der Klassen I und II und Komponenten des Komplementsystems. Das HLA-System ist hochgradig polymorph, mit vielen Allelen für jedes HLA-Gen, was eine Vielzahl von Antigenpräsentationen ermöglicht.

2.2. Polymorphismus

HLA-Gene sind hochgradig polymorph, d. h. sie haben viele Allele, die eine Feinabstimmung des adaptiven Immunsystems ermöglichen. Diese Vielfalt ist für die Krankheitsabwehr von entscheidender Bedeutung, da die Wahrscheinlichkeit, dass zwei nicht verwandte Personen auf allen Loci identische HLA-Moleküle aufweisen, äußerst gering ist. Polymorphismus ist auch ein Schlüsselfaktor bei Organtransplantationen, da die Übereinstimmung von Spendern und Empfängern in Bezug auf die HLA-Typen entscheidend ist, um Transplantatabstoßungen zu verhindern.

2.3. Beziehung zum MHC

Das HLA-System ist auch als die menschliche Version des Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHC) bekannt, der bei vielen Tieren vorkommt. MHC-Gene sind an der Immunantwort beteiligt, und das HLA-System kodiert die MHC-Moleküle beim Menschen. Das HLA-System umfasst Gene, die sowohl für HLA-Klasse-I- als auch für HLA-II-Moleküle kodieren und Peptide von innerhalb und außerhalb der Zelle präsentieren.

3. HLA-Klasse-I-Moleküle

3.1. Funktion

HLA-Klasse-I-Moleküle sind eine Gruppe von drei HLA-Genen: HLA-A, HLA-B und HLA-C. Diese Moleküle präsentieren Peptide im Inneren der Zelle, die es dem Immunsystem ermöglichen, infizierte oder abnorme Zellen zu erkennen und zu zerstören. HLA-Klasse-I-Moleküle sind entscheidend für die zellvermittelte Immunität, bei der T-Zellen abnormale oder infizierte Zellen erkennen und zerstören.

3.2. Peptidpräsentation

HLA-Klasse-I-Moleküle präsentieren Peptide, die aus Proteinen hergestellt werden, die in Proteasomen abgebaut werden. Die dabei entstehenden Peptide sind in der Regel kleine Polymere mit einer Länge von etwa 8-10 Aminosäuren, obwohl neuere Forschungen gezeigt haben, dass auch längere Peptide (11-14 Aminosäuren) auf MHC-I-Molekülen präsentiert werden können. Fremde Antigene, die von MHC-Klasse-I-Molekülen präsentiert werden, ziehen T-Lymphozyten, so genannte Killer-T-Zellen, an, die Zellen zerstören.

3.3. Rolle im Immunsystem

HLA-Moleküle der Klasse I spielen eine entscheidende Rolle im Immunsystem, indem sie infizierte oder abnorme Zellen erkennen und zerstören. Wenn eine Zelle beispielsweise mit einem Virus infiziert ist, bringen HLA-Klasse-I-Moleküle Fragmente des Virus an die Zelloberfläche, so dass T-Killerzellen die infizierte Zelle erkennen und zerstören können. Dieser Prozess ist für die körpereigene Abwehr von Infektionskrankheiten unerlässlich.

3.4. Killer-T-Zellen

Killer-T-Zellen, auch CD8-positive oder zytotoxische T-Zellen genannt, sind T-Lymphozyten, die Zellen erkennen und zerstören, die fremde Antigene aufweisen. Diese Zellen sind für die zellvermittelte Immunität von entscheidender Bedeutung und spielen eine wichtige Rolle bei der körpereigenen Abwehr von Infektionskrankheiten. HLA-Klasse-I-Moleküle sind entscheidend für die Aktivierung von T-Killerzellen und ihre Ausrichtung auf die Zerstörung infizierter oder abnormaler Zellen.

4. HLA-Klasse-II-Moleküle

4.1. Funktion

HLA-Klasse-II-Moleküle sind eine Gruppe von HLA-Genen, die Peptide von außerhalb der Zelle präsentieren, so dass das Immunsystem extrazelluläre Krankheitserreger erkennen und zerstören kann. HLA-Klasse-II-Moleküle sind für die Stimulierung der Vermehrung von T-Helferzellen verantwortlich, die ihrerseits die Produktion von Antikörpern durch B-Zellen anregen.

4.2. Peptidpräsentation

HLA-Moleküle der Klasse II präsentieren den T-Lymphozyten Antigene von außerhalb der Zelle. Diese Antigene regen die Vermehrung der T-Helferzellen an, die dann die Antikörper produzierenden B-Zellen zur Bildung von Antikörpern gegen das spezifische Antigen anregen. Regulatorische T-Zellen unterdrücken Selbstantigene.

4.3. Rolle im Immunsystem

HLA-Klasse-II-Moleküle spielen eine entscheidende Rolle im Immunsystem, indem sie extrazelluläre Krankheitserreger identifizieren und zerstören. Indem sie den T-Helferzellen Antigene präsentieren, stimulieren HLA-Klasse-II-Moleküle die Produktion von Antikörpern durch B-Zellen, die extrazelluläre Krankheitserreger erkennen und zerstören können. Dieser Prozess ist für die körpereigene Abwehr von Infektionskrankheiten unerlässlich.

4.4. T-Helferzellen

T-Helferzellen, auch CD4-positive T-Zellen genannt, sind T-Lymphozyten, die Antigene erkennen, die von HLA-Klasse-II-Molekülen präsentiert werden. Diese Zellen sind entscheidend für die Stimulierung der Produktion von Antikörpern durch B-Zellen, die extrazelluläre Krankheitserreger erkennen und zerstören können. HLA-Klasse-II-Moleküle sind entscheidend für die Aktivierung von T-Helferzellen und deren Anweisung zur Produktion von Antikörpern.

5. HLA-Moleküle der Klasse III

5.1. Funktion

HLA-Moleküle der Klasse III sind eine Gruppe von HLA-Genen, die für Komponenten des Komplementsystems kodieren, eines Teils des Immunsystems, der zur Zerstörung fremder Eindringlinge beiträgt. Das Komplementsystem besteht aus einer Gruppe von Proteinen, die zusammenarbeiten, um Bakterien und Viren abzutöten, indem sie einen Membranangriffskomplex bilden, der die Zellmembran der eindringenden Mikrobe durchsticht.

5.2. Rolle bei der Krankheitsabwehr

HLA-Moleküle der Klasse III sind für die Krankheitsabwehr unerlässlich, da sie eine entscheidende Rolle bei der Aktivierung des Komplementsystems spielen. Das Komplementsystem ist ein wesentlicher Bestandteil des körpereigenen Schutzes gegen Infektionskrankheiten und vernichtet Bakterien und Viren. HLA-Moleküle der Klasse III sind für die Kodierung der Proteine verantwortlich, aus denen das Komplementsystem besteht, und sind daher für dessen ordnungsgemäßes Funktionieren unerlässlich.

5.3. Beziehung zur Abstoßung von Organtransplantaten

HLA-Moleküle der Klasse III sind auch an der Abstoßung von Organtransplantaten beteiligt. Neben den HLA-Klasse-I- und -Klasse-II-Molekülen spielen die HLA-Klasse-III-Moleküle eine Rolle bei der Immunreaktion auf transplantiertes Gewebe. Die von den HLA-Klasse-III-Genen kodierten Proteine sind an der Entzündungsreaktion beteiligt, die zu einer Transplantatabstoßung führen kann.

5.4. Andere Funktionen

HLA-Moleküle der Klasse III wurden auch mit anderen biologischen Prozessen in Verbindung gebracht, wie der Apoptose (programmierter Zelltod) und der Regulierung der Immunreaktion. Einige Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass bestimmte HLA-Klasse-III-Allele mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung bestimmter Krankheiten wie Alzheimer und Autoimmunkrankheiten in Verbindung gebracht werden können.

6. HLA und Autoimmunkrankheiten

6.1. Zusammenhang zwischen HLA und Autoimmunkrankheiten

HLA-Moleküle werden vererbt, und bestimmte HLA-Typen werden mit Autoimmunerkrankungen und anderen Krankheiten in Verbindung gebracht. Menschen mit bestimmten HLA-Antigenen haben ein höheres Risiko, an bestimmten Autoimmunkrankheiten zu erkranken, wie z. B. Typ-I-Diabetes, Spondylitis ankylosans, rheumatoide Arthritis, Zöliakie, systemischer Lupus erythematodes, Myasthenia gravis, Einschlusskörper-Myositis, Sjögren-Syndrom und Narkolepsie.

6.2. Relatives Risiko für die Entwicklung von Autoimmunkrankheiten

Verschiedene HLA-Allele werden mit anderen Autoimmunkrankheiten in Verbindung gebracht, und das relative Risiko, an diesen Krankheiten zu erkranken, variiert je nach HLA-Typ. So erhöht beispielsweise das HLA-B27-Allel das Risiko, an Morbus Bechterew, reaktiver Arthritis und akuter anteriorer Uveitis zu erkranken. Das HLA-DR2-Allel ist mit einem erhöhten Risiko verbunden, an systemischem Lupus erythematodes zu erkranken. Das HLA-DR3-Allel wird mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung von Autoimmunhepatitis, primärem Sjögren-Syndrom und Typ-I-Diabetes in Verbindung gebracht.

6.3. HLA-Typisierung in Diagnose und Behandlung

Die HLA-Typisierung wird als Hilfsmittel bei der Diagnose und Behandlung von Autoimmunkrankheiten eingesetzt. So hat die HLA-Typisierung beispielsweise die Diagnose von Zöliakie und Typ-I-Diabetes verbessert. Bei Zöliakie ist die HLA-Typisierung das einzige wirksame Mittel zur Unterscheidung zwischen Verwandten ersten

verwandten ersten Grades, die gefährdet sind, von denen, die nicht gefährdet sind, bevor die manchmal irreversiblen Symptome auftreten.

6.4. HLA und Krebs

HLA-vermittelte Krankheiten sind auch an der Entstehung von Krebs beteiligt. Die glutensensitive Enteropathie beispielsweise wird mit einer erhöhten Prävalenz des enteropathie-assoziierten T-Zell-Lymphoms in Verbindung gebracht, und DR3-DQ2-Homozygote gehören mit fast 80 % der Fälle von glutensensitiver Enteropathie-assoziiertem T-Zell-Lymphom zur höchsten Risikogruppe. Abnormale Zellen könnten gezielt der Apoptose zugeführt werden, von der man annimmt, dass sie bei vielen Krebsarten vor der Diagnose eine Rolle spielt.

7. HLA-Typisierung

7.1. Bedeutung der HLA-Typisierung

Die HLA-Typisierung ist ein Labortest, mit dem die HLA-Antigene einer Person bestimmt werden. Die HLA-Typisierung ist aus verschiedenen Gründen wichtig, z. B. um Spender und Empfänger für Organtransplantationen zusammenzubringen, das Risiko der Entwicklung bestimmter Krankheiten vorherzusagen und die beste Behandlung für einige Autoimmunkrankheiten zu bestimmen.

7.2. Techniken für die HLA-Typisierung

Es gibt verschiedene Techniken für die HLA-Typisierung, darunter serologische Methoden, bei denen Antikörper zum Nachweis von HLA-Antigenen auf der Zelloberfläche verwendet werden, und molekulare Methoden, bei denen HLA-Gene mittels PCR (Polymerase-Kettenreaktion) für die Analyse amplifiziert werden. PCR-Methoden werden aufgrund ihrer höheren Auflösung und ihrer Fähigkeit, seltene Allele zu erkennen, immer häufiger für die HLA-Typisierung eingesetzt.

7.3. Beschränkungen der HLA-Typisierung

Trotz ihrer Bedeutung hat die HLA-Typisierung einige Einschränkungen. Das HLA-System ist hochgradig polymorph, d. h. es gibt viele Allele für jedes HLA-Gen, was es schwierig macht, eine perfekte Übereinstimmung für eine Transplantation zu finden. Darüber hinaus kann die HLA-Typisierung teuer und zeitaufwändig sein, und die Interpretation der Ergebnisse kann schwierig sein, insbesondere bei seltenen oder neuen HLA-Allelen.

7.4. Neue Entwicklungen bei der HLA-Typisierung

Neue Entwicklungen in der HLA-Typisierung erleichtern die Durchführung und Interpretation der HLA-Typisierungsergebnisse. Die Sequenzierung der nächsten Generation (Next Generation Sequencing, NGS) ist eine Technik, mit der große Mengen an DNA in einem einzigen Durchgang sequenziert werden können, was vollständigere und genauere Ergebnisse der HLA-Typisierung ermöglicht. Zu den weiteren Fortschritten gehört eine verbesserte Software für die Analyse der HLA-Typisierung, die dazu beitragen kann, einige der mit der Interpretation der HLA-Typisierungsergebnisse verbundenen Herausforderungen zu bewältigen.

8. Schlussfolgerung

Das menschliche Leukozyten-Antigen-System (HLA) ist ein Komplex von Genen auf Chromosom 6, die für Zelloberflächenproteine kodieren, die für die Regulierung des Immunsystems verantwortlich sind. Das HLA-System spielt eine entscheidende Rolle bei der Krankheitsabwehr, da es den T-Zellen Antigene präsentiert, die eine entscheidende Rolle bei der Immunantwort auf fremde Eindringlinge spielen.

HLA-Gene sind hochgradig polymorph, d. h. jedes Gen hat viele verschiedene Allele, was eine Feinabstimmung der adaptiven Immunantwort ermöglicht. Mutationen in HLA-Genen wurden mit Autoimmunkrankheiten wie Diabetes Typ I und Zöliakie in Verbindung gebracht und sind auch an der Abstoßung von Transplantaten beteiligt.

Neben ihrer Rolle bei der Immunreaktion werden HLA-Antigene auch mit anderen biologischen Prozessen in Verbindung gebracht, etwa mit der Partnerwahl und der Wahrnehmung des Geruchs anderer Menschen.

Die HLA-Typisierung ist ein wichtiger Labortest, mit dem die HLA-Antigene einer Person bestimmt werden, was für die Abstimmung von Spendern und Empfängern bei Organtransplantationen, die Vorhersage des Risikos, bestimmte Krankheiten zu entwickeln, und die Wahl der besten Behandlungsmethode für einige Autoimmunkrankheiten von entscheidender Bedeutung ist.

Das HLA-System ist ein wichtiger Bestandteil des menschlichen Immunsystems. Das Verständnis seiner Funktion und Rolle bei der Krankheitsabwehr ist für die Entwicklung neuer Behandlungen und Therapien für verschiedene Krankheiten unerlässlich.

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