Το σύστημα των ανθρώπινων λευκοκυτταρικών αντιγόνων (HLA) — και τα κύτταρα που το φέρουν.

Το σύστημα ανθρώπινων λευκοκυτταρικών αντιγόνων (HLA), γνωστό και ως σύμπλεγμα κύριας ιστοσυμβατότητας (MHC), είναι ένα σύμπλεγμα γονιδίων που βρίσκεται στο χρωμόσωμα 6 και κωδικοποιεί πρωτεΐνες της κυτταρικής επιφάνειας, οι οποίες είναι υπεύθυνες για τη ρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος. Το σύστημα HLA διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στην άμυνα του οργανισμού έναντι των ασθενειών, βοηθώντας το ανοσοποιητικό σύστημα να διακρίνει τα «δικά του» από τα «ξένα». Οι μεταλλάξεις στα γονίδια HLA έχουν συνδεθεί με αυτοάνοσες ασθένειες, όπως ο διαβήτης τύπου 1 και η κοιλιοκάκη, ενώ το σύμπλεγμα HLA αποτελεί τον κύριο καθοριστικό παράγοντα της συμβατότητας στις μεταμοσχεύσεις οργάνων.

Το σύστημα HLA χωρίζεται σε δύο κατηγορίες: HLA κατηγορίας Ι (HLA-A, -B, -C) και κατηγορία II (HLA-DR, -DP, -DQ). Οι γλυκοπρωτεΐνες HLA συμβάλλουν καθοριστικά στην άμυνα έναντι ξένων αντιγόνων και ελέγχουν την ανοσολογική ταυτότητα ενός ατόμου. Αυτό είναι το γενετικό σύστημα που ο Paul Ehrlich υπέθεσε στις αρχές του 20ού αιώνα ότι είναι υπεύθυνο για τη διάκριση μεταξύ «εαυτού» και «μη-εαυτού» — μεταξύ της ανοχής προς τον δικό μας ιστό και της ενεργού ανοσολογικής άμυνας έναντι ξένων εισβολέων.

Καρκινικά κύτταρα με προσδιορισμό HLA από την Cytion

Η Cytion έχει ως στόχο να παρέχει ποικίλους απλότυπους HLA σε ερευνητικούς φορείς του ιατρικού και ανοσολογικού τομέα, οι οποίοι αντιπροσωπεύουν το μοναδικό σύμπλεγμα HLA κάθε ατόμου. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της συλλογής B-LCL και διαφόρων ανθρώπινων καρκινικών κυτταρικών σειρών, καθώς και της διεξαγωγής τυποποίησης HLA με NGS υψηλής ανάλυσης. Η συλλογή μας περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα καρκινικών κυττάρων με τυποποίηση HLA από διαφορετικά όργανα, τα οποία χρησιμοποιούνται για τη δοκιμή πιθανών θεραπειών και τον εντοπισμό διασταυρούμενων αντιδράσεων. Με 272 κυτταρικές σειρές με τυποποίηση HLA άμεσα διαθέσιμες, μπορείτε να εξαλείψετε την ανάγκη για εσωτερική τυποποίηση HLA των κυττάρων.

Τοποθεσία και δομή

Το σύμπλεγμα γονιδίων HLA βρίσκεται στον βραχύ βραχίονα του χρωμοσώματος 6, στη θέση 21,3, και εκτείνεται σε ένα τμήμα 3 Mbp. Το σύμπλεγμα περιλαμβάνει γονίδια που κωδικοποιούν διάφορες πρωτεΐνες της κυτταρικής επιφάνειας, μεταξύ των οποίων μόρια HLA κατηγορίας Ι και ΙΙ, καθώς και συστατικά του συστήματος του συμπληρώματος. Το σύστημα HLA είναι εξαιρετικά πολυμορφικό, με πολλά αλληλόμορφα για κάθε γονίδιο HLA, γεγονός που επιτρέπει μια ευρεία ποικιλία παρουσιάσεων αντιγόνων.

Πολυμορφισμός

Τα γονίδια HLA είναι εξαιρετικά πολυμορφικά, πράγμα που σημαίνει ότι διαθέτουν πολλά αλληλόμορφα τα οποία επιτρέπουν τη λεπτή ρύθμιση του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος. Αυτή η ποικιλομορφία είναι απαραίτητη για την άμυνα έναντι των ασθενειών — η πιθανότητα δύο μη συγγενών ατόμων να είναι πανομοιότυπα σε όλες τις θέσεις HLA είναι εξαιρετικά χαμηλή. Ο πολυμορφισμός αποτελεί επίσης βασικό παράγοντα στη μεταμόσχευση οργάνων, όπου η αντιστοίχιση των τύπων HLA μεταξύ δοτών και λήπτων είναι κρίσιμη για την πρόληψη της απόρριψης.

Σχέση με το MHC

Το σύστημα HLA είναι η ανθρώπινη εκδοχή του συμπλέγματος κύριας ιστοσυμβατότητας (MHC) που απαντάται σε πολλά ζώα. Τα γονίδια του MHC εμπλέκονται στην ανοσοαπόκριση, ενώ το σύστημα HLA κωδικοποιεί τα μόρια του MHC στον άνθρωπο. Το σύστημα HLA περιλαμβάνει γονίδια που κωδικοποιούν μόρια HLA τόσο της κατηγορίας Ι όσο και της κατηγορίας ΙΙ, τα οποία παρουσιάζουν πεπτίδια από το εσωτερικό και το εξωτερικό του κυττάρου.

Λειτουργία

Τα μόρια HLA κατηγορίας Ι κωδικοποιούνται από τρία γονίδια HLA: τα HLA-A, HLA-B και HLA-C. Τα μόρια αυτά παρουσιάζουν πεπτίδια από το εσωτερικό του κυττάρου, επιτρέποντας στο ανοσοποιητικό σύστημα να αναγνωρίζει και να καταστρέφει μολυσμένα ή ανώμαλα κύτταρα. Τα μόρια HLA κατηγορίας Ι είναι ζωτικής σημασίας για την κυτταρική ανοσία, η οποία περιλαμβάνει την αναγνώριση και την καταστροφή ανώμαλων ή μολυσμένων κυττάρων από τα Τ-κύτταρα.

Παρουσίαση πεπτιδίων

Τα μόρια HLA τάξης Ι παρουσιάζουν πεπτίδια που παράγονται από πρωτεΐνες που έχουν υποστεί διάσπαση στα πρωτεασώματα. Τα πεπτίδια που προκύπτουν έχουν συνήθως μήκος 8–10 αμινοξέων, αν και πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει ότι και μακρύτερα πεπτίδια (11–14 αμινοξέων) μπορούν επίσης να παρουσιαστούν στα μόρια MHC Ι. Τα ξένα αντιγόνα που παρουσιάζονται από τα μόρια MHC τάξης Ι προσελκύουν κυτταροτοξικά Τ-λεμφοκύτταρα, τα οποία καταστρέφουν το κύτταρο που τα παρουσιάζει.

Ο ρόλος του στο ανοσοποιητικό σύστημα

Τα μόρια HLA κατηγορίας Ι διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην αναγνώριση και την καταστροφή μολυσμένων ή ανώμαλων κυττάρων. Όταν ένα κύτταρο μολυνθεί από ιό, τα μόρια HLA κατηγορίας Ι εκθέτουν θραύσματα της ιικής πρωτεΐνης στην επιφάνεια του κυττάρου, επιτρέποντας στα Τ-κύτταρα CD8+ να αναγνωρίσουν και να εξαλείψουν το μολυσμένο κύτταρο. Αυτή η διαδικασία είναι ζωτικής σημασίας για την άμυνα του οργανισμού έναντι ενδοκυτταρικών παθογόνων και κακοηθών νεοπλασμάτων.

Κυτταροτοξικά Τ-κύτταρα

Τα κυτταροκτόνα Τ-κύτταρα, που ονομάζονται επίσης θετικό σε CD8 ή τα κυτταροτοξικά Τ-κύτταρα, είναι Τ-λεμφοκύτταρα που αναγνωρίζουν και καταστρέφουν κύτταρα που φέρουν ξένα αντιγόνα. Τα κύτταρα αυτά είναι ζωτικής σημασίας για την κυτταρική ανοσία και διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην άμυνα κατά των μολυσματικών ασθενειών. Τα μόρια HLA κατηγορίας Ι είναι καθοριστικά για την ενεργοποίηση των κυτταροτοξικών Τ-κυττάρων και για την καθοδήγησή τους ώστε να καταστρέψουν μολυσμένα ή ανώμαλα κύτταρα.

Λειτουργία

Τα μόρια HLA τύπου II παρουσιάζουν πεπτίδια που προέρχονται από το εξωκυτταρικό περιβάλλον, επιτρέποντας στο ανοσοποιητικό σύστημα να αναγνωρίζει και να ανταποκρίνεται σε εξωκυτταρικούς παθογόνους παράγοντες. Τα μόρια τύπου II διεγείρουν τον πολλαπλασιασμό των Τ-βοηθητικών κυττάρων, τα οποία με τη σειρά τους ενεργοποιούν την παραγωγή αντισωμάτων από τα Β-κύτταρα.

Παρουσίαση πεπτιδίων

Τα μόρια HLA τάξης II παρουσιάζουν αντιγόνα από το εξωτερικό του κυττάρου στα Τ-λεμφοκύτταρα. Αυτά τα αντιγόνα διεγείρουν τον πολλαπλασιασμό των Τ-βοηθητικών κυττάρων, τα οποία στη συνέχεια ωθούν τα Β-κύτταρα που παράγουν αντισώματα να δημιουργήσουν αντισώματα ειδικά για το συγκεκριμένο αντιγόνο. Τα ρυθμιστικά Τ-κύτταρα καταστέλλουν τις αντιδράσεις στα αυτοαντιγόνα.

Ο ρόλος του στο ανοσοποιητικό σύστημα

Τα μόρια HLA τάξης II διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην αναγνώριση και την αντίδραση σε εξωκυτταρικά παθογόνα. Παρουσιάζοντας αντιγόνα στα Τ-βοηθητικά κύτταρα, τα μόρια τάξης II ενεργοποιούν την παραγωγή αντισωμάτων από τα Β-κύτταρα, τα οποία με τη σειρά τους εξουδετερώνουν τα εξωκυτταρικά παθογόνα. Αυτή η διαδικασία είναι ζωτικής σημασίας για την χυμική άμυνα του οργανισμού.

Τ-βοηθητικά κύτταρα

Τ-βοηθητικά κύτταρα (θετικός σε CD4 Τα Τ-κύτταρα είναι Τ-λεμφοκύτταρα που αναγνωρίζουν αντιγόνα τα οποία παρουσιάζονται από μόρια HLA κατηγορίας II. Τα κύτταρα αυτά είναι ζωτικής σημασίας για την διέγερση της παραγωγής αντισωμάτων από τα Β-κύτταρα, τα οποία εξουδετερώνουν τους εξωκυτταρικούς παθογόνους παράγοντες. Τα μόρια HLA κατηγορίας II διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στην ενεργοποίηση των Τ-βοηθητικών κυττάρων και στον συντονισμό της χυμικής απόκρισης.

Λειτουργία

Τα μόρια HLA τάξης III κωδικοποιούνται από γονίδια που παράγουν συστατικά του συστήματος του συμπληρώματος, του σκέλους της έμφυτης ανοσίας που συμβάλλει στην καταστροφή των ξένων εισβολέων. Το σύστημα του συμπληρώματος αποτελείται από πρωτεΐνες που συνεργάζονται για να εξοντώσουν βακτήρια και ιούς, σχηματίζοντας ένα σύμπλεγμα επίθεσης στη μεμβράνη που διατρυπά την κυτταρική μεμβράνη του εισβολέα μικροοργανισμού.

Ρόλος στην άμυνα του οργανισμού έναντι των ασθενειών

Τα μόρια HLA τάξης III είναι απαραίτητα για την άμυνα του οργανισμού έναντι των ασθενειών, καθώς διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην ενεργοποίηση του συστήματος του συμπληρώματος. Το σύστημα του συμπληρώματος αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της προστασίας του οργανισμού έναντι των μολυσματικών ασθενειών και καταστρέφει βακτήρια και ιούς. Τα γονίδια HLA τάξης III κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες που συνθέτουν το σύστημα του συμπληρώματος, γεγονός που τα καθιστά απαραίτητα για την ορθή λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος.

Σχέση με την απόρριψη μοσχεύματος οργάνου

Τα μόρια HLA κατηγορίας III εμπλέκονται επίσης στην απόρριψη μοσχευμάτων οργάνων. Εκτός από τα μόρια κατηγορίας I και κατηγορίας II, τα μόρια κατηγορίας III συμβάλλουν στην ανοσοαπόκριση κατά του μεταμοσχευμένου ιστού. Οι πρωτεΐνες που κωδικοποιούνται από τα γονίδια της κατηγορίας III συμμετέχουν στη φλεγμονώδη απόκριση που μπορεί να οδηγήσει στην απόρριψη του μοσχεύματος.

Άλλες λειτουργίες

Τα μόρια HLA τάξης III έχουν επίσης συνδεθεί με άλλες βιολογικές διεργασίες, όπως η απόπτωση (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος) και η ρύθμιση της ανοσοαπόκρισης. Έρευνες υποδεικνύουν ότι συγκεκριμένα αλληλόμορφα της τάξης III ενδέχεται να σχετίζονται με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης ορισμένων ασθενειών, όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ και διάφορες αυτοάνοσες διαταραχές.

Σχέση μεταξύ του HLA και των αυτοάνοσων ασθενειών

Τα μόρια HLA κληρονομούνται, και ορισμένοι τύποι HLA συνδέονται με αυτοάνοσες διαταραχές. Τα άτομα με συγκεκριμένα αντιγόνα HLA έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να αναπτύξουν αυτοάνοσες παθήσεις, όπως ο διαβήτης τύπου 1, η αγκυλοποιητική σπονδυλίτιδα, η ρευματοειδής αρθρίτιδα, η κοιλιοκάκη, ο συστηματικός ερυθηματώδης λύκος, η βαριά μυασθένεια, η μυοσίτιδα με σωματίδια εγκλεισμού, το σύνδρομο Sjögren και η ναρκοληψία.

Σχετικός κίνδυνος

Διαφορετικά αλληλόμορφα HLA συνδέονται με διαφορετικές αυτοάνοσες διαταραχές, και ο σχετικός κίνδυνος ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο HLA. Το HLA-B27 Το αλληλόμορφο αυξάνει τον κίνδυνο εμφάνισης αγκυλοποιητικής σπονδυλίτιδας, αντιδραστικής αρθρίτιδας και οξείας πρόσθιας ραγοειδίτιδας. Το HLA-DR2 Το αλληλόμορφο αυτό συνδέεται με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης συστηματικού ερυθηματώδους λύκου. Το HLA-DR3 Το αλληλόμορφο αυτό συνδέεται με αυξημένο κίνδυνο αυτοάνοσης ηπατίτιδας, πρωτογενούς συνδρόμου Sjögren και διαβήτη τύπου 1.

Ο προσδιορισμός των τύπων HLA στη διάγνωση και τη θεραπεία

Ο προσδιορισμός των τύπων HLA χρησιμοποιείται ως εργαλείο στη διάγνωση και τη θεραπεία των αυτοάνοσων ασθενειών. Όσον αφορά την κοιλιοκάκη και τον διαβήτη τύπου 1, ο προσδιορισμός των τύπων HLA έχει βελτιώσει σημαντικά τη διαγνωστική βεβαιότητα. Στην κοιλιοκάκη, ο τύπος HLA αποτελεί το μόνο αποτελεσματικό μέσο για τη διάκριση μεταξύ συγγενών πρώτου βαθμού που διατρέχουν κίνδυνο και εκείνων που δεν διατρέχουν κίνδυνο, πριν από την εμφάνιση συμπτωμάτων που ενίοτε είναι μη αναστρέψιμα.

HLA και καρκίνος

Οι ασθένειες που σχετίζονται με το HLA συμβάλλουν επίσης στην ανάπτυξη του καρκίνου. Η εντεροπάθεια λόγω ευαισθησίας στη γλουτένη συνδέεται με αυξημένη συχνότητα εμφάνισης λεμφώματος Τ-κυττάρων που σχετίζεται με εντεροπάθεια, και Ομοζυγωτοί DR3-DQ2 ανήκουν στην ομάδα υψηλότερου κινδύνου — σχεδόν το 80% των περιπτώσεων λεμφώματος Τ-κυττάρων που σχετίζεται με εντεροπάθεια ευαισθησίας στη γλουτένη εμφανίζεται σε αυτό το πλαίσιο.

Η σημασία του προσδιορισμού των τύπων HLA

Ο προσδιορισμός των τύπων HLA είναι μια εργαστηριακή εξέταση που προσδιορίζει τα αντιγόνα HLA ενός ατόμου. Είναι απαραίτητος για την αντιστοίχιση δοτών και λήπτων κατά τη μεταμόσχευση οργάνων, για την πρόβλεψη του κινδύνου εμφάνισης ορισμένων ασθενειών και για την καθοδήγηση των θεραπευτικών επιλογών σε αυτοάνοσες παθήσεις.

Τεχνικές

Οι τεχνικές τυποποίησης HLA κυμαίνονται από ορολογικές μεθόδους, οι οποίες χρησιμοποιούν αντισώματα για την ανίχνευση αντιγόνων HLA στην κυτταρική επιφάνεια, έως μοριακές μεθόδους, οι οποίες χρησιμοποιούν την PCR για την ενίσχυση των γονιδίων HLA προς ανάλυση. Οι μέθοδοι που βασίζονται στην PCR προτιμώνται όλο και περισσότερο λόγω της υψηλότερης ανάλυσης που προσφέρουν και της ικανότητάς τους να ανιχνεύουν σπάνια αλληλόμορφα.

Περιορισμοί

Παρά τη σημασία της, η τυποποίηση HLA παρουσιάζει περιορισμούς. Το σύστημα HLA είναι εξαιρετικά πολυμορφικό — υπάρχουν πολλά αλληλόμορφα για κάθε γονίδιο HLA — γεγονός που καθιστά δύσκολη την επίτευξη τέλειας συμβατότητας για τη μεταμόσχευση. Η τυποποίηση HLA μπορεί επίσης να είναι δαπανηρή και χρονοβόρα, ενώ η ερμηνεία των αποτελεσμάτων μπορεί να είναι δύσκολη στην περίπτωση σπάνιων ή νέων αλληλομόρφων.

Νέες εξελίξεις

Οι πρόσφατες εξελίξεις διευκολύνουν τη διεξαγωγή και την ερμηνεία της τυποποίησης HLA. Αλληλούχιση νέας γενιάς (NGS) μπορεί να αλληλουχίσει μεγάλες ποσότητες DNA σε μία μόνο διαδικασία, επιτρέποντας πιο πλήρη και ακριβή τυποποίηση HLA — η τεχνολογία που αποτελεί τη βάση της τυποποίησης υψηλής ανάλυσης της Cytion σε κάθε γραμμή αυτής της βάσης δεδομένων. Το βελτιωμένο λογισμικό για την ανάλυση της τυποποίησης HLA συνέβαλε επίσης στην αντιμετώπιση των προκλήσεων που σχετίζονται με τα σπάνια αλληλόμορφα.