A humán leukocita-antigén rendszer – és az azt hordozó sejtek.

A emberi leukocita-antigén (HLA) rendszer, más néven a fő hisztokompatibilitási komplex (MHC), a 6. kromoszómán elhelyezkedő génkomplex, amely az immunrendszer szabályozásáért felelős sejtfelszíni fehérjéket kódolja. A HLA-rendszer központi szerepet játszik a szervezet betegségekkel szembeni védekezésében, segítve az immunrendszert abban, hogy megkülönböztesse a saját és az idegen elemeket. A HLA-gének mutációit autoimmun betegségekkel, többek között az 1-es típusú cukorbetegséggel és a cöliákiával hozták összefüggésbe, és a HLA-komplex a szervátültetés kompatibilitásának fő meghatározója.

A HLA-rendszer két osztályra oszlik: HLA I. osztály (HLA-A, -B, -C) és II. osztály (HLA-DR, -DP, -DQ). A HLA-glikoproteinek döntő szerepet játszanak az idegen antigének elleni védekezésben, és szabályozzák az egyén immunológiai identitását. Ez az a genetikai rendszer, amelyet Paul Ehrlich a 20. század elején a „saját” és a „nem saját” közötti megkülönböztetésért – azaz a saját szövetek iránti tolerancia és az idegen behatolók elleni aktív immunvédelem közötti különbségért – felelősnek tartott.

A Cytion által HLA-típusba sorolt ráksejtek

A Cytion célja, hogy az orvosi és immunológiai kutatóintézetek számára változatos HLA-haplotípusokat biztosítson, amelyek az egyes egyének egyedi HLA-komplexét képviselik. Ezt úgy valósítjuk meg, hogy B-LCL-eket és különféle emberi tumorsejtvonalakat gyűjtünk, majd nagy felbontású NGS-alapú HLA-tipizálást végzünk rajtuk. Gyűjteményünk különböző szervekből származó, HLA-típusú ráksejtek széles skáláját tartalmazza, amelyeket potenciális terápiák tesztelésére és keresztreakciók kimutatására használnak. A 272 azonnal rendelkezésre álló, HLA-típusú sejtvonalnak köszönhetően nincs szükség házon belüli sejt-HLA-tipizálásra.

Elhelyezkedés és felépítés

A HLA-génkomplexum a 6. kromoszóma rövid karján, a 21.3 pozícióban helyezkedik el, és 3 Mbp-es szakaszt foglal el. A komplex olyan géneket tartalmaz, amelyek különböző sejtfelszíni fehérjéket kódolnak, beleértve az I. és II. osztályú HLA-molekulákat, valamint a komplementrendszer komponenseit. A HLA-rendszer rendkívül polimorf, minden HLA-génhez számos allél tartozik, ami az antigének sokféle prezentációját teszi lehetővé.

Polimorfizmus

A HLA-gének rendkívül polimorfak, vagyis számos alléljük van, amelyek lehetővé teszik az adaptív immunrendszer finomhangolását. Ez a sokféleség elengedhetetlen a betegségek elleni védekezéshez – rendkívül csekély az esélye annak, hogy két egymással nem rokon egyén összes HLA-lókuszán azonos eredményeket mutasson. A polimorfizmus a szervátültetésben is kulcsfontosságú tényező, ahol a kilökődés megelőzése érdekében elengedhetetlen a donorok és a recipiens HLA-típusainak összehangolása.

Kapcsolat az MHC-vel

A HLA-rendszer a számos állatban megtalálható fő hisztokompatibilitási komplex (MHC) emberi változata. Az MHC-gének részt vesznek az immunválaszban, és a HLA-rendszer kódolja az emberi MHC-molekulákat. A HLA-rendszer olyan géneket tartalmaz, amelyek mind az I., mind a II. osztályú HLA-molekulákat kódolják, és amelyek a sejten belüli és kívüli peptideket mutatják be.

Funkció

Az I. osztályú HLA-molekulákat három HLA-gén kódolja: az HLA-A, az HLA-B és az HLA-C. Ezek a molekulák a sejt belsejéből származó peptideket mutatnak be, lehetővé téve az immunrendszer számára a fertőzött vagy rendellenes sejtek felismerését és elpusztítását. Az I. osztályú HLA-molekulák elengedhetetlenek a sejtmediált immunitáshoz, amelynek során a T-sejtek felismerik és elpusztítják a rendellenes vagy fertőzött sejteket.

A peptid bemutatása

Az HLA I. osztályú molekulák a proteaszómákban lebontott fehérjékből származó peptideket mutatnak be. Az így keletkező peptidek hossza általában 8–10 aminosav, bár a legújabb kutatások kimutatták, hogy hosszabb peptidek (11–14 aminosav) is bemutathatók az MHC I. osztályú molekulákon. Az MHC I. osztályú molekulák által bemutatott idegen antigének vonzzák a citotoxikus T-limfocitákat, amelyek elpusztítják a bemutató sejtet.

Szerepe az immunrendszerben

Az I. osztályú HLA-molekulák döntő szerepet játszanak a fertőzött vagy rendellenes sejtek felismerésében és elpusztításában. Amikor egy sejtet vírus fertőz meg, az I. osztályú HLA-molekulák a vírusfehérje fragmenseit jelenítik meg a sejt felszínén, lehetővé téve a CD8+ T-sejtek számára a fertőzött sejt felismerését és elpusztítását. Ez a folyamat elengedhetetlen a szervezet védekezéséhez az intracelluláris kórokozókkal és a rosszindulatú daganatokkal szemben.

Gyilkos T-sejtek

Gyilkos T-sejtek, más néven CD8-pozitív vagy citotoxikus T-sejtek: olyan T-limfociták, amelyek felismerik és elpusztítják az idegen antigéneket hordozó sejteket. Ezek a sejtek elengedhetetlenek a sejtközvetített immunitáshoz, és kulcsfontosságú szerepet játszanak a fertőző betegségek elleni védekezésben. Az I. osztályú HLA-molekulák központi szerepet játszanak a gyilkos T-sejtek aktiválásában és abban, hogy azokat a fertőzött vagy rendellenes sejtek elpusztítására irányítsák.

Funkció

A II. osztályú HLA-molekulák a sejten kívülről származó peptideket mutatnak be, lehetővé téve az immunrendszer számára, hogy felismerje az extracelluláris kórokozókat és reagáljon rájuk. A II. osztályú molekulák serkentik a T-segítősejtek szaporodását, amelyek viszont a B-sejtek által termelt antitestek termelését ösztönzik.

A peptid bemutatása

A II. osztályú HLA-molekulák a sejten kívülről származó antigéneket mutatnak be a T-limfocitáknak. Ezek az antigének serkentik a T-segítősejtek szaporodását, amelyek ezután arra késztetik az antitesteket termelő B-sejteket, hogy az adott antigénre specifikus antitesteket termeljenek. A szabályozó T-sejtek gátolják az önantigénekre adott immunválaszokat.

Szerepe az immunrendszerben

A II. osztályú HLA-molekulák döntő szerepet játszanak az extracelluláris kórokozók felismerésében és az azok elleni védekezésben. Azáltal, hogy antigéneket mutatnak be a T-segítő sejteknek, a II. osztályú molekulák elősegítik a B-sejtek által termelt antitestek képződését, amelyek viszont semlegesítik az extracelluláris kórokozókat. Ez a folyamat elengedhetetlen a szervezet humorális védekezéséhez.

T-segítő sejtek

T-segítő sejtek (CD4-pozitív A T-sejtek olyan T-limfociták, amelyek felismerik a HLA II. osztályú molekulák által prezentált antigéneket. Ezek a sejtek kulcsfontosságúak a B-sejtek által termelt antitestek előállításának serkentésében, amelyek semlegesítik az extracelluláris kórokozókat. A HLA II. osztályú molekulák központi szerepet játszanak a T-segítősejtek aktiválásában és a humorális válasz összehangolásában.

Funkció

A III. osztályú HLA-molekulákat olyan gének kódolják, amelyek a komplementrendszer komponenseit termelik; ez a veleszületett immunrendszer azon része, amely segít az idegen behatolók elpusztításában. A komplementrendszer olyan fehérjékből áll, amelyek együttműködve elpusztítják a baktériumokat és vírusokat: egy membrántámadó komplexet alkotnak, amely átszúrja a behatoló mikroba sejtmembránját.

Szerepe a betegségek elleni védekezésben

A III. osztályú HLA-molekulák elengedhetetlenek a betegségek elleni védekezésben, és döntő szerepet játszanak a komplementrendszer aktiválásában. A komplementrendszer szerves részét képezi a szervezet fertőző betegségek elleni védekezésének, és elpusztítja a baktériumokat és vírusokat. A III. osztályú HLA-gének a komplementrendszert alkotó fehérjéket kódolják, így elengedhetetlenek a megfelelő immunfunkcióhoz.

Kapcsolat a szervátültetés utáni kilökődéssel

A III. osztályú HLA-molekulák szintén szerepet játszanak a szervátültetés utáni kilökődésben. Az I. és II. osztályú molekulák mellett a III. osztályú molekulák is hozzájárulnak a beültetett szövet ellen kialakuló immunválaszhoz. A III. osztályú gének által kódolt fehérjék részt vesznek abban a gyulladásos reakcióban, amely a szervkilökődéshez vezethet.

Egyéb funkciók

A III. osztályú HLA-molekulákat más biológiai folyamatokkal is összefüggésbe hozták, többek között az apoptózissal (programozott sejthalál) és az immunválasz szabályozásával. Kutatások arra utalnak, hogy bizonyos III. osztályú allélok összefüggésbe hozhatók bizonyos betegségek – például az Alzheimer-kór és különböző autoimmun betegségek – fokozott kockázatával.

A HLA és az autoimmun betegségek közötti összefüggés

A HLA-molekulák öröklődnek, és bizonyos HLA-típusok összefüggésbe hozhatók autoimmun betegségekkel. Azoknál az embereknél, akiknél bizonyos HLA-antigének találhatók, nagyobb a valószínűsége az autoimmun betegségek kialakulásának, ideértve az 1-es típusú cukorbetegséget, a spondylitis ankylopoeticát, a rheumatoid arthritiszt, a cöliákiát, a szisztémás lupus erythematosust, a myasthenia gravist, az inkluziós testes myositiszt, a Sjögren-szindrómát és a narkolepsziát.

Relatív kockázat

A különböző HLA-allélok különböző autoimmun betegségekkel állnak összefüggésben, és a relatív kockázat az HLA-típustól függően változik. A HLA-B27 Ez az allél növeli a spondylitis ankylopoetica, a reaktív ízületi gyulladás és az akut elülső uveitis kialakulásának kockázatát. A HLA-DR2 Ez az allél a szisztémás lupus erythematosus fokozott kockázatával jár. A HLA-DR3 Ez az allél az autoimmun hepatitis, az elsődleges Sjögren-szindróma és az 1-es típusú cukorbetegség fokozott kockázatával jár.

A HLA-tipizálás szerepe a diagnózisban és a kezelésben

A HLA-tipizálást az autoimmun betegségek diagnosztizálásának és kezelésének egyik eszközeként alkalmazzák. A cöliákia és az 1-es típusú cukorbetegség esetében a HLA-tipizálás jelentősen javította a diagnózis bizonyosságát. A cöliákia esetében a HLA-tipizálás az egyetlen hatékony módszer arra, hogy a néha visszafordíthatatlan tünetek megjelenése előtt megkülönböztessük a kockázatnak kitett és a kockázatnak nem kitett elsőfokú rokonokat.

HLA és a rák

A HLA-közvetített betegségek a rák kialakulásának elősegítésében is szerepet játszanak. A gluténérzékeny enteropátia összefüggésbe hozható az enteropátiával társult T-sejtes limfóma megnövekedett előfordulási gyakoriságával, és DR3-DQ2 homozigóták a legmagasabb kockázati csoportba tartoznak — a gluténérzékeny enteropátiával összefüggő T-sejtes limfóma eseteinek közel 80%-a ilyen háttérrel fordul elő.

A HLA-tipizálás fontossága

A HLA-tipizálás egy laboratóriumi vizsgálat, amely meghatározza egy személy HLA-antigénjeit. Elengedhetetlen a szervátültetés során a donorok és a recipiensek összehangolásához, bizonyos betegségek kockázatának előrejelzéséhez, valamint az autoimmun betegségek kezelési lehetőségeinek meghatározásához.

Technikák

A HLA-tipizálási technikák a szerológiai módszerektől – amelyek antitestek segítségével kimutatják a sejtfelszínen található HLA-antigéneket – egészen a molekuláris módszerekig terjednek, amelyek PCR-rel amplifikálják a HLA-géneket az elemzés céljából. A PCR-alapú módszereket egyre inkább részesítik előnyben, mivel nagyobb felbontással rendelkeznek, és képesek a ritka allélok kimutatására is.

Korlátozások

Fontosságának ellenére a HLA-tipizálásnak vannak korlátai. A HLA-rendszer rendkívül polimorf – minden HLA-génhez számos allél tartozik –, ami megnehezíti a transzplantációhoz szükséges tökéletes egyezés megtalálását. A HLA-tipizálás emellett költséges és időigényes lehet, és a ritka vagy új allélok esetében az eredmények értelmezése is nehézségekbe ütközhet.

Legújabb fejlemények

A legújabb fejleményeknek köszönhetően az HLA-tipizálás elvégzése és értelmezése egyszerűbbé vált. Új generációs szekvenálás (NGS) egyetlen futtatás alatt nagy mennyiségű DNS-t képes szekvenálni, ami teljesebb és pontosabb HLA-tipizálást tesz lehetővé — ez a technológia képezi az alapját a Cytion által végzett, az adatbázis minden sorában megjelenő nagy felbontású tipizálásnak. A HLA-tipizálás elemzésére szolgáló továbbfejlesztett szoftver szintén hozzájárult a ritka allélokkal kapcsolatos kihívások leküzdéséhez.