Il sistema degli antigeni leucocitari umani (HLA) e le cellule che lo esprimono.

Il sistema degli antigeni leucocitari umani (HLA), noto anche come complesso maggiore di istocompatibilità (MHC), è un complesso di geni situati sul cromosoma 6 che codificano le proteine di superficie cellulare responsabili della regolazione del sistema immunitario. Il sistema HLA è fondamentale per la difesa dell’organismo contro le malattie, poiché aiuta il sistema immunitario a distinguere il «sé» dal «non-sé». Le mutazioni nei geni HLA sono state associate a malattie autoimmuni, tra cui il diabete di tipo 1 e la celiachia, e il complesso HLA è il principale fattore determinante della compatibilità nei trapianti d’organo.

Il sistema HLA si divide in due classi: HLA di classe I (HLA-A, -B, -C) e classe II (HLA-DR, -DP, -DQ). Le glicoproteine HLA contribuiscono in modo determinante alla difesa contro gli antigeni estranei e controllano l’identità immunologica di un individuo. Si tratta del sistema genetico che Paul Ehrlich ipotizzò all’inizio del XX secolo come responsabile della differenziazione tra «sé» e «non-sé» — tra la tolleranza verso i propri tessuti e la difesa immunitaria attiva contro gli invasori estranei.

Cellule tumorali con tipizzazione HLA di Cytion

Cytion si propone di fornire agli istituti di ricerca medica e immunologica una vasta gamma di aplotipi HLA, che rappresentano il complesso HLA unico di ciascun individuo. Ciò è possibile grazie alla raccolta di B-LCL e di varie linee cellulari tumorali umane e all’esecuzione di tipizzazione HLA tramite NGS ad alta risoluzione. La nostra collezione comprende un’ampia gamma di cellule tumorali sottoposte a tipizzazione HLA provenienti da diversi organi, utilizzate per testare potenziali terapie e individuare reazioni crociate. Grazie alle 272 linee cellulari sottoposte a tipizzazione HLA immediatamente disponibili, potrete evitare di dover eseguire internamente la tipizzazione HLA delle cellule.

Ubicazione e struttura

Il complesso genico HLA è situato sul braccio corto del cromosoma 6, in posizione 21.3, e si estende su un tratto di 3 Mbp. Il complesso comprende geni che codificano varie proteine di superficie cellulare, tra cui le molecole HLA di classe I e II e i componenti del sistema del complemento. Il sistema HLA è altamente polimorfico, con numerosi alleli per ciascun gene HLA, il che consente una vasta gamma di presentazioni antigeniche.

Polimorfismo

I geni HLA sono altamente polimorfici, il che significa che presentano numerosi alleli che consentono una regolazione precisa del sistema immunitario adattativo. Questa diversità è essenziale per la difesa dalle malattie: la probabilità che due individui non imparentati presentino identità in tutti i loci HLA è estremamente bassa. Il polimorfismo è inoltre un fattore chiave nei trapianti d’organo, dove la compatibilità tra donatori e riceventi per quanto riguarda i tipi HLA è fondamentale per prevenire il rigetto.

Rapporto con l’MHC

Il sistema HLA è la versione umana del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) presente in molti animali. I geni MHC sono coinvolti nella risposta immunitaria e il sistema HLA codifica le molecole MHC nell'uomo. Il sistema HLA comprende geni che codificano sia le molecole HLA di classe I che quelle di classe II, responsabili della presentazione dei peptidi provenienti dall'interno e dall'esterno della cellula.

Funzione

Le molecole HLA di classe I sono codificate da tre geni HLA: HLA-A, HLA-B e HLA-C. Queste molecole presentano i peptidi provenienti dall'interno della cellula, consentendo al sistema immunitario di identificare e distruggere le cellule infette o anomale. Le molecole HLA di classe I sono fondamentali per l'immunità cellulare, che prevede il riconoscimento e la distruzione delle cellule anomale o infette da parte dei linfociti T.

Presentazione dei peptidi

Le molecole HLA di classe I presentano i peptidi prodotti dalla degradazione delle proteine nei proteasomi. I peptidi risultanti hanno in genere una lunghezza di 8–10 aminoacidi, sebbene recenti ricerche abbiano dimostrato che anche peptidi più lunghi (11–14 aminoacidi) possano essere presentati sulle molecole MHC di classe I. Gli antigeni estranei presentati dall’MHC di classe I attraggono i linfociti T citotossici che distruggono la cellula presentante.

Ruolo nel sistema immunitario

Le molecole HLA di classe I svolgono un ruolo fondamentale nell'identificazione e nella distruzione delle cellule infette o anomale. Quando una cellula viene infettata da un virus, le molecole HLA di classe I espongono frammenti di proteine virali sulla superficie cellulare, consentendo ai linfociti T CD8+ di riconoscere ed eliminare la cellula infetta. Questo processo è fondamentale per la difesa dell'organismo contro i patogeni intracellulari e le neoplasie.

Cellule T killer

Cellule T killer, dette anche CD8-positivo oppure le cellule T citotossiche, sono linfociti T che riconoscono e distruggono le cellule che presentano antigeni estranei. Queste cellule sono fondamentali per l’immunità cellulare e svolgono un ruolo vitale nella difesa contro le malattie infettive. Le molecole HLA di classe I sono fondamentali per l’attivazione delle cellule T killer e per indurle a distruggere le cellule infette o anomale.

Funzione

Le molecole HLA di classe II presentano peptidi provenienti dall'esterno della cellula, consentendo al sistema immunitario di riconoscere e rispondere agli agenti patogeni extracellulari. Le molecole di classe II stimolano la proliferazione delle cellule T helper, che a loro volta inducono la produzione di anticorpi da parte delle cellule B.

Presentazione dei peptidi

Le molecole HLA di classe II presentano agli anticorpi i T-linfociti gli antigeni provenienti dall'esterno della cellula. Questi antigeni stimolano la proliferazione dei linfociti T helper, che a loro volta inducono i linfociti B a produrre anticorpi specifici per quell'antigene. I linfociti T regolatori sopprimono le risposte agli autoantigeni.

Ruolo nel sistema immunitario

Le molecole HLA di classe II svolgono un ruolo fondamentale nell'identificazione e nella risposta ai patogeni extracellulari. Presentando gli antigeni alle cellule T helper, le molecole di classe II stimolano la produzione di anticorpi da parte delle cellule B, che a loro volta neutralizzano i patogeni extracellulari. Questo processo è fondamentale per la difesa umorale dell'organismo.

Cellule T helper

Cellule T helper (CD4-positivo Le cellule T sono linfociti T che riconoscono gli antigeni presentati dalle molecole HLA di classe II. Queste cellule sono fondamentali per stimolare la produzione di anticorpi da parte delle cellule B, che neutralizzano gli agenti patogeni extracellulari. Le molecole HLA di classe II sono fondamentali per l'attivazione delle cellule T helper e per il coordinamento della risposta umorale.

Funzione

Le molecole HLA di classe III sono codificate da geni che producono componenti del sistema del complemento, quella componente del sistema immunitario innato che contribuisce a distruggere gli invasori estranei. Il sistema del complemento è costituito da proteine che agiscono in sinergia per uccidere batteri e virus, formando un complesso di attacco di membrana che perfora la membrana cellulare del microbo invasore.

Ruolo nella difesa dall'infezione

Le molecole HLA di classe III sono fondamentali nella difesa dall'organismo, poiché svolgono un ruolo cruciale nell'attivazione del sistema del complemento. Il sistema del complemento è parte integrante della difesa dell'organismo contro le malattie infettive e distrugge batteri e virus. I geni HLA di classe III codificano le proteine che compongono il sistema del complemento, rendendole essenziali per il corretto funzionamento del sistema immunitario.

Relazione con il rigetto dei trapianti d'organo

Anche le molecole HLA di classe III sono coinvolte nel rigetto dei trapianti d'organo. Oltre alle molecole di classe I e di classe II, quelle di classe III contribuiscono alla risposta immunitaria contro il tessuto trapiantato. Le proteine codificate dai geni di classe III partecipano alla risposta infiammatoria che può portare al rigetto del trapianto.

Altre funzioni

Le molecole HLA di classe III sono state inoltre associate ad altri processi biologici, tra cui l’apoptosi (morte cellulare programmata) e la regolazione della risposta immunitaria. Alcune ricerche suggeriscono che specifici alleli di classe III possano essere associati a un aumento del rischio di contrarre determinate malattie, come il morbo di Alzheimer e varie patologie autoimmuni.

Relazione tra HLA e malattie autoimmuni

Le molecole HLA sono ereditarie e alcuni tipi di HLA sono associati a malattie autoimmuni. Le persone con specifici antigeni HLA sono più soggette a sviluppare malattie autoimmuni quali il diabete di tipo 1, la spondilite anchilosante, l’artrite reumatoide, la celiachia, il lupus eritematoso sistemico, la miastenia grave, la miosite da corpi inclusi, la sindrome di Sjögren e la narcolessia.

Rischio relativo

Diversi alleli HLA sono associati a diverse malattie autoimmuni e il rischio relativo varia a seconda del tipo di HLA. Il HLA-B27 L'allele aumenta il rischio di spondilite anchilosante, artrite reattiva e uveite anteriore acuta. Il HLA-DR2 L'allele è associato a un aumento del rischio di lupus eritematoso sistemico. Il HLA-DR3 L'allele è associato a un aumento del rischio di epatite autoimmune, sindrome di Sjögren primaria e diabete di tipo 1.

La tipizzazione HLA nella diagnosi e nel trattamento

La tipizzazione HLA è utilizzata come strumento nella diagnosi e nel trattamento delle malattie autoimmuni. Per la celiachia e il diabete di tipo 1, la tipizzazione HLA ha migliorato notevolmente l’accuratezza diagnostica. Nella celiachia, la tipizzazione HLA è l’unico mezzo efficace per distinguere i parenti di primo grado a rischio da quelli non a rischio prima della comparsa di sintomi talvolta irreversibili.

HLA e cancro

Anche le malattie mediate dall'HLA contribuiscono allo sviluppo del cancro. L'enteropatia da sensibilità al glutine è associata a una maggiore prevalenza di linfoma a cellule T associato all'enteropatia, e Omozigoti DR3-DQ2 rientrano nel gruppo a più alto rischio: quasi l’80% dei casi di linfoma a cellule T associato all’enteropatia da sensibilità al glutine si verifica in questo contesto.

Importanza della tipizzazione HLA

La tipizzazione HLA è un esame di laboratorio che consente di identificare gli antigeni HLA di una persona. È fondamentale per l'abbinamento tra donatori e riceventi nei trapianti d'organo, per prevedere il rischio di determinate malattie e per orientare le scelte terapeutiche nelle patologie autoimmuni.

Tecniche

Le tecniche di tipizzazione HLA spaziano dai metodi sierologici, che utilizzano anticorpi per rilevare gli antigeni HLA sulla superficie cellulare, ai metodi molecolari, che impiegano la PCR per amplificare i geni HLA ai fini dell'analisi. I metodi basati sulla PCR sono sempre più preferiti per la loro maggiore risoluzione e per la capacità di rilevare alleli rari.

Limiti

Nonostante la sua importanza, la tipizzazione HLA presenta alcuni limiti. Il sistema HLA è altamente polimorfico — per ogni gene HLA esistono numerosi alleli — il che rende difficile trovare una compatibilità perfetta in vista di un trapianto. La tipizzazione HLA può inoltre essere costosa e richiedere molto tempo, e l’interpretazione dei risultati può risultare complessa nel caso di alleli rari o nuovi.

Ultimi sviluppi

I recenti sviluppi rendono più semplice l'esecuzione e l'interpretazione della tipizzazione HLA. Sequenziamento di nuova generazione (NGS) è in grado di sequenziare grandi quantità di DNA in un unico ciclo, consentendo una tipizzazione HLA più completa e accurata: questa è la tecnologia alla base della tipizzazione ad alta risoluzione di Cytion presente in ogni riga di questo database. Il software ottimizzato per l'analisi della tipizzazione HLA ha inoltre contribuito a superare le difficoltà legate agli alleli rari.