Sistemul antigenelor leucocitare umane — și celulele care îl poartă.

Acesta sistemul antigenelor leucocitare umane (HLA), cunoscut și sub denumirea de complexul major de histocompatibilitate (MHC), este un complex de gene situat pe cromozomul 6, care codifică proteine de la suprafața celulară responsabile de reglarea sistemului imunitar. Sistemul HLA joacă un rol central în apărarea organismului împotriva bolilor, ajutând sistemul imunitar să distingă elementele proprii de cele străine. Mutațiile genelor HLA au fost asociate cu boli autoimune, inclusiv diabetul de tip 1 și boala celiacă, iar complexul HLA este principalul factor determinant al compatibilității în cazul transplantului de organe.

Sistemul HLA se împarte în două clase: HLA clasa I (HLA-A, -B, -C) și clasa a II-a (HLA-DR, -DP, -DQ). Glicoproteinele HLA joacă un rol decisiv în apărarea împotriva antigenilor străini și controlează identitatea imunologică a unui individ. Acesta este sistemul genetic pe care Paul Ehrlich l-a postulat la începutul secolului al XX-lea ca fiind responsabil de diferențierea dintre „propriu” și „străin” — între toleranța față de propriile țesuturi și apărarea imunitară activă împotriva invadatorilor străini.

Celule canceroase cu tipizare HLA de la Cytion

Cytion își propune să pună la dispoziția organizațiilor de cercetare medicală și imunologică o gamă variată de haplotipuri HLA, care reprezintă complexul HLA unic al fiecărui individ. Acest lucru se realizează prin colectarea de B-LCL-uri și a diverselor linii celulare tumorale umane, precum și prin efectuarea tipizării HLA prin NGS de înaltă rezoluție. Colecția noastră include o gamă largă de celule canceroase tipizate HLA provenite din diferite organe, utilizate pentru testarea potențialelor terapii și detectarea reacțiilor încrucișate. Având la dispoziție 272 de linii celulare tipizate HLA, puteți elimina necesitatea tipizării HLA a celulelor în cadrul propriu.

Amplasarea și structura

Complexul genetic HLA este situat pe brațul scurt al cromozomului 6, la poziția 21.3, și se întinde pe o porțiune de 3 Mbp. Complexul include gene care codifică diverse proteine de suprafață celulară, printre care molecule HLA de clasa I și II și componente ale sistemului complementului. Sistemul HLA este extrem de polimorf, fiecare genă HLA având numeroase alele, ceea ce permite o gamă diversă de prezentări ale antigenului.

Polimorfism

Genele HLA sunt extrem de polimorfice, ceea ce înseamnă că au numeroase alele care permit reglarea fină a sistemului imunitar adaptativ. Această diversitate este esențială pentru apărarea împotriva bolilor — probabilitatea ca doi indivizi fără legătură de rudenie să aibă profiluri HLA identice la toți locii este extrem de redusă. Polimorfismul este, de asemenea, un factor cheie în transplantul de organe, unde compatibilitatea dintre donatori și recipienți în ceea ce privește tipurile HLA este crucială pentru a preveni respingerea.

Legătura cu MHC

Sistemul HLA reprezintă versiunea umană a complexului major de histocompatibilitate (MHC) întâlnit la multe animale. Genele MHC sunt implicate în răspunsul imun, iar sistemul HLA codifică moleculele MHC la om. Sistemul HLA include gene care codifică atât moleculele HLA de clasa I, cât și cele de clasa II, care prezintă peptide provenite din interiorul și din exteriorul celulei.

Funcție

Moleculele HLA de clasa I sunt codificate de trei gene HLA: HLA-A, HLA-B și HLA-C. Aceste molecule prezintă peptide din interiorul celulei, permițând sistemului imunitar să identifice și să distrugă celulele infectate sau anormale. Moleculele HLA de clasa I sunt esențiale pentru imunitatea mediată celular, care implică recunoașterea și distrugerea celulelor anormale sau infectate de către celulele T.

Prezentarea peptidelor

Moleculele HLA de clasa I prezintă peptide obținute din proteine descompuse în proteazomi. Peptidele rezultate au, de obicei, o lungime de 8–10 aminoacizi, deși cercetări recente au arătat că și peptidele mai lungi (11–14 aminoacizi) pot fi prezentate pe moleculele MHC de clasa I. Antigenii străini prezentați de MHC de clasa I atrag limfocitele T citotoxice, care distrug celula prezentatoare.

Rolul în sistemul imunitar

Moleculele HLA de clasa I joacă un rol esențial în identificarea și distrugerea celulelor infectate sau anormale. Atunci când o celulă este infectată de un virus, moleculele HLA de clasa I prezintă fragmente de proteine virale la suprafața celulară, permițând celulelor T CD8+ să recunoască și să elimine celula infectată. Acest proces este vital pentru apărarea organismului împotriva agenților patogeni intracelulari și a afecțiunilor maligne.

Celulele T ucigașe

Celulele T ucigașe, denumite și CD8-pozitiv sau celulele T citotoxice, sunt limfocite T care recunosc și distrug celulele care prezintă antigene străine. Aceste celule sunt esențiale pentru imunitatea mediată celular și joacă un rol vital în apărarea împotriva bolilor infecțioase. Moleculele HLA de clasa I sunt esențiale pentru activarea celulelor T ucigașe și pentru a le îndruma să distrugă celulele infectate sau anormale.

Funcție

Moleculele HLA de clasa II prezintă peptide provenite din exteriorul celulei, permițând sistemului imunitar să recunoască și să răspundă la agenții patogeni extracelulari. Moleculele de clasa II stimulează multiplicarea celulelor T auxiliare, care, la rândul lor, determină producerea de anticorpi de către celulele B.

Prezentarea peptidelor

Moleculele HLA de clasa II prezintă antigenele provenite din exteriorul celulei limfocitelor T. Aceste antigene stimulează multiplicarea celulelor T auxiliare, care, la rândul lor, determină celulele B producătoare de anticorpi să genereze anticorpi specifici pentru antigenul respectiv. Celulele T regulatoare suprimă răspunsurile la autoantigene.

Rolul în sistemul imunitar

Moleculele HLA de clasa II joacă un rol esențial în identificarea agenților patogeni extracelulari și în răspunsul la aceștia. Prin prezentarea antigenelor către celulele T auxiliare, moleculele de clasa II stimulează producția de anticorpi de către celulele B, care, la rândul lor, neutralizează agenții patogeni extracelulari. Acest proces este vital pentru apărarea umorală a organismului.

Celule T auxiliare

Celulele T auxiliare (CD4-pozitiv Celulele T sunt limfocite T care recunosc antigenele prezentate de moleculele HLA de clasa II. Aceste celule joacă un rol esențial în stimularea producției de anticorpi de către celulele B, care neutralizează agenții patogeni extracelulari. Moleculele HLA de clasa II sunt esențiale pentru activarea celulelor T auxiliare și pentru coordonarea răspunsului umoral.

Funcție

Moleculele HLA de clasa III sunt codificate de gene care produc componente ale sistemului complementului, ramura imunității înnăscute care contribuie la distrugerea invadatorilor străini. Sistemul complementului este alcătuit din proteine care acționează în cooperare pentru a distruge bacteriile și virusurile, formând un complex de atac asupra membranei care perforă membrana celulară a microorganismului invadator.

Rolul în apărarea împotriva bolilor

Moleculele HLA de clasa III sunt esențiale în apărarea împotriva bolilor, jucând un rol crucial în activarea sistemului complementului. Sistemul complementului este parte integrantă a mecanismului de protecție al organismului împotriva bolilor infecțioase și are rolul de a distruge bacteriile și virusurile. Genele HLA de clasa III codifică proteinele care alcătuiesc sistemul complementului, ceea ce le face esențiale pentru buna funcționare a sistemului imunitar.

Legătura cu respingerea transplantului de organe

Moleculele HLA de clasa III sunt, de asemenea, implicate în respingerea transplantului de organe. Pe lângă moleculele de clasa I și clasa II, moleculele de clasa III contribuie la răspunsul imun împotriva țesutului transplantat. Proteinele codificate de genele de clasa III participă la răspunsul inflamator care poate duce la respingerea transplantului.

Alte funcții

Moleculele HLA de clasa III au fost, de asemenea, asociate cu alte procese biologice, printre care apoptoza (moartea celulară programată) și reglarea răspunsului imunitar. Cercetările au sugerat că anumite alele de clasa III ar putea fi asociate cu un risc crescut de apariție a anumitor boli, precum boala Alzheimer și diverse afecțiuni autoimune.

Relația dintre HLA și bolile autoimune

Moleculele HLA se transmit ereditar, iar anumite tipuri de HLA sunt asociate cu afecțiuni autoimune. Persoanele cu antigeni HLA specifici prezintă un risc mai mare de a dezvolta afecțiuni autoimune, printre care diabetul de tip 1, spondilita anchilozantă, artrita reumatoidă, boala celiacă, lupusul eritematos sistemic, miastenia gravis, miozita cu corpuri de incluziune, sindromul Sjögren și narcolepsia.

Riscul relativ

Diferite alele HLA sunt asociate cu diferite afecțiuni autoimune, iar riscul relativ variază în funcție de tipul HLA. HLA-B27 alela crește riscul de spondilită anchilozantă, artrită reactivă și uveită anterioară acută. Aceasta HLA-DR2 alela este asociată cu un risc crescut de lupus eritematos sistemic. Aceasta HLA-DR3 Alela este asociată cu un risc crescut de hepatită autoimună, sindromul Sjögren primar și diabetul de tip 1.

Tipizarea HLA în diagnostic și tratament

Tipizarea HLA este utilizată ca instrument în diagnosticul și tratamentul bolilor autoimune. În cazul bolii celiace și al diabetului de tip 1, tipizarea HLA a îmbunătățit substanțial certitudinea diagnosticului. În cazul bolii celiace, tipizarea HLA este singurul mijloc eficient de a face distincția între rudele de gradul I aflate la risc și cele care nu sunt expuse riscului, înainte de apariția simptomelor, care pot fi uneori ireversibile.

HLA și cancerul

Bolile mediate de HLA sunt, de asemenea, implicate în dezvoltarea cancerului. Enteropatia sensibilă la gluten este asociată cu o prevalență crescută a limfomului cu celule T asociat enteropatiei, iar Homozigoti DR3-DQ2 se încadrează în grupul cu risc maxim — aproape 80% din cazurile de limfom cu celule T asociat cu enteropatia sensibilă la gluten apar în acest context.

Importanța tipizării HLA

Tipizarea HLA este un test de laborator care determină antigenele HLA ale unei persoane. Este esențială pentru compatibilizarea donatorilor cu beneficiarii în cazul transplantului de organe, pentru estimarea riscului de apariție a anumitor boli și pentru orientarea în alegerea tratamentelor în cazul afecțiunilor autoimune.

Tehnici

Tehnicile de tipizare HLA variază de la metodele serologice, care utilizează anticorpi pentru a detecta antigenii HLA de pe suprafața celulară, până la metodele moleculare, care utilizează PCR pentru a amplifica genele HLA în vederea analizei. Metodele bazate pe PCR sunt din ce în ce mai preferate datorită rezoluției lor mai ridicate și capacității de a detecta alele rare.

Limitări

În ciuda importanței sale, tipizarea HLA prezintă anumite limitări. Sistemul HLA este extrem de polimorf — există numeroase alele pentru fiecare genă HLA —, ceea ce face dificilă găsirea unei compatibilități perfecte în cazul transplanturilor. De asemenea, tipizarea HLA poate fi costisitoare și poate dura mult timp, iar interpretarea rezultatelor poate fi dificilă în cazul alelelor rare sau noi.

Noutăți

Evoluțiile recente facilitează efectuarea și interpretarea tipizării HLA. Secvențierea de nouă generație (NGS) poate secvenția cantități mari de ADN într-o singură rundă, permițând o tipizare HLA mai completă și mai precisă — tehnologia care stă la baza tipizării de înaltă rezoluție realizate de Cytion pentru fiecare linie din această bază de date. De asemenea, software-ul îmbunătățit pentru analiza tipizării HLA a contribuit la depășirea provocărilor asociate alelelor rare.