Sistem človeških levkocitnih antigenov (HLA) — in celice, ki ga nosijo.

Ta sistem človeških levkocitnih antigenov (HLA), znan tudi kot glavni histokompatibilnostni kompleks (MHC), je kompleks genov na kromosomu 6, ki kodirajo beljakovine na celični površini, odgovorne za uravnavanje imunskega sistema. Sistem HLA je ključnega pomena za obrambo telesa pred boleznimi, saj pomaga imunskemu sistemu razlikovati med lastnim in tujim. Mutacije v genih HLA so povezane z avtoimunskimi boleznimi, vključno s sladkorno boleznijo tipa 1 in celiakijo, kompleks HLA pa je glavni dejavnik, ki določa združljivost pri presaditvi organov.

Sistem HLA je razdeljen na dva razreda: HLA razred I (HLA-A, -B, -C) ter razred II (HLA-DR, -DP, -DQ). HLA-glikoproteini odločilno prispevajo k obrambi pred tujimi antigeni in uravnavajo imunološko identiteto posameznika. To je genetski sistem, za katerega je Paul Ehrlich na začetku 20. stoletja postavil hipotezo, da je odgovoren za razlikovanje med »lastnim« in »tujim« – med toleranco do lastnega tkiva in aktivno imunsko obrambo pred tujimi vsiljivci.

Rakave celice s tipizacijo HLA iz podjetja Cytion

Cytion si prizadeva medicinskim in imunološkim raziskovalnim organizacijam zagotoviti raznolike HLA-haplotipe, ki predstavljajo edinstven HLA-kompleks posameznika. To dosegamo z zbiranjem B-LCL-jev in različnih človeških tumorskih celičnih linij ter z izvajanjem visokoločljivega NGS-tipiziranja HLA. Naša zbirka vključuje širok spekter rakavih celic iz različnih organov, tipiziranih po HLA, ki se uporabljajo za testiranje potencialnih terapij in odkrivanje navzkrižnih reakcij. S 272 takoj dostopnimi celičnimi linijami, tipiziranimi po HLA, vam ni več treba izvajati tipizacije celic po HLA v lastnem laboratoriju.

Lokacija in struktura

Kompleks genov HLA se nahaja na kratkem robu kromosoma 6, na poziciji 21,3, in zajema odsek dolžine 3 Mbp. Kompleks vključuje gene, ki kodirajo različne beljakovine na celični površini, vključno z molekulami HLA razreda I in II ter sestavnimi deli komplementnega sistema. Sistem HLA je zelo polimorfni, saj ima vsak gen HLA številne alele, kar omogoča raznoliko paleto predstavitev antigenov.

Polimorfizem

Geni HLA so zelo polimorfni, kar pomeni, da imajo veliko alelov, ki omogočajo natančno prilagajanje adaptivnega imunskega sistema. Ta raznolikost je bistvena za obrambo pred boleznimi – verjetnost, da bi bila dva nepovezana posameznika identična na vseh lokusih HLA, je izredno majhna. Polimorfizem je ključni dejavnik tudi pri presaditvi organov, kjer je ujemanje tipov HLA med darovalci in prejemniki ključnega pomena za preprečevanje zavrnitve.

Povezava z MHC

Sistem HLA je človeška različica glavnega histokompatibilnega kompleksa (MHC), ki ga najdemo pri mnogih živalih. Geni MHC sodelujejo pri imunskem odzivu, sistem HLA pa kodira molekule MHC pri ljudeh. Sistem HLA vključuje gene, ki kodirajo molekule HLA razreda I in II, ki predstavljajo peptide iz notranjosti in zunanjosti celice.

Funkcija

Molekule HLA razreda I kodirajo trije geni HLA: HLA-A, HLA-B in HLA-C. Te molekule predstavljajo peptide iz notranjosti celice, kar imunskemu sistemu omogoča, da prepozna in uniči okužene ali nenormalne celice. Molekule HLA razreda I so ključnega pomena za celično posredovano imunost, pri kateri T-celice prepoznavajo in uničujejo nenormalne ali okužene celice.

Predstavitev peptidov

Molekule HLA razreda I predstavljajo peptide, ki nastanejo iz beljakovin, razgrajenih v proteasomih. Ti peptidi so običajno dolgi 8–10 aminokislin, čeprav so nedavne raziskave pokazale, da se na molekulah MHC razreda I lahko predstavijo tudi daljši peptidi (11–14 aminokislin). Tujih antigenov, ki jih predstavljajo molekule MHC razreda I, privabljajo citotoksične T-limfocite, ki uničijo celico, ki jih predstavlja.

Vloga v imunskem sistemu

Molekule HLA razreda I imajo ključno vlogo pri prepoznavanju in uničevanju okuženih ali nenormalnih celic. Ko celico okuži virus, molekule HLA razreda I na celični površini predstavijo fragmente virusnega beljakovine, kar omogoča CD8+ T-celicam, da prepoznajo in uničijo okuženo celico. Ta proces je ključnega pomena za obrambo telesa pred intracelularnimi patogeni in malignimi obolenji.

Ubijalske T-celice

Ubijalske T-celice, imenovane tudi CD8-pozitiven ali citotoksične T-celice so T-limfociti, ki prepoznavajo in uničujejo celice, na katerih so prisotni tuji antigeni. Te celice so ključne za celično posredovano imunost in imajo pomembno vlogo pri obrambi pred nalezljivimi boleznimi. Molekule HLA razreda I so ključne za aktivacijo ubijalskih T-celic in usmerjanje njihovega delovanja v uničevanje okuženih ali nenormalnih celic.

Funkcija

Molekule HLA razreda II predstavljajo peptide, ki izvirajo izven celice, s čimer imunskemu sistemu omogočajo prepoznavanje in odzivanje na ekstracelularne patogene. Molekule razreda II spodbujajo razmnoževanje T-pomagalk, ki nato spodbujajo proizvodnjo protiteles s strani B-celic.

Predstavitev peptidov

Molekule HLA razreda II predstavljajo antigene iz zunaj celice T-limfocitom. Ti antigeni spodbujajo razmnoževanje T-pomožnih celic, ki nato spodbudijo B-celice, ki proizvajajo protitelesa, da ustvarijo protitelesa, specifična za ta antigen. Regulativne T-celice zavirajo odzive na lastne antigene.

Vloga v imunskem sistemu

Molekule HLA razreda II imajo ključno vlogo pri prepoznavanju ekstracelularnih patogenov in odzivanju nanje. S predstavitvijo antigenov T-pomagalkam molekule razreda II spodbujajo proizvodnjo protiteles v B-celicah, ki nato nevtralizirajo ekstracelularne patogene. Ta proces je ključnega pomena za humoralno obrambo organizma.

T-pomagalne celice

T-pomožne celice (CD4-pozitiven T-celice so T-limfociti, ki prepoznavajo antigene, ki jih predstavljajo molekule HLA razreda II. Te celice so ključne za spodbujanje nastajanja protiteles s strani B-celic, ki nevtralizirajo ekstracelularne patogene. Molekule HLA razreda II imajo osrednjo vlogo pri aktiviranju T-pomožnih celic in usklajevanju humoralnega odziva.

Funkcija

Molekule HLA razreda III so kodirane z geni, ki proizvajajo sestavine komplementnega sistema, tistega dela prirojenega imunskega sistema, ki pomaga uničevati tuje vsiljivce. Komplementni sistem je sestavljen iz beljakovin, ki skupaj uničujejo bakterije in viruse ter tvorijo membranski napadni kompleks, ki prebode celično membrano vsiljivega mikroorganizma.

Vloga pri obrambi pred boleznimi

Molekule HLA razreda III so bistvene za obrambo pred boleznimi, saj imajo ključno vlogo pri aktiviranju komplementnega sistema. Komplementni sistem je sestavni del zaščite telesa pred nalezljivimi boleznimi in uničuje bakterije ter viruse. Geni HLA razreda III kodirajo beljakovine, ki sestavljajo komplementni sistem, zaradi česar so bistveni za pravilno delovanje imunskega sistema.

Povezava z zavrnitvijo presajenega organa

Molekule HLA razreda III so prav tako vpletene v zavrnitev presajenega organa. Poleg molekul razreda I in razreda II tudi molekule razreda III prispevajo k imunskemu odzivu proti presajenemu tkivu. Beljakovine, ki jih kodirajo geni razreda III, sodelujejo pri vnetnem odzivu, ki lahko privede do zavrnitve presadka.

Druge funkcije

Molekule HLA razreda III so povezane tudi z drugimi biološkimi procesi, med drugim z apoptozo (programirano celično smrtjo) in uravnavanjem imunskega odziva. Raziskave kažejo, da so lahko določeni aleli razreda III povezani s povečanim tveganjem za nekatere bolezni, kot sta Alzheimerjeva bolezen in različne avtoimunske motnje.

Povezava med HLA in avtoimunskimi boleznimi

Molekule HLA se dedujejo, nekateri tipi HLA pa so povezani z avtoimunskimi boleznimi. Pri osebah s specifičnimi HLA-antigeni je večja verjetnost za razvoj avtoimunskih bolezni, vključno s sladkorno boleznijo tipa 1, ankilozirajočim spondilitisom, revmatoidnim artritisom, celiakijo, sistemskim eritematoznim lupusom, miastenijo gravis, miozitisom z vključki, Sjögrenovim sindromom in narkolepsijo.

Relativno tveganje

Različni HLA-aleli so povezani z različnimi avtoimunskimi boleznimi, relativno tveganje pa se razlikuje glede na tip HLA. To HLA-B27 Alel povečuje tveganje za ankilozirajoči spondilitis, reaktivni artritis in akutni anteriorni uveitis. Ta HLA-DR2 Ta alel je povezan s povečanim tveganjem za sistemski eritematozni lupus. Ta HLA-DR3 Ta alel je povezan s povečanim tveganjem za avtoimunski hepatitis, primarni Sjögrenov sindrom in sladkorno bolezen tipa 1.

Tipizacija HLA pri diagnozi in zdravljenju

Tipizacija HLA se uporablja kot orodje pri diagnozi in zdravljenju avtoimunskih bolezni. Pri celiakiji in sladkorni bolezni tipa 1 je tipizacija HLA znatno izboljšala diagnostično zanesljivost. Pri celiakiji je tipizacija HLA edini učinkovit način za razlikovanje med ogroženimi sorodniki prvega reda in tistimi, ki niso ogroženi, še preden se pojavijo simptomi, ki so včasih nepopravljivi.

HLA in rak

Bolezni, ki jih posreduje sistem HLA, prav tako prispevajo k nastanku raka. Enteropatija zaradi občutljivosti na gluten je povezana s povečano prevalenco T-celičnega limfoma, povezanega z enteropatijo, in Homozigoti za DR3-DQ2 spadajo v skupino z najvišjim tveganjem — skoraj 80 % primerov T-celičnega limfoma, povezanega z enteropatijo zaradi občutljivosti na gluten, se pojavi prav v tej skupini.

Pomen tipizacije HLA

Tipizacija HLA je laboratorijski test, s katerim se ugotovijo HLA-antigeni posameznika. Je ključnega pomena za usklajevanje darovalcev in prejemnikov pri presaditvi organov, za napovedovanje tveganja za določene bolezni ter za oblikovanje odločitev glede zdravljenja avtoimunskih bolezni.

Tehnike

Tehnike tipizacije HLA segajo od seroloških metod, pri katerih se za odkrivanje HLA-antigenov na celični površini uporabljajo protitelesa, do molekularnih metod, pri katerih se za analizo s pomočjo PCR pomnožijo HLA-geni. Metode, ki temeljijo na PCR, so zaradi višje ločljivosti in zmožnosti odkrivanja redkih alelov vedno bolj priljubljene.

Omejitve

Kljub svojemu pomenu ima tipizacija HLA svoje omejitve. Sistem HLA je zelo polimorfni – za vsak gen HLA obstaja veliko alelov –, kar otežuje iskanje popolne ujemitve za presaditev. Tipizacija HLA je lahko tudi draga in zamudna, interpretacija rezultatov pa je lahko težavna v primeru redkih ali novih alelov.

Nove novosti

Zadnji napredek je olajšal izvajanje in interpretacijo tipizacije HLA. Sekvenciranje naslednje generacije (NGS) lahko v enem samem ciklu sekvencira velike količine DNK, kar omogoča popolnejše in natančnejše tipiziranje HLA – ta tehnologija je osnova za visokoločljivo tipiziranje podjetja Cytion za vse zapise v tej bazi podatkov. Izboljšana programska oprema za analizo tipiziranja HLA je prav tako pripomogla k premagovanju izzivov, povezanih z redkimi aleli.