ระบบแอนติเจนเม็ดเลือดขาวของมนุษย์ — และเซลล์ที่เป็นพาหะของระบบนี้

The ระบบแอนติเจนเม็ดเลือดขาวของมนุษย์ (HLA), หรือที่รู้จักกันในชื่อ major histocompatibility complex (MHC), เป็นกลุ่มยีนที่ตั้งอยู่บนโครโมโซมที่ 6 ซึ่งเข้ารหัสโปรตีนบนผิวเซลล์ที่มีหน้าที่ควบคุมระบบภูมิคุ้มกัน ระบบ HLA มีบทบาทสำคัญในการป้องกันโรคของร่างกาย โดยช่วยระบบภูมิคุ้มกันแยกแยะระหว่างสิ่งของร่างกายเองกับสิ่งของร่างกายอื่น การกลายพันธุ์ในยีน HLA มีความเกี่ยวข้องกับโรคภูมิคุ้มกันทำลายตนเอง เช่น โรคเบาหวานชนิดที่ 1 และโรคเซลิแอค นอกจากนี้ คอมเพล็กซ์ HLA ยังเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดความเข้ากันได้ในการปลูกถ่ายอวัยวะ

ระบบ HLA แบ่งออกเป็นสองประเภท: HLA ประเภท I (HLA-A, -B, -C) และ ชั้น II (HLA-DR, -DP, -DQ). โปรตีนไกลโคโปรตีน HLA มีบทบาทสำคัญในการป้องกันต่อแอนติเจนจากภายนอก และควบคุมอัตลักษณ์ทางภูมิคุ้มกันของบุคคล นี่คือระบบทางพันธุกรรมที่ Paul Ehrlich ได้เสนอขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 ว่ามีหน้าที่รับผิดชอบในการแยกแยะระหว่าง "ตัวเอง" และ "ไม่ใช่ตัวเอง" — ระหว่างการทนต่อเนื้อเยื่อของตัวเองและการป้องกันทางภูมิคุ้มกันที่กระตือรือร้นต่อผู้บุกรุกจากภายนอก

เซลล์มะเร็งที่ได้รับการวิเคราะห์ HLA จาก Cytion

Cytion มีเป้าหมายที่จะจัดหาแบบฮาพลอไทป์ HLA ที่หลากหลายให้กับองค์กรวิจัยทางการแพทย์และภูมิคุ้มกัน ซึ่งสะท้อนถึงชุด HLA ที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวของแต่ละบุคคล โดยดำเนินการนี้ผ่านการเก็บรวบรวม B-LCL และสายเซลล์มะเร็งของมนุษย์ต่าง ๆ พร้อมทั้งดำเนินการวิเคราะห์ประเภท HLA ด้วยเทคโนโลยี NGS ความละเอียดสูง คอลเลกชันของเราประกอบด้วยเซลล์มะเร็งที่ได้รับการกำหนดแบบ HLA จากอวัยวะต่าง ๆ อย่างหลากหลาย ซึ่งใช้เพื่อทดสอบวิธีการรักษาที่เป็นไปได้และตรวจหาปฏิกิริยาข้าม ด้วยสายเซลล์ 272 สายที่ได้รับการกำหนดแบบ HLA พร้อมใช้งาน คุณสามารถลดความจำเป็นในการกำหนดแบบ HLA ของเซลล์ภายในองค์กรได้

ตำแหน่งและโครงสร้าง

กลุ่มยีน HLA ตั้งอยู่บนแขนสั้นของโครโมโซม 6 ที่ตำแหน่ง 21.3 และครอบคลุมช่วงความยาว 3 Mbp กลุ่มนี้ประกอบด้วยยีนที่เข้ารหัสโปรตีนต่าง ๆ บนผิวเซลล์ รวมถึงโมเลกุล HLA คลาส I และ II และส่วนประกอบของระบบคอมพลีเมนต์ ระบบ HLA มีความหลากหลายทางพันธุกรรมสูง โดยมีอัลลีลจำนวนมากสำหรับแต่ละยีน HLA ซึ่งทำให้สามารถนำเสนอแอนติเจนได้หลากหลายรูปแบบ

โพลีมอร์ฟิซึม

ยีน HLA มีความหลากหลายทางพันธุกรรมสูง ซึ่งหมายความว่ามันมีอัลลีลจำนวนมากที่ช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวสามารถปรับแต่งได้อย่างละเอียด ความหลากหลายนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการป้องกันโรค — เพราะโอกาสที่บุคคลสองคนที่ไม่มีความสัมพันธ์ทางสายเลือดจะมี HLA ที่เหมือนกันในทุกตำแหน่งนั้นต่ำมาก ความหลากหลายทางพันธุกรรมยังเป็นปัจจัยสำคัญในการปลูกถ่ายอวัยวะ ซึ่งการจับคู่ผู้บริจาคและผู้รับตามประเภท HLA เป็นสิ่งสำคัญยิ่งเพื่อป้องกันการปฏิเสธอวัยวะ

ความสัมพันธ์กับ MHC

ระบบ HLA คือเวอร์ชันของมนุษย์ของคอมเพล็กซ์ความเข้ากันได้ทางเนื้อเยื่อหลัก (MHC) ที่พบในสัตว์หลายชนิด ยีน MHC มีบทบาทในการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน และระบบ HLA เป็นผู้กำหนดรหัสโมเลกุล MHC ในมนุษย์ ระบบ HLA ประกอบด้วยยีนที่กำหนดรหัสโมเลกุล HLA ประเภท I และ II ซึ่งทำหน้าที่นำเสนอเปปไทด์จากภายในและภายนอกเซลล์

ฟังก์ชัน

โมเลกุล HLA คลาส I ถูกกำหนดโดยสามยีน HLA ได้แก่ HLA-A, HLA-B และ HLA-C โมเลกุลเหล่านี้ทำหน้าที่นำเสนอเปปไทด์จากภายในเซลล์ ทำให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถระบุและทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อหรือเซลล์ที่ผิดปกติได้ โมเลกุล HLA คลาส I มีบทบาทสำคัญต่อระบบภูมิคุ้มกันแบบเซลล์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับเซลล์ T ที่ทำหน้าที่ระบุและทำลายเซลล์ที่ผิดปกติหรือเซลล์ที่ติดเชื้อ

การนำเสนอเปปไทด์

โมเลกุล HLA คลาส I นำเสนอเปปไทด์ที่ผลิตจากโปรตีนที่ถูกสลายในโปรเทโอโซม เปปไทด์ที่ได้มามีความยาวโดยทั่วไป 8–10 กรดอะมิโน แต่การวิจัยล่าสุดได้แสดงให้เห็นว่าเปปไทด์ที่ยาวกว่า (11–14 กรดอะมิโน) ก็สามารถถูกนำเสนอได้บนโมเลกุล MHC คลาส I แอนติเจนจากสิ่งแปลกปลอมที่ถูกนำเสนอโดยโมเลกุล MHC คลาส I จะดึงดูดเซลล์ลิมโฟไซต์ T ชนิดทำลายเซลล์ (cytotoxic T-lymphocytes) ซึ่งทำลายเซลล์ที่นำเสนอแอนติเจนนั้น

บทบาทในระบบภูมิคุ้มกัน

โมเลกุล HLA คลาส I มีบทบาทสำคัญในการระบุและทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อหรือเซลล์ที่ผิดปกติ เมื่อเซลล์ถูกไวรัสติดเชื้อ โมเลกุล HLA คลาส I จะแสดงชิ้นส่วนของโปรตีนไวรัสบนพื้นผิวเซลล์ ทำให้เซลล์ T CD8+ สามารถระบุและกำจัดเซลล์ที่ติดเชื้อได้ กระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบป้องกันของร่างกายในการต่อสู้กับเชื้อโรคภายในเซลล์และโรคมะเร็ง

เซลล์ทีนักฆ่า

เซลล์ทีนักฆ่า (Killer T-cells) หรือที่เรียกว่า CD8-บวก หรือเซลล์ T ฆ่า (cytotoxic T-cells) คือ เซลล์ลิมโฟไซต์ชนิด T ที่สามารถระบุและทำลายเซลล์ที่แสดงแอนติเจนจากสิ่งแปลกปลอม เซลล์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบภูมิคุ้มกันแบบเซลล์ และมีบทบาทสำคัญในการป้องกันโรคติดเชื้อ โมเลกุล HLA คลาส I มีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นเซลล์ T ฆ่า และชี้นำให้เซลล์เหล่านี้ทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อหรือเซลล์ที่ผิดปกติ

ฟังก์ชัน

โมเลกุล HLA ประเภท II นำเสนอเปปไทด์ที่มาจากภายนอกเซลล์ ซึ่งช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถระบุและตอบสนองต่อเชื้อโรคภายนอกเซลล์ได้ โมเลกุลประเภท II กระตุ้นการเพิ่มจำนวนของเซลล์ T-helper ซึ่งส่งผลให้เซลล์ B ผลิตแอนติบอดี

การนำเสนอเปปไทด์

โมเลกุล HLA ประเภท II นำแอนติเจนจากภายนอกเซลล์มาแสดงต่อเซลล์ลิมโฟไซต์ T แอนติเจนเหล่านี้กระตุ้นการเพิ่มจำนวนของเซลล์ T ผู้ช่วย ซึ่งต่อมาจะกระตุ้นเซลล์ B ที่ผลิตแอนติบอดีให้สร้างแอนติบอดีที่จำเพาะต่อแอนติเจนนั้น ส่วนเซลล์ T ผู้ควบคุมจะยับยั้งการตอบสนองต่อแอนติเจนของร่างกายเอง

บทบาทในระบบภูมิคุ้มกัน

โมเลกุล HLA ประเภท II มีบทบาทสำคัญในการระบุและตอบสนองต่อเชื้อโรคภายนอกเซลล์ โดยการนำเสนอแอนติเจนให้กับเซลล์ T-helper โมเลกุลประเภท II จึงกระตุ้นการผลิตแอนติบอดีโดยเซลล์ B ซึ่งแอนติบอดีเหล่านี้จะทำงานเพื่อทำลายเชื้อโรคภายนอกเซลล์ กระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบป้องกันแบบฮูโมรัลของร่างกาย

เซลล์ T-helper

เซลล์ T-helper (CD4-บวก (เซลล์ T) คือเซลล์ลิมโฟไซต์ T ที่สามารถระบุแอนติเจนที่ถูกนำเสนอโดยโมเลกุล HLA ประเภท II เซลล์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นการผลิตแอนติบอดีโดยเซลล์ B ซึ่งทำหน้าที่ทำลายเชื้อโรคในเซลล์นอกเซลล์ โมเลกุล HLA ประเภท II มีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นเซลล์ T ผู้ช่วย และควบคุมการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบฮูโมรัล

ฟังก์ชัน

โมเลกุล HLA คลาส III ถูกกำหนดโดยยีนที่ผลิตส่วนประกอบของระบบคอมพลีเมนต์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกันแบบธรรมชาติที่ช่วยทำลายผู้บุกรุกจากภายนอก ระบบคอมพลีเมนต์ประกอบด้วยโปรตีนที่ทำงานร่วมกันเพื่อฆ่าแบคทีเรียและไวรัส โดยสร้างคอมเพล็กซ์โจมตีเยื่อหุ้มเซลล์ (membrane attack complex) ที่เจาะทะลุเยื่อหุ้มเซลล์ของจุลินทรีย์ผู้บุกรุก

บทบาทในการป้องกันโรค

โมเลกุล HLA คลาส III มีบทบาทสำคัญในการป้องกันโรค โดยทำหน้าที่สำคัญในการกระตุ้นระบบคอมพลีเมนต์ ระบบคอมพลีเมนต์เป็นส่วนสำคัญของกลไกการป้องกันของร่างกายต่อโรคติดเชื้อ และทำหน้าที่ทำลายแบคทีเรียและไวรัส ยีน HLA คลาส III รหัสโปรตีนที่ประกอบเป็นระบบคอมพลีเมนต์ ทำให้ยีนเหล่านี้มีความสำคัญต่อการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันที่ถูกต้อง

ความสัมพันธ์กับการปฏิเสธการปลูกถ่ายอวัยวะ

โมเลกุล HLA ประเภท III ก็มีส่วนเกี่ยวข้องกับการปฏิเสธการปลูกถ่ายอวัยวะด้วย นอกจากโมเลกุลประเภท I และประเภท II แล้ว โมเลกุลประเภท III ยังมีบทบาทในการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อเนื้อเยื่อที่ปลูกถ่าย โปรตีนที่ถูกเข้ารหัสโดยยีนประเภท III มีส่วนร่วมในการตอบสนองการอักเสบ ซึ่งอาจนำไปสู่การปฏิเสธการปลูกถ่ายได้

ฟังก์ชันอื่นๆ

โมเลกุล HLA ประเภท III ยังถูกเชื่อมโยงกับกระบวนการทางชีวภาพอื่น ๆ ด้วย รวมถึงการตายของเซลล์ตามโปรแกรม (apoptosis) และการควบคุมการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน การวิจัยชี้ให้เห็นว่า อัลลีล HLA ประเภท III บางชนิดอาจเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นต่อโรคบางชนิด เช่น โรคอัลไซเมอร์ และโรคภูมิคุ้มกันทำลายตนเองต่าง ๆ

ความสัมพันธ์ระหว่าง HLA กับโรคภูมิคุ้มกันทำลายตัวเอง

โมเลกุล HLA เป็นลักษณะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม และประเภท HLA บางชนิดมีความเกี่ยวข้องกับโรคภูมิคุ้มกันทำลายตนเอง ผู้ที่มีแอนติเจน HLA บางชนิดมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดโรคภูมิคุ้มกันทำลายตนเอง เช่น โรคเบาหวานชนิดที่ 1 โรคกระดูกสันหลังอักเสบยึดติด โรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ โรคเซลิแอค โรคเอสแอลอี (Systemic Lupus Erythematosus) โรคไมแอสทีเนีย เกรวิส โรคกล้ามเนื้ออักเสบแบบมีก้อนรวม (Inclusion Body Myositis) กลุ่มอาการชอเกรน (Sjögren syndrome) และโรคนาร์โคเลปซี

ความเสี่ยงสัมพัทธ์

อัลลีล HLA ที่ต่างกันมีความเกี่ยวข้องกับโรคภูมิคุ้มกันตัวเองที่ต่างกัน และความเสี่ยงสัมพัทธ์จะแตกต่างกันไปตามประเภท HLA HLA-B27 อัลลีลนี้เพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโรคข้อกระดูกสันหลังแข็งตัว โรคข้ออักเสบแบบตอบสนอง และโรคยูวีอิติสส่วนหน้าแบบเฉียบพลัน. The HLA-DR2 อัลลีลนี้มีความเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นต่อโรคลูปัสเอริเทมาโตซัสระบบ HLA-DR3 อัลลีลนี้มีความเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นต่อโรคตับอักเสบจากภูมิคุ้มกันเอง โรคซอเกรนแบบปฐมภูมิ และโรคเบาหวานชนิดที่ 1.

การกำหนดแบบ HLA ในการวินิจฉัยและรักษา

การตรวจประเภท HLA ถูกใช้เป็นเครื่องมือในการวินิจฉัยและรักษาโรคภูมิคุ้มกันทำลายตนเอง สำหรับโรคเซลิแอคและโรคเบาหวานชนิดที่ 1 การตรวจประเภท HLA ได้ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการวินิจฉัยได้อย่างมีนัยสำคัญ ในโรคเซลิแอค การตรวจประเภท HLA เป็นวิธีเดียวที่มีประสิทธิภาพในการแยกแยะระหว่างญาติระดับที่ 1 ที่มีความเสี่ยงกับผู้ที่ไม่มีเสี่ยง ก่อนที่อาการซึ่งบางครั้งอาจไม่สามารถรักษาให้หายได้จะปรากฏขึ้น

HLA และโรคมะเร็ง

โรคที่เกี่ยวข้องกับ HLA ก็มีส่วนในการส่งเสริมการเกิดมะเร็งด้วย โรคทางเดินอาหารที่ไวต่อกลูเทนมีความสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของอัตราการเกิดมะเร็งต่อมน้ำเหลืองชนิด T-cell ที่เกี่ยวข้องกับโรคทางเดินอาหาร และ ผู้ที่มีแบบพันธุกรรม DR3-DQ2 แบบโฮโมไซโกต อยู่ในกลุ่มที่มีความเสี่ยงสูงที่สุด — เกือบ 80% ของกรณีโรคมะเร็งต่อมน้ำเหลืองชนิด T-cell ที่เกี่ยวข้องกับโรคทางเดินอาหารที่ไวต่อกลูเตน เกิดขึ้นในกลุ่มนี้

ความสำคัญของการกำหนดแบบ HLA

การตรวจประเภท HLA เป็นการตรวจในห้องปฏิบัติการเพื่อกำหนดแอนติเจน HLA ของบุคคล ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการจับคู่ผู้บริจาคและผู้รับสำหรับการปลูกถ่ายอวัยวะ การคาดการณ์ความเสี่ยงของโรคบางชนิด และการให้ข้อมูลเพื่อช่วยในการตัดสินใจเลือกวิธีการรักษาสำหรับโรคภูมิคุ้มกันทำลายตนเอง

เทคนิค

เทคนิคการกำหนดแบบ HLA มีตั้งแต่วิธีการทางเซโรโลยี ซึ่งใช้แอนติบอดีเพื่อตรวจหาแอนติเจน HLA บนผิวเซลล์ ไปจนถึงวิธีการทางโมเลกุล ซึ่งใช้ PCR เพื่อขยายยีน HLA เพื่อวิเคราะห์ วิธีการที่ใช้ PCR กำลังได้รับความนิยมมากขึ้น เนื่องจากมีความละเอียดสูงกว่า และสามารถตรวจหาอัลลีลที่พบได้น้อย

ข้อจำกัด

แม้จะมีความสำคัญ แต่การตรวจประเภท HLA ก็มีข้อจำกัด ระบบ HLA มีความหลากหลายทางพันธุกรรมสูง — มีอัลลีลหลายชนิดสำหรับแต่ละยีน HLA — ซึ่งทำให้การหาคู่ที่ตรงกันอย่างสมบูรณ์สำหรับการปลูกถ่ายอวัยวะเป็นเรื่องที่ท้าทาย การตรวจประเภท HLA ยังอาจมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานาน นอกจากนี้ การตีความผลการตรวจอาจเป็นเรื่องยากสำหรับอัลลีลที่หายากหรืออัลลีลชนิดใหม่

ความก้าวหน้าล่าสุด

ความก้าวหน้าล่าสุดทำให้การกำหนดแบบ HLA กลายเป็นเรื่องที่ง่ายขึ้นทั้งในการดำเนินการและในการตีความ การเรียงลำดับดีเอ็นเอรุ่นใหม่ (NGS) สามารถจัดลำดับ DNA ในปริมาณมากได้ภายในครั้งเดียว ซึ่งช่วยให้การกำหนดแบบ HLA เป็นไปอย่างครบถ้วนและแม่นยำยิ่งขึ้น — นี่คือเทคโนโลยีพื้นฐานที่ Cytion ใช้ในการกำหนดแบบ HLA ความละเอียดสูงสำหรับทุกแถวในฐานข้อมูลนี้ นอกจากนี้ ซอฟต์แวร์ที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการวิเคราะห์การกำหนดแบบ HLA ยังช่วยแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับอัลลีลที่พบได้น้อยอีกด้วย