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什么是HLA基因型

2017-07-05 12:45:31香雪精准治疗平台

HLA基因型的介绍


 

     MHC (Major Histocompatibility Complex, 主要组织相容性复合体) 是一组表达在细胞表面的蛋白。主要功能是结合胞内短肽并且递呈到细胞表面;递呈的MHC分子被体内免疫T细胞识别并且产生免疫反应 (图1)。 在组织或者器官移植中,供体和受体不相容性(排斥反应)本身就是免疫应答反应;MHC在其中起了主要作用,由此得名。在人类中,MHC被称做HLA (Human leukocyte antigen, 人类白细胞抗原) 。
 


 

图1. MHC蛋白的功能。细胞内的蛋白质被蛋白酶体切割成小的片段,称之为短肽。短肽在内质网中和MHC结合。结合了短肽的MHC递呈到细胞表面,被T细胞识别并且产生免疫反应。


 

HLA基因命名


 

     编码HLA抗原系统的是位于第6号染色体上一组紧密相关的基因群,分为I,II,III三种不同类型。I类表达在几乎所有细胞表面,由A,B,C三种不同基因组成。其中的A基因(HLA-A)在癌症免疫中起了非常关键的作用,也是香雪生命科学研究中心的主要研究方向。HLA-A基因编码的蛋白是人类中最复杂多变的蛋白之一,有接近两千种。为了区分这些蛋白,国际上统一进行了分类,也就是我们通常说的HLA-A分型(图2)。


 

2 HLA的命名。第一个字母代表什么基因(图中为HLA-A基因);第一组数字代表此基因的“型”,也就是类别;第二组数字对类别进一步细分(亚型);后面的数字是在基因上一些微小变化,对蛋白没有影响,因此可以忽略。


 

HLA分型的解读


 

     每个人有两个HLA-A基因,一条来自父亲,一条来自母亲。大部分情况这两条基因是不同的(简称:杂合子);少数人有两条相同的HLA-A基因(简称:纯合子)。举两个例子:


 

例1:A*02:01:01:01 A*33:03:01

     这是杂合子,有两条不同的HLA-A基因:第一条是02型,01亚型(简称0201,后面的两组数字忽略不计);第二条是33型,03亚型(简称3303,后面的一组数字忽略不计)


 

例2:A*11:01:01:01 A*11:01:01:01

     这是纯合子,两条HLA基因相同,都是11型,01亚型(简称1101,后面的两组数字忽略不计)


 

     虽然HLA-A基因非常多样,有少数几种出现的频率非常高。HLA-A基因频率和种族甚至地域有很强的相关性,比如西方的白种人A*02:01有近50%的频率,而A*11:01<10%。相反,我国华南地区的人群中A*11:01比列相对较高,而北方汉族人口比南方汉族人口A*02:01频率高。

HLA在人类中的作用


 

1

移植排斥

每个人细胞表面表达的HLA蛋白类型是固定且唯一的。人体的免疫系统通过HLA来区“自体”和“非自体”的细胞。HLA就是在器官组织移植中所说的配型,如果供体和受体HLA不匹配,就会被免疫系统识别为“入侵”,导致免疫排斥。因此在器官移植后,病人需要服用免疫抑制剂(药物)来减少免疫排斥反应。

 


 


 

2

病毒感染

病毒侵入细胞后,会在胞内合成病毒蛋白。这些蛋白的片段(短肽)通过图1的原理被递呈到细胞表面。由于这些短肽不是人自体的蛋白产生的,就会被免疫系统识别为“入侵者”从而产生免疫反应,进而清除这些被感染的细胞。

 


 

3

癌症

癌细胞是正常细胞变异后的结果。癌细胞会表达一些正常细胞不表达或者低表达的蛋白质,这些蛋白质被称为肿瘤特异性抗原(tumor specific antigen,TSA)和肿瘤相关性抗原(tumor-associated antigen, TAA)。这些抗原也会通过图1的原理递呈到细胞表面。香雪生命科学研究中心开发的癌症免疫治疗正是研究利用这些被递呈的TSA、TAA,开发相关治疗手段。癌症病人免疫系统无法区别癌变细胞和正常细胞,导致癌细胞失控。我们将癌症病人的免疫T细胞进行基因改造,增加其识别癌变细胞表面抗原的能力,改造后的细胞在体外进行扩充增值后,回输给患者,可以特异性的清除癌细胞,以达到治疗癌症的目的。

 


 


 

4

配偶选择

器官移植需要HLA相匹配才不会被排斥;有趣的是,人配偶选择上与此相反:人们更倾向HLA和自己不同的配偶。科学家曾经做过一个著名的“汗水T恤”的实验:男性被要求连续穿一件T恤两个晚上,然后女性被要求选择哪一件T恤的味道对自己更有吸引力。结果表明,女性更喜欢HLA和自己不同男性的味道,而且这些女性还被报道她们喜欢的T恤味道和她们现任或者前任相似。统计结果也显示,夫妻之间HLA不同对夫妻关系的健康也有一定作用。