HLA alueen geenit ja niiden funktiot. Maisa Lokki, dosentti Transplantaatiolaboratorio Haartman Instituutti

Transkriptio

1 HLA alueen geenit ja niiden funktiot Maisa Lokki, dosentti Transplantaatiolaboratorio Haartman Instituutti

2 Vieras versus oma Immuunijärjestelmä puolustaa elimistöä haitallisia organismeja vastaan tunnistamalla ne vieraaksi Immuunijärjestelmä tunnistaa sokeri- ja peptidiantigeeneja Immuunijärjestelmässä poistetaan omia rakenteita tunnistavat komponentit Omaa elimistöä vastaan kohdistuva immuunivaste aiheuttaa autoimmuunitauteja

3 Elinsiirroissa immuunijärjestelmä tunnistaa siirretyn elimen vieraaksi ja pyrkii tuhoamaan sen. Elinsiirtoja tehty satoja vuosia: ihonsiirtoja, eläinkokeita, 1954 ensimmäinen onnistunut munuaisensiirto identtiseltä kaksoselta (USA) HLA-järjestelmän löytyminen perustui 1900-luvun alussa hiirillä tehtyihin transplantaatiokokeisiin (tuumoritx) (Peter Gorer & George Snell) 1958 HLA järjestelmä (Jean Dausset, Jon van Rood, Rose Payne) löytyi tutkimalla leukosyyttejä agglutinoivia seerumeita, ensimmäinen tunnistettu HLA-antigeeni eli molekyyli (myöh. osoittautui HLA- A2) (Dausset & Snell 1980 Nobel palkinto) 1967 ensimmäinen havainto, että HLA-antigeenit liittyvät tauteihin( Hodgkinin tauti), 1973 AS

4 ELINSIIRROT SUOMESSA Munuainen Maksa Sydän Keuhko Sydänkeuhko Haima Ohutsuoli Yhteensä Munuais- ja maksaliitto ry

5 Munuaissiirten elinikää alentavia tekijöitä: kylmäiskemia-aika hitaasti toimiva siirrännäinen multispesifiset vasta-aineet HLA epäsopivuus

6 HLA-järjestelmän lääketieteellinen merkitys Elinsiirrot Siirtoa ennen arvioidaan potilaan ja luovuttajan ABO-sopivuus ja HLA-tekijöiden samankaltaisuus/sopivuus. Siirrännäinen: auto-, allo- tai ksenografti Kadaver-luovuttaja: munuais-, sydän-, maksa- ja haimasiirto Sisarus-tai rekisteriluovuttaja: luuydin / kantasolusiirto HLA-välitteiset immuunimekanismit, jotka liittyvät graftin toimintakykyyn: Host vs Graft reaktio: suora, epäsuora Graft vs Host Mikrokimerismi (toleranssi) Autoimmuunitauti (virus)infektiot Taudit HLA-geenit voivat suojata tai altistaa taudeille autoimmuunitaudit, infektiotaudit, syöpätaudit Rokotteet

7 HLA (Human Leukocyte Antigen) on immuunijärjestelmän perusta opittu ja luonnollinen immuniteetti Anil Palikhe, PhD Academic Dissertation 2008.

8 T-solun aktivoituminen ja jakautuminen tapahtuu erilaisten reseptoritunnistusten seurauksena Thervet et al. 2011

9 HLA- molekyylit esittelevät antigeenisiä peptidejä T-soluille Solun pinnalla on 100, kutakin HLA I-luokan (A ja B ) proteiinia, HLA-C vähemmän. Solun pinnalla yksi HLA-proteiini pystyy sitomaan erilaista peptidiä. Tyypillisesti HLA-tekijään (esim. HLA-A1) on liittyneenä >1000 erilaista peptidiä. Epästabiili ilman sitoutunutta peptidiä, yleisimmin sitoutuneena on oma peptidi. HLA-tekijöiden kodominantti periytyminen lisää peptidien esittelyn tehokkuutta. HLA-I-molekyylissä on yksi α-ketju, ligandi TCR CD8+ T-soluissa ja KIR-reseptori NKsoluissa HLA-II-molekyylissä on α ja β ketjut yhdessä, ligandi TCR CD4+ T-soluissa

10 Elinsiirron indusoimat alloreaktiot (A) Direct: Saajan CD4 ja CD8 T-solut tunnistavat luovuttajan antigeenia esittelevän MHCpeptidimolekyylin vieraana (B) Indirect: Saajan CD4 solut tunnistavat luovuttajasta peräisin olevia peptidejä vieraana (C) Semidirect: Saajan antigeenia esittelevässä solussa on sekä omia että luovuttajan MHC molekyylejä: sekä suora että epäsuora tunnistus

11 HLA-geenit muovaavat yksilöllistä vastustuskykyämme Antigeenin pilkkomista peptideiksi ja peptidien kulkeutumista ja muovautumista soluissa (autofaagi-prosessissa) säätelevät monet MHC-alueen geenit. Ne ovat eri MHC-geenejä kuin peptidien esittelyyn liittyvät geenit (HSC70, LAMP-2A, HLA-DM). Solunsisäisistä proteiineista pilkotut peptidit esitellään HLA-I-luokan molekyyleissä CD8 T-soluille ja ulkoisista proteiineista pilkotut peptidit HLA-II luokan molekyyleissä CD4 T-soluille Chaperone-mediated autophagy Endosome /Lysosome enzymes Münz, 2009

12 HLA-I, -II ja -III geenialueet (luokat) Klassiset transplantaatiogeenit I- ja IIalueella. 250 geeniä, joista immuunivasteessa ja tulehdusreaktioissa toimivia 40% III-alueen geenit eivät ole varsinaisia HLA-geenejä (n. 60 geeniä) MHC-alue n. 4 Mb, josta III-luokkaa viidesosa (800 kb). HLA-geenit ovat MHC-alueella (Major Histocompatibility Complex)

13 Klassisten transplantaatiogeenien periytyminen Kodominantti periytyminen: vanhemmilta perityissä HLA-geeneissä molemmat HLA-alleelit ekspressoituvat HLA I-luokan geenit ekspressoituvat kaikissa tumallisissa soluissa HLA-II-luokan geenit ekspressoituvat B- ja aktivoituneissa T-soluissa

14

15 Klassiset transplantaatiogeenit (A,B,C,DRB,DQB,DPB) ovat ihmisgenomin monimuotoisimmat geenit Monimuotoisuus kehittynyt mikrobien aiheuttaman valintapaineen seurauksena Väestössä monenlaisia alleeleita, tehokas vastustuskyky, esim: DRB1: 1411 alleelia, 1047 proteiinia, 27 nolla-alleelia B: 3285 alleelia, 2459 proteiinia, 109 nolla-alleelia HLA-geenit periytyvät yhtenä ryhmänä, haplotyyppinä (HLA-A,B,DR) HLA-alueen geeneillä on poikkeuksellisen suuri kytkentäepätasapaino: tietyt haplotyypit odotettua yleisempiä tai harvinaisempia Väestöryhmissä ja roduissa haplotyyppien yleisyydet vaihtelevat Suomalaisilla on omanlainen haplotyyppijakauma Kantasolusiirroissa vajaalle kolmasosalle potilaista löytyy suomalainen luovuttaja. hla.alleles.org

16 Figure 3-23

17 Peptidin sitoutuminen HLA-molekyyliin Antigeenipeptidi-HLA-kompleksi on stabiili, T 1/2 ~ 24 t Yhdenlaisia peptidi-hla-komplekseja on vaihteleva määrä; kompleksia / solu ( yleensä ~100). T-solun aktivaatioon tarvittava määrä vaihtelee; muutama (1?) - pari tuhatta riippuen T-solun affiniteetistä, aktivaatiosta ja antigeeni-hlakompleksia esittelevästä solusta. T-solun aktivaatio on voimakas TX-rejektiossa verrattuna esim. virusinfektion responssiin (Tsolukloonien määrä 10% vs 1% tai vähemmän) TX-rejektiossa vieras peptidi voidaan esitellä sekä vieraassa että omassa HLA-molekyylissä Peptidi-HLA-kompleksi säätelee imusolujen kypsymistä, erilaistumista, aktivoitumista

18

19 Rejektiossa aktivoituvat T-solu responssit antigeenitunnistuksen jälkeen Keränen M. 2014, Dissertation

20 T-solujen aktivoituminen ja erilaistuminen soluja tuhoaviksi tai suojaaviksi on riippuvainen paikallisesta sytokiini -mikroympäristöstä. Lievä Inflammaatio siirteessä Sanchez-Fueyo & Strom, 2011.

21 Immunosuppressiivisten lääkeaineiden vaikutuskohdat Thervet et al. 2011

22 HLA-järjestelmän lääketieteellinen merkitys Elinsiirrot Siirtoa ennen arvioidaan potilaan ja luovuttajan ABO-sopivuus ja HLA-tekijöiden samankaltaisuus/sopivuus. Siirrännäinen: auto-, allo- tai ksenografti Kadaver-luovuttaja: munuais-, sydän-, maksa- ja haimasiirto Sisarus-tai rekisteriluovuttaja: luuydin / kantasolusiirto HLA-välitteiset immuunimekanismit, jotka liittyvät graftin toimintakykyyn: Host vs Graft reaktio: suora, epäsuora Graft vs Host Mikrokimerismi (toleranssi) Autoimmuunitauti (virus)infektiot Taudit HLA-geenit voivat suojata tai altistaa taudeille autoimmuunitaudit, infektiotaudit, syöpätaudit Rokotteet

23 Esimerkki kudossopeutuvuuden (HLA-A,B,DRB) arvioinnista elinsiirroissa: Munuaissiirto (host vs graft D) Potilas HLA-A1,25 B17,18 DR1,13 MissMatch grade eli sopivuus: A+B DR eroavuudet suunnassa luovuttaja potilas Veli HLA-A2,25 B18, 18 DR1,15 Veli: 1-1 keskinkertainen Puoliso HLA-A1,3 B17,18 DR7,15 Puoliso: 1-2 huono Äiti HLA-A25,25 B40,18 DR1,7 Äiti: 1-1 keskinkertainen

24 Esimerkki kudossopeutuvuuden (HLA-A,B,C,DRB,DQB,DPB) arvioinnista elinsiirroissa: Luuydinsiirto (graft vs host D) Potilas: HLA-A1,25 B17,18 DR1,13 Veli: HLA-A2,25 B18, 18 DR1,15 HLA-A1,25 B17,18 DR1,13 Puoliso: HLA-A1,3 B17,18 DR7,15 MissMatch grade eli sopivuus: A+B DR eroavuudet suunnassa potilas luovuttaja Veli: 2-1 ei sovi Puoliso: 1-2 ei sovi HLA-A1,25 B17,18 DR1,13 Lapsi: HLA-A1,1 B17,17 DR7,13 Lapsi: 2-1 ei sovi

25

26

27 HLA-tutkimuksissa voidaan käyttää monenlaisia menetelmiä HLA-tyypitys ristikokeet (siirto, seuranta) HLA-vasta-ainetestaus (multispesifiset potilaat) PCR (SSP, RT, oligohybridisaatio,etc.) Sekvenointi Serologia (sytotoksisuustesti) Virtaussytometria Soluviljely-stimulaatiotestit

28 HLA-tyypitys: PCR (SSP, RT, oligohybridisaatio, sekvensointi, etc.

29 HLA-tyypitys: sytotoksinen testi, oligohybridisaatio