Секвенирование следующего поколения в HLA-типировании больных с показаниями к трансплантации аллогенных гемопоэтических стволовых клеток и их доноров

Введение. Выживаемость больных после трансплантации аллогенных гемопоэтических стволовых клеток (аллоТГСК) от неродственного или гаплоидентичного родственного донора повышается, если при HLA-типировании донор и реципиент подобраны с разрешением, позволяющим выявлять различия в некодирующих регионах HLAгенов. Секвенирование следующего поколения (next-generation sequencing — NGS) — метод, позволяющий выявлять замены в некодирующих регионах HLA-генов.

Цель — анализ результатов типирования генов HLA методом NGS.

Материалы и  методы. Методом NGS с  помощью наборов AllType (One Lambda, США) HLA-генотипированы 1056 образцов ДНК больных с показаниями к алло-ТГСК, их родственных доноров и доноров регистра. Параллельно одновременно HLA-типировали 96  образцов ДНК по 8  генам HLA (A/B/C/DRB1/DRB3/DRB4/DRB5/DQB1) с получением результатов в течение одной рабочей недели.

Результаты. Для HLA-генов класса I результаты получены на уровне 4-го поля (отдельного HLA-аллеля). Для HLAгенов класса II результаты получены с разрешением на уровне от 2-го до 4-го полей (от высокого до аллельного). Впервые для русской популяции (657  доноров регистра) получены результаты на уровне 4-го  поля по HLAгенам класса I. Установлены наиболее высокочастотные HLA-аллели: для гена HLA-А это А*02:01:01:01 (26,9 %), для HLA-В — B*07:02:01:01 (12,5  %), для HLA-С — C*07:02:01:03 (12,6  %). Среди HLA-генов класса  II наиболее частые варианты: DRB1*07:01:01 (14,1 %), DRB3*02:01:01 (18,0 %), DRB4*01:03:01 (18,9 %), DRB5*01:01:01 (13,5 %), DQB1*03:01P (17,4 %).

Заключение. Использование NGS для HLA-типирования позволило получить результаты на уровне аллельного и  высокого разрешения с  минимальным количеством неоднозначностей при параллельном секвенировании большого числа образцов. Внедренный метод выявляет генетические полиморфизмы не только в  экзонах генов HLA, но и в некодирующих областях и может использоваться для типирования больных с показаниями к алло-ТГСК, родственных доноров и неродственных доноров.

1. Howard C.A., Fernandez-Vina M.A., Appelbaum F.R., et al. Recommendations for donor human leukocyte antigen assessment and matching for allogeneic stem cell transplantation: Consensus opinion of the Blood and Marrow Marrow Transplant Clinical Trials Network (BMT CTN). Biol Blood Transplant. 2015; 21(1): 4–7. DOI: 10.1016/j.bbmt.2014.09.017.

2. Tiercy J.M. How to select the best available related or unrelated donor of hematopoietic stem cells? Haematologica. 2016; 101(6): 680–7. DOI: 10.3324/haematol.2015.141119.

3. Dehn J., Spellman S., Hurley C.K., et al. Selection of unrelated donors and cord blood units for hematopoietic cell transplantation: Guidelines from the NMDP/ CIBMTR. Blood. 2019; 134(12): 924–34. DOI: 10.1182/blood.2019001212.

4. Standards for Histocompatibility and Immunogenetics Testing – Version 8.0: https://efi -web.org/committees/standards-committee.

5. Marsh S.G., Albert E.D., Bodmer W.F., et al. Nomenclature for factors of the HLA system 2010. Tissue Antigens. 2010; 75(4): 291–455. DOI: 10.1111/j.1399-0039.2010.01466.x.

6. Mayor N.P., Hayhurst J.D., Turner T.R., et al. Recipients receiving better HLAmatched hematopoietic cell transplantation grafts, uncovered by a novel HLA typing method, have superior survival: A retrospective study. Biol Blood Marrow Transplant. 2019; 25(1): 443–50. DOI: 10.1016/j.bbmt.2018.12.768.

7. Vazirabad I., Chhabra S., Nytes J., et al. Direct HLA genetic comparisons identify highly matched unrelated donor-recipient pairs with improved transplantation outcome. Biol Blood Marrow Transplant. 2019; 25(1): 921–31. DOI: 10.1016/j.bbmt.2018.12.006.

8. Petersdorf E.W., Malkki M., Gooley T.A., et al. MHC haplotype matching for unrelated hematopoietic cell transplantation. PLoS Med. 2007; 4(1): e8. DOI: 10.1371/journal.pmed.0040008.

9. Morishima S., Ogawa S., Matsubara A., et al. Impact of highly conserved HLA haplotype on acute graft-versus-host disease. Blood. 2010; 115(23): 4664–70. DOI: 10.1182/blood-2009-10-251157.

10. Joris M.M., Lankester A.C., von dem Borne P.A., et al. The impact of frequent HLA haplotypes in high linkage disequilibrium on donor search and clinical outcome after unrelated haematopoietic SCT. Bone Marrow Transplant. 2013; 48(4): 483–90. DOI: 10.1038/bmt.2012.189.

11. Petersdorf E.W., Malkki M., Horowitz M.M., et al. Mapping MHC haplotype effects in unrelated donor hematopoietic cell transplantation. Blood. 2013; 121(10): 1896–1905. DOI: 10.1182/blood-2012-11-465161.

12. IPD-IMGT/HLA. https://www.ebi.ac.uk/ipd/imgt/hla/.

13. Алянский А.Л., Макаренко О.А., Иванова Н.Е. и др. Развитие регистра неродственных доноров костного мозга в Российской Федерации: опыт НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой. Российский журнал детской гематологии и онкологии. 2016; 3(2): 68–74. DOI: 10.17650/2311-1267-2016-3-2-68-74.

14. Excoffier L., Lischer H.E. Arlequin suite ver 3.5: A new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows. Mol Ecol Resour. 2010; 10(3): 564–7. DOI: 10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x.

15. Sanches-Mazas A., Nunes J.M., Middleton D., et al. Common and well-documented HLA alleles over all of Europe and within European sub-regions: A catalogue from the European Federation for Immunogenetics. HLA. 2017; 89(2): 104– 13. DOI: 10.1111/tan.1295.

16. Lee S.J., Klein J., Haagenson M., et al. High resolution donor-recipient HLA matching contributes to the success of unrelated donor marrow transplantation. Blood. 2007; 110(13): 4576–83. DOI: 10.1182/blood-2007-06-097386.

17. Fernandez-Vina M.A., Klein J.P., Haagenson M., et al. Multiple mismatches at the low expression HLA loci DP, DQ, and DRB3/4/5 associate with adverse outcomes in hematopoietic stem cell transplantation. Blood. 2013; 121(22): 4603–10. DOI: 10.1182/blood-2013-02-481945.

18. Хамаганова Е.Г., Кузьминова Е.П., Чапова Р.С. и др. HLA-A*/B*C*/DRB1*/ DQB1*-гены и гаплотипы у доноров костного мозга регистра ФГБУ ГНЦ МЗ РФ, самоопределившихся как русские. Гематология и трансфузиология. 2017; 62(2): 65–70. DOI: 10.18821/0234-5730-2017-62-2-65-70.

19. Hurley C.K., Ng J. Continue to focus clinical decision-making on the antigen recognition domain for the present. Hum Immunol. 2019; 80(1): 79–84. DOI: 10.1016/j.humimm.2018.04.010.

20. Petersdorf E.W., O’hUigin C. The MHC in the era of next-generation sequencing: Implications for bridging structure with function. Hum Immunol. 2019; 80(1): 67–78. DOI: 10.1016/j.humimm.2018.10.002.

21. Monos D. Perspective: HLA functional elements outside the antigen recognition domains. Hum Immunol. 2019; 80(1): 1–4. DOI: 10.1016/j.humimm.2018.11.005.

22. Osoegawa K., Mallempati K.C., Gangavarapu S., et al. HLA alleles and haplotypes observed in 263 US families. Hum Immunol. 2019; 80(9): 644–60. DOI: 10.1016/j.humimm.2019.05.018.

23. Creary L.E., Gangavarapu S., Mallempati K.C. Next-generation sequencing reveals new information about HLA allele and haplotype diversity in a large European American population. Hum Immunol. 2019; 80(10): 807–22. DOI: 10.1016/j.humimm.2019.07.275.