尚利俠 齊珺 武君華 陳樂 王滿妮 王小芳 房婕 王天菊

人類白細(xì)胞抗原（human leukocyte antigen,HLA）是目前所知人體最復(fù)雜、最具多態(tài)性的基因遺傳系統(tǒng)，位于第6號(hào)染色體短臂，具有高度的遺傳多態(tài)性，在同種異體組織器官移植及移植物的急性排斥反應(yīng)中起重要作用。近年來，隨著DNA測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，新的等位基因不斷被發(fā)現(xiàn)。我們?cè)趯?duì)2018年中國造血干細(xì)胞捐獻(xiàn)者資料庫陜西分庫入庫樣本進(jìn)行A/B/C/DRB1/DQB1位點(diǎn)常規(guī)檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)3個(gè)樣本HLA-A位點(diǎn)疑似新等位基因，對(duì)這3個(gè)樣本采用基于ION S5TM平臺(tái)的下一代測(cè)序技術(shù)（Next Generation sequencing, NGS）進(jìn)行鑒定，經(jīng)向世界衛(wèi)生組織提交相關(guān)信息后，于2019年3月30日被WHO HLA因子命名委員會(huì)分別正式命名為HLA-A*02:897、HLAA*02:898、HLA-A*02:899。

材料與方法

1 標(biāo)本來源 2018年中華骨髓庫陜西分庫造血干細(xì)胞志愿捐獻(xiàn)者。先證者一為陜西籍、漢族、女性、32歲；先證者二為陜西籍、漢族、女性、19歲；先證者三為青海籍、蒙古族、女性、20歲。

2 主要試劑和儀器

2.1 主要試劑：北京天根血液基因組DNA提取試劑盒（批號(hào)：R7229北京TIANGEN）；SeCore?HLASBT分型試劑（批號(hào)：006、007、005、005、006美國One Lambda 公司）；NXTypeTMNGS測(cè)序試劑（批號(hào)：LOT 002 美國One Lambda 公司）。

2.2 主要儀器：生物安全柜（型號(hào)BC-1000ⅡA，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司）；核酸檢測(cè)儀（型號(hào)Gene Quant pro，Biochrom公司）；PCR擴(kuò)增儀（型號(hào)SENSO QUEST，圣歐國際有限公司）；DNA測(cè)序分析儀（型號(hào)3730xl，美國ABI公司）；ION S5TM測(cè)序儀（美國One Lambda 公司）。

3 方法

3.1 標(biāo)本采集和基因組DNA的提?。翰杉驹妇璜I(xiàn)者外周靜脈血5 mL（EDTA抗凝），采用北京天根血液基因組DNA提取試劑盒，嚴(yán)格按照試劑盒操作說明提取DNA，應(yīng)用Gene Quant核酸蛋白檢測(cè)儀測(cè)定濃度和純度。

3.2 PCR-SBT（Sanger測(cè)序）：嚴(yán)格按照SeCore?HLA-SBT分型試劑盒說明書對(duì)提取的DNA進(jìn)行測(cè)序分析。參照王天菊等[1-2]提及的方法。電泳序列導(dǎo)入uTYPE?（Applied Biosystems，F(xiàn)oster City，CA，USA）分析軟件進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，樣本1相對(duì)于HLAA*02:01，02:07:01，第3外顯子520位有一個(gè)堿基差異；樣本2相對(duì)于HLA-A*02:06，33:03，在第4外顯子641位有一個(gè)堿基差異；樣本3相對(duì)于HLAA*02:01:01，02:01:01，第4外顯子652位有一個(gè)堿基差異。

3.3 PCR-SBT（Sanger測(cè)序）：進(jìn)一步采用NGS方法對(duì)3個(gè)樣本進(jìn)行分析，以確認(rèn)堿基變異以及變異的具體位置。二代測(cè)序主要分為文庫制備，模板制備，測(cè)序反應(yīng)和數(shù)據(jù)分析三大步驟。① 文庫制備：測(cè)定DNA濃度后均一化，采用Thermo Fisher Scientific的NXTypeTM NGS試劑擴(kuò)增。擴(kuò)增產(chǎn)物濃度均一化，將處理好的產(chǎn)物片段化，接頭連接，末端修復(fù)，加標(biāo)簽，磁珠純化選擇目標(biāo)片段。二次擴(kuò)增，純化和定量后，將產(chǎn)物進(jìn)行等摩爾混合。② 模板制備：制備好的文庫進(jìn)行單克隆擴(kuò)增。③ 測(cè)序反應(yīng)和數(shù)據(jù)分析：將擴(kuò)增產(chǎn)物加載至芯片上，在Ion S5測(cè)序平臺(tái)上加入4種脫氧核苷酸，開始測(cè)序反應(yīng)，采用Type Stream Visual軟件指定HLA-A/B/C/DRB1/DQB1/DPB1等位點(diǎn)基因型。

結(jié) 果

1 PCR-SBT（Sange測(cè)序）分型結(jié)果 將序列導(dǎo)入uTYPE?分析軟件發(fā)現(xiàn)，3例樣本A位點(diǎn)首次直接測(cè)序結(jié)果與目前所有已知A位點(diǎn)等位基因序列均不完全一致。樣本1相對(duì)于其同源性最高的雜合序列HLAA*02:01，02:07:01，第3外顯子區(qū)域520位有一個(gè)堿基變異（見圖1A）；樣本2相對(duì)于其同源性最高的雜合序列HLA-A*02:06，33:03在第4外顯子區(qū)域641位有一個(gè)堿基變異（見圖1B）；樣本3相對(duì)于其同源性最高的等位基因組合HLA-A*02:01:01，02:01:01，第4外顯子區(qū)域652位有一個(gè)堿基變異（見圖1C），經(jīng)二次復(fù)核，3例樣本A位點(diǎn)測(cè)序結(jié)果均與第一次相同。為了明確變異堿基位于哪個(gè)等位基因，進(jìn)一步用NGS方法進(jìn)行分析。

圖1A 樣本1 HLA-A位點(diǎn)測(cè)序結(jié)果；圖1B 樣本2 A位點(diǎn)測(cè)序結(jié)果；圖1C 樣本3 A位點(diǎn)測(cè)序結(jié)果

2 NGS結(jié)果 NGS對(duì)HLA I類位點(diǎn)全長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)序，發(fā)現(xiàn)3例樣本均攜帶1個(gè)HLA-A新等位基因。樣本1與同源性最高的A* 02:07:01:01相比，在第3外顯子520位置發(fā)生了G＞A堿基變異，導(dǎo)致第174密碼子由GCC＞ACC，氨基酸由丙氨酸變?yōu)樘K氨酸（Ala＞Thr）；樣本2與同源性最高的A*02:06:01:01相比，在第4外顯子641置位發(fā)生C＞T堿基變異，導(dǎo)致第214密碼子由ACT＞ATT，氨基酸由蘇氨酸變成異亮氨酸（Thr＞Ile）；樣本3與同源性最高的A*02:01:01:01相比，在第4外顯子652位置發(fā)生了G＞C堿基變異，導(dǎo)致第218位密碼子由GTC＞CTC，氨基酸由纈氨酸變成亮氨酸（Val＞Leu）。新等位基因與其同源性最高的等位基因部分核苷酸比對(duì)見圖2。

圖2 未知等位基因與同源等位基因部分核苷酸比對(duì)，差異核苷酸位置如箭頭所示

3 新等位基因確認(rèn)及命名 將3例樣本的NGS單鏈序列提交給Genbank，得到的Bankit ID及相關(guān)數(shù)據(jù)上報(bào)給WHO HLA因子命名委員，于2019年9月30日被WHO HLA因子命名委員會(huì)分別正式命名為HLA-A*02:897（HWS10056319）、HLAA*02:898（HWS10056321）、HLA-A*02:899（HWS10053323）。

4 3例樣本HLA-A/B/C/DRB1/DQB1/DPB1位點(diǎn)高分辨確認(rèn)分型結(jié)果 經(jīng)SBT（Sanger測(cè)序）分型和NGS二次確認(rèn)，3例樣本基因型如表1。

表1 3例樣本高分辨分型結(jié)果

討 論

HLA-A是HLA-I類基因，編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物以糖蛋白的形式幾乎表達(dá)在所有有核細(xì)胞表面。HLA-I類分子的重鏈（α鏈）胞外段有三個(gè)結(jié)構(gòu)域（α1、α2、α3），其中α1、α2兩個(gè)結(jié)構(gòu)域共同組成抗原結(jié)合槽，α3及β2-m屬于免疫球蛋白超家族結(jié)構(gòu)（IgSF）域。已經(jīng)證實(shí)HLA-I類基因的第2、3、4外顯子分別編碼α鏈的α1、α2、α3結(jié)構(gòu)域，本次實(shí)驗(yàn)中確認(rèn)的新等位基因A*02:897與A*02:07:01相比，在第3外顯子520位發(fā)生G＞A堿基變異，導(dǎo)致第174位氨基酸由丙氨酸（AIa）變?yōu)樘K氨酸（Thr）,α2結(jié)構(gòu)域氨基酸的改變可能會(huì)影響抗原結(jié)合的特異性以及TCR識(shí)別作用，從而引起不同的免疫應(yīng)答；A*02:898與A*02:06:01相比，在第4外顯子641位發(fā)生了1個(gè)堿基變異，導(dǎo)致第214位氨基酸由蘇氨酸（Thr）變?yōu)楫惲涟彼幔↖le）；A*02:899與A*02:01:01相比，在第4外顯子652位發(fā)生了1個(gè)堿基變異，導(dǎo)致第218位氨基酸由纈氨酸（Val）變?yōu)榱涟彼幔↙eu）而這兩個(gè)變異均位于α3結(jié)構(gòu)域，推測(cè)該變異更多的影響HLA分子的穩(wěn)定性，是否會(huì)引起HLA分子表達(dá)量的改變，是我們后續(xù)的研究方向。

目前，應(yīng)用于臨床HLA的檢測(cè)方法主要有序列特異性寡核苷酸探針、序列特異性引物、PCR-SBT、NGS等[3-5]。PCR-SBT被譽(yù)為HLA基因分型的金標(biāo)準(zhǔn)，隨著等位基因數(shù)量的增加，同一位點(diǎn)不同等位基因序列堿基差異越來越小，造成檢測(cè)區(qū)分難度相對(duì)增加。等位基因同源性以及擴(kuò)增區(qū)域等限制性因素的影響，測(cè)序結(jié)果存在多種等位基因組合在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)具有相同的雜合序列，模棱兩可組合出現(xiàn)越來越多[6-7]。在HLA PCR-SBT分型過程中存在模棱兩可組合時(shí)，需要通過增加檢測(cè)外顯子測(cè)序范圍、組特異性引物單鏈擴(kuò)增、特異性引物測(cè)序、NGS等方法進(jìn)一步區(qū)分。本文中3例樣本在使用PCR-SBT（Sanger法）檢測(cè)時(shí)，HLA-A位點(diǎn)均發(fā)生了堿基變異，但無法確認(rèn)變異堿基位于哪一條染色體上，當(dāng)用原方法復(fù)試排除了人為因素及實(shí)驗(yàn)誤差的影響后，我們采用了NGS測(cè)序，得到了新等位基因的堿基序列，從而鑒定了3個(gè)HLA-A新等位基因。NGS采用了大規(guī)模矩陣結(jié)構(gòu)的微陣列分析技術(shù)，將所有短的單體型DNA片段序列與數(shù)據(jù)可參考序列比對(duì)，通過擬合計(jì)算，拼接成完整的全長(zhǎng)序列。NGS技術(shù)應(yīng)用于HLA等位基因測(cè)序主要有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，第一，針對(duì)HLA單鏈測(cè)序，分別得到特定單一等位基因序列，很大程度上減少了模棱兩可的結(jié)果；第二，NGS技術(shù)檢測(cè)區(qū)域更廣、相位分明，在HLA高分辨分型中鑒定出大量的新等位基因和罕見等位基因，極大豐富了人類HLA數(shù)據(jù)庫及其多態(tài)性，也為選擇最適供者提供更多信息。

截至2021年1月, HLA-A位點(diǎn)的等位基因數(shù)目已達(dá)6 425個(gè)，其中HLA-A*02家族包含了1 410個(gè)等位基因（A*02:01:01:01-A*02:954)，為多態(tài)性最高的等位基因家族，在不同地區(qū)和種族中的分布存在較大差異。世界三大主要人種的HLA-A*02等位基因的頻率分別為：北美高加索人0.289 5，北美黑人0.185 7，東方人0.335 5[8]。在中國人中HLA-A*02更為常見，且南北方差異不大，南方漢族0.337 0，北方漢族0.367 0，西安地區(qū)漢族0.300 3[9]。自本實(shí)驗(yàn)室2010年開展對(duì)HLA進(jìn)行SBT檢測(cè)以來，在對(duì)17 000份造血干細(xì)胞捐獻(xiàn)者的檢測(cè)中未發(fā)現(xiàn)A*02:897、A*02:898、A*02:899的其他個(gè)體，所以推測(cè)這三個(gè)等位基因?yàn)楹币娦?，下一步將?duì)先證者進(jìn)行家系調(diào)查，明確新等位基因是屬于穩(wěn)定遺傳還是個(gè)體變異，以及新等位基因所在的單體型、座位間連鎖情況及其地域性、遺傳情況等，進(jìn)一步深入研究新等位基因在人群中的頻率分布及功能。

近年來，隨著HLA分型技術(shù)的廣泛應(yīng)用和中華骨髓庫的不斷壯大，新的HLA等位基因不斷被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道。新基因的發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)大了HLA遺傳系統(tǒng)的多樣性，豐富了HLA數(shù)據(jù)庫，為需要進(jìn)行器官移植和造血干細(xì)胞移植的患者找到更適宜的供者，減少急性排斥反應(yīng)的發(fā)生，提高了移植存活率；同時(shí)也為研究HLA與疾病相關(guān)性、親子鑒定、個(gè)體識(shí)別以及群體遺傳學(xué)等提供必需的基本數(shù)據(jù)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突