mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-HDI-2182mimmun-2182Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESHLA генетическое разнообразие русской популяции, выявленное методом секвенирования следующего поколенияHLA diversity in the Russian population assessed by next generation sequencinghttps://orcid.org/0000-0002-0110-3314ХамагановаЕ. Г.KhamaganovaE. G.

Екатерина Георгиевна Хамаганова — доктор биологических наук, заведующая лабораторией тканевого типирования.

125167, Moscow, Novy Zykovsky lane. Phone: 7(495) 613-24-76

Khamaganova Ekaterina G., PhD, MD (Biology), Head, Laboratory of Tissue Typing.

125167, Moscow, Novy Zykovsky lane. Phone: 7(495) 613-24-76

ekhamag@mail.ruЛеоновЕ. А.LeonovE. A.

Евгений Андреевич Леонов — врач лаборатории тканевого типирования.

Москва

Leonov Evgeniy A., Clinical Resident, Laboratory of Tissue Typing.

Moscow

leonov.evgeny.kld@mail.ruАбдрахимоваА. Р.AbdrakhimovaA. R.

Алена Руслановна Абдрахимова — научный сотрудник лаборатории тканевого типирования.

Москва

Abdrakhimova Alena R., Research Associate, Laboratory of Tissue Typing.

Moscow

alena0693@yandex.ruХижинскийС. П.KhizhinskiyS. P.

Станислав Павлович Хижинский — врач лаборатории тканевого типирования.

Москва

Khizhinskiy Stanislav P., Clinical Resident, Laboratory of Tissue Typing.

Moscow

woodos@mail.ruГапоноваТ. В.GaponovaT. V.

Татьяна Владимировна Гапонова — кандидат медицинских наук, первый заместитель генерального директора.

Москва

Gaponova Tatiana V., PhD (Medicine), First Deputy Director.

Moscow

gaponova.t@blood.ruСавченкоВ. Г.SavchenkoV. G.

Валерий Григорьевич Савченко — доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, генеральный.

Москва

Savchenko Valeriy G., PhD, MD (Medicine), Professor, Full Member, Russian Academy of Sciences, General Director.

Moscow

director@blood.ruФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр гематологии Министерства здравоохранения РФРоссияNational Research Center for HematologyRussian Federation202121062021233509522Copyright © Хамаганова Е.Г., Леонов Е.А., Абдрахимова А.Р., Хижинский С.П., Гапонова Т.В., Савченко В.Г., 20212021Хамаганова Е.Г., Леонов Е.А., Абдрахимова А.Р., Хижинский С.П., Гапонова Т.В., Савченко В.Г.Khamaganova E.G., Leonov E.A., Abdrakhimova A.R., Khizhinskiy S.P., Gaponova T.V., Savchenko V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mimmun.ru/mimmun/article/view/2182

Секвенирование следующего поколения позволяет проводить полногенное типирова-ние генов HLA с разрешением на уровне отдельного аллеля. Цель настоящего исследования — изучить частоту и разнообразие HLA-аллелей у доноров гемопоэтических стволовых клеток регистра ФГБУ «НМИЦ гематологии» Минздрава России, самоопределившихся как русские, включая вариации в регионах генов, не типируемых в рутине. В исследование включены 1510 доноров. HLA-генотипирование проводили методом секвенирования следующего поколения. Библиотеки готовили с помощью набора AllType NGS Amplification Kits (One Lambda, США). Секвенирование проводили на платформе MiSeq (Illumina, США). Анализ последовательностей HLA-генов проводили при помощи компьютерной программы TypeStream Visual Software (One Lambda, США), версия V2.0.0.68 и базы данных IPD-IMGT/HLA 3.40.0.1. Частоты аллелей, гаплотипов, соответствия равновесию Хар-ди-Вейнберга определяли с помощью компьютерной программы Arlequin 3.5 методом максимального правдоподобия с использованием алгоритма максимизации ожидания результатов. Выявлено 82 HLA-A аллеля, 156 HLA-В аллелей, 85 HLA-С аллелей с разрешением на уровне 4-го поля. Также определено 45 HLA-DRB1 аллелей и 18 аллелей HLA-DQB1 (с разрешением на уровне 2-3-го полей). Установлено, что доноры регистра ГСК «НМИЦ гематологии», самоопределившиеся как русские, характеризуется значительным разнообразием HLA-аллелей. Об этом свидетельствуют: большое число аллелей каждого HLA-гена; значительный процент аллелей, выявленный только один раз; существенное число новых аллелей, которые отсутствуют в базе данных IPD-IMGT/HLA. Значительным HLA генетическим разнообразием популяция русских обязана аллелям с низкой встречаемостью. От 25% до 32% HLA-аллелей класса I выявлялись только по одному разу. Новые аллели были связаны с единичными нуклеотидными заменами, которые имели место как в экзонах, так и в интронах. Наиболее распространенные HLA-аллели на уровне 4-го поля это: A*02:01:01:01 (27,1%), C*07:02:01:03 (13,1%), A*03:01:01:01 (13,0%), B*07:02:01:01 (13, 0%), A*01:01:01:01 (11,6%) и C*07:01:01:01/16 (10,4%). Установлено, что распространенные HLA-аллели у русских не всегда относятся к распространенным / хорошо документированным аллелям имеющихся каталогов. Полученные в исследовании данные могут быть использованы в качестве референсных для оценки частоты встречаемости HLA-аллелей в русской популяции, для правильной оценки распространенности тех или иных HLA-аллелей при поиске донора для трансплантации аллогенных гемопоэтических стволовых клеток, а также при проведении изучения ассоциаций HLA-аллелей с различными заболеваниями и при популяционных исследованиях.

Next generation sequencing is used to determine full-length sequences of HLA genes at the 4-field (allelic) resolution. The study was aimed at determining frequency and diversity of HLA alleles in a cohort of blood donors from the Registry of the National Research Center for Hematology who design ated themselves as Russians (including some not routinely typed variations in HLA gene regions). The studied population consisted of 1510 donors. HLA typing was performed by next generation sequencing. Libraries were performed with AllType NGS Amplification Kits (One Lambda, USA) and sequenced using MiSeq (Illumina, USA). Data analysis used the TypeStream Visual Software V2.0.0.68 (One Lambda, USA) and IPD-IMGT/HLA database 3.40.0.1. Arlequin 3.5 software was used for estimation of allele and haplotype frequencies, deviation from Hardy-Weinberg equilibrium. 82 HLA-A, 156 HLA-В and 85 HLA-С alleles were identified with four-field resolution. 45 HLA-DRB1 and 18 HLA-DQB1 alleles were identified with 2-3-field resolution. Considerable HLA diversity was found among the donors self-designated as Russians: the population had large numbers of distinct alleles at each HLA gene, high percentage of alleles (25-32% of HLA class I) were revealed only once. Sufficient numbers of new alleles were registered which are absent in the IPD-IMGT/HLA database. Considerable allelic diversity in Russian population is due to low-incidence alleles. Despite this diversity, the majority of HLA alleles detected at each locus were common. Significant HLA diversity of the donors was connected with a large number of alleles with rare occurrence. The novel alleles identified in our study differed from the known alleles by single nucleotide substitutions. The most common alleles at the four-field level were as follows: A*02:01:01:01 (27.1%), C*07:02:01:03 (13.1%), A*03:01:01:01 (13.0%), B*07:02:01:01 (13.0%), A*01:01:01:01 (11.6%) and C*07:01:01:01/16 (10.4%). The HLA alleles, which are common for Russian populations, are not always common or well-documented alleles in present catalogues. The data obtained in this study may be used as a reference sample for estimation of HLA allele frequencies in Russian population, for proper frequency evaluation of specific alleles when searching donors for allogeneic hematopoietic stem cell transplantation, as well as for association studies between HLA alleles and different diseases, and for research in population genetics.

HLAаллелиразнообразиесеквенирование следующего поколенияHLAallelesdiversitynext generation sequencingReferencesАфанасьев Б.В., Зубаровская Л.С., Алянский А.Л., Паина О.В., Боровкова А.С., Кузьмич Е.В., Быкова Т.А., Деев РВ., Исаев А.А. Выбор донора при аллогенной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток // Российский журнал детской гематологии и онкологии, 2016. Т. 3, № 3. С. 30-36.Afanasiev B.V., Zubarovskaya L.S., Alyanskiy A.L., Paina O.V, Borovkova A.S., Kuzmich Ye.V., Bykova T.A., Deev R.V., Isaev A.A. Selection of donor of allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Rossiyskiy zhurnal detskoy gematologii i onkologii = Russian Journal of Pediatric Hematology and Oncology, 2016, Vol. 3, no. 3, pp. 30-36. (In Russ.)Савченко В.Г. Протоколы трансплантации аллогенных гемопоэтических стволовых клеток. М.: Практика, 2020. 320 с.Protocols for transplantation of allogeneic hematopoetic stem cells]. Moscow: Praktika, 2020. 320 p.Хамаганова Е.Г., Кузьминова Е.П., Чапова Р.С., Гапонова Т.В., Савченко В.Г. HLA-A*/B*C*/DRB1*/ DQBG-гены и гаплотипы у доноров костного мозга регистра ФГБУ «Гематологический научный центр» Минздрава России, самоопределившихся как русские // Гематология и трансфузиология, 2017. Т. 62, №2. С. 65-70.Khamaganova E.G., Kuzminova E.P., Chapova R.S., Gaponova T.V, Savchenko V.G. HLA-A*/B*C*/ DRB1*/DQB1-genes and haplotypes in donors of bone marrow with self-assessment as the Russians (Registry of National Research Center for Hematology). Gematologiya i transfuziologiya = Hematology and Transfusiology, 2017, Vol. 62, no. 2, pp. 65-70. (In Russ.)Cano P, Klitz W, Mack S.J., Maiers M., Marsh S.G.E., Noreen H., Reed E.F., Senitzer D., Setterholm M., Smith A., Fernandez-Vina M. Common and well-documented HLA alleles: report of the Ad-Hoc Committee of the American Society for Histocompatiblity and Immunogenetics. Hum. Immunol., 2007, Vol. 68, no. 5, pp. 392-417.Cano P, Klitz W, Mack S.J., Maiers M., Marsh S.G.E., Noreen H., Reed E.F., Senitzer D., Setterholm M., Smith A., Fernandez-Vina M. Common and well-documented HLA alleles: report of the Ad-Hoc Committee of the American Society for Histocompatiblity and Immunogenetics. Hum. Immunol., 2007, Vol. 68, no. 5, pp. 392-417.Creary L.E., Gangavarapu S., Mallempati K.C., Montero-Martln G., Caillier S.J., Santaniello A., Hollenbach J.A., Oksenberg J.R., Fernandez-Vina M.A. Next-generation sequencing reveals new information about HLA allele and haplotype diversity in a large European American population. Hum. Immunol., 2019, Vol. 80, no. 10, pp. 807-822.Creary L.E., Gangavarapu S., Mallempati K.C., Montero-Martln G., Caillier S.J., Santaniello A., Hollenbach J.A., Oksenberg J.R., Fernandez-Vina M.A. Next-generation sequencing reveals new information about HLA allele and haplotype diversity in a large European American population. Hum. Immunol., 2019, Vol. 80, no. 10, pp. 807-822.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. Res., 2010, Vol. 10, no. 3, pp. 564-567.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. Res., 2010, Vol. 10, no. 3, pp. 564-567.Fernandez-Vina M.A., Klein J.P, Haagenson M., Spellman S.R., Anasetti C., Noreen H., Baxter-Lowe L.A., Cano P, Flomenberg N.L., Confer D.L., Horowitz M.M., Oudshoorn M., Petersdorf E.W., Setterholm M., Champlin R., Lee S.J., de Lima M. 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, Vol. 121, no. 22, pp. 4603-4610.Fernandez-Vina M.A., Klein J.P, Haagenson M., Spellman S.R., Anasetti C., Noreen H., Baxter-Lowe L.A., Cano P, Flomenberg N.L., Confer D.L., Horowitz M.M., Oudshoorn M., Petersdorf E.W., Setterholm M., Champlin R., Lee S.J., de Lima M. 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, Vol. 121, no. 22, pp. 4603-4610.Furst D., Muller C., Vucinic V, Bunjes D., Herr W, Gramatzki M., Schwerdtfeger R., Arnold R., Einsele H., Wulf G., Pfreundschuh M., Glass B., Schrezenmeier H., Schwarz K., Mytilineos J. High-resolution HLA matching in hematopoietic stem cell transplantation: a retrospective collaborative analysis. Blood, 2013, Vol. 122, no. 18, pp. 3220-3229.Furst D., Muller C., Vucinic V, Bunjes D., Herr W, Gramatzki M., Schwerdtfeger R., Arnold R., Einsele H., Wulf G., Pfreundschuh M., Glass B., Schrezenmeier H., Schwarz K., Mytilineos J. High-resolution HLA matching in hematopoietic stem cell transplantation: a retrospective collaborative analysis. Blood, 2013, Vol. 122, no. 18, pp. 3220-3229.Galluzzo M., Andreani M., Testi M., Chimenti S., Talamonti M. HLA-C*18:01: a rare allele in the European Caucasian population coinciding with difficult-to-treat plaque psoriasis. Mol. Diagn. Ther., 2016, Vol. 20, no. 3, pp. 227-230.Galluzzo M., Andreani M., Testi M., Chimenti S., Talamonti M. HLA-C*18:01: a rare allele in the European Caucasian population coinciding with difficult-to-treat plaque psoriasis. Mol. Diagn. Ther., 2016, Vol. 20, no. 3, pp. 227-230.Gonzalez-Galarza F.F., McCabe A., Melo dos Santos E.J., Jones J., Takeshita L., Ortega-Rivera N.D., Del Cid-Pavon G.M., Ramsbottom K., Ghattaoraya G., Alfirevic A., Middleton D., Jones A.R. Allele frequency net database (AFND) 2020 update: gold-standard data classification, open access genotype data and new query tools. Nucleic Acids Res., 2020, Vol. 48, Issue D1, pp. D783-D788.Gonzalez-Galarza F.F., McCabe A., Melo dos Santos E.J., Jones J., Takeshita L., Ortega-Rivera N.D., Del Cid-Pavon G.M., Ramsbottom K., Ghattaoraya G., Alfirevic A., Middleton D., Jones A.R. Allele frequency net database (AFND) 2020 update: gold-standard data classification, open access genotype data and new query tools. Nucleic Acids Res., 2020, Vol. 48, Issue D1, pp. D783-D788.Hou L., Enriquez E., Persaud M., Steiner N., Oudshoorn M., Hurley C.K. Next generation sequencing characterizes HLA diversity in a registry population from the Netherlands. HLA, 2019, Vol. 93, no. 6, pp. 474-483.Hou L., Enriquez E., Persaud M., Steiner N., Oudshoorn M., Hurley C.K. Next generation sequencing characterizes HLA diversity in a registry population from the Netherlands. HLA, 2019, Vol. 93, no. 6, pp. 474-483.Hurley C.K., Hou L., Lazaro A., Gerfen J., Enriquez E., Galarza P, Rodriguez Cardozo M.B., Halagan M., Maiers M., Behm D., Ng J. Next generation sequencing characterizes the extent of HLA diversity in an Argentinian registry population. HLA, 2018, Vol. 91, no. 3, pp. 175-186.Hurley C.K., Hou L., Lazaro A., Gerfen J., Enriquez E., Galarza P, Rodriguez Cardozo M.B., Halagan M., Maiers M., Behm D., Ng J. Next generation sequencing characterizes the extent of HLA diversity in an Argentinian registry population. HLA, 2018, Vol. 91, no. 3, pp. 175-186.Lee S.J., Klein J., Haagenson M., Baxter-Lowe L.A., Confer D.L., Eapen M., Fernandez-Vina M., Flomenberg N., Horowitz M., Hurley C.K., Noreen H., Oudshoorn M., Petersdorf E., Setterholm M., Spellman S., Weisdorf D., Williams T.M., Anasetti C. High-resolution donor-recipient HLA matching contributes to the success of unrelated donor marrow transplantation. Blood, 2007, Vol. 110, no. 13, pp. 4576-1483.Lee S.J., Klein J., Haagenson M., Baxter-Lowe L.A., Confer D.L., Eapen M., Fernandez-Vina M., Flomenberg N., Horowitz M., Hurley C.K., Noreen H., Oudshoorn M., Petersdorf E., Setterholm M., Spellman S., Weisdorf D., Williams T.M., Anasetti C. High-resolution donor-recipient HLA matching contributes to the success of unrelated donor marrow transplantation. Blood, 2007, Vol. 110, no. 13, pp. 4576-1483.Little A.M., Green A., Harvey J., Latham K., Marsh S.G.E., Poulton K., Sage D. BSHI guideline: HLA matching and donor selection for haematopoietic progenitor cell transplantation. Int. J. Immunogenet., 2016, Vol. 43, no. 5, pp. 263-286.Little A.M., Green A., Harvey J., Latham K., Marsh S.G.E., Poulton K., Sage D. BSHI guideline: HLA matching and donor selection for haematopoietic progenitor cell transplantation. Int. J. Immunogenet., 2016, Vol. 43, no. 5, pp. 263-286.Mack S.J., Cano P., Hollenbach J.A. Common and well-documented HLA alleles: 2012 update to the CWD catalogue. Tissue Antigens, 2013, Vol. 81, no. 4, pp. 194-203.Mack S.J., Cano P., Hollenbach J.A. Common and well-documented HLA alleles: 2012 update to the CWD catalogue. Tissue Antigens, 2013, Vol. 81, no. 4, pp. 194-203.Marsh S.G.E., Albert E.D., Bodmer W.F. Tissue Antigens, 2010, Vol. 75, no. 4, pp. 291-455.Marsh S.G.E., Albert E.D., Bodmer W.F. Tissue Antigens, 2010, Vol. 75, no. 4, pp. 291-455.Mayor N.P., Hayhurst J.D., Turner T.R. Recipients receiving better HLA-matched hematopoietic cell transplantation grafts, uncovered by a novel HLA typing method, have superior survival: a retrospective study. Biol. Blood Marrow Transplant., 2019, Vol. 25, no. 1, pp. 443-450.Mayor N.P., Hayhurst J.D., Turner T.R. Recipients receiving better HLA-matched hematopoietic cell transplantation grafts, uncovered by a novel HLA typing method, have superior survival: a retrospective study. Biol. Blood Marrow Transplant., 2019, Vol. 25, no. 1, pp. 443-450.Meyer D.C., Aguiar V.R., Bitarello B.D., Brandt C.D.Y., Nunes K. A genomic perspective on HLA evolution. Immunogenetics, 2018, Vol. 70, no. 1, pp. 5-27.Meyer D.C., Aguiar V.R., Bitarello B.D., Brandt C.D.Y., Nunes K. A genomic perspective on HLA evolution. Immunogenetics, 2018, Vol. 70, no. 1, pp. 5-27.Morishima S., Ogawa S., Matsubara A., Kawase T., Nannya Y., Kashiwase K., Satake M., Saji H., Inoko H., Kato S., Kodera Y., Sasazuki T., Morishima Y., Japan Marrow Donor Program. Impact of highly conserved HLA haplotype on acute graft-versus-host disease. Blood, 2010, Vol. 115, no. 23, pp. 4664-4670.Morishima S., Ogawa S., Matsubara A., Kawase T., Nannya Y., Kashiwase K., Satake M., Saji H., Inoko H., Kato S., Kodera Y., Sasazuki T., Morishima Y., Japan Marrow Donor Program. Impact of highly conserved HLA haplotype on acute graft-versus-host disease. Blood, 2010, Vol. 115, no. 23, pp. 4664-4670.Nunes J.M., Buhler S., Roessli D., Sanchez-Mazas A. HLA-net 2013 collaboration. The HLA-net GENE[RATE] pipeline for effective HLA data analysis and its application to 145 population samples from Europe and neighbouring areas. Tissue Antigens, 2014, Vol. 83, no. 5, pp. 307-323.Nunes J.M., Buhler S., Roessli D., Sanchez-Mazas A. HLA-net 2013 collaboration. The HLA-net GENE[RATE] pipeline for effective HLA data analysis and its application to 145 population samples from Europe and neighbouring areas. Tissue Antigens, 2014, Vol. 83, no. 5, pp. 307-323.Petersdorf E.W, Malkki M., Gooley T.A., Martin P, Guo Z. MHC haplotype matching for unrelated hematopoietic cell transplantation. PLoS Med., 2007, Vol. 4, no 1, e8. doi: 10.1371/journal.pmed.0040008.Petersdorf E.W, Malkki M., Gooley T.A., Martin P, Guo Z. MHC haplotype matching for unrelated hematopoietic cell transplantation. PLoS Med., 2007, Vol. 4, no 1, e8. doi: 10.1371/journal.pmed.0040008.Pidala J., Lee S.J., Ahn K.W Nonpermissive HLA-DPB1 mismatch increases mortality after myeloablative unrelated allogeneic hematopoietic cell transplantation. Blood, 2014, Vol. 124, no. 16, pp. 2596-2606.Pidala J., Lee S.J., Ahn K.W Nonpermissive HLA-DPB1 mismatch increases mortality after myeloablative unrelated allogeneic hematopoietic cell transplantation. Blood, 2014, Vol. 124, no. 16, pp. 2596-2606.Sanchez-Mazas A., Nunes J.M., Middleton D., Sauter J., Buhler S., McCabe A., Hofmann J., Baier D.M., Schmidt A.H., Nicoloso G., Andreani M., Grubic Z., Tiercy J.M., Fleischhauer K. 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, Vol. 89, no. 2, pp. 104-113.Sanchez-Mazas A., Nunes J.M., Middleton D., Sauter J., Buhler S., McCabe A., Hofmann J., Baier D.M., Schmidt A.H., Nicoloso G., Andreani M., Grubic Z., Tiercy J.M., Fleischhauer K. 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, Vol. 89, no. 2, pp. 104-113.Tiercy J.-M. How to select the best available related or unrelated donor of hematopoietic stem cells? Haematologica, 2016, Vol. 101, no. 6, pp. 680-687.Tiercy J.-M. How to select the best available related or unrelated donor of hematopoietic stem cells? Haematologica, 2016, Vol. 101, no. 6, pp. 680-687.Vazirabad I., Chhabra S., Nytes J., Mehra V, Narra R.K., Szabo A., Jerkins J.H., Dhakal B., Hari P, Anderson M.W Direct HLA genetic comparisons identify highly matched unrelated donor-recipient pairs with improved transplantation outcome. Biol. Blood Marrow Transplant., 2019, Vol. 25, no. 1, pp. 921-931.Vazirabad I., Chhabra S., Nytes J., Mehra V, Narra R.K., Szabo A., Jerkins J.H., Dhakal B., Hari P, Anderson M.W Direct HLA genetic comparisons identify highly matched unrelated donor-recipient pairs with improved transplantation outcome. Biol. Blood Marrow Transplant., 2019, Vol. 25, no. 1, pp. 921-931.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.