HLA генетическое разнообразие русской популяции, выявленное методом секвенирования следующего поколения

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.

1. Афанасьев 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.

2. Савченко В.Г. Протоколы трансплантации аллогенных гемопоэтических стволовых клеток. М.: Практика, 2020. 320 с.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. Marsh S.G.E., Albert E.D., Bodmer W.F. Tissue Antigens, 2010, Vol. 75, no. 4, pp. 291-455.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. 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.