VAI TRÒ CỦA HỆ THỐNG HLA TRONG GHÉP TẠNG VÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GIẢI TRÌNH TỰ THẾ HỆ MỚI TRONG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HLA

VAI TRÒ CỦA HỆ THỐNG HLA TRONG GHÉP TẠNG VÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GIẢI TRÌNH TỰ THẾ HỆ MỚI TRONG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HLA MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH SÁCH HÌNH iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ.

VAI TRÒ CỦA HỆ THỐNG HLA TRONG GHÉP TẠNG VÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GIẢI TRÌNH TỰ THẾ HỆ MỚI TRONG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HLA

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH SÁCH HÌNH iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HLA 1

1.1 Giới thiệu 1

1.2 Phân loại 2

1.3 Cấu trúc, sự đa hình và chức năng của các phân tử HLA 5

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến biểu hiện bề mặt 7

1.4.1 CIITA và NLRC5 7

1.4.2 Tính đa hình của promoter 8

1.4.3 Long-range promoter 9

1.4.4 Các biến dị trong ghép nối 9

1.4.5 Thay thế codon bắt đầu 10

1.4.6 Thay thế các vị trí polyadenyl hóa 10

1.4.7 Sự methyl hóa DNA 11

1.4.8 Quá trình biến đổi sau phiên mã 13

1.4.9 Độ ổn định vật lý và sự biểu hiện của protein 13

1.4.10 Hoạt động hấp thu của HLA 14

1.5 Sự đa dạng di truyền của HLA 16

1.5.1 Gen HLA 16

1.5.2 Microsatellite 17

1.5.3 SNP 17

1.5.4 Biến dị di truyền 17

1.6 Điều hòa gen HLA bằng cơ chế biểu sinh 18

1.7 Xét nghiệm HLA lâm sàng 19

1.7.1 Đánh giá huyết thanh của các kháng nguyên HLA 20

1.7.2 Đánh giá phân tử của các allele HLA 20

1.7.3 Sàng lọc kháng thể HLA và bắt chéo tế bào lympho 21

1.8 Các gợi ý cho việc cấy ghép 22

1.9 Các gợi ý đối với nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 23

1.10 Các vấn đề cần quan tâm 25

CHƯƠNG 2: VAI TRÒ CỦA HLA TRONG GHÉP TẠNG VÀ NGS-BASED HLA 27

2.1 Hệ thống HLA và cấy ghép 27

2.1.1 Cơ chế đào thải cấy ghép do kháng thể 27

2.1.2 Ghép tạng thể rắn 29

2.1.3 Ghép tế bào gốc tạo máu dị sinh 30

2.2 Kiểm tra kháng thể trước khi cấy ghép 32

2.2.1 Xác định sự không phù hợp kháng nguyên HLA không được chấp nhận và đánh giá rủi ro trong cấy ghép thận 32

2.2.2 Cấy ghép ở bệnh nhân mẫn cảm cao 34

2.2.3 Các chiến lược cấy ghép cho những bệnh nhân có độ nhạy cảm cao 34

2.2.4 Tác động của sự nhạy cảm đối với HLA đối với kết quả của các ca cấy ghép ngoài thận 35

2.3 Kiểm tra kháng thể sau khi cấy ghép 37

2.3.1 Thử nghiệm kháng thể HLA huyết thanh khi rối loạn chức năng bề mặt allograft 37

2.3.2 Sàng lọc sinh thiết theo quy trình để kiểm tra sau cấy ghép loại thải qua trung gian kháng thể 38

2.3.3 Sàng lọc kháng thể HLA huyết thanh nối tiếp sau cấy ghép 39

2.4 Phân loại HLA dựa vào kỹ thuật giải trình tự thế hệ mới (NGS) 40

2.5 HLA và các bệnh liên kết 42

2.6 Phân loại HLA dựa trên NGS trong nghiên cứu dân số và ứng dụng của nó để điều tra các bệnh liên kết HLA 43

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1: MHC của người trên vai ngắn của nhiễm sắc thể số 6 1Hình 1.2: Phức hợp HLA trên nhiễm sắc thể số 6 của người 4Hình 1.3: Giản đồ phân tử HLA lớp I (a) và lớp II (b) 5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ADCC Gây độc tế bào qua trung gian kháng thể phụ thuộc vào tế bào

NKAMR Sự thải loại qua trung gian kháng thể

APC Tế bào trình diện chuyên biệt kháng nguyên

BLS Hội chứng tế bào lympho trần

CDC Gây độc tế bào lympho phụ thuộc bổ thể

CIITA Transactivator lớp II

CMR Sự thải loại qua trung gian tế bào T

CpG Cytosine-guanine dinucleotide

DSA Kháng thể HLA đặc hiệu của người hiến tặng

ELISA Xét nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết với enzyme

GVHD Bệnh ghép vật chủ cấp tính

HLA Kháng nguyên bạch cầu người

HSCT Ghép tế bào gốc tạo máu

IFNγ Interferon γ

MFI Trung bình cường độ huỳnh quang

MHC Kháng nguyên phù hợp tổ chức của người

NGS Giải trình tự thế hệ mới

NK Tế bào giết chết tự nhiên

NLR Protein thụ thể giống NOD

NMDP Chương trình Người hiến tủy Quốc gia

PAS Vị trí polyadenyl hóa thay thế

PRA Tế bào tham gia tái kích hoạt kháng thể

SAB Xét nghiệm chuỗi kháng nguyên đơn

SNP Đa hình nucleotide đơn

SPI Phân tích miễn dịch pha rắn

TCR Thụ thể tế bào T

TG Bệnh cầu thận cấy ghép

UA Sự không chấp nhận kháng nguyên HLA không phù hợpUNOS Mạng lưới Chia sẻ Nội tạng Hoa Kỳ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HLA

1.1 Giới thiệu

Kháng nguyên bạch cầu người (HLA, còn được gọi là phức hợp khángnguyên phù hợp tổ chức của người 'MHC'), một đoạn 3,6 Mb của bộ genngười ở 6p21.3, mã hóa hơn 220 gen có chức năng đa dạng, bao gồm 20 gen

mã hóa protein miễn dịch Sự biểu hiện chủ yếu của các gen HLA điều chỉnhphản ứng miễn dịch thu được vì các gen HLA lớp I và HLA lớp II tương tácvới các thụ thể tế bào T (TCR) của tế bào CD8 + Tc và CD4 + Th, thông quacác cơ chế đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào và dịch thể, tươngứng Biểu hiện gen HLA được tiếp tục kích hoạt bởi các cytokine (ví dụ, IFN-

γ, IL-4) được tạo ra trong cả phản ứng miễn dịch bẩm sinh và thích ứng(Kishore and Petrek, 2018)

Vùng HLA có liên quan đến nhiều bệnh, chủ yếu có tính chất tự miễndịch hoặc truyền nhiễm Vùng HLA là vùng đa hình nhất trong bộ gen người

và chứa sáu gen HLA điển hình: lớp I A, -B, và -C và lớp II DRB1, -DQB1 và -DPB1 Các đa hình trong vùng HLA mở rộng cũng biểuhiện sự mất cân bằng liên kết (LD), bao gồm cả với các allele HLA điển hình

HLA-cụ thể Ở cấp độ protein, các biến thể trình tự trong vùng khe hở liên kếtpeptide của các phân tử HLA lớp I (xoắn α1 và α2) và HLA lớp II (domain β1)(domain tương tác HLA) tương tác với các TCR có đặc tính liên kết khángnguyên khác biệt và do đó có thể ảnh hưởng đến sự trình bày khángnguyên Các phân tử lớp I được tăng cường sự nhạy cảm bởi các gen thụ thểcủa tế bào giết chết tự nhiên (NK) (chẳng hạn như thụ thể giống Ig của tế bàosát thủ 'KIR') và bởi các tế bào thuộc dòng bạch cầu (thụ thể giống Ig bạch cầu'LIR') Do đó, các gen HLA và không phải gen HLA, các biến thể liên gen vàcác dạng đơn bội của chúng trong vùng HLA biểu hiện các locus đa gen vàảnh hưởng đến sự biểu hiện, liên kết peptide và sự ổn định của các phân tửHLA (Kishore and Petrek, 2018)

MHC của con người ánh xạ tới nhánh ngắn của nhiễm sắc thể số 6(6p21) và kéo dài khoảng 3,600 kilobase DNA MHC của con người được chiathành ba vùng (Choo, 2007)

Hình 1.1: MHC của người trên vai ngắn của nhiễm sắc thể số 6

Vùng lớp I chứa các gen HLA-A, HLA-B và HLA-C điển hình mã hóacác chuỗi nặng của phân tử lớp I (Choo, 2007)

Vùng lớp II bao gồm một loạt các vùng con, mỗi vùng chứa các gen A và

B mã hóa chuỗi α và β tương ứng Họ gen DR bao gồm một gen DRA duynhất và tối đa chín gen DRB (DRB1 đến DRB9) Các DRA gen mã hóa mộtchuỗi α không thay đổi và nó liên kết với chuỗi β khác nhau được mã hóa bởicác DRB gen Tính đặc hiệu của kháng nguyên HLA-DR (tức là, từ DR1 đếnDR18) được xác định bởi các chuỗi DRβ1 đa hình được mã hóa bởi các alleleDRB1 Các kiểu đơn bội HLA của một số allele DRB1 nhất định chứa các liênkết đặc biệt vị trí DRB3, DRB4 hoặc DRB5 Các họ DP và DQ đều có mộtgen biểu hiện cho chuỗi α và β và các gen giả chưa được biểu hiện bổ sung.Các DQA1 và DQB1 sản phẩm gen liên kết để tạo thành DQ phân tử và cácDPA1 và DPB1 sản phẩm hình thành các phân tử DP (Choo, 2007)

Vùng lớp III không mã hóa các phân tử HLA, nhưng chứa các gen chocác thành phần bổ thể (C2, C4, yếu tố B), 21-hydroxylase, các yếu tố hoại tửkhối u (TNFs) và một số gen khác (Choo, 2007)

Các halotype HLA

 Các gen HLA được liên kết chặt chẽ và toàn bộ MHC được thừa hưởngnhư một haplotype HLA theo kiểu Mendel từ mỗi bố mẹ Sự phân biệtcủa các haplotype HLA trong một gia đình có thể được chỉ định bởi cácnghiên cứu về HLA gia đình Hai anh chị em ruột có 25% cơ hội giốngnhau về kiểu gen HLA, 50% khả năng là đơn bội HLA (chia sẻ một loạihalotype) và 25% khả năng họ không có chung halotype HLA (Choo,2007)

 Sự kết hợp ngẫu nhiên có thể có của các kháng nguyên từ các locusHLA khác nhau trên một haplotype HLA là rất lớn, nhưng một số kiểuhaplotype HLA nhất định được tìm thấy thường xuyên hơn ở một sốquần thể so với dự kiến Hiện tượng này được gọi là mất cân bằng liênkết Ví dụ, HLA-A1, B8, DR17 là haplotype HLA phổ biến nhất ởngười da trắng, với tần suất 5% (Choo, 2007)

 HLA-G β2-microglobulin liên kết với các tiểu đơn vị gen chính và phụ

để tạo ra gen di truyền

MHC lớp II: có ba protein chính và hai protein MHC lớp II phụ được mãhóa bởi HLA

MHC chính lớp II: chúng được mã hóa bởi các locus HLA-DRB1,DRB3, DRB4 và DRB5 Các gen của lớp II kết hợp với nhau để tạo thành cácthụ thể protein dị số (αβ) thường được biểu hiện trên bề mặt của các tế bàotrình diện kháng nguyên (Mahdi, 2019)

 HLA-DP: chuỗi α được mã hóa bởi locus HLA-DPA1 và chuỗi β được

mã hóa bởi locus HLA-DPB1

 HLA-DQ: chuỗi α được mã hóa bởi locus HLA-DQA1 và chuỗi β được

mã hóa bởi locus HLA-DQB1

 HLA-DR: chuỗi α được mã hóa bởi locus HLA-DRA và chuỗi β (mỗingười chỉ có ba chuỗi)

MHC nhỏ cấp II: chúng được sử dụng trong quá trình xử lý nội bộ củakháng nguyên, tải các peptide kháng nguyên được tạo ra từ mầm bệnh vào cácphân tử HLA của tế bào trình diện kháng nguyên

 DM

 DO

Phức hợp HLA của một người được thừa hưởng di truyền từ cha mẹ của

họ (50% từ mỗi cha mẹ), vì vậy, bạn có nhiều khả năng kết hợp mạnh mẽ hơnvới anh chị em của mình hơn là với một thành viên ngẫu nhiên trong dân số;tuy nhiên, mỗi cặp anh chị em vẫn chỉ có 25% cơ hội hoàn toàn trùng khớp.Khả năng kết hợp hoàn hảo với một người không liên quan đến bạn là khoảng

1 trên 100,000 Do đó, càng gần nhau giữa hai người như anh em sinh đôi, hệthống miễn dịch của người nhận càng ít có khả năng tấn công các tế bào củangười hiến tặng (Mahdi, 2019)

Lớp I kháng nguyên bạch cầu người được tìm thấy trên bề mặt của tất cảcác tế bào có nhân, hiện diện trong các peptide nội bào cho đến hệ thống miễndịch Ngoài lớp I, HLA lớp II hiện diện trên các tế bào trình diện khángnguyên chuyên biệt (APC) Tuy nhiên, mức độ biểu hiện HLA trên mỗi tế bàokhông phải là tĩnh Các cytokine tiền viêm điều hòa sự biểu hiện cơ bản củaHLA lớp I trong tất cả các tế bào và sự hiện diện trong lớp II trên các tế bàokhông có APC như tế bào T và tế bào nội mô Ví dụ, trong các thí nghiệmnuôi cấy tế bào nội mô ở bò, sự biểu hiện MHC lớp I tổng thể tăng từ 7-13 lần

khi được kích thích bằng interferon γ (IFNγ) (Carey et al., 2019).

Sử dụng tế bào máu ngoại vi, đã phát hiện ra sự khác biệt gấp ba lầntrong tổng số biểu hiện HLA loại I hoặc loại II giữa các cá thể, điều này sẽ có

ý nghĩa đối với việc xác định kháng nguyên tổng thể trong môi trường cấyghép Hơn nữa, nghiên cứu cũng chỉ ra sự khác biệt tổng số lớp I là gấp ba lần,

sự thay đổi về mật độ bề mặt của kháng nguyên cụ thể HLAA2 là hơn 30 lần

giữa bảy cá thể (Carey et al., 2019).

Phân loại HLA đang rất có lợi và sẽ tiếp tục được hưởng lợi từ các ứngdụng NGS Việc xác định đặc điểm toàn diện và rõ ràng của các đa hình rộngrãi trong vùng HLA bằng NGS sẽ góp phần vào sự tiến bộ trong lĩnh vực HLA

và các mối liên quan bệnh tật bằng cách xác định chính xác các mối liên quannày ở cấp độ allele và bằng cách sử dụng dữ liệu chính xác từ các nghiên cứu

di truyền quần thể dựa trên NGS (Kishore and Petrek, 2018)

Hình 1.2: Phức hợp HLA trên nhiễm sắc thể số 6 của người

1.3 Cấu trúc, sự đa hình và chức năng của các phân tử HLA

Phân tử loại I bao gồm các chuỗi nặng được glycosyl hóa được mã hóabởi gen HLA loại I và β2-microglobulin ngoại bào liên kết không hóa trị (β2m)

β2m ở người là bất biến và gen của nó được lập bản đồ vào nhiễm sắc thể số

15 Chuỗi nặng loại I có ba vùng ngoại bào (α1, α2 và α3), vùng xuyên màng vàvùng nội chất Vùng α1 và α2 chứa các trình tự acid amin thay đổi và các vùngnày xác định đặc tính kháng nguyên của các phân tử HLA lớp I Domain α3 và

β2m cùng nhau tạo thành các nếp gấp giống như domain không đổiimmunoglobulin Chuỗi nặng α1 và α2 các domain tạo thành một cấu trúc độcđáo bao gồm một nền gồm tám sợi β đối song song và hai xoắn α đối song trênđỉnh của nền Một rãnh được hình thành bởi hai xoắn α và tầng xếp nếp β vàđây là vị trí liên kết của kháng nguyên peptide đã xử lý Rãnh liên kết peptidelớp I chứa peptide đã xử lý gồm 8 đến 10 gốc acid amin (chủ yếu là nonamers)(Choo, 2007)

Sản phẩm của các gen loại II DR, DP và DQ, là các dị phân tử của haichuỗi polypeptide được glycosyl hóa liên kết không hóa trị; α và β (Hình 3b).Các chuỗi α và β xuyên màng và chúng có cấu trúc tổng thể giống nhau Phầnngoại bào bao gồm hai domain (α1 và α2 hoặc β1 và β2) được cố định trên màngbởi một vùng xuyên màng ngắn và một vùng tế bào chất Sự đa hình của phân

tử lớp II xảy ra ở vùng đầu cuối amin thứ nhất β1 của các sản phẩm gen DRB1,DQB1 và DPB1 Domain α1 và β1 tạo thành rãnh liên kết kháng nguyên Cảhai đầu của rãnh lớp II đều mở hơn để có thể chứa các peptide dài hơn (12acid amin trở lên) (Choo, 2007)

Hình 1.3: Giản đồ phân tử HLA lớp I (a) và lớp II (b)

Hệ thống HLA được biết đến là hệ thống đa hình nhất ở người Tính đahình của HLA không trải đều khắp phân tử mà tập trung lại trong rãnh liên kếtkháng nguyên Các biến thể acid amin ở một số vùng làm thay đổi hình dạngnhỏ của rãnh và do đó làm thay đổi tính đặc hiệu liên kết peptide của các phân

tử HLA Sự phân bố và tần suất của các kháng nguyên HLA rất khác nhaugiữa các nhóm dân tộc khác nhau Người ta đã công nhận rằng sự đa dạng củatính đa hình HLA này đã phát triển dưới áp lực chọn lọc độc đáo ở các khuvực địa lý khác nhau Điều này có thể liên quan đến vai trò của các phân tửHLA trong việc trình bày các tác nhân lây nhiễm phổ biến ở các khu vực khácnhau trên thế giới (Choo, 2007)

Zinkernagel và Dougherty đã chứng minh vào năm 1974 rằng tế bàolympho T phải có cùng phân tử MHC với tế bào trình diện kháng nguyên đểtạo ra phản ứng miễn dịch Hiện tượng các peptide liên kết với các phân tửMHC và các phức hợp này được thụ thể tế bào T nhận ra trên bề mặt tế bàođược gọi là giới hạn MHC (Choo, 2007)

Các đặc tính liên kết peptide của các phân tử HLA được xác định bởimột số giới hạn gốc acid amin nằm trong các túi liên kết peptide Các phân tửHLA khác nhau thể hiện các dạng acid amin thừa ra đặc trưng trong trình tựpeptide liên kết Các gốc acid amin bảo tồn nằm ở các vị trí cụ thể của cácpeptide hoạt động như các gốc neo của peptide trong rãnh liên kết peptide(Choo, 2007)

Bản chất và nguồn peptide sẽ liên kết với phân tử lớp I hoặc lớp II làkhác nhau Tế bào T hạn chế loại I nhận ra các kháng nguyên nội sinh đượctổng hợp trong tế bào đích (ví dụ: tế bào, biến đổi hoặc protein do virus tạo

ra), trong khi tế bào T giới hạn loại II nhận ra các kháng nguyên có nguồn gốcngoại sinh Phức hợp peptide phân tử lớp I trên bề mặt tế bào được nhận biếtbởi thụ thể tế bào T của tế bào lympho CD8+ Sự biểu hiện loại II chủ yếu chỉgiới hạn ở các tế bào trình diện kháng nguyên bao gồm tế bào B, bạch cầu đơnnhân/đại thực bào, tế bào tua và tế bào Langerhans Các protein ngoại bàongoại bào được nội bào hóa và trải qua quá trình thoái hóa trong ngăn chứaacid trong nội bào Phức hợp peptide phân tử lớp II được vận chuyển đến bềmặt tế bào và được thụ thể tế bào T của tế bào lympho CD4+ nhận biết (Choo,2007).

Có hai dạng thụ thể tế bào T: các dị phân tử polypeptide bao gồm cáctiểu đơn vị liên kết disulfide của αβ hoặc γδ αβ TCR hiện diện trên hơn 95%

tế bào T máu ngoại vi Trong quá trình nhận biết giữa TCR và phức hợp peptide, các phân tử phụ trên tế bào lympho T đang tăng cường sự tương tácgiữa tế bào lympho T và phân tử HLA Phân tử CD4 tương tác với phân tử lớp

HLA-II trên tế bào trình diện kháng nguyên và phân tử CD8 tương tác với chuỗinặng loại I trên tế bào đích (Choo, 2007)

Tế bào giết chết tự nhiên (NK) là một tập hợp con của tế bào lympho(10-30% tế bào lympho máu ngoại vi) thiếu TCR và gây độc tế bào Nhậndạng tế bào NK không bị hạn chế MHC Tế bào NK đã được biết là có khảnăng nhận ra sự mất biểu hiện của các phân tử HLA lớp I và phá hủy các tếbào có sự giảm biểu hiện của các phân tử lớp I như một số khối u và tế bào bịnhiễm virus Các tế bào khác có biểu hiện MHC lớp I bình thường vẫn có thể

là mục tiêu NK nếu chúng cung cấp các tín hiệu thích hợp để kích hoạt các thụthể tế bào NK Nhiều thụ thể tế bào NK khác nhau đã được xác định và phầnlớn các phối tử của chúng là phân tử HLA lớp I Tế bào NK được điều chỉnhbởi cả tín hiệu ức chế và kích hoạt phát sinh từ liên kết phối tử-thụ thể của tếbào NK (Choo, 2007)

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến biểu hiện bề mặt

1.4.1 CIITA và NLRC5

Vùng khởi động gen HLA chính nằm trong vùng 5’ chưa được dịch mã(5′UTR), upstream lên đến 300 bp của trình tự khởi đầu phiên mã Tất cả cácgen MHC đều chia sẻ module thời gian phục hồi được bảo tồn cao này baogồm một hộp “SXY” điển hình được gọi là enhanceosome Ngoài ra, gen HLAlớp I có chứa vị trí khởi động cảm ứng cytokine EnhA và yếu tố tái bảo trợkích thích IFNγ, ISRE Nhiễm sắc thể này cũng cho phép liên kết với hormonekích thích tuyến giáp (TSH) có tác dụng ức chế quá trình phiên mã RNA

Các nghiên cứu ở những bệnh nhân mắc hội chứng tế bào lympho trần(BLS) đã chỉ ra rằng sự thiếu hụt nghiêm trọng của bất kỳ protein nào liên kếtvới vùng khởi động sẽ dẫn đến không biểu hiện của HLA và những tác nhânđiều chỉnh chủ yếu của phiên mã HLA là các protein thụ thể giống NOD(NLR) NLRC5 và CIITA hoạt động thông qua nhiễm sắc thể.

Trong các nghiên cứu về BLS, transactivator lớp II (CIITA) được xácđịnh là thành phần thiết yếu của phiên mã mRNA HLA lớp II Biểu hiện củaCIITA chỉ có thể được phát hiện trong các tế bào biểu hiện HLA lớp II và mức

độ CIITA và HLA lớp II có tương quan với nhau

Cả CIITA (được tìm thấy trên nhiễm sắc thể 16p13) và NLRC5 (nhiễmsắc thể 16q13) đều được điều chỉnh cao và các vùng khởi động khác nhaukiểm soát sự điều hòa cơ bản và gây ra INFɣ của các protein này Do đó, cáccytokine như INFɣ không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến biểu hiện HLA thôngqua các yếu tố EnhA, ISRE và CRE mà còn hoạt động bằng cách điều chỉnhcác protein kiểm soát NLRC5 và CIITA

Biểu hiện HLA lớp II được cấu thành ở một số loại tế bào (APC) vàđược gây ra thông qua kích hoạt và điều tiết ở những loại khác Có ít nhất nămtrình tự khởi động khác nhau cho CIITA và những trình tự này tạo ra sự kếtnối thay thế của các trình tự exon 1 của CIITA Các biến thể mối nối này tạo

ra ít nhất ba dạng đồng dạng đặc trưng cho loại tế bào CIITA đồng dạng pIIIliên kết với thể tăng cường trong tế bào B và tế bào T được hoạt hóa, trong khi

pI đồng dạng kiểm soát sự biểu hiện của HLA lớp II trong tế bào dendritic.IFNγ bắt đầu nối với pIV đồng dạng trong các tế bào không có vỏ ngoài củatủy xương, chẳng hạn như tế bào nội mô

Để ngăn chặn phản ứng viêm không kiểm soát được sau khi điều chỉnhHLA, bản thân CIITA nhanh chóng bị phân hủy theo con đường ubiquitin-proteasome, khiến nó có thời gian bán hủy khoảng 30 phút Trong nỗ lực kiểmsoát phản ứng miễn dịch, một số virus như EBV đã được chứng minh là có thể

mã hóa các chất hoạt động trên operon để ức chế sự tổng hợp RNA thông tinCIITA ngăn chặn quá trình điều tiết HLA lớp II

Điều thú vị là, extra villous trophoblasts không biểu hiện NLRC5 hoặcCIITA nhưng lại biểu hiện các protein HLA-C điển hình loại I bên cạnh cácprotein HLA-E và HLA-G không phân loại HLA-C sở hữu một trình tự RFXriêng biệt tại vùng liên kết NLRC5 tạo ra một vị trí nhận dạng duy nhất chovùng khởi động ELF3 ELF3 được biết là được điều hòa trong trophoblasts vàtrình tự liên kết RFX thay thế này có thể chịu trách nhiệm cho cả việc giảmbiểu hiện cấu thành của HLA-C bằng cách thay đổi liên kết NLRC5 trong tế

bào bình thường và sự biểu hiện liên tục của protein trong trophoblasts mà

NLRC5 không có (Carey et al., 2019).

1.4.2 Tính đa hình của promoter

Sự đa hình về trình tự trong vùng khởi động phiên mã của gen HLA ảnhhưởng đến việc lắp ráp module SXY và phiên mã tổng thể HLA Các thínghiệm cho thấy rằng sự vắng mặt của hai base giữa các hộp S và X trong5′UTR đối với HLA-DQB1*03:01, ở vị trí 178, dẫn đến mức độ của phân tửbáo cáo cao hơn đáng kể so với trong HLA-DQB1 *03:02 nơi có các base.Các đa hình bổ sung trong nhiễm sắc thể tăng cường, đặc biệt là tronghộp Y, ảnh hưởng đến việc điều hòa cytokine ‐ gây ra các gen HLA-DR, cácbiến thể trong phiên mã MHC là kết quả của đa hình tại điểm EnhA ngay lậptức upstream module SXY trong vùng 5′UTR

Tính đa hình trong các vị trí liên kết yếu tố phiên mã đối với HLA-Cđược liên kết với các allele thể hiện sự biểu hiện trên bề mặt thấp Các độtbiến được tìm thấy trong vùng EnhA ảnh hưởng đến biểu hiện HLA-C*07,TATA ảnh hưởng đến HLA-C*03 và việc chèn và xóa giữa các vị trí này làmthay đổi biểu hiện protein HLA-C*17

Không giống như HLA-A và HLA-C, mức mRNA của HLA-B cho thấy

ít khác biệt hơn trong biểu hiện giữa các allele, cho thấy tính đa hình 5’UTRảnh hưởng không đáng kể đến việc sản xuất mRNA cho locus này Trungbình, mức mRNA đối với tế bào nghỉ thay đổi khoảng 1,2 lần đối với cácallele HLA-B khác nhau so với 3,8 lần đối với HLA-A và 2,2 lần đối vớiHLA-C

Các đa hình trình tự khởi động bổ sung bao gồm yếu tố đáp ứng vitamin

D trong 5′UTR của HLA-DR bị phá vỡ ở nhiều allele VDRE có đầy đủ chứcnăng trong các allele HLA-DRB1*15 và điều thú vị là HLA-DRB1*15 và vĩ

độ địa lý (ảnh hưởng đến tổng hợp vitamin D) đều có liên quan chặt chẽ đến

bệnh đa xơ cứng (Carey et al., 2019).

1.4.3 Long-range promoter

Bettens et al (2014) đã phát hiện ra mối liên quan giữa biểu hiện của

HLA-C và dạng haplotype của HLA mở rộng, đề xuất các cơ chế kiểm soát bổsung ngoài vùng khởi động tức thời Nhóm Bettens đã mô tả một loạihaplotype HLA-B*49:01 - C*07:01 cụ thể liên tục chứng minh mức mRNAHLA-C tăng cao rõ rệt Tương tự đối với HLA lớp II, công trình của

Handunnetthi et al (2010) mô tả các lần lặp lại và lặp lại đảo ngược của

module SXY một vài kilobase upstream của gen HLA lớp II Người ta cho

rằng những trình tự lặp này tham gia vào quá trình acetyl hóa histone, khởiđộng và ổn định quá trình tháo xoắn DNA để cho phép gắn kết thúc đẩy phiên

mã Quá trình acetyl hóa histone ngăn cản sự biến đổi cấu trúc chuỗi xoắnDNA và cho phép enzyme DNA polymerase II bắt đầu phiên mã gen Ngoài

ra, vùng 1,300 bp upstream của codon bắt đầu HLA-C có thể liên quan đến

việc tăng cường hoặc kìm hãm các vùng khởi động HLA (Carey et al., 2019).

1.4.4 Các biến dị trong ghép nối

Protein HLA được phiên mã sau khi nối với nhau tối đa 8 exon từ trình

tự gen Sự kết nối thay thế của gen HLA đã được chứng minh là dẫn đến trình

tự mRNA dài hơn hoặc ngắn hơn và sự biến đổi trong cấu trúc protein cuốicùng Các biến thể mối nối dẫn đến việc loại bỏ exon 3 khỏi mRNA HLA-A24 Việc loại bỏ này dẫn đến sự hình thành các chất biến đổi homodimers vàcác chất dị bội có HLA-A24 kiểu hoang dã Việc thiếu exon 3 sẽ ngăn cản sựbiểu hiện kháng nguyên và cũng làm gián đoạn phần lớn liên kết kháng thểđặc hiệu với HLA, thường hướng vào protein trong khe liên kết, được mã hóabởi exon 2 và 3

Các biến thể mối nối có liên quan đến các allele rỗng HLA bằng cách bỏqua exon 2 mà không có protein mong muốn và bằng cách bỏ qua exon 5 dướidạng đồng dạng hòa tan Một đột biến im lặng (G-A) ở vị trí 705 ở exon 4 củaHLA-A*01 tạo ra vị trí mối nối thay thế và kết quả là tạo ra một exon ngắnhơn 87 bp so với loại hoang dại Trong khi vị trí mối nối tạo ra một trình tựđọc trong khung, thì protein mong muốn có thể bị gấp khúc sai và do đókhông được thể hiện Điều thú vị là, mức độ thấp của protein có chiều dài đầy

đủ vẫn có thể được phát hiện trên một số tế bào trong cá thể này, cho thấy sựlựa chọn biến thể mối nối không phải là tuyệt đối

Các biến thể mối nối ảnh hưởng HLA lớp I và phiên mã gen lớp II vàmột số trong số kết quả này là đuôi tế bào chất dài ra Trong khi tác động làmđuôi dài hơn chưa được biết rõ, ở các biến thể mối nối HLA-G không phânloại của phân tử lớp I tạo ra các đồng dạng liên kết màng hoặc được tiết ra rấtcần thiết cho quá trình cấy nguyên bào nuôi hiệu quả

Trong hầu hết các trường hợp này, có khả năng là protein kết hợp, nếu

có, sẽ bị gấp khúc sai và sẽ không hiện diện peptide cho tế bào T, làm giảmkhả năng các tế bào này góp phần giám sát miễn dịch Trong môi trường cấyghép, những biến thể này hầu như luôn luôn dẫn đến việc giảm sự hiện diệnkháng nguyên không khớp HLA với hệ thống miễn dịch của người nhận Ảnhhưởng của HLA hòa tan, ví dụ thông qua nối exon 5, vẫn chưa được làm sáng

tỏ trong cấy ghép (Carey et al., 2019).

1.4.5 Thay thế codon bắt đầu

Li et al (2018) đã tìm thấy các bản sao mRNA thay thế do đa hình ở

exon 1 trong các allele HLA-C Những điều này dẫn đến việc sử dụng cáccodon bắt đầu thay thế và tạo ra một exon có độ dài khác nhau, đôi khi baogồm một phần trình tự của intron 1 Việc lựa chọn bản sao phụ thuộc vào cảallele HLA-C và mô mà nó được biểu hiện và cuối cùng ảnh hưởng đến sựbiểu hiện bề mặt của protein Điều này đáng chú ý nhất trong quá trình trưởngthành của tế bào NK, với mức độ HLA-C cao hơn trên các tế bào NK đượcđáp ứng Tổng cộng, bảy codon bắt đầu đã được xác định, bao gồm một trongvùng bắt đầu của exon 2, điều này có thể dẫn đến việc tạo ra HLA-C nội bào

(Carey et al., 2019).

1.4.6 Thay thế các vị trí polyadenyl hóa

Có tới 70% gen người sử dụng các vị trí polyadenyl hóa thay thế (PAS) ởđầu 3′ của gen để tạo ra sản phẩm dài hơn hoặc ngắn hơn, đặc biệt là các genmiễn dịch chuyển sang dạng ngắn hơn khi lây nhiễm và điều tiết Sự biểu hiệnthay đổi ở HLA-A đã được chứng minh là phụ thuộc vào hai PAS như vậy,gen gần hơn được bảo tồn nhưng càng xa thì bị gián đoạn bởi sự biến đổi trình

tự ở một số allele

Các đột biến phá vỡ PAS xa này dẫn đến một bản sao mRNA ngắn hơn

vì chỉ vị trí polyadenyl hóa gần hơn được sử dụng, nhưng nếu cả hai vị trí đềuhoạt động thì tế bào có thể sử dụng cả hai Trong khi lượng mRNA tương tựđược tạo ra bất kể PAS được chọn là gì, dường như có một vùng ức chế dịch

mã giữa hai vị trí dẫn đến lượng protein HLA thấp hơn từ trình tự dài hơn.Các gen HLA-A khác nhau chỉ chịu sự kiểm soát của PAS gần, PAS xahoặc cả hai Trong các tế bào nghỉ, HLA-A*03 sử dụng PAS không hoạt độngdẫn đến biểu hiện thấp hơn, nhưng chuyển sang PAS gần do một số mầm bệnhtăng cường điều tiết, cho phép biểu hiện trên bề mặt của protein nhiều hơn vàtăng sự biểu hiện của các peptide gây bệnh HLA-A*01 và A*11 chỉ có thể sửdụng PAS gần và không chuyển sang PAS biểu hiện thấp kết quả khi khôngđược kích hoạt Việc sử dụng PAS thay thế này không xảy ra đối với HLA-B

và HLA-C mà chỉ có vị trí polyadenyl hóa xa được bảo tồn hơn, cho thấy rằng

sự điều hòa HLA-A bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi nhiễm trùng hoặc kích thíchkhác

Sự kết hợp giữa nối xen kẽ và sử dụng nhiều vị trí polyadenyl hóa cũng

đã được ghi nhận đối với phiên mã HLA lớp II trong đó hai vị trí nối có thể có

và ba vị trí polyadenyl hóa được tìm thấy trong 3′UTR của HLA-DQA1 Các

tác giả đã phát hiện ra tối đa bốn bản sao mRNA khác nhau cho mỗi alleleHLA-DQA1*01 và sáu bản sao sử dụng tất cả các kết hợp của các vị trí nối và

polyadenyl hóa cho DQA1*02, 03, 04 và 05 (Carey et al., 2019).

1.4.7 Sự methyl hóa DNA

Sự methyl hóa DNA, qua trung gian của enzyme DNAmethyltransferase, cho phép các gen im lặng vĩnh viễn hoặc tạm thời, và ở cácgen điều này thường xảy ra trên các vị trí methyl hóa cytosine-guaninedinucleotide (CpG) Do đó, đột biến điểm hoặc đa hình nucleotide (SNP) tạo

ra hoặc loại bỏ vị trí CpG có thể dẫn đến các biến thể trong quá trình methylhóa DNA giữa các đối tượng Thật vậy, sự biểu hiện của HLA đã được chứngminh là bị thay đổi bởi sự methyl hóa DNA của các vị trí CpG trong vùngpromoter, trong exon và intron và cả trên chính promoter CIITA

Đối với các gen HLA lớp I, quá trình methyl hóa có thể tại locus vàallele cụ thể Mặc dù số lượng vị trí methyl hóa tiềm năng tương tự, nhưng chỉ

có biểu hiện HLA-A bị ảnh hưởng bởi quá trình methyl hóa Mối tương quannghịch giữa lượng methyl hóa DNA trong gen HLA-A và mức mRNA Sựmethyl hóa được tập trung xung quanh vùng promoter mặc dù có nhiều vị trímethyl hóa có thể xảy ra trong exon 2 và exon 3 Nhóm nghiên cứu đã chỉ rarằng đối với allele biểu hiện cao HLA-A*24, chỉ có một vị trí CpG đượcmethyl hóa, trong khi HLA-A*03 biểu hiện thấp được methyl hóa tại nhiềuhơn một vị trí

Sử dụng phương pháp xử lý 5′-Aza-CdR, đảo ngược quá trình methylhóa DNA, sự biểu hiện mRNA tăng lên nhiều hơn khi 5′-Aza-CdR được sửdụng trong các gen có xu hướng methyl hóa ban đầu nhiều hơn (ví dụ, HLA-A*03) Mặc dù sở hữu số lượng tương tự các vị trí methyl hoá, nhưng HLA-B

và HLA-C không bị methyl hóa, và việc bổ sung 5'-Aza-CdR ít ảnh hưởng đếnmức mRNA của những locus này Các tác giả giả định rằng các yếu tố điềuhòa upstream và các yếu tố quyết định phạm vi dài của cấu trúc nhiễm sắc thể

có thể ảnh hưởng đến quá trình methyl hóa đặc trưng của locus

Không giống như HLA lớp I, nơi chỉ vùng khởi động thường bị ảnhhưởng bởi quá trình methyl hóa, các vùng bị methyl hóa khác biệt (DMR)trong exon 2 của gen HLA-DRB1 có thể là một yếu tố nguy cơ bổ sung trongbệnh đa xơ cứng Exon 2 của allele DRB1*15:01 bị hypomethyl hóa ở nhữngngười bị MS so với những người dương tính với DRB1*15:01 không có MS

Sự biểu hiện của protein DRB1 bị điều hòa bởi quá trình methyl hóa lên đến

19 vị trí CpG ở exon 2, ảnh hưởng đến sự biểu hiện giữa các tế bào không hoạthóa và được hoạt hóa, nhưng sự hypomethyl hóa DRB1 *15:01 ở những người

bị ảnh hưởng cho phép tăng biểu hiện kháng nguyên này ngay cả khi tế bàokhông được kích hoạt.

Theo một con đường tương tự được thể hiện trong HLA-A, giảm methylhoá trong vùng promoter là công tắc chính cho sự biểu hiện HLA-G trong tếbào gốc phôi người (với sự sửa đổi phiên mã sau bị ảnh hưởng bởi liên kếtmicroRNA) Sự methyl hóa của promoter HLA-G sẽ cho phép gen im lặngvĩnh viễn trong các tế bào khác, nơi mà sự biểu hiện của nó thường không xảyra

Các đột biến và ung thư có thể gây ra hiện tượng methyl hóa DNA bấtthường, và điều này đã được chứng minh là một lý do dẫn đến thiếu áp lựcxuất tiết HLA-DR ở cả bệnh nhân bạch cầu tế bào T và dòng tủy Sự methylhóa của biến thể mối nối CIITA-pIV ngăn cản sự biểu hiện IFNγ gây ra củaHLA and DR và do đó loại bỏ phản ứng chống khối u thông thường Việc bổsung chất ức chế methyltransferase 5’-Aza-CdR hoặc IFNγ đơn lẻ đều khôngkích hoạt phản ứng kháng u bình thường của HLA lớp II, nhưng những tế bàonày yêu cầu cả hai thành phần để khôi phục sự điều hòa HLA-DR

Do đó, quá trình methyl hóa DNA đã được chứng minh là có tác độngtrong vùng khởi động đối với HLA-A và HLA-G, trong vùng exon đối với

HLA loại II và xuyên qua CIITA trong một số bệnh ung thư (Carey et al.,

2019)

1.4.8 Quá trình biến đổi sau phiên mã

Các microRNA (miRNA) tham gia vào quá trình tổ hợp sau phiên mãcủa nhiều gen, bao gồm cả sự suy thoái nhanh chóng của mRNA đặc hiệu củaHLA Nồng độ HLA-C tăng có liên quan đến việc kiểm soát HIV tốt hơn vàgiảm tải lượng virus trong huyết thanh, và tính đa hình trong 3’UTR dẫn đến

sự biểu hiện khác biệt của HLA-C trên bề mặt tế bào

Các đa hình HLA trong 3′UTR ảnh hưởng đến vị trí liên kết đối vớimiRNA cụ thể được gọi là has-miR-148 Các bản sao mRNA có chứa vị tríliên kết has-miR-148 trải qua quá trình thoái hóa sau phiên mã tăng lên dẫnđến sự biểu hiện trên bề mặt của protein HLA-C thấp hơn đáng kể Trong khiHLA-A cũng sở hữu vị trí liên kết has-miR-148, nó không đa hình trong locusnày Tuy nhiên, các đa hình trong bản thân gen has-miR-148 dẫn đến sự biểuhiện cao hơn hoặc thấp hơn của miRNA này, sau đó có thể ảnh hưởng đến sựđiều tiết HLA-A và HLA-C và thay đổi mức HLA tổng thể ở một số cá nhân.Trong 3′UTR của gen HLA-DP lớp II, sự đa hình A/G đơn lẻ ở vị trí 496dẫn đến áp lực sự biểu hiện của HLA-DP ở nhóm đồng hợp tử G/G cao hơn

gần hai lần so với tất cả những người khác Biểu hiện cao hơn này tương quanvới việc nhiễm HBV kéo dài hơn, trong khi biểu hiện thấp hơn dẫn đến phụchồi nhanh hơn Tính đa hình cũng có liên quan đến việc tăng nguy cơ bệnhghép vật chủ cấp tính (GVHD) trong các ca cấy ghép tế bào gốc tạo máukhông khớp HLA-DPB1 trong đó người nhận mang allele biểu hiện cao hơn

(Carey et al., 2019).

1.4.9 Độ ổn định vật lý và sự biểu hiện của protein

Tính ổn định cấu trúc của các phân tử HLA một phần được xác định bởi

độ bền liên kết của peptide khi nó được tải trong lưới nội chất HLA “trống”được nhanh chóng đồng hóa và các phân tử HLA liên kết mạnh mẽ với peptide

sẽ ổn định hơn và được cho là sẽ tồn tại lâu hơn trên bề mặt tế bào, dẫn đến sựtích tụ của protein này khi các phân tử mới được tổng hợp Trong quá trìnhnhiễm trùng, HLA ổn định có thể dẫn đến sự trình bày kháng nguyên nhiềuhơn đối với tế bào T, nhưng cũng có thể góp phần vào quá trình tự miễn dịch

như bệnh celiac và chứng ngủ rũ (Carey et al., 2019).

SNP trong rãnh liên kết peptide của gen HLA-B*44 tạo ra một phân tửtrong đó quá trình tải peptide phụ thuộc vào Tapasin (HLA-B*44:02) hoặc độclập (B*44:05) Quá trình tải không phụ thuộc vào Tapasin có xu hướng dẫnđến việc đưa HLA đã nạp vào bề mặt tế bào nhanh hơn, trong khi các phân tửHLA yêu cầu tải peptide qua trung gian Tapasin có thể dẫn đến sự biểu hiện

bề mặt chậm nhưng có khả năng ổn định hơn nhiều (Carey et al., 2019).

Sự liên kết thụ động của peptide với phân tử HLA-B*44:05 dẫn đến liênkết peptide có ái lực thấp hơn: HLA và do đó khả năng phân ly peptide trên bềmặt tế bào cao hơn Việc mất peptide sẽ bắt đầu quá trình nội hóa HLA và trừkhi được nạp lại bằng peptide mới sẽ dẫn đến sự thoái hóa (ở mọi nơi) trong tếbào Tapasin làm trung gian liên kết các peptide có ái lực mạnh hơn nhiều vớiphân tử HLA và làm giảm đáng kể sự phân ly peptide tự phát Sự biểu hiện bềmặt kéo dài của phân tử HLA‐B*44:02 ổn định với việc tiếp tục đưa các phân

tử mới vào bề mặt tế bào cho phép biểu hiện bề mặt tổng thể của phân tử

B*44:02 này cao hơn so với B*44:05 (Carey et al., 2019).

Ghi nhận xu hướng chung của các phân tử HLA-B mang motif Bw6 là ítphụ thuộc vào việc nạp Tapasin hơn so với những phân tử biểu hiện Bw4, mặc

dù các protein HLA-Bw6 thường ít hơn trên bề mặt tế bào cần nhiều nghiên

cứu hơn (Carey et al., 2019).

Tương tự, các phân tử HLA-B ít phân tán hơn trong nhóm peptide củachúng (ví dụ, HLA‐B*57, B*27:05) thường liên kết các peptide đó mạnh hơn

và phụ thuộc nhiều hơn vào quá trình tải qua trung gian Tapasin Chúng cũng

có vẻ ổn định hơn và do đó được thể hiện ở mật độ cao hơn so với những mật

độ có yêu cầu peptide ít nghiêm ngặt hơn (ví dụ, B*35: 01) (Carey et al.,

2019)

Gợi ý rằng sự khác biệt trong khe hở liên kết đối với HLA-C ảnh hưởngđến tính ổn định bề mặt của nó thông qua tính không chọn lọc lớn hơn đối vớipeptide Điều này cho phép cung cấp nhiều peptide hơn có thể, dẫn đến tải vàchuyển động nhanh hơn đến bề mặt tế bào, dẫn đến biểu hiện bề mặt cao hơn

Họ cho thấy rằng các allele HLA-C*05, với một khe hở liên kết rộng và dễtiếp cận, có thể giữ số lượng peptide riêng biệt nhiều gấp ba lần và được tìmthấy nhiều hơn trên bề mặt, so với HLA-C*07 có một khe hở hẹp Sự khácbiệt này giữa độ ổn định của HLA-B và HLA-C có thể là đặc trưng cho vị trí

(Carey et al., 2019).

1.4.10 Hoạt động hấp thu của HLA

Sự biểu hiện của HLA trên toàn bộ bề mặt tế bào được điều chỉnh bởi sựtác động lẫn nhau giữa tổng hợp protein mới và tốc độ hoạt động của quá trìnhnội bào HLA Khi HLA cuối cùng được đồng hóa, có thể có sự kiểm soát cụthể đối với việc có xảy ra tình trạng phổ biến hoặc tái chế trở lại bề mặt hay

không (Carey et al., 2019).

Trong mô hình chuột, sự đồng hóa MHC lớp I và lớp II là một quá trìnhchọn lọc khác nhau giữa các loại tế bào và tốc độ tái chế trong các tế bào trìnhdiện kháng nguyên là cơ quan cụ thể Tương tự như vậy trong dòng tế bàonguyên bào lympho của người, phần lớn sự đồng hóa HLA lớp I và lớp IIđược tái chế nhanh chóng trở lại bề mặt tế bào, mặc dù điều này có thể không

phản ánh chức năng bình thường của tế bào (Carey et al., 2019).

Quá trình tăng tốc nội bào của HLA-peptide nguyên vẹn dường như làmột quá trình hoạt động và cụ thể đối với HLA lớp I được xác định bởi cấutrúc acid amin của đuôi tế bào chất Motif acid amin YSQA (tồn dư 320–323của exon bảy) tương tự như cơ chế nội bào dựa trên tyrosine được mô tả trongcác hệ thống biểu hiện tế bào khác Khi đã được đồng hóa, protein sẽ bị phânhủy hoặc được tái chế trở lại bề mặt tế bào, ví dụ như trong tế bào tua, nơi táichế cho phép phản ứng nhanh với các kích thích và cũng là cơ hội để tải các

peptide thay thế vào các vị trí viêm cục bộ (Carey et al., 2019).

Sự gia tăng nội bào và suy thoái HLA trong các trường hợp nhiễm virus

và cytomegalovirus (CMV), làm giảm thời gian bán thải của HLA lớp I trên

bề mặt từ 60 phút xuống còn 10 phút Tương tự, trong các tế bào trình diệnkháng nguyên, nhiễm CMV tăng HLA lớp II ở khắp nơi ở đó nó bị phân hủy

trong lysosome (Carey et al., 2019).

Con đường virus HLA lớp I có thể chiếm đoạt máy móc tế bào bìnhthường vì quá trình nội bào do virus điều khiển vẫn phụ thuộc vào các acidamin cụ thể trong đuôi tế bào chất, đặc biệt là tyrosine ở vị trí 320 được mô tả

ở trên Motif này hiện diện trong tất cả các phân tử mol HLA-A và HLA-B,nhưng HLA-C sở hữu một cysteine ở vị trí 320 thay vì tyrosine HLA-C không

bị ảnh hưởng bởi quá trình đồng hóa do virus gây ra và điều này có thể giảithích vai trò quan trọng của HLA-C trong việc bảo vệ khỏi HIV và các bệnh

nhiễm virus khác (Carey et al., 2019).

Trong các tế bào tua chưa trưởng thành, các protein HLA lớp II mớiđược tổng hợp được giữ trong các ống nội tạng Sự trưởng thành của tế bàotua cho phép sự di chuyển nhanh chóng của HLA lớp II này lên bề mặt tế bào

và có bằng chứng cho thấy đuôi tế bào chất lớp II được sửa đổi để giảm hoặcngăn chặn sự hình thành khắp nơi, một quá trình duy nhất để kiểm soát sự biểuhiện trên bề mặt Đề xuất rằng mặc dù điều này có thể không làm giảm sự nộihóa của HLA lớp II, nhưng nó cho phép protein tái chế trở lại bề mặt tế bàothay vì hướng đến sự thoái hóa trong lysosome Cấu trúc acid amin đuôi tế bàochất khác nhau dường như hướng các phân tử lớp II vào sâu hơn các lysosome

để thoái hóa hoặc vẫn ở gần bề mặt tế bào trong các thể đa túi để tải lại và táibiểu hiện peptide, dẫn đến thời gian bán hủy rất thay đổi từ 15 đến 50 giờ

(Carey et al., 2019).

Vì vậy, mặc dù có một loạt các cơ chế điều chỉnh việc sản xuất mRNA

và quá trình xử lý tiếp theo thành các phân tử HLA được nạp peptide nguyên

vẹn, lượng HLA bề mặt là sự cân bằng giữa sản xuất de novo, hấp thu tại các

locus đặc hiệu của HLA và liệu phân tử HLA có được tái chế trở lại đến bềmặt tế bào hoặc hướng đến lysosome để phá hủy Sự hoạt hóa tế bào dườngnhư làm giảm sự sẵn có của các protein tham gia vào quá trình thẩm thấuHLA, cho phép nhiều HLA tái chế trở lại bề mặt, bổ sung vào protein HLA

mới được sản xuất và tăng mật độ bề mặt tổng thể (Carey et al., 2019).

Trong các tế bào nội mô, sự biểu hiện của HLA lớp II là kết quả của quátrình hoạt hóa tế bào chỉ tồn tại trong thời gian ngắn khi không có sự kíchthích liên tục của cytokine và những cytokine này có thể được yêu cầu để thúcđẩy tái chế trở lại bề mặt tế bào hơn là suy thoái Do đó, chu kỳ của HLA làđặc trưng cho vị trí và phụ thuộc vào đuôi tế bào chất Sự đa hình trong vùngnày sẽ ảnh hưởng đến tốc độ đồng hóa và liệu quá trình đồng hóa có dẫn đến

tái chế hay không (Carey et al., 2019).

Trong một đánh giá về mối quan hệ giữa HLA và bệnh tật, đề xuất cácbiến thể trong biểu hiện HLA do nhiều cơ chế được mô tả ở trên dẫn đến tự

miễn dịch thông qua biểu hiện HLA không đủ và xóa không hiệu quả các tếbào T tự hoạt động trong tuyến ức (ví dụ như trong bệnh tiểu đường loại I),hoặc khả năng chống lại bệnh tật do sự thay đổi trong việc trình bày các

peptide ngoại lai hoặc mật độ protein HLA lớn hơn (Carey et al., 2019).

1.5 Sự đa dạng di truyền của HLA

1.5.1 Gen HLA

Tổng số 3.201 trình tự allele HLA (2.215 ở lớp I và 986 ở lớp II) đượcphát hành bởi bản phát hành cơ sở dữ liệu IMmunoGeneTics HLA(IMGT/HLA) 2.22 vào tháng 7 năm 2008 Cơ sở dữ liệu IMGT/HLA là cơ sở

dữ liệu chuyên dụng cho các trình tự HLA Mười năm trước, số lượng allelechỉ là 964, nhưng kể từ đó số lượng đã tăng lên theo trình tự allele B200–300mỗi năm Trong số 2.176 allele HLA lớp I, 673, 1.077, 360, 9, 21 và 36 alleleđược đếm lần lượt trong các gen HLA-A, -B, -C, -E, -F và –G Các allele2.110 và 66 lần lượt được đếm trong gen HLA loại I điển hình và không điểnhình Trong số 986 allele HLA lớp II, các allele 3, 669, 34, 93, 27, 128, 4, 7,

12 và 9 được tính trong HLADRA, DRB, DQA1, DQB1, DPA1, DPB1, các gen DMA, -DMB, -DOA và -DOB tương ứng, với 954 và 32 allele tronggen HLA loại II điển hình và không điển hình Ngoài ra, 64 và 30 allele được

-phát hiện cho gen giống MHC lớp I, MICA và MICB, tương ứng (Shiina et

al., 2009).

Các gen HLA điển hình mã hóa các ortholog ở người trong MHC, trìnhbày kháng nguyên peptide tuyến tính cho tế bào lympho T Các gen HLA làcác gen đa hình nhất trong bộ gen người, với hơn 11.000 biến thể mã hóaprotein được mô tả Đa hình trong gen HLA có thể tác động đáng kể đến sựtương tác với các tế bào T, trình bày các kháng nguyên tự thân và ngoại lai,HLA biểu hiện trên bề mặt tế bào, làm cơ sở cho khả năng các phân tử HLAđồng nhất để kích thích các phản ứng miễn dịch qua tế bào lympho T chẳng

hạn như GVHD (Allen et al., 2018)

1.5.2 Microsatellite

Tổng cộng có 1.527 locus microsatellite (846 ở lớp I, 295 ở lớp III và

386 ở lớp II) đã được phát hiện trong trình tự COX-MHC (mã số đăng kýNT_113891) bởi chương trình Sputnik Trong số đó, 268 microsatellites (146

ở loại I, 61 ở loại III và 61 ở loại II) đã được phát triển như các dấu hiệu ditruyền Các dấu hiệu microsatellite đa hình này rất hữu ích cho việc lập bản đồchính xác các gen liên quan đến bệnh trong vùng HLA trong liên kết cácnghiên cứu phân tích và liên kết bệnh Hơn nữa, chúng cung cấp một công cụ

mạnh mẽ để nghiên cứu các sự kiện tái tổ hợp trong khu vực này, góp phầnvào sự đa dạng hóa đơn bội Thông tin chi tiết về điểm đánh dấu microsatellite

được cung cấp bởi cơ sở dữ liệu dbMHC của NCBI (Shiina et al., 2009).

1.5.3 SNP

Tổng cộng 60.928 đến 71.569 SNP đã được phát hiện trong một phântích theo cặp của năm tổ hợp trình tự gen khác nhau (PGF, Celera, HuRef,C6_COX và C6_QBL), từ GABBR1 đến KIFC1, bởi dbSNP Các dấu hiệuSNP rất hữu ích để xây dựng các dạng đơn bội của HLA và để lập bản đồchính xác các gen bị loại bỏ trong vùng HLA Tính đa dạng của HLA khôngchỉ giới hạn ở các vị trí liên kết với kháng nguyên/thụ thể tế bào T của cácphân tử HLA, mà lan rộng đến các locus xung quanh như là sự đa dạng nhờquá giang do tác động tích lũy của sự chọn lọc vượt trội lên các locusHLA Điều thú vị là, một số gen liên quan đến bệnh tật, chẳng hạn như viêmtiểu phế quản lan tỏa, vảy nến vulgaris, viêm khớp dạng thấp và bệnhsarcoidosis, đã được xác định trong các phân đoạn bị ảnh hưởng bởi sự đadạng nhờ quá giang Nó đã được đưa ra giả thuyết rằng một số allelebệnh không phải HLA đồng phát triển với các locus HLA được chọn lọc tíchcực có liên quan với tính đa hình có hại trong các locus không HLA đượcchọn lọc âm tính hoặc trung tính để đáp ứng với các yếu tố chọn lọc, dân số, di

truyền và môi trường khác nhau (Shiina et al., 2009).

1.5.4 Biến dị di truyền

Các biến dị di truyền của HLA được tạo ra bởi số bản sao gen DRB ở lớp II hoặc số biến dị sao chép (CNV) của tổ hợp gen RP-C4-CYP21-TNX ở lớp III trước đây có liên quan đến một số bệnh tự miễn dịch khác nhau.Trước khi có trình tự siêu locus liên tục, hoàn chỉnh của HLA Các kiểu đơnbội của HLA-DR bao gồm một số bản sao của các gen mã hóa và không mãhóa HLA-DR Các trình tự DRB biểu hiện đã được gán cho bốn locus khácnhau, DRB1, 3, 4 và 5 Các allele DRB1 đa hình cao có mặt ở tất cả các dạngđơn bội, trong khi DRB3, 4 và 5 chỉ có ở một số dạng đơn bội, như vậy cácgiả hệ HLA-DRB2 và HLA-DRB6 đến -DRB9 Gen giả HLA-DRB2 thiếuexon 2 và chứa đoạn 20-nt ở exon 3, điều này đã làm gián đoạn khung đọcdịch mã chính xác Các allele HLA-DR phổ biến, các kiểu gen chính và mốiliên quan của chúng với bệnh tật đã được Marsh xem xét Số lượng bản saothấp và cao của gen C4 ở vùng lớp III gần đây được liên kết với tư cách là gennguy cơ và gen bảo vệ, tương ứng, đối với tính nhạy cảm của bệnh lupus ban

HLA-đỏ hệ thống (SLE) ở người Âu Mỹ (Shiina et al., 2009).

Biến dị di truyền chẳng hạn như chèn hoặc xóa (InDel), đảo ngược vàCNV khác, đã được phát hiện trong các nghiên cứu gần đây trên toàn bộ bộgen bằng cách lập bản đồ mảng so sánh lai giữa bộ gen, sự sắp xếp cuốifosmid, sự mâu thuẫn Mendel, sắp xếp 454 cặp kết thúc của trình tự đọc, chipSNP và ánh xạ tính toán của các dấu vết tái trình tự Từ Cơ sở dữ liệu về cácbiến thể gen, 181 biến thể (50 InDels, 1 đảo ngược và 130 CNV) được pháthiện ở 49 vị trí bộ gen của vùng HLA, đặc biệt là trong vùng gen HLA loại I

và II và một phần của vùng loại III Một số InDels là các phần tử lặp lại, chẳnghạn như Alu, HERV, L1 và SVA, hoặc được tạo ra do ảnh hưởng của các phần

tử lặp lại (Shiina et al., 2009).

1.6 Điều hòa gen HLA bằng cơ chế biểu sinh

Lĩnh vực di truyền biểu sinh phát triển nhanh chóng giải mã sự giao nhauphức tạp giữa các yếu tố di truyền và tiếp xúc với môi trường Các cơ chế biểusinh chính bao gồm methyl hóa DNA, sửa đổi histone và RNA không mã hóa(microRNA, miRNA) Trong bối cảnh của HLA, các trình tự không mã hóa từcác vùng HLA, đặc biệt là các vùng tăng cường điều hòa, vùng khởi động vàvùng chưa được dịch mã (5'- và 3'-UTRs) có thể tạo thành một kho lưu trữ chocác yếu tố không di truyền hoạt động như các cơ quan điều hòa biểu sinh củacác gen HLA Về cơ bản, các yếu tố điều hòa có các vị trí liên kết CpG vàmiRNA khác nhau, trong khi các biến đổi histone được tạo ra bởi các enzymehoặc phức hợp protein cụ thể Điều thú vị là, HLA là một trong những vùngđầu tiên được khám phá để xác định cấu hình methyl hóa, vùng HLA có thểđược phân tích cho cả đặc điểm di truyền và biểu sinh Bằng chứng về sự thamgia của quá trình methyl hóa DNA trong quy định gen HLA được minh chứngbằng quan sát rằng sự methyl hóa cao của vùng promoter HLA-A tương quanvới mức độ biểu hiện gen giảm Methyl hóa cũng gây ra tác động đến khoảngcách gen dài, vì ba vị trí CpG trong vùng mã hóa HLA-DQB1 được liên kết(không liên kết) với vùng khởi động của HLA-F Hơn nữa, gen HLA-DQB1 bịhypermethyl hóa ở bệnh nhân lao có liên quan đến việc giảm biểu hiện củagen HLA-lớp II Quá trình acetyl hóa và methyl hóa histone có thể kích hoạtbiểu hiện gen HLA-DRA thông qua nhiều phức hợp của histone lysineacetyltransferase (KAT) và histone lysine methyltransferase (KMT) tươngứng, trong một chất chuyển hóa lớp II (CIITA) theo cách độc lập hoặc phụthuộc Sự biến đổi trình tự UTRs có thể là một yếu tố dự báo khuynh hướng ditruyền của một cá nhân để biểu hiện các mức HLA-G khác nhau như được báocáo trong một số nghiên cứu Trong bối cảnh này, quá trình methyl hóa HLA-

G 5'-UTR có liên quan đến sự im lặng của gen HLA-G và HLA-G 3'-UTR vớiSNP rs1063320 phổ biến đã được báo cáo để điều chỉnh liên kết của miRNA-

148/152 họ và ngăn chặn biểu hiện HLA-G hòa tan trong bệnh hen suyễn(Kishore and Petrek, 2018).

Cuối cùng, trong bối cảnh của HLA, đã có báo cáo về sự tham gia củamột cơ chế biểu sinh khác - miRNA không mã hóa chuỗi ngắn Thứ nhất, bảnthân sự biểu hiện của miRNA có thể bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của SNPs(miRSNP) trong vùng hạt giống, cuối cùng điều này sẽ điều chỉnh biểu hiệngen mục tiêu Tương tự, sự biến đổi di truyền trong HLA-A 3'-UTR xa (chèn

100 bp) ảnh hưởng đến protein liên kết RNA Syncrip đã được chứng minh làđiều chỉnh biểu hiện sau phiên mã của protein HLA-A Tác động phối hợpgiữa quá trình methyl hóa và biến đổi bộ gen (chèn 14 bp) trong HLA-G 3'-UTR cũng đã được chứng minh đối với điều hòa HLA-G Thứ hai, vai trò mởrộng của các gen HLA trong việc điều chỉnh các phản ứng miễn dịch khácthông qua tương tác với miRNA đã được chứng minh bằng cách ức chếmiR6891-5p được mã hóa intron của HLA-B, tác động đến sự biểu hiện củamột số bản sao, bao gồm cả IgA, ảnh hưởng đến một số lượng lớn các chuyểnhóa và miễn dịch các lộ trình phản ứng Có thể hình dung rằng các cuộc điềutra miRNA trong bối cảnh của HLA sẽ tiếp tục, ví dụ như, bằng cách xác địnhđặc điểm trình tự của các phiên mã miRNA mới và đặc hiệu haplotype chovùng HLA hoàn chỉnh bằng cách sử dụng trình tự RNA sâu (Kishore andPetrek, 2018)

1.7 Xét nghiệm HLA lâm sàng

Các phòng thí nghiệm HLA lâm sàng thực hiện các xét nghiệm khácnhau để hỗ trợ các chương trình cấy ghép; bao gồm đánh giá HLA của ngườinhận và người cho tiềm năng, sàng lọc và xác định các kháng thể HLA ởngười nhận và phát hiện các kháng thể ở người nhận phản ứng với tế bàolympho của người hiến tặng tiềm năng (ví dụ, bắt chéo) (Choo, 2007)

1.7.1 Đánh giá huyết thanh của các kháng nguyên HLA

Kỹ thuật gây độc tế bào vi mô qua trung gian bổ thể đã được sử dụnglàm tiêu chuẩn để đánh giá huyết thanh của kháng nguyên HLA lớp I và lớp II.Huyết thanh phân loại HLA chủ yếu thu được từ những phụ nữ bị xung khắcmiễn dịch đã sinh nhiều lần (multiparous alloimmunized women) và các đặctính HLA của họ được xác định dựa trên một nhóm tế bào lympho với các loạiHLA đã biết Một số thuốc thử kháng thể đơn dòng có nguồn gốc từ chuột đãđược miễn dịch cũng được sử dụng (Choo, 2007)

Tế bào lympho máu ngoại vi (PBL) biểu hiện kháng nguyên HLA lớp I

và được sử dụng để đánh dấu huyết thanh của HLA-A, HLA-B và HLA-C.Việc phân loại HLA lớp II được thực hiện với các tế bào lympho B được phân

lập từ các PBL vì các tế bào này biểu hiện các phân tử lớp II Việc phân loạiHLA được thực hiện trong các khay nhựa nhiều giếng với mỗi giếng chứa mộthuyết thanh có tính đặc hiệu HLA đã biết Tế bào bạch huyết được chuyển vàotrong giếng và ủ, sau đó bổ thể (huyết thanh thỏ làm nguồn) được thêm vào đểlàm trung gian ly giải các tế bào lympho gắn với kháng thể (Choo, 2007).

1.7.2 Đánh giá phân tử của các allele HLA

Nghiên cứu đã tiết lộ rằng mức độ đa hình của HLA cao hơn nhiều sovới số lượng các đặc tính kháng nguyên đã biết trước đây Các biến thể hoặckiểu phụ không thể phân biệt được về mặt huyết thanh học của kháng nguyênHLA lớp I và lớp II đã được xác định và những biến thể này khác với kiểuhoang dã bởi rất ít sự thay thế acid amin, nhưng chúng có thể khác biệt về mặtchức năng và phù hợp với HLA để ghép tế bào gốc tạo máu Phân loại phân tửlâm sàng phải được phát triển để phân biệt các sản phẩm allele HLA không thểphân biệt về mặt huyết thanh học nhưng khác biệt về chức năng (Choo, 2007).Công nghệ dựa trên PCR được sử dụng để phân loại HLA trên lâm sàng.Phương pháp đầu tiên được phát triển sử dụng đầu dò oligonucleotide đặctrưng cho trình tự (SSOP) Đối với kiểu HLA lớp II, trình tự exon biến đổi mãhóa vùng đầu cuối amin đầu tiên của gen DRB1 và DQB1 được khuếch đại từDNA bộ gen Dựa trên cơ sở dữ liệu trình tự HLA, một bảng các trình tựoligonucleotide tổng hợp tương ứng với các vùng biến đổi của gen được thiết

kế và sử dụng làm SSOP trong quá trình lai với các sản phẩm PCR đã đượckhuếch đại Là một phương pháp thay thế, trình tự DNA đa hình có thể được

sử dụng làm mồi khuếch đại và trong trường hợp này chỉ các allele có chứatrình tự bổ sung cho các cặp mồi này sẽ ủ với mồi và quá trình khuếch đại sẽđược tiến hành Chiến lược thứ hai của việc phân loại DNA được gọi làphương pháp mồi đặc hiệu theo trình tự (SSP) Sự phát triển của kiểu phânloại allele HLA lớp I chậm hơn nhiều so với lớp II Tính đa hình lớp I nằmtrong hai domain, α1 và α2 (tức là, yêu cầu khuếch đại hai exon) và có nhiềutrình tự đa hình hơn (tức là, yêu cầu nhiều đầu dò hoặc mồi hơn) so với đahình lớp II Những đặc điểm này khiến việc phát triển các chiến lược phân loạiphân tử cho lớp I trở nên khó khăn hơn (Choo, 2007)

Việc xác định trình tự DNA thực tế của các sản phẩm khuếch đại củanhiều locus HLA ngày càng được sử dụng nhiều hơn như phân loại HLA lâmsàng để hỗ trợ việc ghép tế bào gốc tạo máu của người hiến tặng không liênquan (Choo, 2007)

Các allele HLA được chỉ định bởi locus theo sau là dấu hoa thị (*), một

số có hai chữ số tương ứng với tính đặc hiệu của kháng nguyên và số lượng