Zentrum für Humangenetik und Laboratoriumsmedizin, Dr. Klein, Dr. Rost und Kollegen

MHC-Genotypisierung mittels Next Generation Sequencing (NGS)

Dr. med. Kaimo Hirv

Wissenschaftlicher Hintergrund

Die Beurteilung der Kompatibilität zwischen Spender und Empfänger im Rahmen der Blutstammzell- oder Organtransplantation beruht auf der Bestimmung der HLA-Merkmale. Je nach Fragestellung werden dabei derzeit nur 3-6 verschiedene HLA-Gene untersucht. Auch die Typisierung der einzelnen Gene ist nicht vollständig. Analysiert werden hierbei die biologisch relevanten Exons 2 und 3 der HLA-Klasse I Merkmale (HLA-A, -B, -C) bzw. Exon 2 der HLA-Klasse II Merkmale (HLA-DRB1, -DRB3/4/5, -DQB1).

Auch bei vollständiger Übereinstimmung der untersuchten HLA-Merkmale sind die Graft-versus-Host-Erkrankung (GvHD) oder eine Transplantatabstoßung häufige Komplikationen einer Transplantation. Der Grund dafür liegt darin, dass der Transplantationserfolg nicht nur von der Kompatibilität der HLA-Merkmale abhängig ist, sondern noch andere Gene den Krankheitsverlauf beeinflussen. Bei dem Haupthistokompatibilitätskomplex (major histocompatibility complex  - MHC) handelt es sich um eine Gruppe von über 400 Genen auf Chromosom 6, auf dem nicht nur HLA-Merkmale, sondern eine Vielzahl von Proteinen kodiert sind, die an der Immunreaktion beteiligt sind. Dieser Gencluster (ca. 4 Mio. Bp) zeigt die grösste Variabilität im menschlichen Genom. Es ist naheliegend, dass eine vollständige Sequenzierung dieser Region wertvolle Informationen für die Forschung und bald auch für die Klinik liefern kann. Mit dieser Methode können weitere Gene charakterisiert werden, die zur Entwicklung einer GvHD bzw. zur Transplantatabstoßung führen. Weiterhin können Spender-Empfänger-Differenzen ausfindig gemacht werden, die zur Verstärkung des Graft-versus-Leukemia-Effektes beitragen. Detailliertere Information über die genetische Variabilität des MHC könnte die Spenderauswahl optimieren und damit zu besseren Transplantationsergebnissen beitragen. Mit den herkömmlichen Sequenzierungsmethoden ist es nicht möglich, derart große Genregionen in einem Ansatz zu sequenzieren. NGS wird es ermöglichen, in kurzer Zeit, mit vertretbarem finanziellen Aufwand, DNA-Abschnitte dieser Größenordnung zu sequenzieren. Je nach Fragestellung können verschiedene MHC-Regionen (MHC-Klasse I, II oder III) analysiert und eine erweiterte Sequenzierung der HLA-Merkmale (inkl. 5´- und 3´-UTR) angefordert werden. Eine weitere Applikation für die Komplettsequenzierung der MHC-Region ist die Diagnostik von Autoimmunerkrankungen. In der Literatur sind zahlreiche Assoziationen von HLA-Merkmalen mit Autoimmunphänomenen beschrieben; mit einer HLA-Typisierung allein ist eine sichere Diagnosestellung jedoch nicht möglich. Es wird angenommen, dass Genvarianten in der Nachbarschaft der HLA-Merkmale mit ursächlich für diese Erkrankungen sind bzw. das Zusammenspiel mehrerer genetischer Varianten zur Entwicklung von Autoimmunität führt.

Literatur

Baranzini, Curr Opin Immunol 21:596 (2009) / Petersdorf et al, Curr Opin Immunol 20:588 (2008) / Petersdorf et al, PLoS Medicine 4:59 (2007)