试管婴儿 - 胚胎植入前HLA配型

在器官移植和造血干细胞移植中，当同种异基因骨髓移植时，HLA 不同可引起免疫排斥反应。由于HLA 具有高度多态性，供受者HLA 的差异决定了同种异体器官移植后几乎不可避免地发生免疫排斥反应。配型匹配点越多，移植术后的效果就越理想，受者存活时间就越长。如果匹配的点少，移植后发生急、慢性宿主抗移植物反应(host versus graft reaction，HVGR) 和移植物抗宿主病(GVHD) 的几率明显增加，存活时间短。因此在器官移植、造血干细胞移植中HLA 配型的意义重大。

但目前骨髓移植面临的情况为：约有70%的患者无法找到相关匹配供体。随着临床诊疗的需要、分子细胞生物学及分子生物学技术的快速发展，PGT已经从避免基因病遗传不断扩展到以移植造血干细胞为目的对植入前胚胎进行人类白细胞抗原(human leucocyte antigen，HLA) 分型的非疾病性检测，很多人将PGT-HLA称为“gift of life(生命的礼物)”。在ESHRE(欧洲人类生殖和胚胎学会)PGT联盟专业委员会2020年最新发表的关于PGT的实践建议中，HLA配型同样是PGT一个明确的特殊适应证。

PGT-HLA主要针对需要HLA配型的人群，在难以找到匹配供体的情况下，通过对夫妇的胚胎与受者HLA进行匹配，在胚胎中找到与受者HLA匹配的胚胎进行移植来救助受者。这类人群常见的有范可尼贫血、重症联合免疫缺陷、重型地中海贫血、先天性代谢缺陷患者或家庭等，通常选择进行HLA配型的人群实际可能因为是某种特定的单基因病导致。对植入前胚胎进行HLA配型联合单基因遗传病的PGT-M检测，选择与患儿HLA基因型一致且正常的纯合子（不携带致病基因）或者杂合子（携带隐性致病基因）胚胎移植，创造一个救助者同胞(Saviour Child, SC)，分娩时使用SC的脐血或者骨髓（造血干细胞）用于治疗患儿，既可以救助患者，又能生育一个健康宝宝，不给家庭带来更沉重的压力。

ESHRE 2020

genetic testing(PGT)

01

● ESHRE 2020 PGT实践建议中针对HLA配型的描述

由于在过往的PGT-HLA配型检测咨询中，常会遇到这样的问题，比如：通过单倍体进行HLA分型的方法和其它HLA分型方法的区别、检测的HLA基因有哪些、是否可以满足移植的要求等。因此本文将围绕骨髓移植HLA配型展开，对其做一些更具体的介绍，供更多有需要的人群加深对骨髓移植HLA配型以及PGT-HLA配型的了解。

PGT-HLA配型

1. 骨髓移植

骨髓移植又被称为造血干细胞移植，这些造血干细胞可以源于自体、亲属和无关供者的骨髓、外周血干细胞和脐血制品。造血干细胞移植一般用于治疗血液系统恶性疾病或造血、免疫功能缺陷疾病。骨髓造血功能衰竭会导致全血细胞减少，白细胞少了容易感染，血小板少了容易出血。造血干细胞可以生长和分化组成血液系统和免疫系统的所有细胞，通过移植造血干细胞重塑造血和免疫系统是这类疾病解决方案之一。与此同时，移植也会带来风险，比如排斥反应、感染和复发风险，其中的排斥反应不单指受者免疫系统对供者造血干细胞的排斥，供者造血干细胞也会对受者进行攻击，产生移植物抗宿主疾病（GVHD）。

2. 组织相容性抗原

同样都是血细胞，不同个体之间的区别在哪？拿我们熟悉的ABO血型系统为例，人类红细胞表面都携带ABH抗原，A型个体红细胞带有A抗原，血浆含有B抗体，B型红细胞带有B抗原，血浆含有A抗体，O型红细胞不带A抗原，也不带B抗原，血浆含有抗A和抗B抗体。配套的抗原和抗体结合可理解为一种攻击反应，比如把B型红细胞的血浆输入到A型个体血液中，A抗体同A抗原结合，B抗体和B抗原结合，这就造成了严重的溶血性输血反应，甚至危及生命。后来发现ABH血型物质不仅在红细胞表面，而且广泛存在于人体组织，以及血清、唾液、胃液、卵巢脓肿液和腹水等体液中，故人类ABO血型系统又被称为组织相容性抗原。

HLA抗原系统是人类主要组织相容性抗原，HLA基因和相应抗原被分为两大类：

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HLA-I类，包括HLA-A、B、C等遗传位点和抗原，除了精子和胚胎滋养层细胞外，人体所有有核细胞表面都携带HLA-A、B、C抗原，主要与组织器官移植的排斥反应相关；

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HLA-II类，包括HLA-DR、DQ、DP等遗传位点和抗原，存在于B细胞、巨噬细胞等免疫细胞表面，在细胞激素或细胞因子的作用下，其他类型的细胞也可能表达这些分子，主要与免疫反应相关。

图2 抗原分子结构示意图

3. HLA遗传区基因

HLA-A、B、C是经典的I类基因，它们具有类似的基因结构，都含有8个外显子。第1外显子编码前导区；第2、3、4外显子分别编码HLA分子细胞外的3个活性区，他们决定HLA抗原的血清学特异性。HLA-II类基因结构具有高度类似性，所有的α和β基因都含有6个外显子。DRB1、DRB3、DRB4和DRB5基因编码的蛋白分子决定DR抗原特异性，DQA1和DQB1基因编码的蛋白分子决定DQ抗原特异性，DPA1和DPB1基因编码的蛋白分子决定DP抗原特异性。

图3 HLA座位在染色体位置示意图

4. HLA基因命名

HLA座位用大写字母右上角加星号表示；星号后第1、2位通常对应血清学特异性；第3、4位代表等位基因，它们编码的氨基酸序列不同，一般按被发现的先后次序编号；第5、6位表示外显子中的碱基变异，但该变异不改变氨基酸序列，即同义变异，对应的HLA抗原分子结构也未改变；第7、8位代表内含子区的变异。详见图4。

图4 HLA基因命名原则示意图

5. HLA基因分型分辨率

HLA基因分型的分辨率可分为等位基因分型、高分辨率分型、低分辨率分型等。1个HLA等位基因的定义是独一无二的DNA核苷酸序列；高分辨率分型结果是一些特定表达的等位基因组合，它们编码HLA分子上相同抗原结合位点的蛋白质序列。高分辨率分型实际上是不确定等位基因的分型结果；低分辨率分型结果指定到星号后第2位数，它们对应血清学分型的抗原水平。患者一旦决定接受造血干细胞移植，需要及早做HLA-A、B、C、DRB1、DQB1，DPB1位点高分辨率分型。

图5 HLA分型分辨率示意图

6. 单体型分开与检测位点分型

对于无关供者或不确定单体型的亲属供者，根据检测位点和匹配等位基因个数表示匹配程度，表现形式为：匹配等位基因个数/检测位点，如5/6，6/6，7/8，8/8，9/10，10/10等。单体型分型的方法是在有遗传关系的家系成员中进行的，根据HLA-I、II类基因及其上下游区域进行多位点扩增，从而确定遗传染色体来源。基于PGT-HLA单体型分析的方法，如果满足在每个单体型构建区域（HLA-A和上游区域，HLA-B和下游区域，HLA-DRA和上游区域，HLA-DQB1和下游区域，HLA-DQB1上游区域）中找到至少5个有效的SNP位点[3]，即可认为单体型构建成功，该胚胎和受者匹配，可进行移植来救助受者。

参考文献：

[1] Tur-Kaspa I , Jeelani R . Clinical guidelines for IVF with PGD for HLA matching. Reproductive BioMedicine Online, 2015, 30(2):115-119.

[2] ESHRE PGT Consortium Steering Committee, Carvalho F, Coonen E, Goossens V, Kokkali G, Rubio C, Meijer-Hoogeveen M, Moutou C, Vermeulen N, De Rycke M. ESHRE PGT Consortium good practice recommendations for the organisation of PGT. Hum Reprod Open. 2020 May 29;2020(3):hoaa021. doi: 10.1093/hropen/hoaa021. PMID: 32524036; PMCID: PMC7257038.

[3] 《胚胎植入前遗传学诊断/筛查专家共识》编写组. 胚胎植入前遗传学诊断/筛查技术专家共识 [J]. 中华医学遗传学杂志,2018,35(2): 151-155.

[4] 赵桐茂. 骨髓移植HLA配型[M]. 上海科学技术出版社, 2015.