Resumen de Investigación de la distribución de los alelos HLA en poblaciones sanas y enfermas mediante la aplicación de nuevas metodologías de secuenciación
- español
Los genes HLA se encuentran entre los loci más polimórficos descritos en el genoma humano, con más de 28.000 variantes alélicas identificadas hasta la fecha (IPD-IMGT HLA database v.3.42.0). La caracterización exhaustiva de la diversidad de alelos y haplotipos HLA de cada población humana es esencial en el campo de la inmunología de trasplante e histocompatibilidad al igual que en las áreas de farmacogenética, inmunoterapia, estudios poblacionales de mestizaje y migración, así como en estudios de asociación a enfermedades. El inmenso polimorfismo y gran complejidad estructural que presenta el sistema HLA han sido hasta ahora importantes barreras de cara a poder caracterizarlo en gran detalle, con alta precisión (por alta resolución al 4-field) y sin ambigüedades mediante métodos de genotipaje HLA tradicionales que han estado previamente disponibles (como son SSP, SSO o incluso SBT). La reciente aplicación de la novedosa tecnología de secuenciación masiva NGS para el genotipaje molecular HLA por muy alta resolución ha posibilitado obtener secuencias completas o mucho más extendidas para genotipos de los principales genes de HLA, superándose así la gran mayoría de estas anteriores limitaciones. En el contexto del presente estudio, primeramente se llevó a cabo la caracterización de la diversidad alélica y haplotípica de los principales genes HLA (HLA-A, -B, -C, -DPA1, -DPB1, -DQA1, -DQB1, -DRB1 y -DRB345) mediante la aplicación de NGS en una cohorte representativa de la población española sana. La secuenciación de los genes HLA mediante NGS en la presente cohorte de 282 individuos sanos ha permitido obtener unos resultados novedosos y muy informativos al 4-field de resolución incluyendo: la descripción de asociaciones haplotipicas (no descritas hasta ahora) en el contexto de regiones no codificantes al 4-field de resolución; la detección precisa y rápida de variantes raras, nuevos alelos y alelos nulos; así como una evaluación mucho más fehaciente de las distribuciones alélicas y haplotípicas, y su prevalencia, en población Española. En segundo lugar, se realizó la caracterización de la diversidad alélica y haplotípica de los principales genes HLA (HLA-A, -B, -C, -DPA1, -DPB1, -DQA1, -DQB1, -DRB1 y -DRB345) mediante la aplicación de NGS en una correspondiente cohorte de 238 pacientes con esclerosis múltiple (EM) en población española. La aplicación de secuenciación masiva NGS en el genotipaje HLA permitió el mapeo de gran precisión de aquellas variantes alélicas y haplotipicas asociadas a esclerosis múltiple (EM), pudiendo excluir al mismo tiempo aquellas asociaciones que no estaban directamente relacionadas (únicamente por desequilibrio de ligamiento, pero no siendo realmente causativas) con riesgo o protección a EM. La identificación y mapeo precisos de estas respectivas asociaciones HLA puede facilitar, mediante futuros estudios funcionales, el conocimiento de aquellos mecanismos implicados en la inmunopatogenia de esta enfermedad neurodegenerativa. La presente tesis doctoral constituye el primer estudio realizado de NGS HLA al 4-field de resolución en población española sana y enferma con EM.
- English
Increasing our knowledge of the HLA system, including both the complete sequence description and the assessment of its diversity at the worldwide human population-level, is of great importance for elucidating the molecular functional mechanisms of the immune system and its regulation in health and disease. Furthermore, assessment of HLA allelic and haplotypic diversity of each human population is essential in the clinical histocompatibility and transplantation setting as well as in the pharmacogenetics, immunotherapy and anthropology fields. Nevertheless, the inherent vast polymorphism and high complexity presented by the HLA system have been an important challenge for its unambiguous and in-depth (high-resolution) characterization by previously available legacy molecular HLA genotyping methods (e.g. SSP, SSO and even SBT). Recent application of novel next-generation sequencing (NGS) technology for high-resolution molecular HLA genotyping has enabled to obtain, at a high-throughput mode and larger scale, full-length and/or extended sequences and genotypes of all major HLA genes, thus overcoming most of these previous limitations.
Objectives: I) Characterization of HLA allele and haplotype diversity of all major classical HLA genes (HLA-A, -B, -C, -DPA1, -DPB1, -DQA1, -DQB1, -DRB1 and -DRB3/4/5) by application of NGS of a first representative cohort of the Spanish population that could also serve as a healthy control reference group. Respective statistical analyses were performed for this immunogenetic population data.
II) Characterization of HLA allele and haplotype diversity of all major classical HLA genes (HLA-A, -B, -C, -DPA1, -DPB1, -DQA1, -DQB1, -DRB1 and -DRB3/4/5) by application of NGS of a respective cohort of multiple sclerosis (MS) patients in the Spanish population (recruited at the Department of Neurology, Hospital Clínic, Barcelona, Catalonia, Spain). A first case-control study was carried out to examine HLA-disease associations with MS in these Spanish population cohorts as well as to attempt a fine-mapping of these allele and haplotype associations by full gene resolution level via NGS. In addition, a second analysis exercise (i.e. test case) of this case-control study was carried out using an alternative healthy control group dataset, exclusively from the Spanish northeastern region of Catalonia in this second case, to evaluate possible differences in the findings of HLA-disease association with MS due to plausible regional HLA genetic variation within mainland Spain (i.e. as a statistical way to try controlling for any possible existing population stratification)...
