Slide 1
HLA-Typisierung für die
Knochenmarktransplantation.
Guido Heymann
Slide 2
Verlauf der KM-Tx-Anzahl
Slide 3
Standardtypisierungsmethoden
HLA Klasse I
serologische Typisierung oder
low-resolution molekulargenetische
Typisierung
HLA Klasse II
molekulargenetische Typisierung
Slide 4
Empfehlungen zur immungenetischen Spenderauswahl für die
allogene Transplantation von Knochenmark und peripheren
Blutstammzellen (1999)
Verwandte Spender
HLA-A
HLA-B
HLA-DRB1
HLA-DQB1
optional:
HLA-C
HLA-DPB1
HLA-DRB3-5
KFS,EFS
KFS,EFS
KFS,(EFS)
KFS,(EFS)
Unverwandte Spender
HLA-A
HLA-B
HLA-DRB1
HLA-DQB1
HLA-C (CML)
optional:
HLA-DPB1
HLA-DRB3-5
Slide 5
Empfehlungen zur immungenetischen Spenderauswahl für die
allogene Transplantation von Knochenmark und peripheren
Blutstammzellen (1999)
HLA-A,B-Testung:
verwandt und unverwandt i.d.R. low-resolution
bei Festlegung auf Homozygotie muß high-resolution oder
Familientestung folgen
HLA-DRB1,DQB1-Testung:
KFS,EFS: i.d.R. low-resolution (Homozygotie !)
RSS:
high-resolution (auch CT)
Slide 6
Klasse I Antigene, die erfaßt werden müssen
HLA-A
A1
A3
A23
A25
A28
A30
A32
A34
A43
A68
A74
HLA-B
A2
A11
A24
A26
A29
A31
A33
(A36)
A66
A69
(A80)
Fettgedruckte Antigene können serologisch
nicht verläßlich erfaßt werden und sollten durch
molekulargenetische Methoden bestätigt werden.
Antigene in Klammern sind unter Kaukasiern
sehr selten.
B7
B13
B18
B35
B38
B41
B44
B46
B48
B50
B52
B54
B56
B58
B60(40)
B62(15)
B67
B73
B76(15)
B78
(B82)
B8
B14
B27
B37
B39
B42
B45
B47
B49
B51
B53
B55
B57
B59
B61(40)
B63(15)
B70(15)
B75(15)
B77(15)
(B81)
(B83)
Slide 7
Klasse II Antigene, die erfaßt werden müssen
HLA-DRB1
DRB1*01
DRB1*0103
DRB1*03
DRB1*04
DRB1*07
DRB1*08
DRB1*09
DRB1*10
DRB1*11
DRB1*12
DRB1*13
DRB1*14
DRB1*15
DRB1*16
(*0101-*0106)
(*0301-*0317)
(*0401-*0434)
(*0701,0703,0704)
(*0801-0821)
(*0901)
(*1001)
(*1101-*1137)
(*1201-*1206)
(*1301-*1340)
(*1401-*1436)
(*1501-*1509)
(*1601,1602,(1603)
*1604-1608)
HLA-DQB1
DQB1*02
DQB1*03
DQB1*04
DQB1*05
DQB1*06
(*0201-*0203)
(*0301-*0310)
(*0401,0402)
(*0501-*0505)
(*0601-*0617)
Klasse I HLA-C
*01,*02,*03,*04,*05,*06,
*07,*08,*12,*13,*14,*15,
*16,*17,*18
Wenn mehrere A,B,DRB und DQB
identische Spender zur Auswahl
stehen.
Slide 8
2.Deutsche Konsensusempfehlungen für die immungenetische
Spendersuche(1996)
akzeptierte HLA-mismatches bei Verwandten
maligne Vorerkrankung
In GvH Richtung: bis zu einem Mismatch
In HvG Richtung: bis zu drei Mismatches
schwere aplastische Anämie
Erst-Tx: keine HLA-Unterschiede
Folge-Tx: ein Mismatch in GvH und / oder HvG Richtung
SCID und andere genetische Erkrankungen
Bis zu drei Mismatches in GvH und HvG Richtung
T-Zell-Depletion wünschenswert, wenn >1Mismatch in GvH-Richtung
akzeptierte HLA-mismatches bei Unverwandten
maligne Vorerkrankung
In GvH und HvG Richtung: bis zu einem Mismatch, wenn:
low-risk Patient
serologische Splitantigene
schwere aplastische Anämie
keine Mismatches (Dringlichkeitsfälle !?)
SCID und andere genetische Erkrankungen
ein verwandter Spender ist i.d.R. verfügbar
Slide 9
Empfehlungen zur immungenetischen Spenderauswahl für die
allogene Transplantation von Knochenmark und peripheren
Blutstammzellen (1999)
Patienten mit malignen hämatologischen Erkrankungen
Ein partiell HLA-kompatibler verwandter Spender soll nur herangezogen werden, wenn
ein HLA-kompatibler unverwandter Spender nicht rechtzeitig verfügbar ist.
Verwandt: Eine HLA-Differenz in GvH- und/oder HvG-Richtung (individuelle
Abweichung möglich)
Unverwandt: Eine HLA-Differenz in GvH- und/oder HvG-Richtung, wobei die Merkmale
eine ausgeprägte Aminosäure-Sequenzhomologie zeigen sollen.
Patienten mit schwerem kombiniertem Immundefekt (SCID)
HLA-Differenzen in HvG-Richtung stellen kein Ausschlußkriterium dar.
GvH-Risiko sehr hoch, prinzipiell sind jedoch auch HLA-haploidentische verwandte
Spender (Eltern) akzeptabel (T-Zelldepletion des KM)
Patienten mit nicht-malignen Grunderkrankungen (SAA,FA,PNH...)
Abstoßungsrisiko erhöht, GvL nicht notwendig, Tx mit anderen als HLA-identischen
Familienmitgliedern nur im Rahmen von kontrollierten Studien
Slide 10
GVHD Rate bei MM
Petersdorf et al. ; Blood Vol92,pp3515-3520
Slide 11
Überlebenskurven
Sasazuki et al. , NEJM 339,1177
Slide 12
Probleme der Serologie
Slide 13
Probleme der Serologie
83 HLA-A und 186 HLA-B Allele werden in 28
HLA-A und 59 HLA-B Serotypen aufgelöst.
Ratio 3:1
Homozygotenfrequenz:
49,6 % Serologie
21 % DNA
Middleton, EFI-Kreta 1999
Slide 14
Comparison of HLA-AB typings by serology and PCR-SSP
in 108 kidney donors
no discrepancy
15,7%
missed allele
6,5%
increased resolution
71,3%
incorrect
assignment
6,5%
Slide 15
Probleme der serologischen Klasse I Typisierung
(S. Goldmann ; EFI Kreta April 1999)
A2,A28
A23,24,68,69
A 30,31
B 62,63,71,72,75,76,77
B 45
B*2704,2712
60% der Individuen sind A2
homozygot
CREG 2b, Unterscheidung
A19 Unterscheidung
B15 Unterscheidung (?!)
beinhaltet B*5002
Bw6, nicht Bw4
Slide 16
Die Mismatchfrequenz ist serotypabhängig
(Scott et al.; Blood Vol 92, pp4864-4871)
HLA-Serotyp
A2 A3 A30 B35 B39 B44 B51
Spender /Empfänger
Paar
56
aufged. MM
1
Subtypen
2
24
2
3
4
1
3
15 8
6 3
4 2
25
4
2
Prozente
1,8 8,3
MM zu Typisierungen
25
40 37,5 16
4
2
3
50
Slide 17
Frequenz von HLA-A Serotypen und Allelen in 128 Patienten
Serotyp
Allele
Prozent (n)
A1
A11
A2
A23(9)
A24(9)
A25(10)
A26(10)
A29(19)
A3
A30(19)
A31(19)
A32(19)
A33(19)
A68(28)
A*0101
A*1101
A*1102
A*0201
A*0202
A*0205
A*0206
A*0203,4,7,17
A*2301
A*2402
A*2403
A*2501
A*2601
A*2901
A*2902
A*0301
A*3001
A*3002
A*3004
A*3101
A*3201
A*3301
A*3303
A*6801
A*6802
100% (19)
87,5% (7)
12,5% (1)
87,5% (49)
5,4% (3)
8,9% (5)
3,6% (2)
je 1,8% (1)
100% (5)
72,5% (29)
5% (2)
80% (4)
100% (13)
33% (4)
67% (8)
100% (25)
58,8% (10)
29% (5)
11,8% (2)
100% (4)
100% (7)
55,6% (5)
44,4% (4)
46,2% (6)
53,8% (7)
Prasad et al.
Blood Vol 93
pp399-409
Slide 18
Level der genotypischen Unterschiede im
HLA-A
Slide 19
Frequenz von HLA-B Serotypen und Allelen in 128 Patienten
Serotyp
Allele
Prozent (n)
B7
B44(12)
B8
B35
B15(62,63,75,76,70)
B40(60,61)
B51(5)
B18
B*0702
B*0705
B*4402
B*4403
B*0801
B*3501
B*3502
B*3503
B*3504
B*3505
B*3508
B*3511
B*1501
B*1502
B*1503
B*1510
B*1516
B*1517
B*1518
B*4001
B*4002
B*4004
B*4006
B*5101
B*1801
85,7% (24)
14,3% (4)
61,9% (13)
38,1% (8)
100%(11)
52,9% (18)
8,8% (3)
17,6% (6)
5,9% (2)
2,9% (1)
8,8% (3)
2,9% (1)
29,7 (11)
3,7% (1)
11,1% (3)
3,7% (1)
11,1% (3)
7,4% (2)
3,7% (1)
31,3% (5)
43,8% (7)
6,3% (1)
18,8% (3)
78,6% (11)
93% (14)
Prasad et al
Blood Vol 93
pp399-409
Slide 20
Level der genotypischen Unterschiede im
HLA-B
Slide 21
Vergleich DNA- Serologie
(Scott et al.; Blood Vol92, pp4864-4871)
Slide 22
Der Wert serologischer Typisierung
in der DNA-Ära
EFI-Kreta April 1999
Slide 23
Wann kann die Serologie helfen?
Ist ein Allel exprimiert oder nicht?
DNA
Serologie
A*0101/0104N
A*24
A1
„blank“
B*1526
Null-Allel
Ergebnis
A*0101
A*2409,2411N,
A*2402L (low)
splice defect
Slide 24
Probleme mit neuen Allelen 1
Thüringischer Nierenempfänger
1. Serologie: A 11,19;B 27,56;Cw 2,-;DRB1
0101,1502; DQB1 0501,0601
2. Serologie: A 11,- ;B 27,56; Cw 2,PCR-SSP : unklare Reaktionsmuster
Sequenzierung:
Exon1-Intron1-½Exon2/½Exon2-Intron2-Exon3-Intron3....
HLA-A*3101
HLA-A9 (23,24)
Nomenklaturkommission vergibt Namen:
A*2416
Slide 25
Probleme mit neuen Allelen 2
Der phylogenetische Stammbaum zeigt:
A*2416 gehört eindeutig zur
A 19-Linie (A 29,30,31,32,74)
wahrscheinlich Genkonversion zwischen A31 und
einem A9-Genanteil
serologisch keine A9-Reaktivität
eine Bw4 positive A*31 Variante
bei KMT-Entscheidung wäre A*2416 ähnlich zu
A*3105
Slide 26
Wann kann die Serologie helfen?
Eine Spezifität aber unterschiedliche Allele.
Serologie
B45
B35
B21
B48
B50
A19
A36
DNA
B*4501
B*5002 B*50 mit B12 Epitop
B*4409 B*44 mit Bw6 Epitop
B*35
B*1522 falscher Name
B*78
„B5“ mit Bw6
B*4005
B*1303 B21 artig mit Bw4
B*1304 B21 artig mit Bw4
B*4008 nur B(40+48)Seren pos.
B*4010 B60/48 artig
B*4012 B60/48 artig
B*4005 (more like B50)
B*1546
A*2419
A*0102
Slide 27
Wann kann die Serologie helfen?
Allelbasierte Nomenklatur nicht benutzt:
Allel
WHO-Name
geb.Name
A*0203
A*0210
A*80
B*4005
B*5102
B*78
A203
A210
A80
B4005
B5102
B78
A2
A2
A36/A1
B50/B21
B5/B53
B35
Slide 28
Wann kann die Serologie helfen?
Chimäre Moleküle:
DRB1*1122
DRB1*1415
A*2419
DR 4/11
DR 8/14
A19(31,32)
Slide 29
Wann kann die Serologie helfen?
Zusammenfassung
Zelloberflächenantigene erlauben eine Information
über die Verteilung von Epitopen zu erlangen.
Epitope können in einer Gruppe von Allelen
unterschiedlich sein
Epitope können bei verschiedenen Allelen die
gleichen sein.
Spendersuche, Crossmatch, Transfusion...
Slide 30
Probleme der Molekulargenetik
Slide 31
Kosten der HLA-Typisierung
(Goldmann, EFI-Kreta 1999)
Personal
Hardware
Material
HLA-Serologie
+
+
+
SSO-PCR
++
+ - (+)
++
SSP-PCR
++++
+ (+)
+ (+)
SBT
++++++
++++++
+++++
Slide 32
Jährlicher Zuwachs an bekannten
neuen HLA-Allelen
450
400
350
300
250
Class II
Class I
200
150
100
50
0
-1994
1995
1996
1997
1998
Slide 33
Slide 34
Sequenz definierte HLA-Allele bis Dezember
1998
300
250
200
150
deleted
1998
1997
1996
100
1995
-1994
50
0
-50
A
B
C
DRB1 DRB3 DRB4 DRB5 DQA1 DBQ1 DPA1 DPB1
Slide 35
Probleme der Molekulargenetik
Serologische Splits nicht immer eindeutig
Laufend neue Allele sequenziert, die Primermenge in den
einzelnen Sets wird immer größer
notwendige Doppelansätze verteuern Typisierung
übermäßig
Slide 36
Der Wert der
molekulargenetischen
Typisierung
Slide 37
Wert der molekulargenetischen Typisierung
Cytotoxischer Antikörper gegen A*3002, nicht gegen
A*3001
G.B.Ferrara, Tissue Antigenes Vol 46, pp 327-329
KM-Transplantat B*3502 auf B*3501 schwere GvHD
G.B. Ferrara, EFI Kreta 1999
BMT-Rejektion durch T-Lymphocyten gegen einen EinzelAminosäurenunterschied im HLA-B44
Fleischhauer et al. NEJM 323, pp1818ff & Keever et al. Bone Marrow Transplant 14:137
Slide 38
Knochenmarkspender
und -empfänger
Slide 39
Wie wahrscheinlich kann ein Spender
gefunden werden?
Slide 40
Vorschlag 1
Keine neuen KM-Spender typisieren
Dafür alle vorhandenen Class II typisieren
alternativ:
A,B,C,DRB1,DQB1 bei allen Neuen
Goldmann, EFI-Kreta 1999
Slide 41
GVHD-Raten
Ferrara, EFI Kreta1999
40% GVHD bei vollidentischen
Geschwistern
70% GVHD bei gematchten Unverwandten
Class II ident. A , B ident UV:
70% Überlebensrate
Class II ident. A , B different UV:
50% Überlebensrate
Class II ident. A , B differenter Verwandter:
75% Überlebensrate
Slide 42
Minor-Histokompatibilitätsantigene bei
KMT-Paaren 1
Nach allogener KMT/PBSCT beobachtet man bei
Patienten mit HLA-identischen Familienspendern
in 30-40% eine GvH-Reaktion. Bei genotypischer HLA-Identität bleiben somit als allogene
Differenz die Aminosäuresequenz-Unterschiede in
den durch HLA-Klasse I Molekülen präsentierten
Peptiden. Diese bilden also die
minor-HistokompatibilitätsAntigene (mHag).
Slide 43
Minor-Histokompatibilitäts-antigene bei
KMT-Paaren 2
HLA-Klasse I Moleküle präsentieren cytosolische
Antigenbruchstücke (Virusantigen, degradierte
körpereigene Proteine...)
Für mHag CD 31 und HA-1 gesicherte Hinweise:
HA-1 : diallelisches System
CD 31: in japanischer Bevölkerung 5 Allele
beschrieben
Slide 44
Vorschlag 2
Effekt des Allelmatching für DRB1
nachgewiesen Petersdorf et al., Blood 86,1606
Allelmatching bei HLA-A und -B
Serotypen, die häufige Allelmismatches zeigen:
A 68,33,2,24
B 35,44,57,61,27,58,40,(15)
Slide 45
ENDE