ИЗУЧЕНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ ИММУННОГО ОТВЕТА С ПОМОЩЬЮ СЕКВЕНИРОВАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Аннотация

Введение. Секвенирование нового поколения эффективно применяется для изучения полиморфизма генов главного комплекса
гистосовместимости (HLA гены). Метод позволяет получать большие объемы данных аллельного уровня разрешения, не-
обходимые для проведения исследований в области медицины, фармакогенетики, антропологии, для анализа in silico при
разработке вакцин на основе прогнозирования эпитопов.
Цель ̶ сравнительный анализ полиморфизма генов главного комплекса гистосовместимости I и II классов с помощью метода
секвенирования нового поколения.
Материал и методы. В исследование включены индивидуумы русской нации, (восточнославянский народ, далее русские),
проживающие на территории Ростовской области – 241 человек. HLA типирование генов HLA-A, -B, -C, -DRB1, -DQB1 вы-
полнено методом секвенирования нового поколения с использованием наборов NGSgo и программного обеспечения NGSengine
(GenDx, Нидерланды). Частоты HLA-аллелей и гаплотипов рассчитаны методом максимального правдоподобия с помощью
EM-алгоритма с применением программы Arlequin версия 3.5.
Результаты. У обследованных русских определено 228 HLA аллелей, из них 156 аллелей I класса и 72 аллеля II класса. Мак-
симальное количество аллельных вариантов установлено при типировании гена HLA-B (62 аллеля), далее следуют HLA-A
(48 аллелей), -C (46 аллелей), -DRB1 (40 аллелей), -DQB1 (32 аллеля). Наиболее распространённые аллели каждого HLA ге-
на: A*02:01:01:01 (26,97%), B*07:02:01:01 (9,54%), C*12:03:01:01 (10,79%), DRB1*07:01:01:01 (13,90%), DQB1*03:01:01:02
(13,28%). У русских-ростовчан установлено 355 HLA-A-B-C-DRB1-DQB1 гаплотипов, девять из них имеют частоту более
1%. Наиболее распространённым HLA гаплотипом является A*03:01:01:01-B*07:02:01:01-C*07:02:01:03-DRB1*15:01:01:01-
DQB1*06:02:01:01 (2,07%), далее следуют A*01:01:01:01-B*08:01:01:01-C*07:01:01:01-DRB1*03:01:01:01-
DQB1*02:01:01:01 (1,94%), A*02:01:01:01-B*13:02:01:01-C*06:02:01:01-DRB1*07:01:01:01-DQB1*02:02:01:01 (1,66%),
A*29:02:01:01-B*44:03:01:01-C*16:01:01:01-DRB1*07:01:01:01-DQB1*02:02:01:01 (1,66%). Сравнительный анализ им-
муногенетических характеристик русских Ростовской области и Нижнего Новгорода показал, что аллели A*29:02:01:01,
B*44:03:01:01:01, гаплотип A*29:02:01:01-B*44:03:01:01-C*16:01:01:01-DRB1*07:01:01:01-DQB1*02:02:01:01 является
характерным для русских-ростовчан.
Заключение. С помощью метода секвенирования нового поколения изучены частоты HLA аллелей и гаплотипов в популяции
русских Ростовской области. Установленные иммуногенетические характеристики могут быть использованы для проведе-
ния медицинских, фармакогенетических, антропологических исследований.

Annotation

Background. Next-generation sequencing is effectively applied to study the polymorphisms of major histocompatibility complex
genes (HLA genes). The method provides large amounts of allele-resolution data, which are useful for medical, pharmacogenetic,
anthropological studies, as well as in silico analyses for vaccine development based on epitope prediction.
Aim. Comparative analysis of class I and class II major histocompatibility complex genes polymorphism using new generation
sequencing.
Material and methods. The study included 241 Russians (The East Slavic people) living in the Rostov region. HLA typing of HLA-A,
-B, -C, -DRB1, -DQB1 genes was performed by new generation sequencing using NGSgo kits and NGSengine software (GenDx, the
Netherlands). The HLA alleles and haplotypes frequencies were calculated by the maximum likelihood method using the EM algorithm
with the Arlequin version 3.5 program.
Results. In the examined Russians 228 HLA alleles were determined, including 156 class I alleles and 72 class II alleles. The maximum
number of alleles was found for HLA-B gene (62 alleles), followed by HLA-A (48 alleles), -C (46 alleles), -DRB1 (40 alleles), -DQB1
(32 alleles). The most common alleles of each HLA gene were A*02:01:01:01 (26,97%), B*07:02:01:01 (9,54%), C*12:03:01:01
(10,79%), DRB1*07:01:01:01 (13,90%), DQB1*03:01:01:02 (13,28%). 355 HLA-A-B-C-DRB1-DQB1 haplotypes were identified,
nine of them had a frequency of more than 1%. The most common HLA haplotype was A*03:01:01:01-B*07:02:01:01-C*07:02:01:03-
DRB1*15:01:01:01-DQB1*06:02:01:01 (2,07%), followed by A*01:01:01:01-B*08:01:01:01-C*07:01:01:01-DRB1*03:01:01:01-
DQB1*02:01:01:01 (1,94%), A*02:01:01:01-B*13:02:01:01-C*06:02:01:01-DRB1*07:01:01:01- DQB1*02:02:01:01 (1,66%),
A*29:02:01:01-B*44:03:01:01-C*16:01:01:01- DRB1*07:01:01:01-DQB1*02:02:01:01 (1,66%). The comparative analysis
of immunogenetic characteristics of Russians of Rostov region and Nizhny Novgorod demonstrated that alleles A*29:02:01:01,
B*44:03:01:01:01, haplotype A*29:02:01:01-B*44:03:01:01-C*16:01:01:01-DRB1*07:01:01:01-DQB1*02:02:01:01 are
characteristic for Russians of Rostov region.
Conclusion. The frequencies of HLA alleles and haplotypes in the Russian population of Rostov region have been studied using new
generation sequencing. The established immunogenetic characteristics can be used for medical, pharmacogenetic and anthropological
researches.
Key words: major histocompatibility complex; next generation sequencing; Russian population; HLA alleles; HLA genes; HLA haplotypes

Об авторах

Список литературы

Л И Т Е РАТ У РА
1. Хаитов Р.М., Алексеев Л.П., Болдырева М.Н., Сароянц Л.В. По-
лиморфизм генов иммунного ответа и его роль в противоинфек-
ционной защите. Иммунология. 2013; 3: 32-144.
2. Robinson J., Barker D., Marsh S.G.E. 25 years of the IPD-IMGT/HLA
Database. HLA. 2024; 103 (6): e15549. DOI: 10.1111/tan. 15549.
3. Павлова И.Е., Кузьмич Е.В., Хамаганова Е.Г., Рудик Д.В., Кузьми-
нова Е.П., Абдрахимова А.Р. Сравнительный анализ результатов
типирования HLA-генов методом NGS с использованием различ-
ных платформ. Медицинская иммунология. 2024; 26(4): 217-26.
DOI: 10.15789/1563-0625-CAO-16916.
4. Gonzalez-Galarza F.F., McCabe A., Melo dos Santos E.J., James
Jones J., Takeshita L., Ortega-Rivera N.D. et al. Allele frequency net
database (AFND) 2020 update: gold-standard data classification, open
access genotype data and new query tools. Nucleic Acids Research.
2020; 48(D1): D783-D788. DOI: 10.1093/nar/gkz1029.
5. Furukawa H., Oka S., Shimada K., Hashimoto A., Tohma S. Human
leukocyte antigen polymorphisms and personalized medicine for rheumatoid
arthritis. J. Hum. Genet. 2015; 60(11): 691‐6. DOI: 10.1038/
jhg.2015.36.
6. Liu B., Shao J., Fu R. Current research status of HLA in immune‐related
diseases. Immun. Inflamm. Dis. 2021; 9: 340-50. DOI: 10.1002/
iid3.416.
7. Куранов А.Б., Болдырева М.Н., Момыналиев К.Т. Метаанализ ас-
социаций HLA-DRB1 с ревматоидным артритом. Иммунология.
2017; 38(3): 140-3. DOI: 10.18821/0206-4952-2017-38-3-140-143.
8. Arlequin: An Integrated Software for Population Genetics Data Analysis,
ver. 3.5.2.2. Available at: http://cmpg.unibe.ch/software/arlequin35/.
9. Khamaganova E.G., Leonov E.A., Abdrakhimova A.R., Khizhinskiy
S.P., Gaponova T.V., Savchenko V.G. HLA diversity in Russians revealed
by next generation sequencing. HLA. 2021; 97(4): 326-7. DOI:
10.1111/tan.14227.
10. Хамаганова Е.Г., Леонов Е.А., Абдрахимова А.Р., Хижинский
С.П., Гапонова Т.В., Савченко В.Г. HLA-гаплотипы потенциаль-
ных доноров гемопоэтических стволовых клеток ФГБУ «НМИЦ
гематологии» Минздрава России, исследованных методом секве-
нирования следующего поколения. Трансфузиология. 2021; 22(3):
196-211.
11. HLA haplotype freq search. Allele Frequency Net Database. Available
at: https://www.allelefrequencies.net/hla6003a.asp.
12. Итоги Всероссийской переписи населения 2020 года. Т. 5. Нацио-
нальный состав и владение языками. 2. Национальный состав на-
селения Ростовской области. Доступно на: https://61.rosstat.gov.ru/
folder/57001.
13. Кропачев С.А. Локальные группы русского этноса в конце XIX —
первой четверти ХХ века: историко-демографическое исследова-
ние. Известия Коми научного центра Уральского отделения Рос-
сийской академии наук. Серия «Историческая демография». 2023;
8(66): 34-9. DOI: 10.19110/1994-5655-2023-8-34-39.
14. Кузьмич Е.В., Павлова И.Е., Бубнова Л.Н. Генетические дистан-
ции между русскими различных регионов России и другими по-
пуляциями. Медицинская иммунология. 2024. Available at: https://
www.mimmun.ru/mimmun/article/view/2886.
15. Ханов А.Г., Палухин С.И., Ищенкова И.В., Кудинова Э.Е., Труфа-
нова Т.И., Савченко О.А. и соавт. Типирование антигенов HLA-A,
-B и гена DRB1 в клинической практике у пациентов ростовской
популяции для ранней диагностики ревматоидного артрита. Юж-
но-Российский журнал терапевтической практики. 2022; 3(4):
61-9. DOI: 10.21886/2712-8156-2022-3-4-61-69.
R E F E R E NC E S
1. Khaitov R.M., Alexeev L.P., Boldyreva M.N., Saroyants L.V. Polymorphism
of immune response genes and its protective role against
infections. Immunologiya. 2013; 3: 32-144. (in Russian)
2. Robinson J., Barker D., Marsh S.G.E. 25
years of the IPD-IMGT/HLA Database.
HLA. 2024; 103 (6): e15549. DOI: 10.1111/tan.15549.
3. Pavlova I.E., Kuz`mich E.V., Khamaganova E.G., Rudik D.V.,
Kuz`minova E.P., Abdrakhimova A.R. Comparative analyses of the
results of HLA genes typing by NGS method using different platforms.
Meditsinskaya immunologiya. 2024; 26(4): 217-26. DOI:
10.15789/1563-0625-CAO-16916. (in Russian)
4. Gonzalez-Galarza F.F., McCabe A., Melo dos Santos E.J., James
Jones J., Takeshita L., Ortega-Rivera N.D. et al. Allele frequency net
database (AFND) 2020 update: gold-standard data classification, open
access genotype data and new query tools. Nucleic. Acids Research.
2020; 48(D1): D783-D788. DOI: 10.1093/nar/gkz1029.
5. Furukawa H., Oka S., Shimada K., Hashimoto A., Tohma S. Human
leukocyte antigen polymorphisms and personalized medicine
for rheumatoid arthritis. J. Hum. Genet. 2015; 60(11): 691‐6. DOI:
10.1038/jhg.2015.36.
6. Liu B., Shao J., Fu R. Current research status of HLA in immune‐related
diseases. Immun. Inflamm. Dis. 2021; 9: 340-50. DOI: 10.1002/
iid3.416.
7. Kuranov A.B., Boldyreva M.N., Momynaliev K.T. A meta-analysis of
associations of HLA-DRB1 with rheumatoid arthritis. Immunologiya.
2017; 38(3): 140-3. DOI: 10.18821/0206-4952-2017-38-3-140-143.
(in Russian)
8. Arlequin: An Integrated Software for Population Genetics Data
Analysis, ver. 3.5.2.2. Available at: http://cmpg.unibe.ch/software/
arlequin35/.
9. Khamaganova E.G., Leonov E.A., Abdrakhimova A.R., Khizhinskiy
S.P., Gaponova T.V., Savchenko V.G. HLA diversity in Russians
revealed by next generation sequencing. HLA. 2021; 97(4): 326-7.
DOI: 10.1111/tan.14227.
10. Khamaganova E.G., Leonov E.A., Abdrakhimova A.R., Khizhinsky
S.P., Gaponova T.V., Savchenko V.G. HLA-haplotypes in potential
hematopoietic stem cell donors of National Research Center for
Hematology. Transfuziologiya. 2021; 22(3): 196-211. (in Russian)
11. HLA haplotype freq search. Allele Frequency Net Database. Available
at: https://www.allelefrequencies.net/hla6003a.asp.
12. Results of the All-Russian Population Census 2020. Т. 5. National
composition and language proficiency. 2. National composition of the
population of the Rostov region. Available at: https://61.rosstat.gov.
ru/folder/57001. (in Russian)
13. Kropachev S.A. Local groups of the Russian ethnos at the end of the
XIX-first quarter of the XX centuries: historical and demographic research.
Izvestiya Komi nauchnogo tsentra Ural`skogo otdeleniya Rossiyskoy
Akademii Nauk. Seriya «Istoricheskaya demografiya». 2023;
8(66): 34-9. DOI: 10.19110/1994-5655-2023-8-34-39. (in Russian)
14. Kuz`mich E.V., Pavlova I.E., Bubnova L.N. Genetic distances between
Russians of different regions of Russia and other populations.
Meditsinskaya immunologiya; 2024. Available at: https://www.mimmun.
ru/mimmun/article/view/2886. (in Russian)
15. Khanov A.G., Palukhin S.I., Ishchenkova I.V., Kudinova E.E., Trufanova
T.I., Savchenko O.A. et al. Typing of HLA-A, -B and DRB1
antigens in clinical practice in patients of the Rostov population for
early diagnosis of rheumatoid arthritis. Yuzhno-Rossiyskiy zhurnal
terapevticheskoy praktiki. 2022; 3(4): 61-9. DOI: 10.21886/2712-
8156-2022-3-4-61-69. (in Russian)

Ключевые слова