HLA-Typisierung für die Knochenmarktransplantation. Guido Heymann

Verlauf der KM-Tx-Anzahl

Standardtypisierungsmethoden HLA Klasse I serologische Typisierung oder low-resolution molekulargenetische Typisierung HLA Klasse II molekulargenetische Typisierung

Empfehlungen zur immungenetischen Spenderauswahl für die allogene Transplantation von Knochenmark und peripheren Blutstammzellen (1999) Verwandte Spender HLA-A KFS,EFS HLA-B KFS,EFS HLA-DRB1 KFS,(EFS) HLA-DQB1 KFS,(EFS) optional: HLA-C HLA-DPB1 HLA-DRB3-5 Unverwandte Spender HLA-A HLA-B HLA-DRB1 HLA-DQB1 HLA-C (CML) optional: HLA-DPB1 HLA-DRB3-5

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)

Klasse I Antigene, die erfaßt werden müssen HLA-A A1 A2 A3 A11 A23 A24 A25 A26 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 (A36) A43 A66 A68 A69 A74 (A80) HLA-B B7 B8 B13 B14 B18 B27 B35 B37 B38 B39 B41 B42 B44 B45 B46 B47 B48 B49 B50 B51 B52 B53 B54 B55 B56 B57 B58 B59 B60(40) B61(40) B62(15) B63(15) B67 B70(15) B73 B75(15) B76(15) B77(15) B78 (B81) (B82) (B83) Fettgedruckte Antigene können serologisch nicht verläßlich erfaßt werden und sollten durch molekulargenetische Methoden bestätigt werden. Antigene in Klammern sind unter Kaukasiern sehr selten.

Klasse II Antigene, die erfaßt werden müssen HLA-DRB1 DRB1*01 (*0101-*0106) DRB1*0103 DRB1*03 (*0301-*0317) DRB1*04 (*0401-*0434) DRB1*07 (*0701,0703,0704) DRB1*08 (*0801-0821) DRB1*09 (*0901) DRB1*10 (*1001) DRB1*11 (*1101-*1137) DRB1*12 (*1201-*1206) DRB1*13 (*1301-*1340) DRB1*14 (*1401-*1436) DRB1*15 (*1501-*1509) DRB1*16 (*1601,1602,(1603) *1604-1608) HLA-DQB1 DQB1*02 (*0201-*0203) DQB1*03 (*0301-*0310) DQB1*04 (*0401,0402) DQB1*05 (*0501-*0505) DQB1*06 (*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.

2.Deutsche Konsensusempfehlungen für die immungenetische Spendersuche(1996) alt 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 In GvH und HvG Richtung: bis zu einem Mismatch, wenn: low-risk Patient serologische Splitantigene keine Mismatches (Dringlichkeitsfälle !?) ein verwandter Spender ist i.d.R. verfügbar

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

GVHD Rate bei MM Petersdorf et al. ; Blood Vol92,pp3515-3520

Überlebenskurven Sasazuki et al. , NEJM 339,1177

Probleme der Serologie

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

Probleme der serologischen Klasse I Typisierung (S Probleme der serologischen Klasse I Typisierung (S. Goldmann ; EFI Kreta April 1999) A2,A28 60% der Individuen sind A2 homozygot A23,24,68,69 CREG 2b, Unterscheidung A 30,31 A19 Unterscheidung B 62,63,71,72,75,76,77 B15 Unterscheidung (?!) B 45 beinhaltet B*5002 B*2704,2712 Bw6, nicht Bw4

Die Mismatchfrequenz ist serotypabhängig (Scott et al 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 24 4 15 8 25 4 aufged. MM 1 2 1 6 3 4 2 Subtypen 2 3 3 4 2 2 3 Prozente 1,8 8,3 25 40 37,5 16 50 MM zu Typisierungen

Frequenz von HLA-A Serotypen und Allelen in 128 Patienten Serotyp Allele Prozent (n) A1 A*0101 100% (19) A11 A*1101 87,5% (7) A*1102 12,5% (1) A2 A*0201 87,5% (49) A*0202 5,4% (3) A*0205 8,9% (5) A*0206 3,6% (2) A*0203,4,7,17 je 1,8% (1) A23(9) A*2301 100% (5) A24(9) A*2402 72,5% (29) A*2403 5% (2) A25(10) A*2501 80% (4) A26(10) A*2601 100% (13) A29(19) A*2901 33% (4) A*2902 67% (8) A3 A*0301 100% (25) A30(19) A*3001 58,8% (10) A*3002 29% (5) A*3004 11,8% (2) A31(19) A*3101 100% (4) A32(19) A*3201 100% (7) A33(19) A*3301 55,6% (5) A*3303 44,4% (4) A68(28) A*6801 46,2% (6) A*6802 53,8% (7) Prasad et al. Blood Vol 93 pp399-409

Level der genotypischen Unterschiede im HLA-A

Frequenz von HLA-B Serotypen und Allelen in 128 Patienten Serotyp Allele Prozent (n) B7 B*0702 85,7% (24) B*0705 14,3% (4) B44(12) B*4402 61,9% (13) B*4403 38,1% (8) B8 B*0801 100%(11) B35 B*3501 52,9% (18) B*3502 8,8% (3) B*3503 17,6% (6) B*3504 5,9% (2) B*3505 2,9% (1) B*3508 8,8% (3) B*3511 2,9% (1) B15(62,63,75,76,70) B*1501 29,7 (11) B*1502 3,7% (1) B*1503 11,1% (3) B*1510 3,7% (1) B*1516 11,1% (3) B*1517 7,4% (2) B*1518 3,7% (1) B40(60,61) B*4001 31,3% (5) B*4002 43,8% (7) B*4004 6,3% (1) B*4006 18,8% (3) B51(5) B*5101 78,6% (11) B18 B*1801 93% (14) Prasad et al Blood Vol 93 pp399-409

Level der genotypischen Unterschiede im HLA-B

Vergleich DNA- Serologie (Scott et al.; Blood Vol92, pp4864-4871)

Der Wert serologischer Typisierung in der DNA-Ära EFI-Kreta April 1999

Wann kann die Serologie helfen? Ist ein Allel exprimiert oder nicht? DNA Serologie Ergebnis A*0101/0104N A1 A*0101 A*24 „blank“ A*2409,2411N, A*2402L (low) splice defect B*1526 Null-Allel

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

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

Wann kann die Serologie helfen? Eine Spezifität aber unterschiedliche Allele. Serologie DNA B45 B*4501 B*5002 B*50 mit B12 Epitop B*4409 B*44 mit Bw6 Epitop B35 B*35 B*1522 falscher Name B*78 „B5“ mit Bw6 B21 B*4005 B*1303 B21 artig mit Bw4 B*1304 B21 artig mit Bw4 B48 B*4008 nur B(40+48)Seren pos. B*4010 B60/48 artig B*4012 B60/48 artig B50 B*4005 (more like B50) B*1546 A19 A*2419 A36 A*0102

Wann kann die Serologie helfen? Allelbasierte Nomenklatur nicht benutzt: Allel WHO-Name geb.Name A*0203 A203 A2 A*0210 A210 A2 A*80 A80 A36/A1 B*4005 B4005 B50/B21 B*5102 B5102 B5/B53 B*78 B78 B35

Wann kann die Serologie helfen? Chimäre Moleküle: DRB1*1122 DR 4/11 DRB1*1415 DR 8/14 A*2419 A19(31,32)

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...

Probleme der Molekulargenetik

Kosten der HLA-Typisierung (Goldmann, EFI-Kreta 1999) Personal Hardware Material HLA-Serologie + + + SSO-PCR ++ + - (+) ++ SSP-PCR ++++ + (+) + (+) SBT ++++++ ++++++ +++++

Jährlicher Zuwachs an bekannten neuen HLA-Allelen

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

Der Wert der molekulargenetischen Typisierung

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 Einzel-Aminosäurenunterschied im HLA-B44 Fleischhauer et al. NEJM 323, pp1818ff & Keever et al. Bone Marrow Transplant 14:137

Knochenmarkspender und -empfänger

Wie wahrscheinlich kann ein Spender gefunden werden?

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

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

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 geno-typischer HLA-Identität bleiben somit als allogene Differenz die Aminosäuresequenz-Unterschiede in den durch HLA-Klasse I Molekülen präsentierten Peptiden. Diese bilden also die minor-Histokompatibilitäts- Antigene (mHag).

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

Vorschlag 2 Effekt des Allelmatching für DRB1 nachgewiesen Petersdorf et al., Blood 86,1606 Allelmatching bei HLA-A und -B Serotypen, die häufige Allelmis-matches zeigen: A 68,33,2,24 B 35,44,57,61,27,58,40,(15)

ENDE