HLA 的名字來自白血球,但它的分布及作用遠超過白血球。本章沿著「在哪些細胞表現、如何呈現胜肽、如何遺傳及分型」理解 HLA,再連到抗體檢測、命名、臺灣族群、輸血與移植。內容為 AI 依原書改寫;字卡與測驗為自編,非官方解答。文中的統計、檢驗策略與臨床流程均按原書年代及研究範圍閱讀。
人類白血球抗原(human leukocyte antigen, HLA)由主要組織相容複合體(major histocompatibility complex, MHC)中的一群基因編碼。它與 T 細胞共同辨認自體及非自體分子,調節免疫反應,也是異體組織移植排斥的重要因素。
1958 年,Jean Dausset、Jon van Rood 及 Rose Payne 分別觀察到,多次輸血病人或多次懷孕婦女的血清能使部分人的白血球凝集。早期用白血球鑑定型別,才留下「白血球抗原」這個名字;HLA 實際存在於人體大部分組織。
| 分子 | 原書描述的分布 | 要辨別的例外 |
|---|---|---|
| Class I | 大部分有核細胞,各組織表現量不同 | 肝細胞、肌肉細胞平常只有微量;無核的血小板仍有 Class I |
| 傳統 Class I 的例外 | 原書列神經細胞、角膜表皮、胎盤滋養層及生殖細胞不表現 | 限定「傳統」Class I;不能據此說滋養層完全沒有 HLA |
| Class II | B 淋巴球、單核球、巨噬細胞、樹狀細胞、小腸上皮與早期造血細胞 | 原書述 interferon-γ 可使 T 淋巴球活化而表現 Class II |
部分人的紅血球可測到微量 Bennett-Goodspeed(Bg)抗原,原書對應為 Bgᵃ=HLA-B7、Bgᵇ=HLA-B17、Bgᶜ=HLA-A28。這是特定微量抗原的描述,不能把成熟紅血球當成典型 HLA 分型細胞。
血液及體液也可有由細胞脫落的可溶性 Class I、Class II。原書把其含量與感染狀態連結,並以「可能」參與免疫調節描述,未將其當成確定的獨立調控機制。
兩類 HLA 都由兩個次單元以非共價鍵結合,並有容納胜肽(peptide)的槽狀結構。結構相似不等於鏈的組成相同;Class I 的第二個次單元是 β2-microglobulin,Class II 則是 β 鏈。
| 比較 | Class I | Class II |
|---|---|---|
| 主要分子 | HLA-A、HLA-B、HLA-C | HLA-DR、HLA-DQ、HLA-DP |
| 次單元與分子量 | α 鏈約 45 kDa+β2-microglobulin 約 12 kDa;總約 57 kDa | α 鏈約 30–34 kDa+β 鏈約 26–29 kDa;總約 63 kDa |
| 編碼位置 | α 鏈由第 6 號染色體 MHC 基因編碼;β2-microglobulin 的基因在第 15 號 | α、β 鏈由 MHC Class II 區的相應基因編碼 |
| 細胞外 domains | α1、α2、α3 | α1、α2;β1、β2 |
| 胜肽槽 | α1+α2,兩端封閉 | α1+β1,兩端開放 |
| 胜肽長度(原書) | 8–11 個胺基酸 | 12–25 個胺基酸 |
| 多型性差異的主要位置 | α1、α2 | 原書主要描述 β1 |
| 與 T 細胞共受體作用 | α3 對 CD8 | β2 對 CD4 |
結合槽的胺基酸差異既可能是抗體辨認的標的,也影響該型別能選擇哪些胜肽。把「多型性區域」和「呈現什麼胜肽」放在一起記,比單記抗原名稱更能理解分型的意義。
MHC restriction 指 T 細胞受體(TCR)辨識的胜肽須由相應的 MHC 分子呈現。HLA 的主要生理任務是呈現胜肽並與 T 細胞協同調控免疫,不只是在移植時造成排斥。
| 環節 | Class I:內在途徑 | Class II:外在途徑 |
|---|---|---|
| 胜肽來源 | 細胞內生成的蛋白,經 proteasome 分解 | 胞吞進入的細胞外蛋白,經酵素分解 |
| 裝載位置與輔助 | TAP 將胜肽送入 ER;Tapasin 協助裝載 | 在 endosome 由 HLA-DM 協助裝載 |
| 作用的 T 細胞 | CD8 胞毒型 T 細胞 | CD4 輔助型 T 細胞 |
| 主要反應 | 辨識非自體胜肽後毒殺相應細胞 | 分泌細胞激素,刺激其他免疫細胞,例如 B 細胞產生抗體 |
原書另說明 Class I 可與自然殺手細胞(natural killer cell, NK cell)的抑制性 KIR 作用,抑制毒殺機制。這是 NK 細胞檢查自身訊號的角色,與 CD8 T 細胞經 TCR 辨認呈現的胜肽不同。
非傳統 Class I 包括 HLA-E、HLA-F、HLA-G。原書對 HLA-E/G 在滋養層可能抑制 NK 活化、保護胎兒的角色使用推測語氣,並指出其生理功能仍未十分清楚。
| MHC 區域 | 原書列舉的基因 | 容易混淆處 |
|---|---|---|
| Class I 區 | HLA-A/B/C;HLA-E/F/G | 編碼 Class I α 鏈,β2-microglobulin 不在此區 |
| Class II 區 | DRA/DRB1、DQA1/DQB1、DPA1/DPB1;DOA/DOB、DMA/DMB | 也包含與 Class I 呈現相關的 PSMB8、PSMB9、TAP1、TAP2、TAPBP |
| Class III 區 | 補體 C2、C4A、C4B;LTA、TNF、LTB | 位於 I、II 區之間;這些基因不直接屬於 HLA 胜肽呈現分子 |
HLA 同時有多個基因座(locus)與每座多種等位基因(allele)。同一人的兩個等位基因均可表現;若兩條染色體帶的是同一型別,不能因此認為一定會看到兩種不同抗原。原書 2017 年 10 月統計以 HLA-B 最多樣(4,859 型),A 3,997 型、C 3,605 型;這是當時資料庫的數目。
同一條染色體上不同 HLA 基因座的等位基因組合,就是單倍型(haplotype)。原書的重組率例子為 A 與 B 約 0.8%、B 與 DRB1 約 0.5%;B 與 C、DRB1 與 DQB1 因距離更近,重組更少。
若兩個特定等位基因一起出現的頻率高於各自頻率相乘的隨機預估,稱為 連鎖不平衡(linkage disequilibrium)。所以單倍型頻率不能直接當成各座頻率的乘積。某些在多個族群常見的組合稱 ancestral haplotype。
| 共享情況 | 機會 | 意義 |
|---|---|---|
| 兩個單倍型相同 | 25% | 父、母傳下的兩組都相同 |
| 一個單倍型相同 | 50% | 共有一組 |
| 沒有相同單倍型 | 25% | 不代表每個基因座都不可能偶然有相同型別 |
淋巴球毒殺試驗(lymphocytotoxicity test, LCT;亦稱 microlymphocytotoxicity test)以已知特異性的抗體判定受檢細胞的 HLA。抗體結合相應抗原後,補體使帶抗體的細胞膜受損,染劑區分膜是否完整,據此判讀。
核酸分型減少了必須取得活細胞的限制。PCR-SSP(sequence-specific primers)利用序列專一引子組辨認特定等位基因或相近型別群,依各組是否出現正確大小產物的反應組合判定型別;解析度取決於使用的引子組,不是名稱含 PCR 就一定高解析。
原書描述 SSP 可在兩小時內完成,適合少量、短時間需求的分型,例如器官移植、親屬幹細胞配對或 B27 鑑定。圖 10-4 的內在控制訊號用來確認反應正常,不應直接把它當成待測等位基因陽性。
| 比較 | Forward-SSOP | Reverse-SSOP |
|---|---|---|
| 先固定什麼 | PCR 放大的 DNA 固定在膜上 | 寡核苷酸探針 固定在膜或微珠上 |
| 反應方向 | 不同探針分別與膜上 DNA 雜合 | 放大的 DNA 與多組固定探針反應 |
| 通量及時間(原書) | 可同時處理數十份 DNA;完整 pattern 常需多日 | 可同時看多探針反應;半日內得到整體 pattern |
| 原書的常見用途 | 骨髓庫捐者入庫建檔 | 醫院較少量檢體、器官或親屬骨髓配對 |
SSOP 先擴增基因座片段,再看多組序列專一探針的雜合反應。Forward 與 Reverse 的核心差異是固定端;SSOP 的解析度也取決於探針組合。上述時間是原書描述,並非每間實驗室的固定完成時限。
核酸定序分型(sequence-based typing, SBT)直接解讀多型性區域的序列。原書稱其為高解析分型的 gold standard,並用於非親屬幹細胞移植配對或釐清 SSP/SSOP 的疑義。
| 策略 | 如何取得序列 | 主要限制或用途 |
|---|---|---|
| Heterozygous SBT | 同一座的兩組等位基因一起擴增、讀取混合序列,再對照資料庫 | 可能有多組等位基因組合都吻合,形成 ambiguity |
| Hemizygous SBT | 以 group-specific 引子分開擴增,或以 allele-specific 定序引子分別讀取 | 可避免混合序列所造成的 genotype ambiguity |
| 疑義 | 原因 | 辨別重點 |
|---|---|---|
| Allele ambiguity | 不同等位基因的差異位於未定序區間 | 讀到的部分相同,不能知道其他區間的差異 |
| Genotype ambiguity | 已讀到的多型性位置無法確定在同一或不同染色體上 | 無法確定 phasing,因而有多個可能配對組合 |
原書聚焦胜肽結合區:Class I 主要讀 exon 2、exon 3;Class II 主要讀 exon 2。這能符合原書所述的臨床高解析需求,卻不等於已完整解讀整個基因座,也不保證唯一的全長等位基因名稱。
以細胞為基礎的抗體檢測常用 LCT,須準備不同 HLA 型別的細胞組。因抗原分布有族群差異,細胞組的組成及保存品質都影響能看到哪些抗體反應。
以抗原為基礎的固相檢驗(solid-phase assays),將純化 HLA 抗原固定於 ELISA 板或微珠,利用帶標示的 anti-human IgG 讀取病人抗體反應。原書指出其靈敏度高於 LCT。Luminex 可以用於核酸 SSOP 分型,也可以用於 HLA 抗體檢測;須看微珠固定的是核酸探針還是抗原,不能只憑平台名稱分類。
| 固相抗原配置 | 原書用途 | 能回答什麼 |
|---|---|---|
| 多細胞來源的混合抗原 | 抗體篩檢 | 是否有對這組抗原的反應 |
| 每孔/每種微珠為單一細胞來源抗原 | 抗體鑑定 | 分析不同細胞抗原組合的反應 |
| Single-antigen bead | 每種微珠僅接一種 HLA 抗原 | 更完整辨認抗體作用的抗原;原書指出成本高 |
原書的血清抗原名先標基因座,例如 A、B、Cw、DR、DQ、DP,再加型別號碼。早期的 w 表示尚未正式接受;Cw 在血清抗原名保留 w 是避免與補體名稱混淆。這與 2010 年等位基因名將 Cw 改成 C 是兩件事。
抗原再細分為 split antigen 時,可把 parent antigen 放在括號內。例如 A23(9)、A24(9) 表示 A23、A24 從 A9 細分,兩者都保有 A9 的公有抗原決定構造。括號不是等位基因命名的第三欄。
有些血清可辨認多個不同抗原,形成交互反應群(cross-reactive group, CREG)。公有抗原(public antigen)則是不同型別共享的抗原決定構造;原書以 Bw4、Bw6 為重要例子,並指出 A23、A24、A25、A32 也帶 Bw4 相似構造。
基因座名稱後的 * 表示等位基因型。2010 年改用冒號分欄,原來 A*02010101 寫為 A*02:01:01:01;A*9203 改為 A*02:103,讓各欄不再受兩位數限制。同年等位基因名稱的 Cw 改成 C。
| 欄位 | 所區分的內容 | 不要混成 |
|---|---|---|
| 第 1 欄:02 | 與血清型相近的型別群 | 不是完整蛋白或全長 DNA 名稱 |
| 第 2 欄:01 | 編碼區差異造成胺基酸改變,區分不同蛋白 | 不是單純同義變異 |
| 第 3 欄:01 | 編碼區變異但不改變胺基酸 | 不是蛋白序列差異 |
| 第 4 欄:01 | 非編碼區的序列差異 | 不是免疫球蛋白類別或抗原強度 |
| 後綴/群組 | 原書的定義 | 解讀要點 |
|---|---|---|
| L | 低量表現 | 不同於完全不表現 |
| S | 分泌到細胞外 | 不是序列的同義變異欄 |
| Q | 表現仍不清楚 | 保留不確定性 |
| N | 不表現的 null allele | 原書提醒移植配對不可把相應抗原當成正常表現 |
| G group | 胜肽結合區核酸序列相同 | 例 A*02:01:01G;不代表其他區域也相同 |
| P group | 胜肽結合區胺基酸序列相同 | 例 A*02:01P;不要求核酸序列完全相同 |
Common and well-documented(CWD)HLA alleles 是常見或有充分觀察紀錄的型別目錄。原書描述:有多個可能組合時,若涉及不同 CWD 組合,需進一步釐清;CWD 不是免除所有 ambiguity 的理由,也不證明未列入的型別不存在。其數目與納入標準屬原書所引用的版本,且族群間可能不同。
| 指標 | 分母與計數 | 意義 |
|---|---|---|
| 等位基因頻率(AF) | 該等位基因份數/2×檢體數;同型合子計兩份 | 以等位基因為單位,常用小數表示 |
| 表現型頻率(PF) | 帶有該型別的個體數/檢體數;同型合子只計一人 | 以人為單位,原書常用百分比 |
| 單倍型頻率(HF) | 原書常以 EM 演算法估計 | 一整組連鎖型別的頻率,不等於單一座 AF |
原書的馬偕族群調查來自 1994–2000 年交流計畫及 2002 年工作坊。閩南與客家常見 HLA-A 抗原依序為 HLA-A11、HLA-A2、HLA-A24、HLA-A33。原文列舉 A*11:01 的 AF=0.309、A*11:02=0.039;HLA-B 常見 B*40:01=0.201、B*46:01=0.152、B*58:01=0.080、B*13:01=0.074。這些是該調查的頻率,不是現今全臺人口普查值。
多數原住民族群有高頻率 A*24:02;閩南/客家與不同原住民族群的常見型別及單倍型各有差異。原書以 founder effect、gene drift 或自然選擇討論這些分布。前十個單倍型合計,在閩南/客家約為全部的四分之一,而原住民族群約為五至七成,反映原書樣本中的單倍型多樣性差別。
族群關係圖是由頻率估出的關係;原書認為較相近族群的資料庫有助尋找非親屬捐者,但仍須確認個別 HLA 配對。表 10-3 的族群標題及一個 A 型別與內文有差異,本站不據此重建完整排序與 HF 表;附錄 A、C 的完整統計也不納入本章。
HLA 多樣性高,輸血容易接觸與自身不同的抗原;含白血球的血品因此可能誘發 HLA 抗體。原書介紹輸注前或儲存前減除白血球的血品,並以 白血球低於 5×10⁶ 描述減白處理;此數字限定原書,不在本章增列現行各地產品規格。
| 用途 | 型別及解析度 | 另外要確認 |
|---|---|---|
| 腎臟/胰臟移植 | ABO 及 HLA 吻合度;腎移植列 A、B、DRB1,中低解析至相應血清型 | 受贈者 HLA 抗體及捐者細胞交叉試驗 |
| 肝、心、肺移植 | 原書以 ABO 配對為主要考量;HLA 分型但不要求與捐者型別吻合 | 原書仍要求術前交叉試驗 |
| 親屬幹細胞移植 | 先 A、B、DRB1 尋找;再高解析確認 A、C、B、DRB1、DQB1 | 初步相合不取代確認分型 |
| 非親屬幹細胞移植 | 高解析(前兩欄);A、C、B、DRB1 四座共八個等位基因 | 原書最佳配對為 8/8,不能說成八個基因座 |
等待腎移植者須定期檢查血清 HLA 抗體。原書的 panel-reactive antibody(PRA)為血清對細胞組反應陽性的比例,PRA 越高,越容易對隨機捐者呈陽性,不是捐者越容易相合。輸血等接觸可能改變抗體狀態,因此有當次分型仍不代表可跳過抗體檢查。
幹細胞移植須注意移入的 T 細胞對宿主產生 graft-versus-host disease(GvHD)。原書先從手足尋找,再找其他親屬或骨髓庫;亦提到臍帶血可容許更多不吻合,以及部分中心用 T-cell depletion 降低不合引起的 GvHD。這些是原書策略概述。
帶有相關 HLA 型別不等於一定發病;原書強調還需環境及個體其他因素,而且基因座的連鎖會使真正致病因子難以定位。不同族群、不同研究的相關型別,也未必相同。
| 情境 | 原書例子 | 解讀限制 |
|---|---|---|
| Graves disease | 歐洲研究與 DRB1*03:01 相關;臺大與 DPB1*05:01、馬偕兒童研究與 DRB1*09:01 相關 | 保留族群、研究及年齡範圍,不能合成單一通用型別 |
| 第 1 型糖尿病 | 歐洲列 DRB1*03-DQB1*02、DRB1*04-DQB1*03:02;臺大另列 09:01-03:03、04:05-04:01 組合 | 原書用來探討機轉,未把關聯研究當成治療/預防方案 |
| 僵直性脊椎炎 | B27 可輔助有相關症狀者的診斷 | 有型別者不一定患病,不能單憑陽性確診 |
| 猝睡症 | DQB1*06:02 可輔助診斷 | 相關型別不是獨立確診標準 |
| HLA 型別 | 藥物/用途 | 原書描述的不良反應 |
|---|---|---|
| B*15:02 | carbamazepine,癲癇用藥 | 皮膚 hypersensitivity |
| B*58:01 | allopurinol,痛風用藥 | 皮膚 hypersensitivity |
| B*57:01 | abacavir,HIV 用藥 | 皮膚 hypersensitivity |
| B*38:02 | 抗甲狀腺亢進用藥(原書此處未指定單一藥名) | 嗜中性球減少的不良反應 |
原書以服藥前辨認相關型別,討論避免給藥或密集監測的預防概念。本節只整理原書的對應,不將不同藥物的風險、反應種類及處置合成一條規則。
| 主題 | 抓住的差別 | 判讀提醒 |
|---|---|---|
| 分布 | Class I 大部分有核細胞+血小板;Class II 主要抗原呈現細胞 | 滋養層不表現傳統 Class I 不代表完全沒有 HLA |
| 構造 | I:α+β2-microglobulin;II:α+β | Class I 的 β2-microglobulin 基因在第 15 號染色體 |
| 呈現 | I:內在、ER、CD8;II:外在、endosome、CD4 | Tapasin 與 HLA-DM 的輔助角色分開記 |
| 遺傳 | 單倍型是一條染色體的多座組合;同胞 25/50/25 | 共享單倍型數不等於所有單座抗原必然不同 |
| 血清分型 | 已知抗體+受檢者活淋巴球+補體 | T 細胞測 I、B 細胞測 II |
| SSP/SSOP | 專一引子產物/探針反應 | Forward 固定 DNA;Reverse 固定探針 |
| SBT | 讀核酸序列;allele 與 genotype ambiguity | 高解析不等於全基因唯一型別 |
| 抗體檢測 | 固相 HLA 抗原+病人血清;single antigen 辨認特異性 | Luminex 的固定物決定是核酸分型或抗體試驗 |
| 命名 | 四欄:群/蛋白/同義編碼/非編碼;N 不表現 | G 相同核酸,P 相同胺基酸,均限胜肽結合區 |
| 頻率 | AF 分母 2N;PF 分母 N;HF 為組合頻率 | 族群、樣本、年代與有限定序範圍要保留 |
| 移植 | 腎 A/B/DRB1;非親屬幹細胞四座 8/8 高解析 | 配對型別與抗體交叉試驗回答不同問題 |
| 臨床相關 | B27 輔助診斷;藥物有特定 HLA 對應 | 相關不等於確診,原書策略不等於現行完整處置 |