HLA e trapianto di cellule staminali emopoietiche

HLA e trapianto di cellule staminali
emopoietiche: caratteristiche immunogenetiche
dei pazienti Italiani alla ricerca di un donatore
non correlato
Manuela Testi
Background
Nel HSCT da donatore non correlato un alto livello di
compatibilità diminuisce il rischio di aGvHD e di
mortalità.
Background
La diversità del sistema HLA sia a livello allelico che
aplotipico e l’eterogeneità dei dati relativi alla
tipizzazione HLA dei donatori rende il processo della
ricerca MUD un compito piuttosto complesso
Diversi livelli di compatibilità:
8/8
10/10
HLA-A, -B, -C, DRB1
HLA-A, -B, C, DRB1, DQB1
Le informazione relative alla possibilità di trovare un MUD
compatibile entro breve tempo è cruciale per il successo di un
trapianto allogenico di CSE
CML patients according to disease phase and
presence or absence of a single HLA mismatch.
EW Petersdorf Bllod, 2004Nov 1;104(9):2976-80.
Background
Se non è disponibile un MUD compatibile è
possibile:
Non trapiantare il paziente
Trapiantare con un donatore Mismatched
Selezionare un donatore alternativo
Strategie trapiantologiche
X
X
Matched Sibling Donor
Matched Unrelated Donor
(MUD)
Mismatched
Unrelated Donor
Single or Double
Cord Blood
Haploidentical
Donor
Background
Molti centri trapianti hanno adottato degli
algoritmi per la ricerca MUD basati sulla
tipizzazione HLA del paziente e sulle frequenze
alleliche e aplotipiche allo scopo di prendere
decisioni tempestive
Che cos’è un algoritmo per la
ricerca MUD
E’ la stima della probabilità per un paziente di
trovare un MUD compatibile 10/10.
Le 3 categorie possibili sono:
- Probabilità Alta
- Probabilità Intermedia
- Bassa
>95%
~50%
<5%
Parametri da considerare
• Il numero di MUD ABDR-matched
disponibili nei registri
• Le specifiche caratteristiche HLA del
paziente
I pazienti con alleli HLA “comuni”
su aplotipi conservati
avranno probabilità più alte di trovare
un MUD full-matched
rispetto a quelli caratterizzati da
alleli “rari” o aplotipi a bassa frequenza
HLA-A*01;B*08;DRB1*03 vs A*80;B*44;DRB1*13
Tiercy JM - Bone Marrow Research, 2012
*
*
Quali sono le informazioni necessarie
per costruire un algoritmo per la ricerca
MUD?
- Alleli rari
- Linkage B-C
- Linkage DRB1-DQB1
“Alleli rari”
• Alleli rari in tutte le popolazioni
• Alleli infrequenti : f <1% nella nostra
popolazione
• Alleli infrequenti: f <5% nello stesso
gruppo allelico o serotipo
“Alleli rari”
• Alleli rari in tutte le popolazioni
-Cano, P et al(2007). "Common and well-documented HLA alleles”
Human Immunology 68 (5): 392–417
-Mack, SJ,Cano P,et al (2013). Common and well-documented HLA alleles:
2012 update to the CWD catalogue". Tissue Antigens 81 (4): 194–203
CWD HLA alleles
• frequency of at least 0.001 in reference
populations of at least 1500 individuals
frequency of at least
0.001 in reference
populations of at
least 1500 individuals
Reported by SBT 5 times or
3 times in specific haplotypes
Reported only once
Reported 2-4 times
“Alleli rari”
• Alleli rari in tutte le popolazioni
• Alleli infrequenti : <1% nella nostra
popolazione Es: A*23:18 allele frequente worldwide
ma infrequente nella popolazione italiana
• Alleli infrequenti: <5% nello stesso gruppo
allelico o serotipo Es. A*02:17
DRB1-DQA1-DQB1 blocks bearing alleles of HLA-DR8
DRB1
08:06
08:06
DQA1
01:02
05:05
DQB1
06:02
03:19
Freq. Overall
common
Less common
Exclusive for an Ethnic Group
African
African (narrow distribution, North African?)
08:04:01
08:04:01
08:04:01
08:04:01
04:01
05:05
01:02
04:01
03:19
03:19
06:02
04:02
very common
common
rare
common
African
African
African
African/ European
08:01
08:01
04:01
03:01
04:02
0302
very common
rare
European
European
08:03
08:03
06:01
01:03
03:01
06:01
common
very common
European
Asian
08:02:01
08:02:01
04:01
03:01
04:02
0302
very common
common
American Indian/Asian
Asian
08:07
08:11
08:04:04
08:04:02
04:01
04:01
04:01
04:01
04:02
04:02
04:02
04:02
common
common
common
common
South American Indian
North American Indian
North American Indian (narrow distribution)
South American Indian (narrow distribution)
Linkage B-C / DRB1-DQB1
B*35:01 - C*04:01
B*35:01 - C*03:04
B*51:01 - C*15:02
B*51:01 - C*15:24
DRB1*14:01 – DQB1*05:03
DRB1*14:01 – DQB1*03:01
Come si costruisce l’algoritmo
• La presenza di un allele raro, di un B/C o
DRB1/DQB1 raro qualifica il paziente come
appartenente al gruppo a bassa probabilità
• La presenza di un aplotipo frequente qualifica il
paziente come appartenente al gruppo ad alta
probabilità
• Per il gruppo intermedio si può calcolare uno
“score” definendo quali siano altri parametri
immunogenetici positivi/negativi
Per conoscere quali siano
- gli alleli HLA rari
- i Linkage B-C o DRB1-DQB1 inusuali
è necessario avere informazioni relative
alla frequenza allelica ed aplotipica della
popolazione del paziente
Casistica
2009-2012
514 Pazienti consecutivi che avevano attivato
una ricerca MUD
449 Pazienti di origine italiana
315 Pazienti con studio familiare tipizzati
HLA-A, -B, -C, DRB1, DQB1 HR
Study design
1- Frequenze Alleliche
- Alleli frequenti >5%
- Alleli non frequenti <1%
2- Associazioni B-C e DRB1-DQB1
3- Frequenze aplotipiche
4- Confronto tra PAZ con o senza
un MUD 10/10
Study design
184 /
paz hanno ricevuto almeno un
MUD per il Test di Conferma
79/184 paz
SI
MUD 10/10
42.9%
57.1%
FREQUENZE ALLELICHE
frequent HLA-A (> 5%)
frequent HLA-B (> 5%)
*02:01
*24:02
*01:01
*03:01
*11:01
*32:01
*51:01
*18:01
*35:01
*07:02
*49:01
130
85
77
66
39
33
20,63%
13,49%
12,22%
10,48%
6,19%
5,24%
63
61
52
32
32
10,0%
9,7%
8,3%
5,1%
5,1%
38,10%
68,25%
frequent HLA-C (> 5%)
*04:01
*07:01
*06:02
*12:03
*07:02
116
103
71
61
41
62,22%
unfrequent HLA-B (< 1%)
unfrequent HLA-A (< 1%)
*01:03
*02:02
*02:09
*02:17
*02:20
*03:143
*32:11Q
*68:24
*80:01
*02:06
*02:140
*31:48
*01:02
*03:02
*24:03
*33:03
*66:01
*25:01
*68:02
*69:01
*29:01
*33:01
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
3
3
3
3
3
4
4
4
6
6
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,32%
0,32%
0,32%
0,48%
0,48%
0,48%
0,48%
0,48%
0,63%
0,63%
0,63%
0,95%
0,95%
8,57%
*07:07
*15:08
*15:71
*27:09
*40:06
*40:19
*41:02
*44:05
*45:01
*47:01
*48:01
*51:07
*57:03
*15:03
*27:02
*39:10
*56:01
*07:05
*07:06
*18:03
*53:01
*14:01
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,32%
0,32%
0,32%
0,32%
0,48%
0,48%
0,48%
0,48%
0,63%
*51:08
*15:18
*39:01
*39:06
*27:05
*40:02
4
5
5
5
6
6
0,63%
0,79%
0,79%
0,79%
0,95%
0,95%
10,79%
18,4%
16,3%
11,3%
9,7%
6,5%
unfrequent HLA-C (< 1%)
*06:58
*08:03
*12:05
*14:03
*15:24
1
1
1
1
1
0,2%
0,2%
0,2%
0,2%
0,2%
*02:10
*15:06
*15:13
*07:06
*03:02
*15:05
*16:04
2
2
2
3
4
4
6
0,3%
0,3%
0,3%
0,5%
0,6%
0,6%
0,95%
4,44%
frequent DRB1 (> 5%)
frequent DQB1 (> 5%)
*07:01
*11:04
*11:01
*03:01
*13:02
*15:01
*14:54
*03:01
*02:02
*05:01
*02:01
*05:03
*05:02
*03:02
95
93
66
50
36
34
33
15,08%
14,76%
10,48%
7,94%
5,71%
5,40%
5,24%
203
75
53
49
42
39
33
32,22%
11,90%
8,41%
7,78%
6,67%
6,19%
5,24%
78,41%
64,60%
unfrequent DRB1 (< 1%)
unfrequent DQB1 (< 1%)
*01:03
*04:06
*08:03
*08:10
*09:01
*11:02
*11:36
*12:02
*14:19
*15:03
*08:04
*13:03
*14:04
*04:07
*13:05
*04:05
*16:02
*04:02
*03:04
*03:19
*03:05
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
4
4
5
5
6
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,16%
0,32%
0,32%
0,32%
0,63%
0,63%
0,79%
0,79%
0,95%
6,35%
1
1
2
0,16%
0,16%
0,32%
0,63%
LINKAGE B-C e DRB1-DQB1
HLA-B
*07:02
*07:02
*07:02
B-C
HLA-C
*07:01
*07:02
*12:03
N=
%
1
29
2
3,1
90,7
6,2
HLA-B
*39:06
*39:06
HLA-C
*07:02
*12:03
N=
%
2
3
40
60
HLA-DRB1 HLA-DQB1
*03:01
*02:01
*03:01
*03:01
N=
%
49
1
98
2
DRB1-DQB1
HLA-DRB1 HLA-DQB1
*14:54
*03:01P
*14:54
*05:03
N=
%
1
32
3
97
FREQUENZE APLOTIPICHE
Aplotipi HLA comuni
(frequenza > 0.5%)
L’analisi degli aplotipi HLA basata sul genotipo di 315
pazienti ha evidenziato 514 aplotipi diversi.
HLA-A
*01:01
*24:02
*30:01
*02:01
*03:01
*24:02
*29:02
*01:01
HLA-Cw
*07:01
*04:01
*06:02
*07:01
*07:02
*12:03
*16:01
*06:02
HLA-B
*08:01
*35:02
*13:02
*18:01
*07:02
*18:01
*44:03
*57:01
DRB1
*03:01
*11:04
*07:01
*11:04
*15:01
*11:04
*07:01
*07:01
DQB1
*02:01
*03:01
*02:02
*03:01
*06:02
*03:01
*02:02
*03:03
n=630
13
11
9
6
6
6
6
4
%
2,06
1,75
1,43
0,95
0,95
0,95
0,95
0,63
ben rappresentati in NMDP group of 1st ten European Caucasian
ben rappresentati in altri registri Europei
non presenti nella lista degli aplotipi “comuni”
CONFRONTO PAZIENTI - MUD
Confronto PAZ-MUD
GRUPPO 1
MUD 10/10
42.9%
105/184 paz NO MUD 10/10
57.1%
79/184 paz
SI
LOCUS
A
B
C
DRB1
DQB1
N. of alleles
37
52
31
38
17
N. of alleles
frequency >5%
6
5
5
7
7
presence of Class I
infrequent alleles
YES
NO
%
68,25
38,10
62,20
64,60
78,41
N. of alleles
frequency < 1%
22
28
12
18
3
Group 1 Group 2
(10/10) (NO 10/10)
N = 79
N = 105
16
42
63
63
%
8,57
10,79
4,45
6,35
0,63
p value
0.00617
La presenza di un allele HLA Classe I
non frequente rappresenta un fattore
negativo per la ricerca di un MUD
105/184 paz NO MUD 10/10 = 57.1%
Confronto con 142 MUD selezionati
64.8% pazienti = mismatches antigenico locus C
20.9% pazienti = mismatches antigenico DQB1
32.4% pazienti = mismatches allelico locus A
50.5% pazienti = mismatches allelico locus B
59 paz 9/10
40.7% = 1 mismatch antigenico locus C
23.7% = 1 mismatch allelico locus B
18.7% = 1 mismatch allelico locus A
15.2% = 1 mismatch antigenico locus DQB1
1.7% = 1 mismatch allelico locus C
79 (42.9%) paz
SI
MUD 10/10
105 (57.1%) paz NO MUD 10/10
107 Differenze antigeniche HLA-C
35 Differenze antigeniche -DQB1
86 Differenze antigeniche HLA-C
Le più numerose disparità antigeniche tra i
pazienti che non hanno trovato un donatore
compatibile 10/10 ed i loro 142 MUD erano
86 differenze antigeniche al locus HLA-C,
la maggior parte dovute a differenti associazioni
HLA–B/C.
B*51:01-------------21.9%
B*18:01-------------16.5%
B*44-----------------14.5%
B*35------------------11%
86 Differenze antigeniche HLA-C
HLA-B
HLA-C
*51:01
*15:02
*51:01
*14:02
*51:01
*16:02
*51:01
*02:02
*51:01
*07:01
*51:01
*12:03
*51:01
*01:02
*51:01
*07:02
*51:01
*15:06
*51:01
*15:13
*51:01
*06:02
*51:01
*15:24
12 C alleles
%
20
13
6
5
4
4
3
2
2
2
1
1
63
31,75
20,63
9,52
7,94
6,35
6,35
4,76
3,17
3,17
3,17
1,59
1,59
HLA-B
HLA-C
*18:01
*07:01
*18:01
*12:03
*18:01
*05:01
*18:01
*01:02
*18:01
*03:03
*18:01
*07:04P
*18:01
*12:02
*18:01
*12:05
*18:01
*15:02
9 C alleles
%
26
19
10
1
1
1
1
1
1
61
42,62
31,15
16,39
1,64
1,64
1,64
1,64
1,64
1,64
HLA-B
HLA-C
*44:03
*04:01P
*44:03
*16:01
*44:03
*07:06
*44:03
*02:02
*44:03
*14:03
*44:03
*16:04
6 C alleles
8
8
3
1
1
1
22
36,36
36,36
13,64
4,55
4,55
4,55
2 - nei nostri pazienti la presenza di B*51:01,
B*18:01, B*35 e B*44 può rappresentare un
fattore negativo per la ricerca MUD a causa
delle diverse associazioni B-C
35 Differenze antigeniche DQB1
Le disparità HLA tra i pazienti ed i loro 142 MUD
erano inoltre rappresentate da 35 differenze
antigeniche al locus HLA-DQB1, la maggior
parte delle quali era dovuta a differenti
associazioni HLA–DRB1/DQB1.
DQB1
*03:03
*02:02
*03:01
*05:02
*06:02
*06:03P
DRB1
*03:01
*04:04
*07:01
*11:04
*13:02
*14:02
*14:54
*15:01
n=
2
4
16
3
3
1
1
5
35
5,7%
11,4%
45,7%
8,6%
8,6%
2,9%
2,9%
14,3%
3 - nei nostri pazienti la presenza degli alleli
DRB1*07:01 e DRB1*15:01 può rappresentare un
fattore negativo per la ricerca MUD a causa delle
diverse associazioni DRB1-DQB1
79 (42.9%) paz
SI
MUD 10/10
105 (57.1%) paz NO MUD 10/10
50 Differenze alleliche HLA-A
81 Differenze alleliche HLA-B
DIFFERENZE ALLELICHE
HLA-A
*01
*02
*03
*24
*30
*31
*33
*68
N=
3
26
6
3
9
1
1
1
50
6%
52%
12%
6%
18%
2%
2%
2%
HLA-A
*02:01
*02:05
*02:06
*02:07
*02:09
*02:17
*02:20
*02:93
*02:140
HLA-A
*30:01
*30:02
*30:04
HLA-B
B*07
B*14
B*27
B*35
B*39
B*40
B*41
B*44
B*51
B*57
N=
7
1
2
50
4
1
2
6
7
1
81
8,6%
1,2%
2,5%
61,7%
4,9%
1,2%
2,5%
7,4%
8,6%
1,2%
HLA-B
*07:02
*07:04
*07:05
*07:06
HLA-B
*35:01
*35:02
*35:03
*35:08
*35:43
HLA-B
*44:02
*44:03
HLA-B
*51:01
*51:02
*51:05
*51:07
*51:08
*51:09
FREQUENZE APLOTIPICHE
Aplotipi HLA comuni
(frequenza > 0.5%)
PTS
10/10
n=79
HLA-A
*01:01
*24:02
*30:01
*02:01
*03:01
*24:02
*29:02
*01:01
HLA-B
*08:01
*35:02
*13:02
*18:01
*07:02
*18:01
*44:03
*57:01
HLA-Cw
*07:01
*04:01
*06:02
*07:01
*07:02
*12:03
*16:01
*06:02
DRB1
*03:01
*11:04
*07:01
*11:04
*15:01
*11:04
*07:01
*07:01
DQB1
*02:01
*03:01
*02:02
*03:01
*06:02
*03:01
*02:02
*03:03
n=630
13
11
9
6
6
6
6
4
Carriage of at least 1 of the common
4-digit haplotypes listed in the table had a positive
impact on donor search outcome
%
2,06
1,75
1,43
0,95
0,95
0,95
0,95
0,63
PTS
≠ 10/10
n=105
9
4
5
3
4
4
4
3
36
P=0,000003
3
5
2
2
0
1
1
1
15
Sommario
HLA matching
10/10
9/10
8/10
≤7/10
Patients
79 (43%)
59 (32%)
33 (18%)
13 (7%)
184
Transplanted patients
75%
55 (70%)
25 (42%)
10 (30%)
1 (8%)
91
Sommario
Fattori negativi per la ricerca MUD
presenza di un allele non frequente
presenza di B*51:01, B*18:01, B*35 e B*44
presenza di DRB1*07:01 o DRB1*15:01
presenza di A*02, A*30, B*07, B*35, B*44, B*51
Sommario
Fattori positivi per la ricerca MUD
Presenza di almeno uno degli aplotipi comuni
definiti a 4 digit
Conclusioni
Risulta essenziale conoscere la distribuzione HLA
di ogni popolazione a livello allelico allo scopo di
definire se un paziente ha un’alta o bassa
probabilità di trovare un donatore
non correlato compatibile
Acknoledgments
Centro Trapianti
Fondazione IME
Rome Transplant Network
RTN
Centro Trapianti
OPBG
Guido Lucarelli
Javid Gaziev
Pietro Sodani
Katia Paciaroni
Antonella Isgro’
Gioia De Angelis
Marco Marziali
Cristiano Gallucci
Cecilia Alfieri
Michela Ribersani
William Arcese
Alessandra Picardi
Ilaria Mangione
Franco Locatelli
Rita Pinto
Alice Bertaina
Tissue Antigens 2014 Aug;84(2):198-205