技术分享丨你的基因密码藏着多少健康秘密？三代HLA基因分型告诉你答案！

你的基因密码藏着多少健康秘密？

三代HLA基因分型告诉你答案！

在人类的免疫系统中，有一组特别重要的基因被称为人类白细胞抗原（HLA）基因。这些基因编码了HLA分子，它们在体内扮演着“哨兵”的角色，识别外来病原体并启动免疫反应。随着科学技术的进步，HLA基因分型已成为现代医学研究与临床应用的重要工具。HLA基因位于6号染色体上，是人体最多样化的基因家族之一。它们负责编码主要组织相容性复合体（MHC）I类和II类分子，这些分子在抗原呈递过程中起关键作用。HLA基因通常分为三大类，分别是I类、II类和III类。I类包括HLA-A、B、C，它们分布在所有有核细胞表面，负责呈递内源性抗原给CD8+ T细胞，结构上由重链和β2微球蛋白组成。II类包括HLA-DP、DQ、DR，这些主要在抗原呈递细胞上表达，处理外源性抗原，呈递给CD4+T细胞。结构由α链和β链组成，同样多态性显著。

III类位于I类和II类之间的区域，包含补体成分和其他免疫相关基因，如TNF和热休克蛋白，参与免疫调整和炎症反应等过程。

01HLA基因分型检测常用的方法及其局限性

现有检测HLA方法的局限性: 周期长、覆盖不全、成本高、序列无法完全拼接。

02三代纳米孔测序在HLA分型检测的优势：

测序读长长（20bp - 4,600,000bp），是二代测序的4000倍以上，可完全覆盖HLA单基因位点；

测序速度快，最快30min即可出结果；

不受GC含量影响；

一代测序靠人群频率分型

（耗时长、通量低、成本高）

二代测序模棱两可

(短片段测序、GC异常区域测序质量较差)

纳米孔测序精准分型

(长读长，不受GC含量影响、通量灵活)

目前已有文章利用纳米孔测序对常见HLA等位基因组的42个内参样本进行初步验证。研究结果显示：将HLA基因分型结果与之前使用二代测序平台获得的结果进行比较，结果表明，由于第三代测序长读长的优势，可解决顺反歧义和提供统一覆盖，能更好的明确等位基因或等位基因组合^[1]。一项研究利用纳米孔测序技术对中国志愿者中一种罕见的HLA-A*11:01:01 /126和HLA-H*02:07/14/18等位基因间重组产生的新型HLA-A*11:335等位基因进行表征，研究者先采用序列特异性引物法、序列特异性寡核苷酸法、Sanger’s测序法和NGS法测定样本中HLA-A、B、C、DRB1和DQB1的基因型；然而，HLA-A不能分阶段进行。最后利用纳米孔测序技术对新等位基因的序列进行了区分。结果显示最终鉴定出新的HLA-A*11:335等位基因，为涉及hla *11:01:01 /126和HLA-H*02:07/14/18等位基因的位点间重组，这项研究主要是通过纳米孔测序实现的^[2]。

02总结

三代纳米孔测序技术凭借其超长读长、不受GC含量影响、通量灵活等特点，解决了一代测序耗时长、通量低、成本高以及二代测序读长短、GC异常区域测序质量较差导致分型结果模棱两可的问题。随着科学技术的进步，三代HLA基因分型检测将更加准确、高效和便捷，同时结合生物信息分析手段，三代HLA基因分型检测技术将有望成为临床应用的新标准。

生工健康已将纳米孔测序技术应用于HLA高分辨率分型，该检测方法主要通过单引物池或多重PCR法实现11位点的全长扩增，同时搭配自研算法，可完全满足HLA精准、快速分型的需求。该方法没有繁琐的操作，可以覆盖全长，可减少因外显子不全导致的模棱两可的结果，检测交付基因型和血清型的结果，结果准确度可达99%以上。

参考文章

[2] Li‑Qun Zhang,Erik Rozemuller,Dan Wang, Xiang‑Jun Liu and Jian‑Ping Cai Characterization of a novel HLA-A*11:335 allele resulting from a rare interlocus recombination involving HLA-A*11:01:01:01/126 and HLA-H*02:07/14/18 alleles with nanopore sequencing, in a volunteer from the China Marrow Donor Program