Manuela Testi

HLA e trapianto di cellule staminali

emopoietiche: caratteristiche immunogenetiche

dei pazienti Italiani alla ricerca di un donatore

non correlato

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:

Background

Diversi livelli di compatibilità:

8/8 HLA-A, -B, -C, DRB1

10/10 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.

Se non è disponibile un MUD compatibile è possibile:

Non trapiantare il paziente

Background

Non trapiantare il paziente

Selezionare un donatore alternativo

Trapiantare con un donatore Mismatched

Strategie trapiantologiche

Matched Sibling Donor

Matched Unrelated DonorX

XMatched Unrelated Donor

(MUD)

MismatchedUnrelated Donor

Single or Double Cord Blood

HaploidenticalDonor

X

Molti centri trapianti hanno adottato degli algoritmi per la ricerca MUD basati sulla

Background

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 ditrovare un MUD compatibile 10/10.

Le 3 categorie possibili sono:- Probabilità Alta >95%- Probabilità Intermedia ~50%- Bassa <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 trovareavranno probabilità più alte di trovareun 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 necessarieper costruire un algoritmo per la ricerca per costruire un algoritmo per la ricerca

MUD?

- Alleli rari- Linkage B-C- Linkage B-C- Linkage DRB1-DQB1

“Alleli rari”

• Alleli rari in tutte le popolazioni

• Alleli infrequenti : f <1% nella nostra popolazione 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

• frequency of at least 0.001 in reference populations of at least 1500 individuals

CWD HLA alleles

Reported only once

Reported 2-4 times

Reported by SBT 5 times or

3 times in specific haplotypes

frequency of at least

0.001 in reference

populations of at

least 1500 individuals

“Alleli rari”

• Alleli rari in tutte le popolazioni

• Alleli infrequenti : <1% nella nostra popolazione A*23:18popolazione

• Alleli infrequenti: <5% nello stesso gruppo allelico o serotipo Es. A*02:17

Es: A*23:18 allele frequente worldwide

ma infrequente nella popolazione italiana

DRB1-DQA1-DQB1 blocks bearing alleles of HLA-DR8

DRB1 DQA1 DQB1 Freq. Overall Exclusive for an Ethnic Gr oup08:06 01:02 06:02 common African08:06 05:05 03:19 Less common African (narrow distribution, North African?)

08:04:01 04:01 03:19 very common African08:04:01 05:05 03:19 common African08:04:01 01:02 06:02 rare African08:04:01 04:01 04:02 common African/ European

08:01 04:01 04:02 very common European08:01 03:01 0302 rare European

08:03 06:01 03:01 common European08:03 01:03 06:01 very common Asian

08:02:01 04:01 04:02 very common American Indian/Asian08:02:01 03:01 0302 common Asian

08:07 04:01 04:02 common South American Indian08:11 04:01 04:02 common North American Indian

08:04:04 04:01 04:02 common North American Indian (narrow distribution)08:04:02 04:01 04:02 common South American Indian (narrow distribution)

Linkage B-C / DRB1-DQB1

B*35:01 - C*03:04B*35:01 - C*04:01

B*51:01 - C*15:02 B*51:01 - C*15:24B*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

- gli alleli HLA rari- i Linkage B-C o DRB1-DQB1 inusuali

Per conoscere quali siano

è necessario avere informazioni relativealla frequenza allelica ed aplotipica dellapopolazione del paziente

2009-2012

514 Pazienti consecutivi che avevano attivato

Casistica

una ricerca MUD

449 Pazienti di origine italiana

315 Pazienti con studio familiare tipizzatiHLA-A, -B, -C, DRB1, DQB1 HR

1- Frequenze Alleliche- Alleli frequenti >5%- Alleli non frequenti <1%

2- Associazioni B-C e DRB1-DQB1

Study design

2- Associazioni B-C e DRB1-DQB1

3- Frequenze aplotipiche

4- Confronto tra PAZ con o senza un MUD 10/10

79/184 paz SI MUD 10/10

184 / paz hanno ricevuto almeno unMUD per il Test di Conferma

Study design

42.9%79/184 paz SI MUD 10/10 42.9%

57.1%

FREQUENZE ALLELICHEFREQUENZE ALLELICHE

frequent HLA-C (> 5%)

*04:01 116 18,4%*07:01 103 16,3%*06:02 71 11,3%*12:03 61 9,7%*07:02 41 6,5%

62,22%

unfrequent HLA-C (< 1%)

*06:58 1 0,2%*08:03 1 0,2%*12:05 1 0,2%*14:03 1 0,2%

frequent HLA-B (> 5%)

*51:01 63 10,0%*18:01 61 9,7%*35:01 52 8,3%*07:02 32 5,1%*49:01 32 5,1%

38,10%

unfrequent HLA-B (< 1%)

*07:07 1 0,16%*15:08 1 0,16%*15:71 1 0,16%*27:09 1 0,16%*40:06 1 0,16%*40:19 1 0,16%*41:02 1 0,16%*44:05 1 0,16%*45:01 1 0,16%

frequent HLA-A (> 5%)

*02:01 130 20,63%*24:02 85 13,49%*01:01 77 12,22%*03:01 66 10,48%*11:01 39 6,19%*32:01 33 5,24%

68,25%

unfrequent HLA-A (< 1%)

*01:03 1 0,16%*02:02 1 0,16%*02:09 1 0,16%*02:17 1 0,16%*02:20 1 0,16%*03:143 1 0,16%*32:11Q 1 0,16%*68:24 1 0,16% *15:24 1 0,2%

*02:10 2 0,3%*15:06 2 0,3%*15:13 2 0,3%*07:06 3 0,5%*03:02 4 0,6%*15:05 4 0,6%*16:04 6 0,95%

4,44%

*45:01 1 0,16%*47:01 1 0,16%*48:01 1 0,16%*51:07 1 0,16%*57:03 1 0,16%*15:03 2 0,32%*27:02 2 0,32%*39:10 2 0,32%*56:01 2 0,32%*07:05 3 0,48%*07:06 3 0,48%*18:03 3 0,48%*53:01 3 0,48%*14:01 4 0,63%

*51:08 4 0,63%*15:18 5 0,79%*39:01 5 0,79%*39:06 5 0,79%*27:05 6 0,95%*40:02 6 0,95%

10,79%

*68:24 1 0,16%*80:01 1 0,16%*02:06 2 0,32%*02:140 2 0,32%*31:48 2 0,32%*01:02 3 0,48%*03:02 3 0,48%*24:03 3 0,48%*33:03 3 0,48%*66:01 3 0,48%*25:01 4 0,63%*68:02 4 0,63%*69:01 4 0,63%*29:01 6 0,95%*33:01 6 0,95%

8,57%

frequent DQB1 (> 5%)

*03:01 203 32,22%*02:02 75 11,90%*05:01 53 8,41%*02:01 49 7,78%*05:03 42 6,67%*05:02 39 6,19%*03:02 33 5,24%

78,41%

unfrequent DQB1 (< 1%)

*03:04 1 0,16%*03:19 1 0,16%*03:05 2 0,32%

0,63%

frequent DRB1 (> 5%)

*07:01 95 15,08%*11:04 93 14,76%*11:01 66 10,48%*03:01 50 7,94%*13:02 36 5,71%*15:01 34 5,40%*14:54 33 5,24%

64,60%

unfrequent DRB1 (< 1%)

*01:03 1 0,16%*04:06 1 0,16%*08:03 1 0,16%*08:10 1 0,16% 0,63%*08:10 1 0,16%*09:01 1 0,16%*11:02 1 0,16%*11:36 1 0,16%*12:02 1 0,16%*14:19 1 0,16%*15:03 1 0,16%*08:04 2 0,32%*13:03 2 0,32%*14:04 2 0,32%*04:07 4 0,63%*13:05 4 0,63%*04:05 5 0,79%*16:02 5 0,79%*04:02 6 0,95%

6,35%

LINKAGE B -C e DRB1-DQB1LINKAGE B -C e DRB1-DQB1

B-C

HLA-B HLA-C N= %*07:02 *07:01 1 3,1*07:02 *07:02 29 90,7*07:02 *12:03 2 6,2

HLA-B HLA-C N= %*39:06 *07:02 2 40*39:06 *12:03 3 60

DRB1-DQB1

HLA-DRB1 HLA-DQB1 N= %*03:01 *02:01 49 98*03:01 *03:01 1 2

HLA-DRB1 HLA-DQB1 N= %*14:54 *03:01P 1 3*14:54 *05:03 32 97

FREQUENZE APLOTIPICHEFREQUENZE APLOTIPICHE

L’analisi degli aplotipi HLA basata sul genotipo di 315 pazienti ha evidenziato 514 aplotipi diversi.

HLA-A HLA-Cw HLA-B DRB1 DQB1 n=630 %*01:01 *07:01 *08:01 *03:01 *02:01 13 2,06

Aplotipi HLA comuni(frequenza > 0.5%)

group of 1st ten European Caucasianben rappresentati in NMDP

ben rappresentati in altri registri Europeinon presenti nella lista degli aplotipi “comuni”

*01:01 *07:01 *08:01 *03:01 *02:01 13 2,06*24:02 *04:01 *35:02 *11:04 *03:01 11 1,75*30:01 *06:02 *13:02 *07:01 *02:02 9 1,43*02:01 *07:01 *18:01 *11:04 *03:01 6 0,95*03:01 *07:02 *07:02 *15:01 *06:02 6 0,95*24:02 *12:03 *18:01 *11:04 *03:01 6 0,95*29:02 *16:01 *44:03 *07:01 *02:02 6 0,95*01:01 *06:02 *57:01 *07:01 *03:03 4 0,63

CONFRONTO PAZIENTI - MUDCONFRONTO PAZIENTI - MUD

79/184 paz SI MUD 10/10

Confronto PAZ-MUD

42.9%

GRUPPO 1

79/184 paz SI MUD 10/10

105/184 paz NO MUD 10/10

42.9%

57.1%

N. of alleles N. of alleles N. of alleles frequency >5% frequency < 1%

A 37 6 68,25 22 8,57B 52 5 38,10 28 10,79C 31 5 62,20 12 4,45DRB1 38 7 64,60 18 6,35DQB1 17 7 78,41 3 0,63

% %LOCUS

presence of Class I infrequent alleles

Group 1 (10/10)

Group 2 (NO 10/10) p value

N = 79 N = 105YES 16 42NO 63 63

0.00617

La presenza di un allele HLA Classe I non frequente rappresenta un fattore non frequente rappresenta un fattore negativo per la ricerca di un MUD

105/184 paz NO MUD 10/10 = 57.1%

64.8% pazienti = mismatches antigenico locus C

Confronto con 142 MUD selezionati

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

15.2% = 1 mismatch antigenico locus DQB1

18.7% = 1 mismatch allelico locus A

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

Le più numerose disparità antigeniche tra ipazienti che non hanno trovato un donatorecompatibile 10/10 ed i loro 142 MUD erano86 differenze antigeniche al locus HLA-C,

la maggior parte dovute a differenti associazioni

86 Differenze antigeniche HLA-C

la maggior parte dovute a differenti associazioniHLA–B/C.

B*51:01-------------21.9%B*18:01-------------16.5%B*44-----------------14.5%B*35------------------11%

HLA-B HLA-C %*51:01 *15:02 20 31,75*51:01 *14:02 13 20,63*51:01 *16:02 6 9,52*51:01 *02:02 5 7,94*51:01 *07:01 4 6,35*51:01 *12:03 4 6,35*51:01 *01:02 3 4,76*51:01 *07:02 2 3,17*51:01 *15:06 2 3,17*51:01 *15:13 2 3,17*51:01 *06:02 1 1,59*51:01 *15:24 1 1,59

6312 C alleles

HLA-B HLA-C %*18:01 *07:01 26 42,62*18:01 *12:03 19 31,15*18:01 *05:01 10 16,39

86 Differenze antigeniche HLA-C

*18:01 *05:01 10 16,39*18:01 *01:02 1 1,64*18:01 *03:03 1 1,64*18:01 *07:04P 1 1,64*18:01 *12:02 1 1,64*18:01 *12:05 1 1,64*18:01 *15:02 1 1,64

619 C alleles

HLA-B HLA-C*44:03 *04:01P 8 36,36*44:03 *16:01 8 36,36*44:03 *07:06 3 13,64*44:03 *02:02 1 4,55*44:03 *14:03 1 4,55*44:03 *16:04 1 4,55

226 C alleles

2 - nei nostri pazienti la presenza di B*51:01 , B*18:01 , B*35 e B*44 può rappresentare un B*18:01 , B*35 e B*44 può rappresentare un fattore negativo per la ricerca MUD a causa delle diverse associazioni B-C

Le disparità HLA tra i pazienti ed i loro 142 MUDerano inoltre rappresentate da 35 differenzeantigeniche al locus HLA-DQB1, la maggiorparte delle quali era dovuta a differentiassociazioni HLA–DRB1/DQB1.

35 Differenze antigeniche DQB1

associazioni HLA–DRB1/DQB1.DRB1 n=*03:01 2 5,7%*04:04 4 11,4%*07:01 16 45,7%*11:04 3 8,6%*13:02 3 8,6%*14:02 1 2,9%*14:54 1 2,9%*15:01 5 14,3%

35

DQB1*03:03*02:02*03:01

*05:02*06:02*06:03P

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 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

HLA-A N=*01 3 6%*02 26 52%*03 6 12%*24 3 6%*30 9 18%

HLA-B N=B*07 7 8,6%B*14 1 1,2%B*27 2 2,5%B*35 50 61,7%B*39 4 4,9%

DIFFERENZE ALLELICHE

HLA-B*35:01*35:02*35:03

HLA-A*02:01*02:05*02:06*02:07*02:09*02:17*02:20*02:93*02:140

HLA-B*07:02*07:04*07:05*07:06

*30 9 18%*31 1 2%*33 1 2%*68 1 2%

50

B*39 4 4,9%B*40 1 1,2%B*41 2 2,5%B*44 6 7,4%B*51 7 8,6%B*57 1 1,2%

81

HLA-A*30:01*30:02*30:04

*35:03*35:08*35:43

HLA-B*51:01*51:02*51:05*51:07*51:08*51:09

HLA-B*44:02*44:03

FREQUENZE APLOTIPICHEFREQUENZE APLOTIPICHE

PTS PTS10/10 ≠ 10/10n=79 n=105

HLA-A HLA-B HLA-Cw DRB1 DQB1 n=630 %*01:01 *08:01 *07:01 *03:01 *02:01 13 2,06 9 3*24:02 *35:02 *04:01 *11:04 *03:01 11 1,75 4 5*30:01 *13:02 *06:02 *07:01 *02:02 9 1,43 5 2

Aplotipi HLA comuni(frequenza > 0.5%)

Carriage of at least 1 of the common4-digit haplotypes listed in the table had a positiveimpact on donor search outcome

P=0,000003

*30:01 *13:02 *06:02 *07:01 *02:02 9 1,43 5 2*02:01 *18:01 *07:01 *11:04 *03:01 6 0,95 3 2*03:01 *07:02 *07:02 *15:01 *06:02 6 0,95 4 0*24:02 *18:01 *12:03 *11:04 *03:01 6 0,95 4 1*29:02 *44:03 *16:01 *07:01 *02:02 6 0,95 4 1*01:01 *57:01 *06:02 *07:01 *03:03 4 0,63 3 1

36 15

Sommario

HLA matching Patients Transplanted patients

10/10 79 (43%) 55 (70%) 9/10 59 (32%) 25 (42%)

75% 9/10 59 (32%) 25 (42%) 8/10 33 (18%) 10 (30%) ≤7/10 13 (7%) 1 (8%) 184 91

presenza di un allele non frequente

Fattori negativi per la ricerca MUD

Sommario

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

Fattori positivi per la ricerca MUD

Sommario

Presenza di almeno uno degli aplotipi comuni Presenza di almeno uno degli aplotipi comuni definiti a 4 digit

Risulta essenziale conoscere la distribuzione HLA di ogni popolazione a livello allelico allo scopo di

definire se un paziente ha un’alta o bassaprobabilità di trovare un donatore

Conclusioni

probabilità di trovare un donatorenon correlato compatibile

AcknoledgmentsCentro Trapianti Fondazione IME

Guido LucarelliJavid GazievPietro SodaniKatia PaciaroniAntonella Isgro’Gioia De AngelisMarco Marziali

Rome Transplant NetworkRTN

William ArceseAlessandra PicardiIlaria Mangione

Centro Trapianti OPBG

Franco LocatelliRita PintoAlice Bertaina

Marco MarzialiCristiano GallucciCecilia AlfieriMichela Ribersani

Tissue Antigens 2014 Aug;84(2):198-205