پلی مورفیسم در ایمونولوژی بالینی - از تایپ HLA تا پروفایل ایمنی

کپی رایت © 2003 جین و وانگ ؛مجوز Biomed Central Ltd. این یک مقاله دسترسی آزاد است: کپی کردن و توزیع مجدد این مقاله در همه رسانه ها به هر منظور مجاز است ، مشروط بر اینکه این اطلاعیه به همراه URL اصلی مقاله حفظ شود.

چکیده

آسیب شناسی انسان ، بر خلاف حیوانات آزمایشگاهی داخلی ، با چالش تنوع در اصطلاحات ژنتیکی به عنوان پلی مورفیسم روبرو است. بنابراین ، با کمال تعجب ، روشهای درمانی که با موفقیت می توانند برای مدل های پیش از بالینی با دقت انتخاب شوند ، فقط به صورت پراکنده در عرصه بالینی موفق می شوند. در واقع ، مدلهای آزمایشی از پیش ساخته شده به طور هدفمند از جوهر اساسی آسیب شناسی انسان جلوگیری می کنند: پیچیدگی غیرقابل کنترل ناهمگونی بیماری و تنوع ذاتی انسان. این بررسی به دور از تحقق این نکته آشکار ، شواهد در حال ظهور نشان می دهد که مطالعه سیستم پیچیده مانند شبکه سیتوکین با تفاوت های بین فردی که توسط پلی مورفیسم های به طور فزاینده شناخته شده است ، پیچیده تر است. به نظر می رسد پلی مورفیسم در بین ژنهای سیستم ایمنی بدن احتمالاً ناشی از سازگاری تکاملی ارگانیسم است که با یک محیط در حال تحول روبرو است. ما به این تنوع بالای ژنهای مرتبط با ایمنی به عنوان پلی مورفیسم ایمنی اشاره خواهیم کرد. در این بررسی ، ما به طور خلاصه ارتباط بالینی احتمالی پلی مورفیسم ایمنی را برجسته خواهیم کرد و تغییر در رویکرد مطالعه آسیب شناسی انسان ، از مطالعه هدفمند سیستم های فردی به یک دیدگاه گسترده تر از ارگانیسم به طور کلی از طریق پروفایل ایمنی نشان می دهیم.

مقدمه

پلی مورفیسم ژنتیکی مشخصه زیست شناسی انسان است. دانشمندانی که به پاتوفیزیولوژی بیماری می پردازند ، از این امر به خوبی آگاه هستند و غالباً به ساده سازی آسیب شناسی انسان از طریق توسعه مدل های حیوانی که این بعد مخدوش را از طریق نسل های همبستگی از بین می برند ، متوسل می شوند. سیستم ایمنی بدن به وضوح عمیقاً تحت تأثیر تنوع ژنتیکی گونه های انسانی است. به همین دلیل ژان داوسست در سال 1952 مشاهده کرد که افرادی که چندین انتقال از غریبه ها دریافت کرده بودند ، آنتی بادی ها را علیه لکوسیت های اهدا کننده ایجاد کردند. این مشاهدات در نهایت منجر به شناسایی سیستم آنتی ژن لکوسیت انسانی (HLA) [1] ، نامگذاری شده است که به مجتمع سازگاری عمده سازگاری انسانی (MHC) اشاره دارد [2]. معلوم شد که مجموعه MHC شامل ژنهای چند شکل در ژنوم حیوانات انسان و وحشی و پیامدهای این پلی مورفیسم در رابطه با پیوند ، پاسخ ایمنی و بیماری خود ایمنی است که بحث مداوم را برانگیخته است [3-6]. حفاظت به طور کلی در زیست شناسی یک نیاز ساختاری برای عملکرد در نظر گرفته می شود: حوزه های پروتئینی که بیشترین محافظت را دارند نیز به احتمال زیاد مواردی هستند که برای عملکرد آن پروتئین بسیار مهم هستند. در مقابل ، پلی مورفیسم به عنوان یک مؤلفه قابل پخش از ژنوم انسان در نظر گرفته می شود که در آن جهش های تصادفی با فشار تکاملی پاک نمی شوند. این مفهوم ممکن است به خوبی در مورد کارکردهایی که نیازی به سازگاری گسترده ای از خاص با فشار محیطی ندارند ، کاربرد داشته باشد. مولکول هایی مانند انسولین که با کاهش سطح گردش خون آن با پیش بینی تقریباً ریاضی به یک محرک کاملاً تعریف شده و تغییر پذیر (قند خون) پاسخ می دهند ، نیازی به سازگاری زیادی ندارند و تحت تأثیر حداقل تغییرات ژنتیکی در گونه های پستانداران قرار دارند.

پلی مورفیسم

از طرف دیگر ، سیستم ایمنی بدن وظیفه پیچیده تری برای پاسخگویی به مؤلفه های زیست محیطی در حال تحول که از طریق مسیرهای مختلف به شکل پاتوژن ها وارد ارگانیسم می شوند ، دارد. این سازگاری می تواند از طریق نوترکیبی ژنتیکی در طول زندگی مانند مورد تشکیل آنتی بادی رخ دهد. مولکول های HLA ، که وظیفه ارائه آنتی ژن های داخل سلولی بر روی سطح سلول ها را به سلولهای T سیتوتوکسیک و یاور دارند ، استراتژی دیگری را برای افزایش آنتی ژن خود در حال ارائه رپرتوار اتخاذ کرده اند. این استراتژی شامل تکثیر گسترده ژن ها با عملکرد اضافی اما تفاوت های ظریف در نحوه اجرای چنین عملکردی بود. تمام مولکول های HLA کلاسیک بخش های کمی از پروتئین های آنتی ژن (اپی توپ) را به سلولهای T ارائه می دهند. با این حال ، انتخاب این عوامل تعیین کننده اپی توپ به طور قابل توجهی در ژنهای HLA و آللهای آنها متفاوت است. بنابراین مولکول های HLA به طور کلی در حوزه های پروتئین مسئول تعامل با اجزای محافظت شده گیرنده های سلول T و گیرنده های مشترک آنها (مانند مولکول های CD8) حفظ می شوند ، در حالیگیرنده های سلولی [1]. بنابراین ، یک درس اول که سیستم HLA به ما آموخته است این است که پلی مورفیسم می تواند ترجیحاً در حوزه های عملکردی یک مولکول معین با اثرات چشمگیر بر انتخاب و ارائه اپی توپ رخ دهد [4،7]. یک سؤال عملی تر که از HLA آموخته می شود این است که میزان پلی مورفیسم شناخته شده یک ژن معین به طور مستقیم با تلاش های صرف شده برای شناسایی آنها متناسب است. به طور تصادفی ، HLA ، به دلایل عملی یکی از ژنهای بسیار غربال شده برای پلی مورفیسم ، افزایش نمایی در تعداد آللهای مختلف را در طی یک دهه گذشته تجربه کرده است. به عنوان مثال ، با معرفی تایپ مولکولی با وضوح بالا توسط واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) [8-10] و متعاقباً تایپ سازی مبتنی بر توالی با توان بالا (SBT) [11] خانواده سرولوژیکی HLA-A2 به سرعت رشد کرده اندبرای شامل بیش از 60 عضو (شکل (شکل 1) 1) و ما هنگام تهیه این مقاله ، یک مورد جدید در دست خود داریم. همان رشد نمایی ، البته بر همه مکان های HLA تأثیر گذاشته است تا به عنوان مثال برای کلاس HLA I تقریباً 300 HLA-A ، 600 HLA-B و بیش از 100 HLA-C Alleles http://www. anthonynolan. com/hig/ برسد. index. html (شکل (شکل 2).

افزایش در آلل HLA-A*02 در چند سال گذشته.

افزایش در آللهای HL A-A ، -B و-CW در چند سال گذشته.

اعتقاد بر این است که مهمترین مزیت ارائه شده توسط پلی مورفیسم گسترده MHC ، افزایش احتمال اینکه افراد یک گونه خاص هتروزیگوت باشند و در نتیجه دو آلل MHC مختلف برای هر مکان HLA حمل می کنند. از آنجا که پلی مورفیسم MHC (ها) در حوزه های مسئول اتصال اپی توپ رخ می دهد ، هتروزیگوسیت ممکن است آنتی ژن ارائه دهنده پتانسیل هر فرد را در یک گروه قومی دو برابر کند. مهمتر از همه ، از آنجا که افراد در همان گروه قومی احتمالاً فنوتیپ های مختلف HLA را بیان می کنند ، رپرتوار کلی این گروه با حضور پلی مورفیسم گسترده ای که باعث افزایش احتمال زنده ماندن طیف گسترده ای از پاتوژن ها می شود ، به صورت نمایی گسترش می یابد [3]. موفقیت تکاملی خاص انسانی در گسترش کارنامه HLA ممکن است توضیح دهد که چرا مشخص کردن ارتباط بین یک فنوتیپ خاص HLA و حساسیت به فرآیندهای عفونی دشوار بوده است. در واقع ، تنها چند نمونه از چنین انجمن هایی گزارش شده است [12] و حتی در چنین مواردی که آنتی ژن ارائه کارآیی به نظر نمی رسد توضیحی باشد. جالب توجه است ، پیامدهای عملکردی که پلی مورفیسم (های) در ارائه آنتی ژن حمل می کنند ، می تواند به راحتی در گونه های جانوری مانند مرغ که دارای تعداد کمتری از مکانهای MHC و در نتیجه یک آنتی ژن محدود است که دارای رپرتوار است ، مشاهده شود [13]. علیرغم دشواری برای نشان دادن ارتباط واضح بین فنوتیپ HLA و حساسیت به بیماری ، به وضوح در سطح مولکولی نشان داده شده است که حتی یک اسید آمینه در دنباله ژنهای HLA می تواند باعث ایجاد تغییرات چشمگیر در میل اتصال آنتی ژن و در نتیجه کارایی کارآیی شودالقای واکنش سلول T در شرایط آزمایشگاهی و داخل بدن [7،14]. این به نوبه خود می تواند تسلط ایمنی آنتی ژن های فردی را با توجه به هاپلوتیپ HLA توسط افراد مختلف تعدیل کند [15]. علاوه بر این ، نباید نادیده گرفت که ارتباط بین فنوتیپ HLA و بیماری هایی که ممکن است توسط عوامل بیماری زا ایجاد نشود یا ممکن است مشاهده شود [16-23]. جالب اینجاست که در چنین مواردی اهمیت تغییرات ساختاری ناشی از سایت پلی مورفیک در علت و پاتوژنز مشخص نشده است [22-29]. بنابراین ، می توان نتیجه گرفت که HLA به ما آموخته است که پلی مورفیسم می تواند در مناطق عملکردی مولکول ها رخ دهد ، اهمیت عملکردی دارند و ممکن است از اهمیت بالینی برخوردار باشند.

پلی مورفیسم در سراسر ژنوم

تکمیل پروژه ژنوم انسانی یک توالی مرجع از تمام کروموزوم های انسانی ارائه داده است. با این حال ، چالش برای توصیف فراوانی انحراف از این مرجع در بین افراد با پیشینه قومی مشابه یا واگرا باقی مانده است [30]. تخمین زده می شود که 1. 42 میلیون پلی مورفیسم تک نوکلئوتیدی (SNP) در ژنوم انسان توزیع می شود و حدود 60،000 SNP در مناطق کد نویسی قرار می گیرند [31]. احتمالاً ، تقریباً 25 ٪ از SNP غیر مترادف می توانند بر عملکرد محصول ژن خبرنگار تأثیر بگذارند [32-35].

هنوز مشخص نیست که آیا شیوع بیماریهای شایع می تواند واقعاً به تنوع ژنتیکی ناشی از بخشی از اطلاعات ناقص موجود و تا حدودی به همپوشانی احتمالی در عملکرد چندین ژن تنظیم کننده ارگانیسم نسبت داده شود. در واقع ، بیشتر مطالعات آزمایش ارتباطات قلمداد بین تنوع ژنتیکی و بیماری روی یک ژن اندک در آن زمان متمرکز شده اند. با این حال ، این احتمال وجود دارد که تجزیه و تحلیل مکانهای فردی در بیماریهای پیچیده ناشی از درگیری ژن های متعدد محدود کننده باشد. اطلاعات مربوط به پروژه ژنوم انسانی نمی تواند دانش جامع در مورد تغییرات توالی ارائه دهد زیرا توالی ها بر اساس داده های جمع آوری شده از معدود افراد انتخاب شده تصادفی [30،31] است و تنها چند نمونه از جستجوهای سیستماتیک برای انواع ژنتیکی در یک منطقه ژنومی خاص در دسترس است [36]وادبا این حال ، در زمینه تحقیقات بالینی ، ممکن است تعداد زیادی از افراد هنگام بررسی ارتباط بین تنوع ژنتیکی و حساسیت به بیماری یا پاسخگویی به درمان ، مورد بررسی قرار گیرند. در چنین تلاشی ، ابزاری که قادر به شناسایی کارآمد SNP ناشناخته شناخته شده و پرچم دار باشد ، می تواند به طور چشمگیری بهره وری مطالعه آسیب شناسی انسان را از طریق استفاده مستقیم از اطلاعات مشتق از ژنوم افزایش دهد [37]. این ممکن است به ویژه در مورد تحقیقات که عملکرد سیستم ایمنی نقش اصلی را ایفا می کند ، اعمال شود. مشخص شده است که زیست شناسی ایمنی با پلی مورفیسم گسترده مشخص می شود.

پلی مورفیسم ایمنی: فراتر از HLA کلاسیک

اگرچه مطالعات ژنتیکی گسترده ای عمدتا بر روی مولکول های HLA انجام شده است [3] ، به طور فزاینده ای روشن می شود که سایر مولکولهای مربوط به عملکرد سیستم ایمنی ممکن است کاملاً چند شکل باشد. مکان های MHC غیر کلاسیک درجه های مختلفی از پلی مورفیسم را نشان داده اند [38]. مانند ژنهای HLA کلاسیک ، پلی مورفیسم آنها ممکن است اثرات قابل توجهی در عملکرد آنها داشته باشد.

علاوه بر همه گیر مولکولهای کاملاً چند شکل "کلاسیک" کلاس I کلاس I ، انسانها سه ژن "غیر کلاسیک" نسبتاً محافظت شده "غیر کلاسیک" را که به طور انتخابی بیان شده (HLA-E ، F و G) MHC کلاس I (همچنین به عنوان MHC-IB) رمزگذاری می کنند ، رمزگذاری می کنند که تکامل یافته است که تکامل یافته استدر نرخ های مختلف در پستانداران منعکس کننده درگیری دیفرانسیل در مدولاسیون پاسخهای ایمنی [6،38،39]. این مولکول ها با الگوهای منحصر به فرد رونویسی ، ساختار پروتئین و عملکرد ایمونولوژیکی مشخص می شوند [40]. علاوه بر این ، ژنهای زنجیره ای مرتبط با کلاس I (MIC-A و MIC-B) در منطقه MHC قرار دارند و با پلی مورفیسم بالا (بیش از 50 آلل تاکنون مشخص شده اند) مشخص می شوند [41]. مولکول های رمزگذاری شده توسط این ژن ها به نظر نمی رسد که پپتیدها را به هم وصل کنند ، و نه با β مرتبط هستند₂-microglobulin. انواع پلی مورفیک آنها در اطراف شیار اتصال دهنده پپتید متمرکز نشده است ، اما به نظر می رسد آنها از اهمیت عملکردی برخوردار هستند زیرا بیشتر جهش ها غیر مترادف هستند و فشار انتخابی را به عنوان نیروی محرک نشان می دهند. توزیع بافت آنها به سلولهای اپیتلیال و اندوتلیال و فیبروبلاستها محدود می شود. به نظر می رسد که ژنهای MIC با اتصال گیرنده تحریک کننده NKG2D عملکرد سلول های NK و CD8+ T را تعدیل می کنند [42]. MIC همچنین در رد پیوند نقش دارد زیرا آنتی بادی های آلی در برابر آنها اغلب در گیرندگان پیوند یافت می شود که ممکن است سمیت سلولی واسطه ای را در برابر سلولهای اندوتلیال از پیوند انجام دهند.

مولکول‌های «غیر معمول» مشابه MHC در ژنوم وجود دارند و عملکردهای متفاوتی از جمله ارائه آنتی‌ژن‌های لیپیدی (CD1)، انتقال ایمونوگلوبولین‌ها (گیرنده Fc) و تنظیم متابولیسم آهن (محصول ژن هموکروماتوز) دارند [43]. میزان پلی مورفیسم این مولکول ها ناشناخته است، اگرچه به احتمال زیاد حداقل است. HLA-G همچنین با پلی مورفیسم کم مشخص می شود. به دلیل حداقل چندشکلی، مجموعه پپتیدهای ارائه شده به احتمال زیاد محدود است و نشان می دهد که اتصال پپتید برای تثبیت مولکول به جای دخالت در ارائه آنتی ژن ضروری است. همچنین HLA-E حداقل چندشکلی است [38]. این مولکول به پپتیدهای آبگریز از دیگر توالی‌های رهبر HLA کلاس I متصل می‌شود و با گیرنده‌های لکتین مانند CD94/NKG2 که عمدتاً روی سلول‌های طبیعی کشنده و تا حدی روی سلول‌های CD8+ T وجود دارند که به‌طور حداقلی چندشکلی نیز هستند، تعامل می‌کند [44-48]. اتصال پپتید بسیار اختصاصی است و پروتئین HLA-E را تثبیت می کند و اجازه مهاجرت آن را به سطح سلول می دهد. بنابراین، چگالی سطحی HLA-E بازتاب غیرمستقیم تعداد آلل‌های HLA کلاس I است که توسط یک سلول بیان می‌شوند [49]. تعامل HLA-E با CD94/NKG2 سلول های بیان کننده HLA-E را از کشتن محافظت می کند. سلول های آسیب دیده توسط عفونت ویروسی یا دژنراسیون نئوپلاستیک ممکن است بیان HLA کلاس I را از دست بدهند. از آنجایی که CD94/NKG2 توسط اکثر سلول‌های NK اکثر افراد بیان می‌شود، این احتمال وجود دارد که این رابطه "حفظ شده" HLA / گیرنده مهاری تضمین کند که محافظت مداوم از سلول‌های طبیعی در بیشتر افراد وجود دارد.

گروه دیگری از ژنهای مرتبط با توابع ایمنی که نشان دهنده شواهد فزاینده ای از پلی مورفیسم (ها) است ، گیرنده های مانند ایمونوگلوبولین سلول قاتل (KIR) هستند [48]. این مولکول ها بر روی سطح سلولهای قاتل طبیعی (NK) و CD8+ T بیان شده و دارای نظارت نظارتی قوی در عملکرد آنها هستند [50-53]. لیگاند های مهاری KIR مولکول های کلاس I HLA تقریباً همه جا در سطح سلولهای طبیعی وجود دارند. اگرچه KIR که توسط ژنهای جداگانه کدگذاری شده است ، می تواند عملکرد سلول NK را مهار یا فعال کند ، اما انسان برای جمع آوری تعداد زیادی از چنین ژن ها در یک منطقه ژنومی سرشار از ژنهای مرتبط با ایمنی به نام خوشه گیرنده لکوسیت در کروموزوم 19 تکامل یافته است [48،54]. این مجموعه از ژن ها در عدم تعادل پیوند قوی قرار دارد که منجر به چندین هاپلوتیپ می شود که شامل توالی از KIR مهاری و تحریک کننده است. مهاری KIR با مولکول های کلاس I HLA در تعامل است. از آنجا که بیشتر افراد دارای چندین ژن KIR مهاری هستند ، احتمالاً هر شخص حداقل یک کیر دارد که قادر به تشخیص حداقل یک آلل کلاس HLA اتولوگ I است. علاوه بر این تکثیر ژنها با عملکرد زائد اما ویژگی های مختلف لیگاند ، ژنهای KIR با استفاده از چندین سایت چند شکل که می توانند بر عملکرد دامنه های سیگنالینگ داخل سلولی یا تشخیص لیگاند (HLA) تأثیر بگذارند ، تکامل یافته اند [53،55،56]. اگرچه گزارش شده است که عدم تطابق KIR/HLA نتیجه پیوند آلوژنیک را شرط می کند [57] ، در حال حاضر مشخص نیست که آیا پلی مورفیسم KIR به خودی خود تأثیر بر نتیجه بیماری دارد [48].

گیرنده های Fcγ لکوسیت (FCγR) همچنین به عنوان نسبتاً چند شکل شناخته شده اند [58]. این پلی مورفیسم به نوبه خود با پاسخ به عفونت و بیماری های خود ایمنی همراه بوده است. علاوه بر این ، از آنجا که FcγR واسطه سمیت سلولی وابسته به آنتی بادی است ، ممکن است که پاسخ به درمان مبتنی بر آنتی بادی می تواند با انواع مشخصی همراه باشد. سه زیر کلاس از FcγR نشان داده شده است که چند شکل است و شامل FcγRIIA ، FcγRIIIA و FcγRIIIB است. از آنجا که این گیرنده ها تأثیرات متفاوتی بر عملکرد لکوسیت ها از جمله سمیت سلولی وابسته به آنتی بادی ، فاگوسیتوز ، تولید سوپراکسید ، دکوراسیون و تولید سیتوکین دارند ، ممکن است چندین جنبه از سیستم ایمنی بدن به شدت تحت تأثیر قرار گیرد. یک بررسی اخیر در مورد این موضوع در دسترس است که به طور جامع ارتباط پلی مورفیسم های FCγR را به عنوان نشانگرهای پیش آگهی برای بیماری های التهابی و ایمونوتراپی مبتنی بر آنتی بادی توصیف می کند [58].

یک مطالعه جدید میزان پلی مورفیسم در مجموعه ای از ژنهای مرتبط با پاسخ ایمنی ذاتی را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده و در چندین مورد از آنها تنوع فراوانی پیدا کرده است [59]. این مطالعه با افزودن تنوع در سیستمی که در ابتدا تصور می شود بسیار محافظت می شود ، قادر به تشخیص الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن است که توسط گروه بزرگی از عوامل عفونی به اشتراک گذاشته می شود ، ابعاد جدیدی از پلی مورفیسم ایمنی را معرفی می کند.

پلی مورفیسک

پلی مورفیسم سیتوکین (ها) در حال تبدیل شدن به توجه عمده توجه برای درک چندین بیماری است [64-71]. سیتوکین ها ، تا حد زیادی مولکولهای ترشح شده ای هستند که با ارائه سیگنالینگ سلولی بر روی محیط زیست اطراف عمل می کنند. به دلیل عملکرد سیگنالینگ ، بیان آنها کاملاً تنظیم شده است و بیشتر آنها به صورت سازنده بیان نمی شوند. جالب اینجاست که ، همانطور که بعداً بحث شد ، بیشتر سایتهای چند شکل که تاکنون در ژن های سیتوکین مشخص شده اند در مناطق غیر کد کننده حاوی توالی نظارتی بوده اند. اختلال در تعادل در سیتوکین های مختلف می تواند پیامدهای مربوط به دوره بالینی بسیاری از بیماری های ایمنی و همچنین پیوند عضو را داشته باشد [64]. نقشی که پلی مورفیسم گیرنده سیتوکین و سیتوکین در بیماری انسان ایفا می کند چیست؟این امکان وجود دارد که پلی مورفیسم متعادل ژنهای نظارتی ایمنی می توانستند به طور تکاملی برای تأثیر مفید ارائه مزیت انتخابی در جریان شیوع عفونی انتخاب شوند [72]. در حالی که ارتباط این سؤال به طور فزاینده ای آشکار می شود ، با استثنائات اندک ، هیچ اطلاعات قطعی در مورد اهمیت پلی مورفیسم سایتوکاین و اثرات عملی آن در درمان بیماری در دسترس نیست.

پلی مورفیسم در سه شکل اصلی ، پلی مورفیسم تک نوکلئوتیدی (SNP) ، تعداد متغیر تکرارهای پشت سر هم و ریزگردها رخ می دهد. در حالی که برخی از پلی مورفیسم ممکن است با تغییر مستقیم یا غیرمستقیم سطح بیان ژن ها و/یا عملکرد آن ، اهمیت عملکردی مستقیم داشته باشند ، برخی دیگر فقط ممکن است برای تعیین ارتباط ژنتیکی با یک هاپلوتیپ خاص مرتبط با یک وضعیت بالینی خاص مفید باشند. در واقع ، بخش نسبتاً کمی از پلی مورفیسم که منجر به تعویض اسید آمینه می شوند در مناطق اگزونیک قرار می گیرند (شکل (شکل 3). 3). اکثریت قریب به اتفاق پلی مورفیسم موجود در ژن های سیتوکین و گیرنده های آنها در مناطق پروموتور ، داخل کشور و 3 'ترجمه نشده قرار دارند. SNP که در مناطق 3 'ترجمه نشده رخ می دهد ، هنوز هم می تواند با تغییر پایداری مولکول های RNA بر بیان و عملکرد ژن تأثیر بگذارد [73]. علاوه بر این ، پلی مورفیسم پروموتر ممکن است اتصال عوامل رونویسی مانند NF-κB ، JAK ، STAT ، IRF به مناطق نظارتی را مختل کند. جالب توجه است که چندین فاکتور سیگنالینگ و رونویسی از نظر اصلی برای تنظیم بیان سیتوکین نیز چند شکل هستند (شکل (شکل 3).

تعداد پلی مورفیسم شناخته شده (های) سیتوکین ها که در مناطق نظارتی شناخته شده ، مناطق ژن بدون ترجمه و مناطق کدگذاری رخ می دهند. در مناطق کدگذاری فقط آن دسته از پلی مورفیسم هایی که منجر به احتمال در توالی پروتئین می شوند شمارش می شوند. این اطلاعات بر اساس وب سایت های زیر به جستجوها گردآوری شده است: http://nciarray. nci. nih. gov/cards/index. html ؛http://www. ncbi. nlm. nih. gov/snp/snp_ref. cgi؟locusid=7124http:/www. ensembl. org/homo_sapiens/snpview؟snp=1799769h. ukroso/bpathris. uk. uk. ukpview/b. bathandmicخدمات/gai/cytokine4. htm

اگرچه برخی از جایگاه های چندشکلی به نظر می رسد که به طور مداوم تولید سیتوکین را تغییر می دهند، اکثر مطالعات نشان می دهد که اکثر پلی مورفیسم(های) سیتوکین تاثیر کمی بر تولید و بیان سیتوکین دارند یا هیچ تاثیری ندارند [73]. با این حال پلی مورفیسم در برخی از این جایگاه ها با بیماری همراه است. از آنجایی که تعداد فزاینده ای از مطالعات برای آزمایش اینکه آیا ارتباط بین پلی مورفیسم ژن سیتوکین و حساسیت به بیماری های با واسطه ایمونولوژیک وجود دارد یا خیر، انجام می شود، ژنوتیپ های سیتوکین به طور فزاینده ای با بیماری های مختلف با طبیعت ایمنی یا خودایمنی مرتبط شده اند [64،71]. اغلب اینها اختلالات پیچیده چند ژنی هستند که می توانند تحت تأثیر عملکرد بیش از یک سیتوکین و/یا سایر ژن های تنظیم کننده عملکرد ایمنی قرار گیرند [64،74،75]. بنابراین، همیشه ارتباط قطعی اثرات پلی‌مورفیسم‌های سیتوکین به علت، تاریخچه طبیعی یا پاسخ به درمان یک بیماری آسان نیست. به استثنای چند مورد مانند جهش در گیرنده TNF-RII مرتبط با تب های دوره ای [76] و گونه های خانواده زنجیره γ سیتوکین-گیرنده نوع IL-2 مرتبط با بیماری های شدید نقص ایمنی ترکیبی [77،78]، هیچ سیتوکین یا سیتوکین وجود ندارد. پلی‌مورفیسم‌های گیرنده مستقیماً با ایجاد بیماری در ارتباط هستند. پیوندهای بیماری به خوبی مستند شده شروع به ظهور کرده اند، اگرچه رابطه بین داشتن صفت ژنتیکی و شیوع بیماری با قدرت متغیر رخ می دهد [64،65]. یک مثال خوب، ارتباط پلی مورفیسم اینترلوکین (IL)-1α با بیماری آلزایمر است [79،80]. و IL-10 با لوپوس [81] یا استعداد سرطان [66،67]. در واقع، فهرستی از ارتباط بین سیتوکین، گیرنده‌های سیتوکین و استعداد، نتیجه یا درمان بیماری روز به روز در حال رشد است و از هدف این بررسی فراتر می‌رود. ما خواننده را به چندین بررسی اخیر در مورد این موضوع ارجاع می دهیم که شامل ارتباط با بیماری های خود ایمنی و التهابی [82-84]، بیماری های شغلی [83،85] سرطان [84،86]، آلرژی [87]، بیماری های دژنراتیو [88،89] است.] و نتیجه پیوند [90،91]. به طور خاص، ما خواننده را به یک پایگاه داده به‌روزرسانی‌شده در دسترس در http://bris. ac. uk/pathandmicro/services/GAI/cytokine4. htm ارجاع می‌دهیم که حاوی اطلاعاتی در مورد پلی‌مورفیسم‌های سیتوکین فردی و انجمن‌های بیماری مربوطه است [92].

جالب توجه است، چندین نویسنده از درمان ایمنی مناسب بر اساس تنوع ژنتیکی فردی ژن‌های سیتوکین حمایت می‌کنند [71،93]. اگرچه این مفهوم ممکن است در عمل معمول بالینی نابهنگام باشد، اما باید در میان پزشکان عمومی شود و در زمینه آزمایش‌های بالینی تشویق شود، زیرا مطالعات ارتباط گسترده ژنوم با اجرای فن‌آوری‌های مقرون‌به‌صرفه و بازده بالا امکان‌پذیر می‌شوند. مناطق ژنومی برای تشخیص SNP شناخته شده و ناشناخته [94].

پلی مورفیسم های مرتبط با سیگنال دهی سیتوکین

به طور کلی، سیتوکین ها به طور اساسی تولید و ذخیره نمی شوند و در محفظه درون سلولی آماده انتشار در پاسخ به تحریک هستند. بیان بیشتر سیتوکین ها با تحریک تحریک می شود و ترشح آنها به سنتز پروتئین جدید بستگی دارد. این مزیت ارائه تنظیم دقیق در دسترس بودن آنها در فضای خارج سلولی را دارد. در نتیجه، بسط سیتوکین ها در پاسخ به یک محرک التهابی عمدتاً توسط نرخ رونویسی ژن های آنها تنظیم می شود. از آنجایی که تنظیم رونویسی برای تولید بسیاری از سیتوکین ها حیاتی است، فاکتورهای رونویسی ممکن است نقش کلیدی در تنظیم التهاب ناشی از سیتوکین ایفا کنند. تجزیه و تحلیل ژنومی نشان داده است که تعدادی از این عوامل در مناطقی که ممکن است عملکرد آنها را تنظیم کنند چندشکل هستند.

خانواده گیرنده Toll/interleukin-1 (TIR) شامل دو گروه از پروتئین های گذرنده است که ویژگی های عملکردی و ساختاری مشترک دارند [95]. اعضای زیرخانواده گیرنده IL-1 (IL-1R) با سه حوزه ایمونوگلوبولین خارج سلولی (Ig) مانند مشخص می شوند. آنها مجتمع های گیرنده سیگنال دهی هترودایمری متشکل از گیرنده و پروتئین های جانبی را تشکیل می دهند. اعضای زیرخانواده گیرنده شبه Toll (TLR) سیگنال‌های هشدار را تشخیص می‌دهند که می‌توانند از پاتوژن‌ها یا خود میزبان مشتق شوند [96]. TLR-4 در میان TLRها بسیار مهم است زیرا لیگاند آن لیپوپلی ساکارید (LPS) است که یک جزء بیماریزای رایج است که اعتقاد بر این است که مسئول شروع پاسخ ایمنی در طول عفونت است [97]. مجتمع گیرنده TLR-4 برای پاسخ بهینه به مولکول های حمایت کننده نیاز دارد. متعاقبا، چندین مسیر سیگنال دهی مرکزی به صورت موازی فعال می شوند، فعال شدن NF-kB برجسته ترین رویداد پاسخ التهابی است [98،99].

فاکتور هسته ای- κB (NF-κB) یک فاکتور رونویسی است که رونویسی انواع ژن ها ، از جمله سایتوکاین ها و فاکتورهای رشد ، مولکول های چسبندگی ، گیرنده های ایمنی و پروتئین های فاز حاد را تعدیل می کند. NF-κB برای رونویسی حداکثر سیتوکین ها از جمله فاکتور نکروز تومور-A (TNF-A) ، اینترلوکی ن-1 (IL-1) ، IL-6 و IL-8 مورد نیاز است که تصور می شود در تولید مهم هستندپاسخهای التهابی حاد [100]. به نوبه خود ، التهاب بیش از حد با واسطه سیتوکین احتمالاً نقش اساسی در پاتوژنز انواع بیماری های بیماری ایفا می کند [101-103].

خانواده فاکتور مربوط به گیرنده TNF (TRAF) یک گروه فیلوژنتیک محافظت شده از پروتئین های داربست است که گیرنده های خانواده گیرنده IL-1R/TOLL و TNF را به آبشارهای سیگنالینگ پیوند می دهند ، و منجر به فعال شدن NF-κB و پروتئین فعال شده میتوژن می شودکینازهاعلاوه بر این ، پروتئین های TRAF به عنوان یک بستر اتصال دهنده برای انواع تنظیم کننده این مسیرهای سیگنالینگ عمل می کنند و خودشان اغلب در سطح رونویسی و پس از ترجمه تنظیم می شوند [104-108]. چندین مورد از این ژن ها ، اگرچه عمدتا در طیف گسترده ای از گونه ها حفظ می شوند ، اما با تنوع فردی قابل توجهی در قالب SNP مشخص می شوند (شکل (شکل 4). 4). این تغییر ممکن است در تعیین حساسیت فردی به بیماری و پیچیده تر تفسیر داده های مربوط به تجزیه و تحلیل پلی مورفیسم سایتوکاین نقش داشته باشد [59].

تعداد پلی مورفیسم (ها) در ژنهای منتخب مرتبط با کنترل پاسخ ایمنی ذاتی رخ می دهد.

روشهای پروفایل ایمونوژنتیک در ایمونولوژی بالینی

تشخیص تنوع ژنتیکی در یک جمعیت معین برای درک نقش آن در شرایط فیزیولوژیکی یا پاتولوژیک مهم است [37]. تمایز آللی عمدتاً توسط واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) انجام شده است. با این حال، روش‌های مبتنی بر PCR می‌توانند تنها پلی‌مورفیسم‌های شناخته‌شده را شناسایی کنند، زیرا پرایمرهای PCR بر اساس مکان‌های شناخته شده تغییرات توالی طراحی شده‌اند. فقط پلی مورفیسم های ناشناخته ای را می توان کشف کرد که به طور تصادفی در ناحیه پوشانده شده توسط آغازگر رخ می دهد. SNP شناخته شده را می توان به آسانی با استفاده از تکنیک های مبتنی بر آرایه الیگو [109-112] یا سیستم های مشابه با توان عملیاتی بالا [113-115] شناسایی کرد. آرایه های الیگونوکلئوتیدی معمولاً بر اساس اصل هیبریداسیون رقابتی DNA به الیگوهای حاوی پلی مورفیسم در مرکزترین موقعیت هستند. عدم تطابق پایه های تک در یک موقعیت مرکزی پروب، تمایل هیبریداسیون نمونه های آزمایشی را در مقایسه با هیبریداسیون نمونه های مرجع طراحی شده برای مطابقت کامل با الیگو کاهش می دهد. افزایش سیگنال نشان دهنده وجود یک تطابق کامل است. هنگامی که دو هدف با برچسب متفاوت، یکی نشان دهنده نمونه آزمایشی و دیگری نماینده نمونه مرجع برای هیبریداسیون استفاده می شود، رقابت بین دو هدف برای اتصال به دو الیگونوکلئوتید خاص یا برای توالی نوع وحشی (مرجع) یا SNP رخ می دهد. یک هیبریداسیون خاص SNP از نمونه آزمایشی نسبتاً بالاتر از هیبریداسیون ضعیف نمونه مرجع حاوی توالی نوع وحشی خواهد بود که منجر به کاهش فلورسانس نمونه مرجع (از دست دادن سیگنال) می شود. شدت سیگنال برابر در کانال های آزمایشی و مرجع نشان دهنده هیچ تفاوتی برای آن الیگوی خاص نیست. از دست دادن سیگنال اثربخشی تجربی و تحلیلی را بهبود می بخشد [116]. این فناوری به طراحی الیگوهای حاوی مکان‌های چندشکلی شناخته شده وابسته است و بنابراین، تعداد SNP‌هایی که می‌توانند شناسایی شوند محدود است و نمی‌تواند SNP‌های ناشناخته را حل کند، مگر اینکه همه جایگشت‌های ممکن به صورت تجربی اضافه شوند.

تشخیص SNP ناشناخته به راحتی قابل دستیابی نیست [65،117]. با این حال ، همانطور که طی یک دهه گذشته برای HLA رخ داده است ، به احتمال زیاد تعداد سایت های چند شکل به سرعت گسترش می یابد زیرا بررسی مناطق جدید ژنومی به افراد دارای پیشینه قومی متنوع گسترش می یابد. در حال حاضر ، شناسایی SNP ناشناخته به توالی با توان بالا متکی است که با هزینه بالا و نیازهای خواستار برای تهیه و تفسیر نمونه سنگین است. برای بهبود کارآیی تشخیص SNP ، آرایه های الیگونوکلئوتید با چگالی بالا پیشنهاد شده است که کلیه مجوزهای توالی احتمالی منطقه ژنومی مورد بررسی را پوشش می دهد [36،109،111،118،119]. آرایه های الیگونوکلئوتید با چگالی بالا در سنتز الیگونوکلئوتید درجا همراه با یک سیستم ماسک فوتولیتوگرافی رایانه ای که امکان افزودن یک نوکلئوتید را در آن زمان در یک منطقه خاص از آرایه قرار می دهد ، اتخاذ می کنند. گسترش زنجیره های الیگونوکلئوتید جداگانه توسط یک محافظت رایانه ای از ماسک در یک منطقه مشخص از آرایه هدایت می شود. الیگونوکلئوتیدهای خاص توالی را می توان به طور مستقیم بر روی یک سطح جامد با توجه به یک دستور از پیش برنامه ریزی شده برای پوشش هر ترکیب توالی ساخته شد. در این مد ، هر دنباله ژنومی شناخته شده به طور بالقوه می تواند در یک اسلاید آرایه الیگو منفرد نشان داده شود. سایر تکنیک های ساختگی از الیگونوکلئوتیدهای از قبل سنتز شده به صورت کووالانسی به یک سطح جامد مانند شیشه یا کره میکرو محدود می شوند [121]. این آرایه ها با دقت شدید نه تنها برای تشخیص بلکه در ارائه اطلاعات توالی قطعی در مورد SNP [109] مشخص می شوند. با این حال ، برای هر منطقه ژنومی ، یک آرایه پیچیده نیاز به جمع آوری پروب های الیگومر 4L (طول نوکلئوتید) که از موقعیت های پی در پی در ژنوم با پروب های همپوشانی یکی از یک پایه استفاده می کنند [109]. برای هر موقعیت ، مجموعه ای از چهار الیگوس یکسان تهیه می شود ، مگر در یک موقعیت واحد که بطور منظم با هر یک از چهار نوکلئوتید جایگزین می شود. بنابراین برای یک منطقه ژنومی معین ، تعدادی از الیگوس برابر با تعداد BP مورد بررسی 4 به آرایه مشاهده می شود [109،110،119]. به عنوان مثال ، برای پرس و جو یک توالی 16،569 پایه (BP) توالی 66،276 پروب لازم بود [109]. اگرچه این رویکرد به طور بالقوه می تواند ژنوم کامل را پوشش دهد ، اما ممکن است برای مناطق ژنومی بدون پلی مورفیسم توجیه نشود [109]. علاوه بر این ، تهیه این آرایه ها برای مناطق ژنومی با چگالی بسیار کم SNP نامتناسب خواهد بود.

در این موارد ، دریافت اطلاعات بیشتر در مورد محل سایت های بسیار پلی مورفیک قبل از طراحی آرایه های با چگالی بالا ترجیح می شود. سرانجام ، این رویکرد در شرایطی قابل توجیه نخواهد بود که SNP به ندرت در یک جمعیت خاص اتفاق می افتد. به طور کلی ، هزینه خارق العاده این رویکرد ، استفاده از آن را در زمینه آزمایشات بالینی که جمعیت بزرگ بیمار و بیماری های چند عاملی مورد مطالعه قرار می گیرد ، توجیه نمی کند.

یک ابزار غربالگری ساده که می تواند از مناطق ژنومی پلی مورفیک محافظت شود یا افراد نادر حامل SNP غیرمعمول را شناسایی کند ، می تواند استفاده از توالی با توان بالا را محدود کند یا تولید آرایه های با چگالی بالا را راهنمایی کند. ما به تازگی یک استراتژی ساده برای تشخیص فلوئوریمی SNP شناخته شده و ناشناخته با هیبریداسیون متناسب با آرایه های الیگونوکلئوتید را بر اساس بهینه سازی اصل تعیین شده از دست دادن سیگنال یا افزایش که نیاز به تعداد قابل توجهی از کاوشگرهای همسان یا ناسازگار دارد ، شرح دادیم [94]. این آرایه از دو مجموعه کاوشگر تشکیل شده است. یک مجموعه شامل الیگوهای همپوشانی است که یک توالی "اجماع" خودسرانه انتخاب شده (اجماع-الیگوس) را انتخاب می کند ، دیگری شامل الیگوس مخصوص SNP شناخته شده (Variant-Oligos) است. DNA با برچسب فلورسانس از یک منبع هموزیگوت یکسان با اجماع تقویت شده هدف مرجع را نشان می دهد و با یک نمونه آزمایشی با برچسب متفاوت به هم پیوسته می شود. عدم هیبریداسیون نمونه آزمایش به اجماع- با هیبریداسیون همزمان به Variant-Oligos یک آلل شناخته شده را تعیین می کند. عدم وجود هیبریداسیون به اجماع و نوع-الیگوس نشان دهنده آلل جدید است. تشخیص انواع ناشناخته در نمونه های هتروزیگوت به تجزیه و تحلیل فلوئوریمی از شدت سیگنال بر اساس این اصل بستگی دارد که نمونه های هموزیگوت دو برابر مقدار سیگنال تولید می کنند. این روش می تواند SNP ناشناخته را در شرایط هتروزیگوت با حساسیت 82 ٪ و ویژگی 90 ٪ شناسایی کند. اگرچه این اصل با استفاده از کتابخانه ای از رده های سلولی لنفاوی فنوتیپ HLA مورد آزمایش قرار گرفت ، اما این استراتژی به احتمال زیاد برای شناسایی SNP جدید در مناطق هنوز ناشناخته ژنوم انسان مفید است. ما معتقدیم ، برای آزمایشات بالینی آینده ، طراحی تراشه های الیگو-آرایه بر اساس این اصل ممکن است پوشش مناطق ژنومی نسبتاً بزرگی از اهمیت با بیماری مورد بررسی و درمان آن را فراهم کند.

روشهای تشخیص SNP با توان بالا به سرعت بسیاری از پلی مورفیسم های شناخته شده را که توسط تکنیک های معمولی شناسایی شده اند ، تأیید کرده و تعداد زیادی SNP جدید را به رسمیت می شناسند [110،122-124]. با این حال ، بسیاری از این مطالعات برای شناسایی نشانگرهای مولکولی در انکوژنز یا موجودات بیولوژیکی در غیر این صورت هدفمند استفاده شده است. به دانش ما ، هیچ جستجوی سیستماتیک برای پلی مورفیسم های چند ژنیک برای مطالعه آسیب شناسی ایمنی یا تفسیر پاسخ های ایمنی در هنگام روشهای درمانی استفاده نشده است. با افزایش شواهد نشان می دهد که پلی مورفیسم ایمنی ممکن است یک تعدیل کننده اصلی پاسخ های ایمنی آزمایشات بالینی باشد که باید توسط این نوع اطلاعات تکمیل شود. به عنوان مثال ، تأثیر پلی مورفیسم ژن سیتوکین بر حساسیت به بیماری در دو سطح مورد بررسی قرار گرفته است: مطالعات به القاء بیان ژن آزمایشگاهی با تحریک با محرک های ایمنی مدل مانند LPS یا Concavalin A. اعتماد کرده اند. سایت های پلی مورفیسم فردی یا هاپلوتیپ های گسترده. فقط چند مطالعه هر دو رویکرد را یکپارچه کرده اند. مطالعات بسیار کمی دورتر از مطالعه بیشتر از چند سایتوکاین بوده است [92]. بدیهی است ، محدودیت عمده مطالعه پلی مورفیسم ایمنی ، میزان مناطق ژنومی است که باید مورد بررسی قرار گیرد که شامل کدگذاری و مناطق غیر کد کننده و پیچیدگی آسیب شناسی ایمنی شامل تعداد خارق العاده ای از ارتباطات مولکولی در این سیستم بسیار سازگار است. با این حال ، یک رویکرد چند ژنیک سیستماتیک ممکن است برای تعیین حساسیت بیماری و پاسخگویی به درمان بسیار مهم باشد.

ما پیشنهاد می کنیم که تحقیقات بالینی گام به گام باید در آینده در نظر گرفته شود که ممکن است به سادگی با جمع آوری DNA از افراد جمع آوری شده در پروتکل های تجربی مختلف شروع شود. با استفاده از این منبع ارزشمند مطالب، پاسخ به سؤال اساسی امکان پذیر خواهد بود: 1) آیا ژن های مربوط به بیماری های خاص در بین گروه های قومی مختلف متفاوت است؟2) آیا زیر گروه های مختلفی از بیماران وجود دارد؟3) آیا بین پلی مورفیسم ها و تاریخچه طبیعی یک بیماری خاص یا پاسخگویی آن به درمان ارتباطی وجود دارد؟4) آیا بین سمیت درمان و آرایش ژنتیکی ارتباطی وجود دارد؟به عنوان مثال، بیماران مبتلا به سرطان که تحت ایمونوتراپی با IL-2 سیستمیک قرار می‌گیرند، طیف وسیع و غیرقابل پیش‌بینی از عوارض جانبی را مستقل از رابطه دوز-اثر خطی تجربه می‌کنند [125-128]. در عین حال، نشان داده شده است که IL-2 در تقریباً 20٪ از چنین بیمارانی به روشی مشابه و غیرقابل توضیح رگرسیون سرطان را القا می کند [129-131]. در واقع، مکانیسم های مسئول اثرات درمانی و سمی تجویز سیستمیک تا حد زیادی توضیح داده نشده است [132]. ما اشاره کرده‌ایم که تحریک in vitro با IL-2 مونوسیت‌های محیطی از بیماران مبتلا به ملانوم متاستاتیک، افراد را به دو زیر گروه تقسیم می‌کند که با تولید زیاد یا کم سیتوکین‌های ثانویه مشخص می‌شود [133]. این امکان وجود دارد که چنین پاسخ های متفاوتی از پلی مورفیسم های گیرنده IL-2 و/یا مولکول های سیگنال دهی پایین دستی که ترشح سیتوکین از مونوسیت های القا شده با IL-2 را تعیین می کنند، ناشی شود. این فرضیه را می توان به راحتی با تجزیه و تحلیل چنین پلی مورفیسم هایی در زمینه آزمایشات بالینی از طریق تهیه تراشه های آرایه الیگوی سفارشی که برای ژن های مرتبط با سؤال بالینی مورد بررسی غنی شده است، آزمایش کرد.

بدیهی است که پروفایل ایمونوژنتیکی باید با موضوع نظارتی بحث برانگیز مقابله با اطلاعات ژنتیکی روبرو شود. باید تعادل خوبی بین سود برای بیماران فردی و جامعه علمی از یک طرف و پیامدهای احتمالی روانی، مالی و اخلاقی از سوی دیگر ایجاد شود. احتمالاً، اقلام تعهدی و انتشار داده ها به خوبی کنترل شده و تنظیم شده باید اجرا شود. با این حال، این مشکل مربوط به همه انواع آزمایش ژنتیکی است و فراتر از اهداف این بررسی محدود است.