nodgoРоссийский журнал детской гематологии и онкологии (РЖДГиО)Russian Journal of Pediatric Hematology and Oncology2311-12672413-5496LTD “Graphica”10.21682/2311-1267-2023-10-4-25-33nodgo-999Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL STUDIESМолекулярно-генетические методы оценки потери гетерозиготности HLA после аллогенной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток у детей с острыми лейкозамиMolecular biology techniques for assessing the loss of HLA heterozygosity after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation in children with acute leukemiahttps://orcid.org/0000-0002-8000-3652БархатовИ. М.BarkhatovI. M.

к.м.н., ведущий научный сотрудник отдела клинической онкологии 

197022, Санкт-Петербург, ул. Рентгена, 12

Cand. Of. Sci. (Med.), Leading Researcher Department of Clinical Oncology

12 Rentgena St., Saint Petersburg, 197022

i.barkhatov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4952-0704ЦветковаЛ. А.TsvetkovaL. A.

врач-гематолог отделения трансплантации костного мозга для детей № 1 

197022, Санкт-Петербург, ул. Рентгена, 12

Hematologist Department of Bone Marrow Transplantation for Children No. 1

12 Rentgena St., Saint Petersburg, 197022

tsvetluibov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3809-421XЕвдокимовА. В.EvdokimovA. V.

врач клинико-лабораторной диагностики

197022, Санкт-Петербург, ул. Рентгена, 12

Doctor of Clinical and Laboratory Diagnostics

12 Rentgena St., Saint Petersburg, 197022

leshechka10.09.84@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0006-5455-860XИвановаН. Е.IvanovaN. E.

заведующая лабораторией тканевого типирования 

197022, Санкт-Петербург, ул. Рентгена, 12

Head of the Laboratory of HLA-Typing

12 Rentgena St., Saint Petersburg, 197022

nivanova_78@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8168-6811ЕпифановскаяО. С.EpifanovskayaO. S.

биолог лаборатории трансплантационной иммунологии 

197022, Санкт-Петербург, ул. Рентгена, 12

Biologist of the Laboratory of Transplantation Immunology

12 Rentgena St., Saint Petersburg, 197022

epif-olga@rambler.ruhttps://orcid.org/0009-0001-3436-5249СеменкоЮ. Г.SemenkoYu. G.

биолог лаборатории трансплантологии и молекулярной гематологии 

197022, Санкт-Петербург, ул. Рентгена, 12

Biologist of the Laboratory of Transplantology and Molecular Hematology

12 Rentgena St., Saint Petersburg, 197022

fedya-julya@yandex.ruСмирновБ. И.SmirnovB. I.

к.т.н., доцент кафедры радиотехнических систем

197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 5

Cand. of Sci. (Tech.), Associate Professor Department of Radio Engineering Systems 

5 Professor Popov St., Saint Petersburg, 197376

mdandmcandapl@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9589-4136КулагинА. Д.KulaginA. D.

д.м.н., директор; заведующий кафедрой гематологии, трансфузиологии и трансплантологии им. проф. Б.В. Афанасьева

197022, Санкт-Петербург, ул. Рентгена, 12

 

Dr. of Sci. (Med.), Director; Chair named after Professor B.V. Afanasyev 

12 Rentgena St., Saint Petersburg, 197022

kulagingem@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2594-7703ЗубаровскаяЛ. С.ZubarovskayaL. S.

д.м.н., заместитель директора по трансплантации, руководитель отдела детской онкологии, гематологии и трансплантологии; профессор кафедры гематологии, трансфузиологии и трансплантологии им. проф. Б.В. Афанасьева 

197022, Санкт-Петербург, ул. Рентгена, 12

Dr. of Sci. (Med.), Deputy Director for Transplantation, Head of the Department of Pediatric Oncology, Hematology and Transplantology; , Professor for Hematology, Transfusiology and Transplantation Chair named after Professor B.V. Afanasyev 

12 Rentgena St., Saint Petersburg, 197022

zubarovskaya_ls@mail.ruНаучно-исследовательский институт детской онкологии, гематологии и трансплантологии имени Р.М. Горбачевой ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Минздрава РоссииРоссияRaisa Gorbacheva Memorial Research Institute of Children Oncology, Hematology and Transplantation, First Pavlov State Medical University of St. Petersburg, Ministry of Health of RussiaRussian FederationФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина)» Министерства образования и науки Российской ФедерацииРоссияSaint Petersburg Electrotechnical University “LETI”, Ministry for Education and Science of the Russian FederationRussian Federation2023170120241042533Copyright © Бархатов И.М., Цветкова Л.А., Евдокимов А.В., Иванова Н.Е., Епифановская О.С., Семенко Ю.Г., Смирнов Б.И., Кулагин А.Д., Зубаровская Л.С., 20242024Бархатов И.М., Цветкова Л.А., Евдокимов А.В., Иванова Н.Е., Епифановская О.С., Семенко Ю.Г., Смирнов Б.И., Кулагин А.Д., Зубаровская Л.С.Barkhatov I.M., Tsvetkova L.A., Evdokimov A.V., Ivanova N.E., Epifanovskaya O.S., Semenko Y.G., Smirnov B.I., Kulagin A.D., Zubarovskaya L.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.nodgo.org/jour/article/view/999

Согласно ряду наблюдений, до трети посттрансплантационных рецидивов острых лейкозов у детей ассоциированы с потерей гетерозиготности главного комплекса гистосовместимости (HLA). При этом неэффективность реакции «трансплантат против лейкоза», проявляющаяся в отсутствии терапевтического эффекта от инфузии донорских лимфоцитов, указывает на необходимость своевременного выявления данного маркера в целях смены тактики лечения в посттрансплантационном периоде. В целях детекции потери гетерозиготности HLA довольно широко применяется метод с использованием коммерческой системы KMR-HLA, секвенирование нового поколения (NGS), а также метод на основе анализа высокополиморфных STR- и VNTR-маркеров, расположенных в районе HLA-локусов на коротком плече 6-й хромосомы. Ключевой задачей нашего исследования было сравнить информативность данных подходов в диагностике потери гетерозиготности HLA в посттрансплантационном периоде у детей. Полученные частоты выявления потери гетерозиготности HLA были сопоставимы с литературными данными и составили 23 % случаев посттрансплантационного рецидива B-линейного острого лимфобластного лейкоза (ОЛЛ), 33% – Т-линейного ОЛЛ и 23 % – острого миелоидного лейкоза. Также было показано, что метод, основанный на анализе STR-маркеров, обладает чувствительностью, сопоставимой с методами аллель-специфичной полимеразной цепной реакции и NGS, при этом проведение предварительного сортинга бластной популяции повышает чувствительность STR-анализа и может быть рекомендовано в рутинной практике.

According to several observations, up to a third of post-transplant relapses in childhood acute leukemia are associated with the loss of heterozygosity of the major histocompatibility complex (HLA). Furthermore, the inefficacy of the graft-versus-leukemia reaction, as evidenced by the lack of therapeutic effect from the infusion of donor lymphocytes, indicates the need for timely detection of this marker to change the treatment strategy in the post-transplant period. To detect the loss of HLA heterozygosity, the method using the commercial KMR-HLA system and analysis using next-generation sequencing (NGS), as well as the method based on the analysis of highly polymorphic STR and VNTR markers located in the HLA loci region on the short arm of chromosome 6, are widely used. The primary objective of our study was to compare the informativeness of these approaches in diagnosing HLA heterozygosity loss in children during the post-transplant period. The obtained data on the frequency of detecting HLA heterozygosity loss were comparable to the literature data and constituted 23 % of cases of post-transplant relapse of B-cell acute lymphoblastic leukemia, 33 % of cases of T-cell acute lymphoblastic leukemia, and 23% of cases of acute myeloid leukemia. We also demonstrated that the method based on STR marker analysis has sensitivity comparable to allele-specific PCR and NGS sequencing methods. Meanwhile, preliminary sorting of the blast population increases the sensitivity of STR analysis and can be recommended in routine practice.

потеря гетерозиготности HLAострый лейкоздетиаллогенная трансплантация гемопоэтических стволовых клетокloss of HLA heterozygosityacute leukemiachildrenallogeneic hematopoietic stem cell transplantationReferencesZheng H.T., Peng Z.H., Li S., He L. Loss of heterozygosity analyzed by single nucleotide polymorphism array in cancer. World J Gastroenterol. 2005;11(43):6740–4. doi: 10.3748/wjg.v11.i43.6740.Zheng H.T., Peng Z.H., Li S., He L. Loss of heterozygosity analyzed by single nucleotide polymorphism array in cancer. World J Gastroenterol. 2005;11(43):6740–4. doi: 10.3748/wjg.v11.i43.6740.Martínez-Jiménez F., Priestley P., Shale C., Baber J., Rozemuller E., Cuppen E. Genetic immune escape landscape in primary and metastatic cancer. Nat Genet. 2023;55:820–31. doi: 10.1038/s41588-023-01367-1.Martínez-Jiménez F., Priestley P., Shale C., Baber J., Rozemuller E., Cuppen E. Genetic immune escape landscape in primary and metastatic cancer. Nat Genet. 2023;55:820–31. doi: 10.1038/s41588-023-01367-1.Brastianos P.K., Carter S.L., Santagata S., Cahill D.P., Taylor-Weiner A., Jones R.T., Van Allen E.M., Lawrence M.S., Horowitz P.M., Cibulskis K. Genomic characterization of brain metastases reveals branched evolution and potential therapeutic targets. Cancer Discov. 2015;5:1164–77. doi: 10.1158/2159-8290.Brastianos P.K., Carter S.L., Santagata S., Cahill D.P., Taylor-Weiner A., Jones R.T., Van Allen E.M., Lawrence M.S., Horowitz P.M., Cibulskis K. Genomic characterization of brain metastases reveals branched evolution and potential therapeutic targets. Cancer Discov. 2015;5:1164–77. doi: 10.1158/2159-8290.McGranahan N., Rosenthal R., Hiley C.T., Rowan A.J., Watkins T.B.K., Wilson G.A., Birkbak N.J., Veeriah S., Van Loo P., Herrero J., Swanton C.; TRACERx Consortium. Allele-Specifi c HLA Loss and Immune Escape in Lung Cancer Evolution. Cell. 2017;171(6):1259–71. doi: 10.1016/j.cell.2017.10.001.McGranahan N., Rosenthal R., Hiley C.T., Rowan A.J., Watkins T.B.K., Wilson G.A., Birkbak N.J., Veeriah S., Van Loo P., Herrero J., Swanton C.; TRACERx Consortium. Allele-Specifi c HLA Loss and Immune Escape in Lung Cancer Evolution. Cell. 2017;171(6):1259–71. doi: 10.1016/j.cell.2017.10.001.Rosenthal R., Cadieux E.L., Salgado R., Bakir M.A., Moore D.A., Hiley C.T., Lund T., Tanić M., Reading J.L., Joshi K., Henry J.Y., Ghorani E., Wilson G.A., Birkbak N.J., Jamal-Hanjani M., Veeriah S., Szallasi Z., Loi S., Hellmann M.D., Feber A., Chain B., Herrero J., Quezada S.A., Demeulemeester J., Van Loo P., Beck S., McGranahan N., Swanton C.; TRACERx consortium. Neoantigen-directed immune escape in lung cancer evolution. Nature. 2019;567(7749):479–85. doi: 10.1038/s41586-019-1032-7.Rosenthal R., Cadieux E.L., Salgado R., Bakir M.A., Moore D.A., Hiley C.T., Lund T., Tanić M., Reading J.L., Joshi K., Henry J.Y., Ghorani E., Wilson G.A., Birkbak N.J., Jamal-Hanjani M., Veeriah S., Szallasi Z., Loi S., Hellmann M.D., Feber A., Chain B., Herrero J., Quezada S.A., Demeulemeester J., Van Loo P., Beck S., McGranahan N., Swanton C.; TRACERx consortium. Neoantigen-directed immune escape in lung cancer evolution. Nature. 2019;567(7749):479–85. doi: 10.1038/s41586-019-1032-7.Montesion M., Murugesan K., Jin D.X., Sharaf R., Sanchez N., Guria A., Minker M., Li G., Fisher V., Sokol E.S., Pavlick D.C., Moore J.A., Braly A., Singal G., Fabrizio D., Comment L.A., Rizvi N.A., Alexander B.M., Frampton G.M., Hegde P.S., Albacker L.A. Somatic HLA Class I Loss Is a Widespread Mechanism of Immune Evasion Which Refi nes the Use of Tumor Mutational Burden as a Biomarker of Checkpoint Inhibitor Response. Cancer Discov. 2021;11(2):282–92. doi: 10.1158/2159-8290.CD-20-0672.Montesion M., Murugesan K., Jin D.X., Sharaf R., Sanchez N., Guria A., Minker M., Li G., Fisher V., Sokol E.S., Pavlick D.C., Moore J.A., Braly A., Singal G., Fabrizio D., Comment L.A., Rizvi N.A., Alexander B.M., Frampton G.M., Hegde P.S., Albacker L.A. Somatic HLA Class I Loss Is a Widespread Mechanism of Immune Evasion Which Refi nes the Use of Tumor Mutational Burden as a Biomarker of Checkpoint Inhibitor Response. Cancer Discov. 2021;11(2):282–92. doi: 10.1158/2159-8290.CD-20-0672.Tamaki K., Morishima S., Suzuki S., Shigenari A., Nomura I., Yokota Y., Morichika K., Nishi Y., Nakachi S., Okamoto S., Karube K., Fukushima T., Shiina T., Masuzaki H. Somatic Mutations and Loss of Heterozygosity of HLA Genes Are Frequently Occurred and Tightly Associated with Poor Prognosis in Adult T Cell Leukemia-Lymphoma. Blood 2019;134(Suppl._1):2785. doi: 10.1182/blood-2019-128070.Tamaki K., Morishima S., Suzuki S., Shigenari A., Nomura I., Yokota Y., Morichika K., Nishi Y., Nakachi S., Okamoto S., Karube K., Fukushima T., Shiina T., Masuzaki H. Somatic Mutations and Loss of Heterozygosity of HLA Genes Are Frequently Occurred and Tightly Associated with Poor Prognosis in Adult T Cell Leukemia-Lymphoma. Blood 2019;134(Suppl._1):2785. doi: 10.1182/blood-2019-128070.Vago L., Perna S.K., Zanussi M., Mazzi B., Barlassina C., Stanghellini M.T., Perrelli N.F., Cosentino C., Torri F., Angius A., Forno B., Casucci M., Bernardi M., Peccatori J., Corti C., Bondanza A., Ferrari M., Rossini S., Roncarolo M.G., Bordignon C., Bonini C., Ciceri F., Fleischhauer K. Loss of mismatched HLA in leukemia after stem-cell transplantation. N Engl J Med. 2009;361:478–88. doi: 10.1056/NEJMoa0811036.Vago L., Perna S.K., Zanussi M., Mazzi B., Barlassina C., Stanghellini M.T., Perrelli N.F., Cosentino C., Torri F., Angius A., Forno B., Casucci M., Bernardi M., Peccatori J., Corti C., Bondanza A., Ferrari M., Rossini S., Roncarolo M.G., Bordignon C., Bonini C., Ciceri F., Fleischhauer K. Loss of mismatched HLA in leukemia after stem-cell transplantation. N Engl J Med. 2009;361:478–88. doi: 10.1056/NEJMoa0811036.Crucitti L., Crocchiolo R., Toff alori C., Mazzi B., Greco R., Signori A. Incidence, risk factors and clinical outcome of leukemia relapses with loss of the mismatched HLA after partially incompatible hematopoietic stem cell transplantation. Leukemia. 2015;29:1143–52. doi: 10.1038/leu.2014.314.Crucitti L., Crocchiolo R., Toff alori C., Mazzi B., Greco R., Signori A. Incidence, risk factors and clinical outcome of leukemia relapses with loss of the mismatched HLA after partially incompatible hematopoietic stem cell transplantation. Leukemia. 2015;29:1143–52. doi: 10.1038/leu.2014.314.Vago L., Toff alori C., Ahci M., Lange V., Lang K., Todaro S. Incidence of HLA Loss in a Global Multicentric Cohort of Post-Transplantation Relapses: Results from the Hlaloss Collaborative Study. Blood. 2018;132:818. doi: 10.1182/blood-2018-99-112142.Vago L., Toff alori C., Ahci M., Lange V., Lang K., Todaro S. Incidence of HLA Loss in a Global Multicentric Cohort of Post-Transplantation Relapses: Results from the Hlaloss Collaborative Study. Blood. 2018;132:818. doi: 10.1182/blood-2018-99-112142.Muniz P., Kwon M., Carbonell D., Chicano M., Bailen R., Oarbeascoa G. Clinical Utility of the Detection of the Loss of the Mismatched HLA in Relapsed Hematological Patients After Haploidentical Stem Cell Transplantation With High-Dose Cyclophosphamide. Front Immunol. 2021;12:642087. doi: 10.3389/fimmu.2021.642087.Muniz P., Kwon M., Carbonell D., Chicano M., Bailen R., Oarbeascoa G. Clinical Utility of the Detection of the Loss of the Mismatched HLA in Relapsed Hematological Patients After Haploidentical Stem Cell Transplantation With High-Dose Cyclophosphamide. Front Immunol. 2021;12:642087. doi: 10.3389/fimmu.2021.642087.Montesion M., Murugesan K., Jin D.X., Sharaf R., Sanchez N., Guria A., Minker M., Li G., Fisher V., Sokol E.S., Pavlick D.C., Moore J.A., Braly A., Singal G., Fabrizio D., Comment L.A., Rizvi N.A., Alexander B.M., Frampton G.M., Hegde P.S., Albacker L.A. Somatic HLA Class I Loss Is a Widespread Mechanism of Immune Evasion Which Refi nes the Use of Tumor Mutational Burden as a Biomarker of Checkpoint Inhibitor Response. Cancer Discov. 2021;11(2):282–92. doi: 10.1158/2159-8290.CD-20-0672.Montesion M., Murugesan K., Jin D.X., Sharaf R., Sanchez N., Guria A., Minker M., Li G., Fisher V., Sokol E.S., Pavlick D.C., Moore J.A., Braly A., Singal G., Fabrizio D., Comment L.A., Rizvi N.A., Alexander B.M., Frampton G.M., Hegde P.S., Albacker L.A. Somatic HLA Class I Loss Is a Widespread Mechanism of Immune Evasion Which Refi nes the Use of Tumor Mutational Burden as a Biomarker of Checkpoint Inhibitor Response. Cancer Discov. 2021;11(2):282–92. doi: 10.1158/2159-8290.CD-20-0672.Wang A., Li W., Zhao F., Zheng Z., Yang T., Wang S., Yan J., Lan J., Fan S., Zhao M., Shen J., Li X., Yang T., Lu Q., Lu Y., Bai H., Zhang H., Cai D., Wang L., Yuan Z., Jiang E., Zhou F., Song X. Clinical Characteristics and Outcome Analysis for HLA Loss Patients Following Partially Mismatched Related Donor Transplantation Using HLA Chimerism for Loss of Heterozygosity Analysis by NextGeneration Sequencing. Cell Transplant. 2022;31:9636897221102902. doi: 10.1177/09636897221102902.Wang A., Li W., Zhao F., Zheng Z., Yang T., Wang S., Yan J., Lan J., Fan S., Zhao M., Shen J., Li X., Yang T., Lu Q., Lu Y., Bai H., Zhang H., Cai D., Wang L., Yuan Z., Jiang E., Zhou F., Song X. Clinical Characteristics and Outcome Analysis for HLA Loss Patients Following Partially Mismatched Related Donor Transplantation Using HLA Chimerism for Loss of Heterozygosity Analysis by NextGeneration Sequencing. Cell Transplant. 2022;31:9636897221102902. doi: 10.1177/09636897221102902.Filip I., Wang A., Kravets O., Orenbuch R., Zhao J., Perea-Chamblee T.E., Manji G.A., López de Maturana E., Malats N., Olive K.P., Rabadan R. Pervasiveness of HLA allele-specifi c expression loss across tumor types. Genome Med. 2023:9;15(1):8. doi: 10.1186/s13073-023-01154-x.Filip I., Wang A., Kravets O., Orenbuch R., Zhao J., Perea-Chamblee T.E., Manji G.A., López de Maturana E., Malats N., Olive K.P., Rabadan R. Pervasiveness of HLA allele-specifi c expression loss across tumor types. Genome Med. 2023:9;15(1):8. doi: 10.1186/s13073-023-01154-x.Johansson T., Partanen J., Saavalainen P. HLA allele-specifi c expression: Methods, disease ssociations, and relevance in hematopoietic stem cell transplantation. Front Immunol. 2022;13:1007425. doi: 10.3389/fimmu.2022.1007425.Johansson T., Partanen J., Saavalainen P. HLA allele-specifi c expression: Methods, disease ssociations, and relevance in hematopoietic stem cell transplantation. Front Immunol. 2022;13:1007425. doi: 10.3389/fimmu.2022.1007425.Ahci M., Toff alori C., Bouwmans E., Crivello P., Brambati C., Pultrone C. A new tool for rapid and reliable diagnosis of HLA loss relapses after HSCT. Blood. 2017;130(10):1270–3. doi: 10.1182/blood-2017-05-784306.Ahci M., Toff alori C., Bouwmans E., Crivello P., Brambati C., Pultrone C. A new tool for rapid and reliable diagnosis of HLA loss relapses after HSCT. Blood. 2017;130(10):1270–3. doi: 10.1182/blood-2017-05-784306.Linjama T., Impola U., Niittyvuopio R., Kuittinen O., Kaare A., Rimpiläinen J., Volin L., Peräsaari J., Jaatinen T., Lauronen J., Saarinen T., Juvonen E., Partanen J., Koskela S. Confl icting HLA assignment by three diff erent typing methods due to the apparent loss of heterozygosity in the MHC region. HLA. 2016;87(5):350–5. doi: 10.1111/tan.12770.Linjama T., Impola U., Niittyvuopio R., Kuittinen O., Kaare A., Rimpiläinen J., Volin L., Peräsaari J., Jaatinen T., Lauronen J., Saarinen T., Juvonen E., Partanen J., Koskela S. Confl icting HLA assignment by three diff erent typing methods due to the apparent loss of heterozygosity in the MHC region. HLA. 2016;87(5):350–5. doi: 10.1111/tan.12770.Цветкова Л.А., Евдокимов А.В., Бархатов И.М., Паина О.В., Епифановская О.С., Бабенко Е.В., Иванова Н.Е., Рахманова Ж.З., Кожокарь П.В., Фролова А.С., Осипова А.А., Рябенко С.В., Козлов Д.В., Гиндина Т.Л., Семенова Е.В., Кулагин А.Д., Зубаровская Л.С. Прогностическое значение потери гетерозиготности HLA после аллогенной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток при развитии рецидива острого лейкоза у детей. Вопросы гематологии/онкологии и иммунопатологии в педиатрии. 2023;22(2):44–53. doi: 10.24287/1726-1708-2023-22-2-44-53.Tsvetkova L.A., Evdokimov A.V., Barkhatov I.M., Paina O.V., Epifanovskaya O.S., Babenko E.V., Ivanova N.E., Rakhmanova Zh.Z., Kozhokar P.V., Frolova A.S., Osipova A.A., Ryabenko S.V., Kozlov D.V., Gindina T.L., Semenova E.V., Kulagin A.D., Zubarovskaya L.S. The prognostic value of HLA loss of heterozygosity after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation in children with relapsed acute leukemia. Voprosy gematologii/onkologii i immunopatologii v pediatrii = Pediatric Hematology/Oncology and Immunopathology. 2023;22(2):44–53. (In Russ.)].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.