食蟹猴药物过敏反应MHC单倍型的鉴定
2018年12月13日
来源:Toxicologic Pathology, vol. 45, 1: pp. 127-133. , First Published November 22, 2016.
作者:李晓菲译
责任编辑:admin
摘要:药物诱导的超敏反应可显著影响药物的开发和使用。了解药物致过敏反应的危险因素的研究已经证实与特定人类白细胞抗原(HLA)等位基因的遗传关联。有趣的是,药物诱导的超敏反应可以在非人灵长类动物中发生;然而,药物诱导的超敏反应与主要组织相容性复合体(MHC)等位基因之间的关系尚未被描述。
摘要:药物诱导的超敏反应可显著影响药物的开发和使用。了解药物致过敏反应的危险因素的研究已经证实与特定人类白细胞抗原(HLA)等位基因的遗传关联。有趣的是,药物诱导的超敏反应可以在非人灵长类动物中发生;然而,药物诱导的超敏反应与主要组织相容性复合体(MHC)等位基因之间的关系尚未被描述。本研究收集了62只食蟹猴临床前研究的组织样本,其中9只动物有药物引起的过敏反应的证据。微卫星分析用于确定每个动物MHC单倍型。共观察到7个单倍型和重组MHC单倍型。分布频率与食蟹猴MHC I等位基因频率相当。遗传关联分析发现MHC I B区M3单倍型的等位基因与药物诱导的超敏反应的发生显著相关。M3单倍型B区的等位基因序列与人类药敏反应相关的HLA等位基因序列相似性为86%~93%。这些数据表明,食蟹猴MHC等位基因与药物诱导的过敏反应有关,与人类HLA等位基因相似。
关键词:MHC 单倍型 药物性超敏反应 食蟹猴
主要组织相容性复合体(MHC)基因位点编码在免疫应答中起关键作用的蛋白质。人类MHC基因分为3类:I类和II类,它们分别编码呈现内源性和外源性肽序列的复合物,III类编码特异性免疫功能基因。MHC I类和Ⅱ类编码基因参与抗原提呈,如人类白细胞抗原(HLA)-A和HLA-B(I类)以及HLA-DR、HLA-DP和HLA-DQ(Ⅱ类)基因。这些基因具有高度多态性,并经历基因组重组以引入额外的序列变异,从而影响肽结合特异性和受体相互作用。MHC I类基因被定义为MAFA-A或MAFA-B(HLA同源物)。有趣的是,与人类MHC基因位点相比,这些动物的MHC基因经历了广泛的遗传重排和复制。结果发现,有成千上万的非人类灵长类MHC单倍型,其中食蟹猴和恒河猴在物种间共享MHC I类和II型单倍型。HLA基因中连锁遗传变异的特定组已被定义为HLA*等位基因单倍型,并与可变的免疫应答相关。HLA*等位基因还与阿巴卡韦、氟氯西林、卡马西平和别嘌呤醇等药物治疗引起的过敏反应有关。
与药物有关的皮肤反应是人类最常见的药物不良反应之一。据报道,人类绝大多数药物引起的皮肤反应倾向于B型反应,并且本质上是特异的。标准的临床前毒理学测试对临床药物引起的超敏反应的预测通常较差。然而,最近有报道说,用代谢型谷氨酸受体5(mGluR5)阴性变构调节剂治疗后,毛里求斯食蟹猴出现临床皮肤病变。此外,在第二次候选药物的临床前开发中观察到相似的皮肤损伤。在62只食蟹猴中,共有9只表现出临床和组织病理学皮肤效应,这些皮肤效应与人体观察到的药物诱导的皮肤反应的特征相一致。猴的临床效果在给药5-8天之间出现,范围从全身到局限性红斑,通常涉及男性的生殖器区域(阴囊)和/或头部或四肢。局部皮肤反应在生殖器区域通常是水肿的,偶尔与大疱形成有关。对于其中一种mGluR5化合物,在给药假期之后再卤化导致皮肤效应的更快的临床发展(第3天),这与超敏反应是一致的。显微镜下,皮损的特征是真皮-表皮界面的淋巴细胞炎症(界面性皮炎),同时真皮中的血管周围淋巴细胞炎症有时与水肿有关。界面炎症伴有角质形成细胞的单细胞坏死,特别是沿基底表皮细胞层。在某些情况下,退化的角质形成细胞被淋巴细胞包围。来自生殖器区域的小泡的特征是整个表皮与真皮(表皮下大泡)完全分离。有时上表皮全层坏死。大疱中充满了含有少量炎性细胞(主要是淋巴细胞)的嗜酸性液体。给予mGluR5抑制剂的食蟹猴皮肤病变的免疫组织化学特征显示T淋巴细胞显性免疫表型。总的来说,临床效应的性质(局限于泛发性红斑或有无大泡形成)、显微镜下病变(基底皮细胞坏死的交界性皮炎)、免疫表型(T淋巴细胞显性),临床初发时间与再卤化早期发病时间与免疫介导的迟发性IV型超敏反应相一致。本研究评估了毛里求斯食蟹猴MHC单倍型与皮肤过敏反应的关系。毛里求斯食蟹猴亚种群为研究猴MHC单倍型及其与免疫应答的关系提供了独特的机会,因为毛里求斯岛上一个小型创始种群的地理隔离已将MHC I类和II类序列多样性降低到仅7个单倍型。本研究在食蟹猴的研究群体中对这些单倍型进行了表征,并确定了MHC I B区M3单倍型中的等位基因与食蟹猴药物诱导的超敏反应相关。
来自辉瑞公司两个独立且不相关的项目的小分子药物候选者进行的临床前毒理学研究中,使用62只毛里求斯食蟹猴的外周血或福尔马林固定的石蜡包埋脾脏标本。总的来说,62个样本中有9个有药物性皮肤反应的临床证据(局部或全身红斑、水肿或水疱形成),53个没有观察到临床症状。
基因组DNA分离与微卫星分析:根据生产厂家的说明,用QIAamp DNA FFPE组织试剂盒从FFPE组织中分离基因组DNA,用DN.Blood和组织试剂盒从外周血中分离基因组DNA,并用作微卫星分析的模板。利用每种动物的微卫星图谱推断毛里求斯食蟹猴群体中7种祖先MHC单倍型中每一种MHC I类和II类转录本。并进行序列比对。
结果:MHC单倍型的识别与分布:利用微卫星分析,在62只猴中观察到7个单倍型和重组MHC I类单倍型。MHC I类单倍型频率与已发表的毛里求斯食蟹猴种群相似。MHC II类区域的单倍型也在研究种群中被鉴定,并且该分布与一般毛里求斯猴群相似,尽管程度较小。值得注意的是,M4单倍型相对富集。在本研究中分析的62只食蟹猴的MHC A、B或II类区域内没有检测到重组。在9只发生药物超敏反应的动物中鉴定出4种MHC I单倍型(M2、M3、M4和M6),表明来自这4种单倍型的等位基因更有可能参与药物超敏反应。利用4个MHC单倍型的等位基因进行遗传分析,以鉴定这些单倍型与食蟹猴药物诱发的超敏反应之间可能存在的关联。有趣的是,发现MHCI B区M3单倍型的等位基因与药物诱导的超敏反应显著相关。相比之下,其余11个MHC单倍型区域(M2、M4和M6单倍型中的A、B和II类区域,以及M3单倍型中的A和II类区域)与所分析的62只食蟹猴的药物诱导的超敏反应没有统计学关联。将已报道与药物致敏反应相关的HLA等位基因的DNA序列与食蟹猴MHC I M3 B区等位基因的DNA序列进行比较,与猴观察到的皮肤反应相关。序列相似性介于86%到93%之间。
结论:这是首次发现食蟹猴MHC I B区M3单倍型的等位基因与该物种药物诱导的超敏反应显著相关。这些发现提示食蟹猴可能是研究药物诱发超敏反应机制的良好临床前模型。此外,由于M3单倍型中的这些等位基因与药物诱导的人类过敏反应相关的HLA等位基因之间的高度序列相似性,猴可以更好地进行人类转译,并有助于识别HLA等位基因,这些等位基因可能给服用这些药物的患者带来风险。
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