纳米孔测序赋能高分辨HLA配型丨宏望医学移植领域新方案
什么是HLA 人类白细胞抗原（HLA）作为人类主要组织相容性复合体（MHC）的编码产物，广泛分布于几乎所有有核细胞表面，是免疫系统识别自身与非己抗原、介导免疫应答的核心，被誉为人类的基因身份证。HLA基因具有极高的多态性，目前已发现超过43758个（截止2026年1月，IPD-IMGT/HLA）等位基因，其精准分型直接决定了器官/造血干细胞移植的成功率、自身免疫性疾病的辅助诊断效果、药物不良反应的…
人类白细胞抗原（HLA）作为人类主要组织相容性复合体（MHC）的编码产物，广泛分布于几乎所有有核细胞表面，是免疫系统识别自身与非己抗原、介导免疫应答的核心，被誉为人类的基因身份证。HLA基因具有极高的多态性，目前已发现超过43758个（截止2026年1月，IPD-IMGT/HLA）等位基因，其精准分型直接决定了器官/造血干细胞移植的成功率、自身免疫性疾病的辅助诊断效果、药物不良反应的预测准确性，同时也是免疫相关疾病研究、疫苗研发的关键支撑。
HLA系统由一组密切相关的蛋白质组成，其编码基因MHC片段位于6号染色体短臂p21.3，跨越3百万碱基对（Mbp）。与人类基因组中的许多其他基因不同，HLA基因表现出高度多态性，导致HLA基因序列中出现大量显著表达的变异，这些变异对移植中抗原呈现的特异性和组织相容性有显著影响。HLA分型即对HLA基因进行检测和分类，通过HLA基因的变异确定个体的HLA等位基因类型，用于移植配型、免疫治疗和疾病研究。
图1 HLA区域基因图谱几十年来，HLA分型技术经历了显著演变，彻底改变了我们在各种医学环境中评估供体与受体兼容性的能力，尤其是在造血干细胞移植和器官移植方面。近年来随着技术的发展，实验室常见方法有聚合酶链反应序列特异性引物（polymerase chain reaction sequence specific primer，PCR-SSP） 、序列特异性寡核苷酸探针（PCR sequence specific oligonucleotide probe，PCR-SSOP）、PCR直接测序（PCR sequence based typing，PCR-SBT）、二代测序（next generation sequencing，NGS）和第三代测序技术（third generation sequencing，TGS或者单分子测序技术）等方法。
图2 HLA-A*01:01:01:02N命名示意
图3 HLA基因分型分辨水平示意（以HLA-A位点为例）
随着PCR技术和一代测序技术的兴起，引入了对I类和II类HLA基因多态性外显子的PCR扩增技术，取得了重大突破。这标志着向分子HLA分型技术的关键转变，最终因其更高精度而取代了临床应用中的血清学方法。常用的方法主要基于特定多态性或核苷酸基序鉴定方法，包括SSO、SSP和基于序列的分型（SBT）。尽管如此，这些方法主要关注HLA基因中大多数多态性集中的抗原识别位点（ARS）（I类为第2类外显子，II为第2类外显子）。HLA分型分辨率能达到高分辨，即结果能指定出１组等位基因，它们的肽结合位点区域核苷酸编码的氨基酸序列相同，并可排除不表达等位基因。
图4 HLA分型方法
2010年后，Illumina、Ion Torrent等NGS平台陆续被系统性引入HLA分型领域，其优势体现在其并行测序能力可以极大提升通量，多重扩增策略覆盖多个外显子甚至全基因，降低分型的歧义率，同时能够大规模发现新等位基因IMGT/HLA数据库中新等位基因数量的爆发式增长，正是NGS普及的直接结果。纳米孔测序提供了长读长，允许HLA基因中远距离SNP的相位化。它减少了HLA类型结果中的歧义，并且在高分辨率类型中具有成本效益。另一个显著优势是其快速的文库制备过程;与传统方法相比，文库制备更高效、更高效，缩短了为测序准备样品所需的时间。这种紧凑且价格合理的设备能够生成长靶向DNA序列。表1 不同HLA基因分型方法的特点及其分辨水平
宏望医学HLA分型平台
HLA高分辨分型长期以来始终面临技术瓶颈：传统Sanger测序（SBT）技术虽然是HLA基因分型的金标准，特异性强准确性比较高，但测序读长短（通常＜300 bp），需通过片段化DNA多次拼接覆盖HLA基因，相位不确定，对高度同源区域（如HLA-DRB、HLA-DQB）拼装困难。SBT通常也不检测内含子/调控区分型，无法直接解析长片段单体型，而且无法检测结构变异，仅能检测数据库已知等位基因，新等位基因可能被错误分类。二代测序平台以高精度著称，也在很大程度上提升了通量，其结果虽然能够提供高分辨/超高分辨的信息，但是NGS测序读长较短，需PCR扩增易引入偏差、无法完整跨越整个HLA基因，单倍型仍需推断，容易导致相位信息不完整，相位远处位置时面临挑战，导致模糊性增加，还容易受到PCR偏向性干扰，造成等位基因丢失。
传统的HLA分型方法存在周期长、覆盖不全、成本高、序列无法完全拼接、分辨率有限等痛点，难以完全满足临床对“快速+精准”的双重需求。为打破这一困境，宏望医学依托强大的研发实力，开发出基于纳米孔测序平台的高分辨HLA分型产品，以技术革新重构HLA分型标准，为精准医疗与科研创新注入强劲动力。
图5 传统二代测序与纳米孔单分子测序。(A)传统NGS与纳米孔测序的工作流程对比。(B)HLA-B基因座的精选覆盖度图谱。基于扩增酶的片段化文库制备可能导致覆盖度不均。关键外显子在受检样本中可能覆盖不足（红色方框），从而引入错误。相比之下，纳米孔测序能完整覆盖基因且无显著偏向性。宏望医学采用单引物池实现HLA 11位点全长扩增，纳米孔长读长测序，杜绝了常规HLA分型技术扩增偏差带来的干扰，搭配专用的HLA生信纠错算法，能够在超高分辨率水平精准区分等位基因间的差异，分型准确率高，在24-48小时内即可得到受检者超高分辨分型结果，而且可轻松检出稀有分型、新分型，彻底解决了传统产品分型模糊的难题，完美适配临床造血干细胞及器官移植配型场景，同时也为HLA相关研究提供了准确、高效的解决方案。
图6 全新长读长测序HLA高分辨分型产品优势
在精准医疗快速发展的今天，HLA高分辨分型作为造血干细胞移植和实体器官移植以及科研的核心基础，其技术水平直接影响疾病疗效与科研进度。宏望医学基于纳米孔测序平台的高分辨HLA分型产品，以精准、高效、便捷、全面、经济的核心优势，突破了传统技术的局限，为临床精准诊疗、科研创新提供了全新解决方案。参考文献[1]中国血小板基因数据库协作组，浙江省血液中心。人类白细胞抗原基因分型方法分辨水平的专家共识。中国输血杂志，2024年07期v.37 721-727
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