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江苏七地市汉族人群常见HLA单倍型多态性分析

  • 潘芹芹

    机 构：

    南京医科大学第一附属医院HLA实验检测中心，江苏 南京 210029

    ×
  • ，马骁

    机 构：

    南京医科大学第一附属医院HLA实验检测中心，江苏 南京 210029

    ×
  • ，樊甦

    机 构：

    南京医科大学第一附属医院HLA实验检测中心，江苏 南京 210029

    ×
  • ，王晓艳

    机 构：

    南京医科大学第一附属医院HLA实验检测中心，江苏 南京 210029

    ×
  • ，尤雅洁

    机 构：

    南京医科大学第一附属医院HLA实验检测中心，江苏 南京 210029

    ×
  • ，沈捷

    机 构：

    南京医科大学第一附属医院HLA实验检测中心，江苏 南京 210029

    ×

南京医科大学第一附属医院HLA实验检测中心，江苏 南京 210029；

Polymorphism analysis of common HLA haplotype in Han population from 7 prefecture ⁃ level cities of Jiangsu Province

  • PAN Qinqin

    Affiliation：

    Department of HLA Lab，the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University，Nanjing 210029 ，China

    ×
  • ，MA Xiao

    Affiliation：

    Department of HLA Lab，the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University，Nanjing 210029 ，China

    ×
  • ，FAN Su

    Affiliation：

    Department of HLA Lab，the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University，Nanjing 210029 ，China

    ×
  • ，WANG Xiaoyan

    Affiliation：

    Department of HLA Lab，the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University，Nanjing 210029 ，China

    ×
  • ，YOU Yajie

    Affiliation：

    Department of HLA Lab，the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University，Nanjing 210029 ，China

    ×
  • ，SHEN Jie

    Affiliation：

    Department of HLA Lab，the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University，Nanjing 210029 ，China

    ×

Department of HLA Lab，the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University，Nanjing 210029 ，China；

通讯作者:

沈捷,E-mail:shenjie@njmu.edu.cn

中图分类号:R392.2

文献标识码:A

文章编号:1007-4368(2022)10-1387-07

DOI:10.7655/NYDXBNS20221006

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目录contents

    摘要

    目的：统计分析来自中华骨髓库江苏分库七地市汉族造血干细胞志愿者常见人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）单倍型频率，了解江苏七地市汉族人群HLA单倍型分布特点。方法：采用聚合酶链反应-直接测序分型（poly- merase chain reaction-sequence based typing，PCR-SBT）技术，对中华骨髓库江苏分库共计11889例无血缘关系志愿者的HLA- A/B/DR B1/C/DQB1位点进行高分辨分型，按地市应用Arlequin 3.5软件分别计算单倍型HLA-A-B-C、DRB1-DQB1、A-B-DRB1、 A-B-DRB1-C-DQB1的频率，统计分析各地市常见HLA单倍型，并与国内已发表汉族人群数据进行比较，基于等位基因频率，采用Hierarchical Clustering算法应用SPSS软件进行聚类分析。结果：HLA-A-B-C 单倍型中，A*30∶01-B*13∶02-C*06∶02、A*33： 03-B*58∶01-C*03∶02为江苏七地市频率最高的前2位单倍型。聚类分析发现，南京、扬州、常州、镇江聚为一类，宿迁、淮安、徐州聚为一类。HLA-DRB1-DQB1 单倍型中，宿迁、淮安、徐州最常见的单倍型为 DRB1*07∶01-DQB1*02∶02，DRB1*09∶01- DQB1*03∶03次之；常州、扬州、镇江、南京最常见的单倍型为DRB1*09∶01-DQB1*03∶03，DRB1*07∶01-DQB1*02∶02次之。聚类分析发现，江苏七地市聚为一类。A*30∶01-B*13∶02-DRB1*07∶01为江苏七地市频率最高的HLA-A-B-DRB1单倍型；A*33∶ 03-B*58∶01-DRB1*03∶01为南京、扬州、淮安、常州排名第二位的单倍型。聚类分析发现，南京、扬州、常州、黑龙江、辽宁聚为一类，淮安、宿迁、徐州聚为一类。江苏七地市频率最高的HLA-A-B-DRB1-C-DQB1单倍型均为A*30∶01-B*13∶02-DRB1*07∶ 01-C*06∶02-DQB1*02∶02，其中含有A*30∶01-B*13∶02-DRB1*07∶01单倍型（包括3个点及5个点）的频率在江苏七地市由北向南大体呈现逐渐降低的趋势。聚类分析发现常州、徐州、南京聚为一类，后与镇江聚为一类；淮安、宿迁聚为一类，后与徐州聚为一类；岳阳、浙江、广东聚为一类。结论：总体来看，苏北三地市（宿迁、淮安、徐州）聚为一类，其余四地市聚为一类，江苏七地市汉族人群HLA单倍型多态性与我国南北方相比更偏向我国北方人群。

    Abstract

    Objective：To investigate the distribution characteristics of common human leukocyte antigen（HLA）haplotypes in Han population in Chinese Marrow Donor Program（CMDP）Jiangsu Branch from 7 prefecture-level cities in Jiangsu Province. Methods：In this study，11889 volunteers from CMDP Jiangsu Branch were genotyped at HLA-A/B/DRB1/C/DQB1 loci using PCR-SBT method. HLA haplotypes frequencies of HLA-A-B-C，DRB1-DQB1，A-B-DRB1，A-B-DRB1-C-DQB1 were separately calculated using Arlequin 3.5 from 7 prefecture-level cities in Jiangsu Province，the common HLA haplotypes were statistically analyzed and compared with the published data of Han population in China. The clustering analysis between different populations was conducted by hierarchical clustering method with SPSS software. Results：In the HLA-A-B-C haplotypes，A*30∶01-B*13∶02-C*06∶02 and A*33∶03-B*58∶01- C*03∶02 were the top two common haplotypes in 7 prefecture -level cities of Jiangsu Province. The clustering analysis showed that Nanjing，Yangzhou，Changzhou and Zhenjiang were clustered，and Suqian，Huai’an and Xuzhou were clustered. The top two common haplotypes in HLA-DRB1-DQB1 haplotypes were DRB1*07∶01-DQB1*02∶02 DRB1*09∶01-DQB1*03∶03 in Suqian，Huai’an and Xuzhou，and DRB1*09∶01-DQB1*03∶03，DRB1*07∶01-DQB1*02∶02 were the top two common haplotypes in Changzhou，Yangzhou， Zhenjiang and Nanjing. The clustering analysis showed that 7 prefecture-level cities in Jiangsu Province were clustered into one group. Among the HLA-A-B-DRB1 haplotypes，A*30∶01-B*13∶02-DRB1*07∶01 was the most frequent haplotype in 7 prefecture-level cities of Jiangsu Province，and A*33∶03-B*58∶01-DRB1*03∶01 was the second frequent A-B-DRB1 haplotype in Nanjing，Yangzhou，Huai’ an and Changzhou. The clustering analysis showed that Nanjing，Yangzhou，Changzhou，Heilongjiang and Liaoning were clustered，and Huai’an，Suqian and Xuzhou were clustered. The most frequent HLA-A-B-DRB1-C-DQB1 haplotype was A*30∶01-B*13∶02-DRB1* 07∶01-C*06∶02-DQB1*02∶02 in 7 prefecture-level cities of Jiangsu Province，and the frequency of the haplotypes that containing A* 30∶01 - B*13∶02 - DRB1*07∶01 gradually decreased from north to south in Jiangsu Province. The clustering analysis showed that Changzhou，Xuzhou and Nanjing were clustered together，and then clustered with Zhenjiang. Huai’an and Suqian were clustered together，and then clustered with Xuzhou. Yueyang，Zhejiang and Guangdong were clustered together. Conclusion：On the whole，the three prefecture - level cities in Northern Jiangsu（Suqian，Huai’an and Xuzhou）are clustered together，and the other 4 cities are clustered together. The HLA haplotype polymorphism in Han population from 7 prefecture level cities of Jiangsu Province is more biased to the Northern China than the Southern China.

  • 人类白细胞抗原（human leukocyte antigen， HLA）基因复合体位于人类第6号染色体短臂上，其基因座排列顺序依次为HLA ⁃A、C、B、DRB1、DQB1和DPB1，同一条染色体不同座位上的HLA等位基因组成HLA单倍型，并以单倍型的方式遗传[1]。由于HLA等位基因存在高度连锁不平衡性，单倍型检索能为造血干细胞及器官移植配型提供重要信息，并为研究人类遗传学、民族种族演变提供科学依据[2]。此外，疾病的HLA易感基因可能是多个等位基因组成的基因群，单倍型可以为HLA与疾病的相关性研究提供更为准确的遗传学数据。

  • HLA是人类最复杂的遗传多态性系统，具有显著的人种、民族和地域差异。我国HLA多态性以北纬30°为界，大致分为南北两大群体，江苏七地市分别位于北纬30°附近，苏北人多是百越之后，还混有高句丽人的血统，而苏南人多是华夏族的后裔，是血统比较纯正的汉人[3-4]，因此江苏各地市HLA多态性有一定差异。了解江苏七地市汉族人群HLA单倍型分布特点，能为指导中华骨髓库江苏分库无血缘关系供者的检索，研究HLA单倍型与疾病相关性以及江苏七地市人类遗传学提供有意义的基础性资料。

  • 1 对象和方法

  • 1.1 对象

  • 选取采样地与籍贯一致的中华骨髓库江苏分库志愿者11 889例（汉族），其中常州2 227例、南京1 752例、镇江1 770例、扬州2 081例、淮安1 453例、宿迁946例、徐州1 315例，江苏其余六地市志愿者的HLA分型由苏州血液中心实验室承担。志愿者年龄在18~45周岁、身体健康、符合献血条件，由江苏省血液中心南京市血液中心及下属的采供血机构采集，志愿者随机、无血缘关系。

  • 1.2 方法

  • 应用血液基因组DNA提取试剂盒（硅胶膜离心柱法，北京天根生物技术有限公司）从外周血抽提DNA。然后应用聚合酶链反应⁃直接测序分型 （polymerase chain reaction ⁃ sequence based typing， PCR⁃SBT）试剂盒（SeCore® HLA⁃A/B/DRB1/C/DQB1Locus Sequencing Kit，One ⁃lammbda公司，美国）对HLA ⁃ A/B/DRB1/C/DQB1位点进行高分辨基因分型。分型操作严格按照试剂公司提供的规程进行。应用uTYPE（One⁃lammbda公司，美国）软件分析测序结果，得出相应HLA⁃A/B/DRB1/C/DQB1位点等位基因分型。

  • 1.3 统计学方法

  • 1.3.1 Hardy⁃Weinberg平衡检验

  • 应用Arlequin 3.5软件对江苏七地市A、B、 DRB1、C、DQB1位点进行Hardy⁃Weinberg检验。

  • 1.3.2 江苏七地市单倍型频率计算及聚类分析

  • 采用最大期望算法（expectation ⁃maximization， EM）应用Arlequin 3.5软件分别计算江苏七地市HLA⁃A⁃B⁃C、DRB1⁃DQB1、A⁃B⁃DRB1、A⁃B⁃DRB1⁃C⁃ DQB1单倍型频率[5]。应用SPSS软件对江苏七地市人群与国内已发表汉族人群数据进行系统聚类和比较分析。国内已发表汉族人群资料的选取原则：国内汉族人群，高分辨水平的HLA单倍型数据。除了A⁃B⁃DRB1高分辨单倍型资料略多（选取北方地区时，选取了样本量相对大的研究），其余单倍型研究报道不多，比较对象尽可能包括近年来所有国内汉族人群HLA高分辨单倍型的有关研究。

  • 1.3.3 最小群体数量的估计

  • 对给定的单倍型频率，其要求的最小样本量计算如下：设单倍型A的频率为HF，在人群中带有该单体型个体的频率则为2HF×（1-HF）+HF2，不带该单体型个体的频率为（1-HF）2。在样本量为n的人群中，单体型A至少出现1次的概率 P 等于1减去没有发现该单体型的概率，即 P=1-[（1-HF）2 ]n。如果 P 设置为95%区间，则有0.05=（1-HF）2n，那么 n=-1.301/lg（1-2HF+HF2）。据此公式，可以计算出至少要调查多少样本量，才有95%的把握认为最低频率单体型是可靠的[6]。

  • 2 结果

  • 2.1 江苏七地市各位点Hardy⁃Weinberg平衡检验

  • 江苏七地市各位点Hardy⁃Weinberg平衡结果见表1，由于高分辨水平下罕见基因型增多等原因，有些位点偏离Hardy⁃Weinberg平衡。

  • 表1 江苏七地市各位点Hardy⁃Weinberg平衡检验

  • Table1 Hardy⁃Weinberg equilibrium test at each locus in 7prefecture⁃level cities of Jiangsu Province

  • 2.2 江苏七地市常见HLA⁃A⁃B⁃C单倍型分析

  • 江苏七地市及国内已发表汉族常见的HLA⁃A⁃ B⁃C单倍型频率见表2（频率> 0.01）。A*30∶01⁃B* 13∶02⁃C*06∶02、A*33∶03⁃B*58∶01⁃C*03∶02、A*02∶ 07⁃B*46∶01⁃C*01∶02为江苏六地市（除徐州）排名前三位的单倍型，而徐州排名前三位的单倍型分别为：A*30∶01⁃B*13∶02⁃C*06∶02、A*33∶03⁃B*58∶ 01⁃C*03∶02、A*33∶03⁃B*44∶03⁃C*14∶03。与广东相比，常见单倍型A*30∶01⁃B*13∶02⁃C*06∶02与A*33∶03⁃B*44∶03⁃C*14∶03显著高于广东（P< 0.05），而A*02∶07⁃B*46∶01⁃C*01∶02显著低于广东（P< 0.05）[7]。

  • 进一步聚类分析表明（图1），南京、扬州、常州、镇江聚为一类，宿迁、淮安、徐州聚为一类。广东与江苏七地市差异较大。

  • 2.3 江苏七地市HLA⁃DRB1⁃DQB1单倍型分析

  • 江苏七地市常见的HLA⁃DRB1⁃DQB1单倍型见表3（频率> 0.01）。其中宿迁、淮安、徐州最常见的单倍型为DRB1*07∶01⁃DQB1*02∶02，DRB1*09∶01⁃ DQB1*03∶03次之。常州、扬州、镇江、南京最常见的单倍型为DRB1*09∶01⁃DQB1*03∶03，DRB1*07∶ 01⁃DQB1*02∶02次之。单倍型DRB1*15∶01⁃DQB1* 06∶02在徐州明显高于其他地市。在广东、岳阳、安徽DRB1*09∶01⁃DQB1*03∶03单倍型频率也最高，与江苏基本一致[7-9]。对于DRB1*07∶01⁃DQB1*02∶ 02单倍型而言，岳阳、广东、安徽三地市均显著低于江苏七地市（P< 0.05）。聚类分析表明（图2），江苏七地市聚为一类，广东、岳阳聚为一类。

  • 表2 江苏七地市及广东汉族人群常见HLA⁃A⁃B⁃C单倍型频率

  • Table2 Common HLA⁃A⁃B⁃C haplotype in Han population from 7prefecture⁃level cities of Jiangsu Province and Guangdong

  • 图1 根据HLA⁃A⁃B⁃C单倍型频率绘制的聚类分析谱系图

  • Fig.1 The clustering analysis pedigree based on HLA⁃ A⁃B⁃C haplotype frequency

  • 2.4 江苏七地市HLA⁃A⁃B⁃DRB1单倍型分析

  • 江苏七地市常见的HLA⁃A⁃B-DRB1单倍型分别见表4（频率> 0.01）。A*30：01⁃B*13：02⁃DRB1* 07：01为江苏七地市频率最高的HLA⁃A⁃B⁃DR单倍型，与上海、辽宁、黑龙江无显著性差异[10-12] （P> 0.05），与广东、广西、重庆差异显著[7，13-14] （P< 0.05）。进一步聚类分析表明（图3），南京、扬州、常州、黑龙江、辽宁聚为一类，淮安、宿迁、徐州聚为一类，而后二者再聚类。广东、重庆聚为一类，而后与广西聚类。

  • 图2 根据HLA⁃DRB1⁃DQB1单倍型频率绘制的聚类分析谱系图

  • Fig.2 The clustering analysis pedigree based on HLA⁃ DRB1⁃DQB1haplotype frequency

  • 2.5 江苏七地市HLA⁃A⁃B⁃DRB1⁃C⁃DQB1单倍型分析

  • 江苏七地市常见的HLA⁃A⁃B⁃DRB1⁃C⁃DQB1单倍型分别见表5（频率> 0.01），频率最高单倍型均为A*30∶01⁃B*13∶02⁃DRB1*07∶01⁃C*06∶02⁃DQB1* 02∶02，其频率显著高于广东、岳阳、浙江三地[7-8，15]（P< 0.05）。A*33∶03⁃B*58∶01⁃DRB1*03∶01⁃C*03∶ 02⁃DQB1*02∶01为南京、淮安、宿迁、常州、镇江、扬州排名第二的单倍型，A*33∶03⁃B*44∶03⁃DRB1*13∶ 02⁃C*14∶03⁃DQB1*06∶04为徐州排名第二的单倍型。聚类分析发现常州、扬州、南京聚为一类，后与镇江聚为一类。淮安、宿迁聚为一类，后与徐州聚为一类。岳阳、浙江、广东聚为一类[7-8，15]。

  • 表3 江苏七地市及国内其他三地汉族人群常见HLA⁃DRB1⁃DQB1单倍型频率

  • Table3 Common HLA⁃DRB1⁃DQB1haplotypes in Han population from 7prefecture⁃level cities of Jiangsu Province and other three places in China

  • 图3 根据HLA⁃A⁃B⁃DRB1单倍型频率绘制的聚类分析谱系图

  • Fig.3 The clustering analysis pedigree based on HLA⁃ A⁃B⁃DRB1haplotype frequency

  • 2.6 最小群体数量的估计

  • 在调查的江苏七地市人群中，最小样本数分别为常州376、南京874、镇江295、扬州271、淮安433、宿迁306、徐州348，而选取的随机样本均高于上述样本量，认为研究是可靠的。

  • 3 讨论

  • 通过对江苏七地市HLA单倍型频率的分析，我们发现就HLA⁃A⁃B⁃C单倍型而言，最常见的单倍型均为A*30∶01⁃B*13∶02⁃C*06∶02，此单倍型频率与广东差异显著。聚类分析表明南京、扬州、常州、镇江聚为一类，宿迁、淮安、徐州聚为一类。广东与江苏七地市差异较大。就HLA⁃DRB1⁃DQB1单倍型而言，江苏七地市最常见的前2位单倍型均为DRB1* 07∶01⁃DQB1*02∶02和DRB1*09∶01⁃DQB1*03∶03，江苏七地市聚为一类。A*30∶01⁃B*13∶02⁃DRB1* 07∶01均为江苏七地市最常见的A⁃B⁃DRB1单倍型，这与上海、黑龙江、辽宁一致，与广东、广西、重庆差异显著。聚类分析表明南京、扬州、常州、黑龙江、辽宁聚为一类，淮安、宿迁、徐州聚为一类，而后二者再聚为一类，即为我国北方人群。而广东、重庆聚为一类，后与广西聚为一类，即为我国南方人群。就HLA⁃A⁃B⁃DRB1⁃C⁃DQB1单倍型而言，江苏七地市频率最高的单倍型均为A*30∶01⁃B*13∶02⁃DRB1*07∶ 01⁃C*06∶02⁃DQB1*02∶02。含有A*30∶01⁃B*13∶02⁃ DRB1*07∶01的单倍型（包括3个点及5个点）的频率在江苏七地市由北向南大体呈现逐渐降低的趋势。聚类分析发现常州、扬州、南京聚为一类，后与镇江聚为一类，淮安、宿迁聚为一类，后与徐州聚为一类，而后两者聚类为江苏人群。岳阳、浙江、广东聚为一类。

  • 表4 江苏七地市及国内其他六地汉族人群常见HLA⁃A⁃B⁃DRB1单倍型频率

  • Table4 Common HLA⁃A⁃B⁃DRB1haplotype in Han population from 7prefecture⁃level cities of Jiangsu Province and other six places in China

  • 表5 江苏七地市及国内其他三地汉族人群常见HLA⁃A⁃B⁃DRB1⁃C⁃DQB1单倍型频率

  • Table5 Common HLA⁃A⁃B⁃DRB1⁃C⁃DQB1haplotype in Han population from 7prefecture⁃level cities of Jiangsu Province and other three places in China

  • 图4 根据HLA⁃A⁃B⁃DRB1⁃C⁃DQB1单倍型频率绘制的聚类分析谱系图

  • Fig.4 The clustering analysis pedigree based on HLA⁃ A⁃B⁃DRB1⁃C⁃DQB1haplotype frequency

  • 本研究采用最大预期算法分析了江苏七地市汉族人群HLA⁃A⁃B⁃C、A⁃B⁃DRB1、DRB1⁃DQB1、A⁃B⁃ DRB1⁃C⁃DQB1单倍型的分布特点，并通过系统聚类分析了江苏七地市与国内汉族HLA高分辨单倍型的聚类特点，为在中国造血干细胞捐献者资料库寻找HLA匹配的无关供者，研究江苏七地市人类遗传学提供了有意义的基础性资料。

  • 参考文献

    • [1] HORTON R，WILMING L，RAND V，et al.Gene map of the extended human MHC［J］.Nat Rev Genet，2004，5（12）：889-899

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  • 基本信息

    中图分类号: R392.2
    文献标识码: A
    DOI: 10.7655/NYDXBNS20221006
    文章编号: 1007-4368(2022)10-1387-07

    基金信息

    中华骨髓库课题(CMDP201909)；

    引用信息

    稿件历史

    收稿日期: 2021-08-05

  • 参考文献

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