HLA e trapianto di cellule staminali emopoietiche: caratteristiche immunogenetiche dei pazienti Italiani alla ricerca di un donatore non correlato

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1 HLA e trapianto di cellule staminali emopoietiche: caratteristiche immunogenetiche dei pazienti Italiani alla ricerca di un donatore non correlato Manuela Testi

2 Background Nel HSCT da donatore non correlato un alto livello di compatibilità diminuisce il rischio di agvhd e di mortalità.

3 Background La diversità del sistema HLA sia a livello allelico che aplotipico e l eterogeneità dei dati relativi alla tipizzazione HLA dei donatori rende il processo della ricerca MUD un compito piuttosto complesso Diversi livelli di compatibilità: 8/8 HLA-A,-B,-C, DRB1 10/10 HLA-A,-B, C, DRB1, DQB1

4 Le informazione relative alla possibilità di trovare un MUD compatibile entro breve tempo è cruciale per il successo di un trapianto allogenico di CSE CML patients according to disease phase and presence or absence of a single HLA mismatch. EW PetersdorfBllod, 2004Nov1;104(9):

5

6 Background Se non è disponibile un MUD compatibile è possibile: Non trapiantare il paziente Trapiantare con un donatore Mismatched Selezionare un donatore alternativo

7 Strategie trapiantologiche X Matched Sibling Donor X Matched Unrelated Donor (MUD) Mismatched Unrelated Donor Single or Double Cord Blood Haploidentical Donor

8 Background Molti centri trapianti hanno adottato degli algoritmi per la ricerca MUD basati sulla tipizzazione HLA del paziente e sulle frequenze alleliche e aplotipiche allo scopo di prendere decisioni tempestive

9 Che cos è un algoritmo per la ricerca MUD E la stima della probabilità per un paziente di trovare un MUD compatibile 10/10. Le 3 categorie possibili sono: - Probabilità Alta >95% - Probabilità Intermedia ~50% - Bassa <5%

10 Parametri da considerare Il numero di MUD ABDR-matched disponibili nei registri Le specifiche caratteristiche HLA del paziente

11 I pazienti con alleli HLA comuni su aplotipi conservati avranno probabilità più alte di trovare un MUD full-matched rispetto a quelli caratterizzati da alleli rari o aplotipi a bassa frequenza HLA-A*01;B*08;DRB1*03 vs A*80;B*44;DRB1*13

12 * * Tiercy JM - Bone Marrow Research, 2012

13 Quali sono le informazioni necessarie per costruire un algoritmo per la ricerca MUD?

14 - Alleli rari - Linkage B-C - Linkage DRB1-DQB1

15 Alleli rari Alleli rari in tutte le popolazioni Alleli infrequenti : f <1% nella nostra popolazione Alleli infrequenti: f <5% nello stesso gruppo allelico o serotipo

16 Alleli rari Alleli rari in tutte le popolazioni -Cano, P et al(2007). "Common and well-documented HLA alleles Human Immunology68(5): Mack, SJ,Cano P,et al (2013). Common and well-documented HLA alleles: 2012 update to the CWD catalogue". Tissue Antigens81(4):

17 CWD HLA alleles frequency of at least in reference populations of at least 1500 individuals frequency of at least in reference populations of at least 1500 individuals Reported by SBT 5 times or 3 times in specific haplotypes Reported 2-4 times Reported only once

18 Alleli rari Alleli rari in tutte le popolazioni Alleli infrequenti : <1% nella nostra popolazione A*23:18 Es: A*23:18 allele frequente worldwide ma infrequente nella popolazione italiana Alleli infrequenti: <5% nello stesso gruppo allelico o serotipo Es. A*02:17

19 DRB1-DQA1-DQB1 blocks bearing alleles of HLA-DR8 DRB1 DQA1 DQB1 Freq. Overall Exclusive for an Ethnic Group 08:06 01:02 06:02 common African 08:06 05:05 03:19 Less common African (narrow distribution, North African?) 08:04:01 04:01 03:19 very common African 08:04:01 05:05 03:19 common African 08:04:01 01:02 06:02 rare African 08:04:01 04:01 04:02 common African/ European 08:01 04:01 04:02 very common European 08:01 03: rare European 08:03 06:01 03:01 common European 08:03 01:03 06:01 very common Asian 08:02:01 04:01 04:02 very common American Indian/Asian 08:02:01 03: common Asian 08:07 04:01 04:02 common South American Indian 08:11 04:01 04:02 common North American Indian 08:04:04 04:01 04:02 common North American Indian (narrow distribution) 08:04:02 04:01 04:02 common South American Indian (narrow distribution)

20 Linkage B-C / DRB1-DQB1 B*35:01 - C*04:01 B*35:01 - C*03:04 B*51:01 - C*15:02 B*51:01 - C*15:24 DRB1*14:01 DQB1*05:03 DRB1*14:01 DQB1*03:01

21 Come si costruisce l algoritmo La presenza di un allele raro, di un B/C o DRB1/DQB1 raro qualifica il paziente come appartenente al gruppo a bassa probabilità La presenza di un aplotipo frequente qualifica il paziente come appartenente al gruppo ad alta probabilità Per il gruppo intermedio si può calcolare uno score definendo quali siano altri parametri immunogenetici positivi/negativi

22 Per conoscere quali siano - gli alleli HLA rari - i Linkage B-C o DRB1-DQB1 inusuali è necessario avere informazioni relative alla frequenza allelica ed aplotipica della popolazione del paziente

23 Casistica Pazienti consecutivi che avevano attivato una ricerca MUD 449 Pazienti di origine italiana 315 Pazienti con studio familiare tipizzati HLA-A, -B, -C, DRB1, DQB1 HR

24 Study design 1- Frequenze Alleliche - Alleli frequenti >5% - Alleli non frequenti <1% 2- Associazioni B-C e DRB1-DQB1 3- Frequenze aplotipiche 4- Confronto tra PAZ con o senza un MUD 10/10

25 Study design 184 / paz hanno ricevuto almeno un MUD per il Test di Conferma 79/184 paz SI MUD 10/ % 57.1%

26 FREQUENZE ALLELICHE

27 frequent HLA-A (> 5%) *02: ,63% *24: ,49% *01: ,22% *03: ,48% *11: ,19% *32: ,24% 68,25% unfrequent HLA-A (< 1%) *01:03 1 0,16% *02:02 1 0,16% *02:09 1 0,16% *02:17 1 0,16% *02:20 1 0,16% *03: ,16% *32:11Q 1 0,16% *68:24 1 0,16% *80:01 1 0,16% *02:06 2 0,32% *02: ,32% *31:48 2 0,32% *01:02 3 0,48% *03:02 3 0,48% *24:03 3 0,48% *33:03 3 0,48% *66:01 3 0,48% *25:01 4 0,63% *68:02 4 0,63% *69:01 4 0,63% *29:01 6 0,95% *33:01 6 0,95% 8,57% frequent HLA-B (> 5%) *51: ,0% *18: ,7% *35: ,3% *07: ,1% *49: ,1% 38,10% unfrequent HLA-B (< 1%) *07:07 1 0,16% *15:08 1 0,16% *15:71 1 0,16% *27:09 1 0,16% *40:06 1 0,16% *40:19 1 0,16% *41:02 1 0,16% *44:05 1 0,16% *45:01 1 0,16% *47:01 1 0,16% *48:01 1 0,16% *51:07 1 0,16% *57:03 1 0,16% *15:03 2 0,32% *27:02 2 0,32% *39:10 2 0,32% *56:01 2 0,32% *07:05 3 0,48% *07:06 3 0,48% *18:03 3 0,48% *53:01 3 0,48% *14:01 4 0,63% *51:08 4 0,63% *15:18 5 0,79% *39:01 5 0,79% *39:06 5 0,79% *27:05 6 0,95% *40:02 6 0,95% 10,79% frequent HLA-C (> 5%) *04: ,4% *07: ,3% *06: ,3% *12: ,7% *07: ,5% 62,22% unfrequent HLA-C (< 1%) *06:58 1 0,2% *08:03 1 0,2% *12:05 1 0,2% *14:03 1 0,2% *15:24 1 0,2% *02:10 2 0,3% *15:06 2 0,3% *15:13 2 0,3% *07:06 3 0,5% *03:02 4 0,6% *15:05 4 0,6% *16:04 6 0,95% 4,44%

28 frequent DRB1 (> 5%) *07: ,08% *11: ,76% *11: ,48% *03: ,94% *13: ,71% *15: ,40% *14: ,24% 64,60% unfrequent DRB1 (< 1%) frequent DQB1 (> 5%) *03: ,22% *02: ,90% *05: ,41% *02: ,78% *05: ,67% *05: ,19% *03: ,24% 78,41% unfrequent DQB1 (< 1%) *01:03 1 0,16% *04:06 1 0,16% *08:03 1 0,16% *03:04 1 0,16% *03:19 1 0,16% *03:05 2 0,32% 0,63% *08:10 1 0,16% *09:01 1 0,16% 0,63% *11:02 1 0,16% *11:36 1 0,16% *12:02 1 0,16% *14:19 1 0,16% *15:03 1 0,16% *08:04 2 0,32% *13:03 2 0,32% *14:04 2 0,32% *04:07 4 0,63% *13:05 4 0,63% *04:05 5 0,79% *16:02 5 0,79% *04:02 6 0,95% 6,35%

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30 LINKAGE B-C e DRB1-DQB1

31 HLA-B HLA-C N= % *07:02 *07:01 1 3,1 *07:02 *07: ,7 *07:02 *12:03 2 6,2 HLA-B HLA-C N= % *39:06 *07: *39:06 *12: B-C

32 HLA-DRB1 HLA-DQB1 N= % *03:01 *02: *03:01 *03: DRB1-DQB1 HLA-DRB1 HLA-DQB1 N= % *14:54 *03:01P 1 3 *14:54 *05:

33 FREQUENZE APLOTIPICHE

34 Aplotipi HLA comuni (frequenza > 0.5%) L analisi degli aplotipi HLA basata sul genotipo di 315 pazienti ha evidenziato 514 aplotipi diversi. HLA-A HLA-Cw HLA-B DRB1 DQB1 n=630 % *01:01 *07:01 *08:01 *03:01 *02: ,06 *24:02 *04:01 *35:02 *11:04 *03: ,75 *30:01 *06:02 *13:02 *07:01 *02:02 9 1,43 *02:01 *07:01 *18:01 *11:04 *03:01 6 0,95 *03:01 *07:02 *07:02 *15:01 *06:02 6 0,95 *24:02 *12:03 *18:01 *11:04 *03:01 6 0,95 *29:02 *16:01 *44:03 *07:01 *02:02 6 0,95 *01:01 *06:02 *57:01 *07:01 *03:03 4 0,63 ben rappresentati in NMDP ben rappresentati in altri registri Europei non presenti nella lista degli aplotipi comuni group of 1st ten European Caucasian

35 CONFRONTO PAZIENTI - MUD

36 Confronto PAZ-MUD GRUPPO 1 79/184 paz SI MUD 10/ % 105/184 paz NO MUD 10/ %

37 LOCUS N. of alleles N. of alleles N. of alleles frequency >5% % frequency < 1% % A , ,57 B , ,79 C , ,45 DRB , ,35 DQB ,41 3 0,63 presence of Class I infrequent alleles Group 1 (10/10) Group 2 (NO 10/10) N = 79 N = 105 YES NO p value

38 La presenza di un allele HLA Classe I non frequente rappresenta un fattore negativo per la ricerca di un MUD

39 105/184 paz NO MUD 10/10 = 57.1% Confronto con 142 MUD selezionati 64.8% pazienti = mismatches antigenico locus C 20.9% pazienti = mismatchesantigenico DQB1 32.4% pazienti = mismatchesallelico locus A 50.5%pazienti = mismatchesallelico locus B

40 59 paz9/ % = 1 mismatch antigenico locus C 23.7% = 1 mismatch allelico locus B 18.7% = 1 mismatch allelico locus A 15.2% = 1 mismatch antigenico locus DQB1 1.7% = 1 mismatch allelico locus C

41 79 (42.9%) paz SI MUD 10/ (57.1%) paz NO MUD 10/ Differenze antigeniche HLA-C 35 Differenze antigeniche -DQB1

42 86 Differenze antigeniche HLA-C Le più numerose disparità antigeniche tra i pazienti che non hanno trovato un donatore compatibile 10/10 ed i loro 142 MUD erano 86 differenze antigeniche al locus HLA-C, la maggior parte dovute a differenti associazioni HLA B/C. B*51: % B*18: % B* % B* %

43 86 Differenze antigeniche HLA-C HLA-B HLA-C % *51:01 *15: ,75 *51:01 *14: ,63 *51:01 *16:02 6 9,52 *51:01 *02:02 5 7,94 *51:01 *07:01 4 6,35 *51:01 *12:03 4 6,35 *51:01 *01:02 3 4,76 *51:01 *07:02 2 3,17 *51:01 *15:06 2 3,17 *51:01 *15:13 2 3,17 *51:01 *06:02 1 1,59 *51:01 *15:24 1 1,59 12 C alleles 63 HLA-B HLA-C % *18:01 *07: ,62 *18:01 *12: ,15 *18:01 *05: ,39 *18:01 *01:02 1 1,64 *18:01 *03:03 1 1,64 *18:01 *07:04P 1 1,64 *18:01 *12:02 1 1,64 *18:01 *12:05 1 1,64 *18:01 *15:02 1 1,64 9 C alleles 61 HLA-B HLA-C *44:03 *04:01P 8 36,36 *44:03 *16: ,36 *44:03 *07: ,64 *44:03 *02:02 1 4,55 *44:03 *14:03 1 4,55 *44:03 *16:04 1 4,55 6 C alleles 22

44 2 - nei nostri pazienti la presenza di B*51:01, B*18:01, B*35 e B*44 può rappresentare un fattore negativo per la ricerca MUD a causa delle diverse associazioni B-C

45 35 Differenze antigeniche DQB1 Le disparità HLA tra i pazienti ed i loro 142 MUD erano inoltre rappresentate da 35 differenze antigeniche al locus HLA-DQB1, la maggior parte delle quali era dovuta a differenti associazioni HLA DRB1/DQB1. DQB1 *03:03 *02:02 *03:01 *05:02 *06:02 *06:03P DRB1 n= *03:01 2 5,7% *04: ,4% *07: ,7% *11:04 3 8,6% *13:02 3 8,6% *14:02 1 2,9% *14:54 1 2,9% *15: ,3% 35

46 3 - nei nostri pazienti la presenza degli alleli DRB1*07:01 e DRB1*15:01 può rappresentare un fattore negativo per la ricerca MUD a causa delle diverse associazioni DRB1-DQB1

47 79 (42.9%) paz SI MUD 10/ (57.1%) paz NO MUD 10/10 50 Differenze alleliche HLA-A 81 Differenze alleliche HLA-B

48 DIFFERENZE ALLELICHE HLA-A N= *01 3 6% * % * % *24 3 6% * % *31 1 2% *33 1 2% *68 1 2% 50 HLA-A *02:01 *02:05 *02:06 *02:07 *02:09 *02:17 *02:20 *02:93 *02:140 HLA-A *30:01 *30:02 *30:04 HLA-B N= B*07 7 8,6% B*14 1 1,2% B*27 2 2,5% B* ,7% B*39 4 4,9% B*40 1 1,2% B*41 2 2,5% B*44 6 7,4% B*51 7 8,6% B*57 1 1,2% 81 HLA-B *51:01 *51:02 *51:05 *51:07 *51:08 *51:09 HLA-B *07:02 *07:04 *07:05 *07:06 HLA-B *35:01 *35:02 *35:03 *35:08 *35:43 HLA-B *44:02 *44:03

49 FREQUENZE APLOTIPICHE

50 Aplotipi HLA comuni (frequenza > 0.5%) PTS PTS 10/10 10/10 n=79 n=105 HLA-A HLA-B HLA-Cw DRB1 DQB1 n=630 % *01:01 *08:01 *07:01 *03:01 *02: , *24:02 *35:02 *04:01 *11:04 *03: , *30:01 *13:02 *06:02 *07:01 *02:02 9 1, *02:01 *18:01 *07:01 *11:04 *03:01 6 0, *03:01 *07:02 *07:02 *15:01 *06:02 6 0, *24:02 *18:01 *12:03 *11:04 *03:01 6 0, *29:02 *44:03 *16:01 *07:01 *02:02 6 0, *01:01 *57:01 *06:02 *07:01 *03:03 4 0, Carriage of at least 1 of the common 4-digit haplotypes listed in the table had a positive impact on donor search outcome P=0,000003

51 Sommario HLA matching Patients Transplanted patients 10/10 79 (43%) 55 (70%) 75% 9/10 59 (32%) 25 (42%) 8/10 33 (18%) 10 (30%) 7/10 13 (7%) 1 (8%)

52 Sommario Fattori negativi per la ricerca MUD presenza di un allele non frequente presenza di B*51:01, B*18:01, B*35 e B*44 presenza di DRB1*07:01 o DRB1*15:01 presenza di A*02, A*30, B*07, B*35, B*44, B*51

53 Sommario Fattori positivi per la ricerca MUD Presenza di almeno uno degli aplotipi comuni Presenza di almeno uno degli aplotipi comuni definiti a 4 digit

54 Conclusioni Risulta essenziale conoscere la distribuzione HLA di ogni popolazione a livello allelico allo scopo di definire se un paziente ha un alta o bassa probabilità di trovare un donatore non correlato compatibile

55 Acknoledgments Centro Trapianti Fondazione IME Rome Transplant Network RTN Centro Trapianti OPBG Guido Lucarelli Javid Gaziev Pietro Sodani Katia Paciaroni Antonella Isgro Gioia De Angelis Marco Marziali Cristiano Gallucci Cecilia Alfieri Michela Ribersani William Arcese Alessandra Picardi Ilaria Mangione Franco Locatelli Rita Pinto Alice Bertaina

56 Tissue Antigens 2014 Aug;84(2):