A Study of Genetic Polymonhisms of HLA-class I and II Genes Using Polymerase Chain Reaction

중합효소연쇄반응을 이용한 HLA-class I, II 유전자군의 유전적 다형성에 관한 연구

The HLA genes located in the short arm of chromosome 6 specify heterodimeric glycoproteins involved in the regulation of the immune response. Recently, in the elucidation of HLA polymorphism, serological and cellular typing methods have been replaced by DNA typing using polymerase chain reaction (PCR). The purpose of this study was to establish the HLA DNA typing methods and determine gene frequencies of HLA molecules in Koreans. PCR-SSP (sequence specific primers) and PCR-RFLP (restriction fragment length polymorphism) techniques were used for the analysis of HLA-A, -B, -C, DRBl genes and HLA-DQAl, DQBl, DPBl genes, respectively. The results of B-lymphoblastoid cells used for control experiment were consistent with the previous data identified in the 11th International Histocompatibility Workshop. Seventeen, 23, 16, 8, 16, 13 and 37 types of HLA-A, B, C, DQAl, DQBl, DPBl and DRBl alleles were found, respectively, in a total of unrelated 120 Korean individuals. The most frequent HLA alleles were $A^*$02 (27.0%), B$^*$40 (17.6%), Cw$^*$01 (19.2%), DQAl$^*$0301 (32.1%), DQBl$^*$0303 (12.9%), DPBl$^*$0501 (31.3%) and DRBl$^*$1501 (9.2%) among Koreans. This study shows that DNA typing method using PCR technique is a relatively simple, fast and practical tool for the determination of the HLA-class I and II genes. Moreover, the data of HLA gene frequencies could be useful for the Korean database before clinical applications, including organ and unrelated bone marrow transplantation, anthropological study, disease association and individual identification.

HLA 유전자군은 인간의 유전자 중에서 가장 높은 유전적 다형성을 보이며, 분석방법에 따라 판정할 수 있는 대립유전자의 수에 많은 차이가 있다. 현재까지 혈청학적 방법을 이용하여 HLA항원형 구분을 하였으나, 최근 골수이식 등 여러 HLA활용분야에서 HLA유전자형 분석이 요구되고 있어, 많은 수의 HLA유전자형을 쉽고 정확하게 구분할 수 있는 HLA DNA typing 방법이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 HLA-A, B, C, DRBI 유전자형 구분은 PCR-SSP 방법을, HLA-DQAl, DQBl, DPBl 유전자형 구분은 PCR-RFLP 방법을 사용한 HLA DNA typing 방법으로 한국인에서 HLA 유전자형을 구분하고자 하였다. 본 방법을 이용하여 HLA형이 규명된 B-임파아구 표준세포에서 DNA typing을 실시하였을 때, 11차 국제 조직적 합성학회에서 발표된 결과와 모두 일치하였다. 한국인에서 HLA-A, -B, -C 대 립 유전자는 17종, 23종, 16종이 확인되었으며, HLA-DQAl, -DQBl, -DPBl, -DRBl 대립유전자는 8종, 16종, 13종, 37종이 확인되었다. 한국인에서 빈도가 높은 HLA-class I 유전자는 HLA-A 유전자에서 $A^*$02가 27.0%였으며 HLA-B 유전자에서 는 $B^*$40이 17.6%를 나타내 었고 HLA-C 유전자에서는 Cw$^*$0101이 19.2%로 가장 높은 빈도를 나타내었다. 한국인에서 가장 빈도가 높은 HLA-class II 유전자는 DQAl 유전자에서 DQAl$^*$0301이 32.1%였고, DQBl 유전자에서는 DQBl$^*$0303이 12.9%를 나타내었으며, DPBl 유전자에서는 DPBl$^*$0501이 31.3%였고 DRBl 유전자에서는 DRBl$^*$1501이 9.2%를 나타내었다. 본 연구에서 실시한 HLA DNA typing 방법은 비교적 빠른 시간 내에 많은 종류의 HLA 대립 유전자형을 정확하게 구분할 수 있으므로 앞으로 tissue typing 실험실에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 또한 DNA typing방법을 이용하여 분석한 한국인의 HLA-class I, II 유전자군의 유전자형 빈도는 골수이식을 비롯한 각종 이식검사, 특수 질환 관련검사나 인류유전학연구 등 HLA 유전자의 임상적 활용을 위한 자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.