Benedict Matern

Bio-informatica speelt een steeds prominentere rol in de analyse van HLA en de bijdrage daarvan aan wetenschappelijke vooruitgang. Elke verbetering in de tools voor moleculaire analyse en de technieken die hiervan gebruikmaken, brengt nieuwe methoden voort om wetenschappelijke vragen te benaderen. Verbeteringen in bio-informatische methoden stellen ons in staat om nieuwe wetenschappelijke vragen te formuleren, wat een zelfbestendigende cyclus creëert. Dit proefschrift bespreekt mijn gebruik van bio-informatica om wetenschappelijke bijdragen te leveren aan ons begrip van immunogenetica, HLA en de MHC, en hoe deze ideeën van toepassing zijn op klinische diagnostiek. HLA-diagnostiek is geëvolueerd van serologische typering naar exon-gebaseerde moleculaire genotypering, de identificatie van volledige gensequenties en het ophelderen van volledige MHC-haplotypen. Het is essentieel dat onze denkwijzen aansluiten bij de evoluerende technologie om ons potentieel in het begrijpen van HLA en immunogenetica volledig te realiseren.

Dit proefschrift beschrijft een tweeledige benadering van wetenschappelijke ontwikkelingen. In de eerste sectie (Regels en Tools van HLA-analyse) heb ik technieken beschreven die moleculaire analyse mogelijk maken en hoe we deze kunnen gebruiken om wetenschappelijke vragen te beantwoorden. Hoofdstuk 2 beschrijft inspanningen voor het verzamelen en cureren van sequenties in standaarddatabases, wat resulteert in meer gegevens van hoge kwaliteit voor sequentie-analyse en diagnostiek. Het verzamelen en indienen van allelsequenties is een moeilijk en tijdrovend project, maar de beschikbaarheid van volledige referentiesequenties is cruciaal voor het identificeren van HLA-polymorfisme. Inspanningen om dit proces te vereenvoudigen zijn van grote waarde voor de gemeenschap. Samenwerking is cruciaal voor succesvolle wetenschappelijke inspanningen, wat tot uiting komt in Hoofdstuk 3. Meerdere laboratoria hebben monsters en sequentiegegevens bijgedragen aan een gezamenlijk workshop-onderdeel, wat leidde tot een waardevolle uitbreiding van de IPD-IMGT/HLA-database. Naarmate ons begrip van de MHC vordert, zal ook de inhoud van IPD-IMGT/HLA toenemen, waarbij de gemeenschap referentiegegevens nodig blijft hebben om HLA-polymorfisme te begrijpen.

Het targeten en verzamelen van hoogwaardige HLA-sequenties begint gewoonlijk met PCR; een succesvolle techniek hiervoor wordt beschreven in Hoofdstuk 5. Deze assay is kritisch geanalyseerd en er is bewezen dat de resulterende amplificatie producten oplevert die zowel nauwkeurig als betrouwbaar zijn. We hebben ook aangetoond dat dit product geschikt is voor gebruik op toepasselijke sequentieplatformen en daaropvolgend gebruik in diagnostiek en typering met hoge doorvoer. Hoofdstuk 4 beschrijft onze bijdrage aan het introduceren van een nieuwe analysetechniek in de klinische diagnostiek. In een diagnostische setting is het waardevol om een tool te hebben die snel en goedkoop HLA kan typeren zonder ruimte voor ambiguïteiten en fouten. Het toepassen van een nieuwe techniek (bijv. MinION) brengt uitdagingen met zich mee, die zijn aangepakt door een gerichte inspanning om analysetechnieken te identificeren die deze overwinnen. Onze technieken werden gevalideerd, wat aantoont dat dit platform als diagnostisch hulpmiddel kan worden gebruikt.

In de tweede sectie (Wat zit er in een haplotype?) heb ik onze bijdragen aan het begrip van MHC-haplotypen en immunogenetica beschreven. Het belang van volledig gen-polymorfisme werd besproken in Hoofdstuk 6, waarin we aangaven hoe uitgebreid polymorfisme van HLA-DRA haplotypetpatronen indiceert. Beperking van analyse tot exonen kan een onvolledig beeld geven van een HLA-gen. Het uitbreiden van de analyse naar intron- en UTR-sequenties geeft belangrijke inzichten in de evolutionaire geschiedenis van HLA-DRA en hoe het ons begrip van DR~DQ-haplotypen herformuleert. Hoofdstuk 7 gaat in op het belang van UTR-polymorfisme door de rol ervan te demonstreren bij het verdelen van DRB1*13-alleelgroepen. Het aantonen dat allelen in deze groep geen karakteristieke epitopen bezitten, suggereert dat de definitie van de DRB1*13-groep opnieuw moet worden bekeken.

Het definiëren van alleelgroepen op basis van functionele verschillen is bijzonder uitdagend in de HLA-DP-regio. Dit is onderzocht in Hoofdstuk 8, waar DPA1~Promoter~DPB1-haplotypen werden gedefinieerd en geclusterd op basis van de intergene promotersequenties. Het correleren van de promoterpatronen met hypervariabele regio's toonde aan dat clustering van DP-haplotypen via deze methode een effectievere manier kan zijn om over deze unieke regio na te denken, wat mogelijk leidt tot een functionelere nomenclatuur. Alleelgroepen en hun correlaties met nomenclatuur en immunogenetica stonden ook centraal in Hoofdstuk 9, waar we de serologische specificiteit van HLA-allelen voorspelden op basis van aminozuurpatronen. Inspanningen om serologische typering te identificeren kunnen helpen bij het vinden van toegestane mismatches bij transplantatie.

Samen hebben deze projecten een verhaal gecreëerd over de rol van bio-informatica in HLA en immunogenetica. De veelzijdige en brede benaderingen van bio-informatica maken het uitermate geschikt voor deze vakgebieden. Ik heb deze benaderingen toegepast om patronen in HLA-sequenties te identificeren en om te observeren hoe deze bijdragen aan MHC-haplotypen en immunogene epitopen. Bio-informatica heeft mij de instrumenten en methodologie gegeven die ik nodig heb om wetenschappelijke vragen te benaderen met effectieve technieken en biedt nieuwe manieren om over problemen na te denken.