Кілерні імуноглобуліноподібні рецептори (Killer immunoglobulin-like receptors — KIR або KIR-рецептори) — це рецептори, які в основному присутні на плазматичній мембрані натуральних клітин-кілерів (NK-клітин). Вони відіграють важливу роль в імунній системі ссавців. NK-клітини використовують KIR для виявлення патологічних клітин, таких як пухлинні або інфіковані клітини [2].
KIR-рецептори регулюють функцію NK-клітин шляхом взаємодії з різними лігандами на поверхні клітин, тим самим визначаючи, чи слід активувати NK-клітини або інгібувати їх, перешкоджаючи знищенню клітини, на яку вони направлені. Гени, що кодують ці білки, демонструють значну варіативність за рахунок змінного генного складу, кількості копій та алельного поліморфізму. Комбінація генів KIR та їх лігандів має значення в різних клінічних ситуаціях, включаючи трансплантацію гемопоетичних стовбурових клітин та солідних органів, а також прогресування інфекційних захворювань. Визначення генів KIR використовується як фактор у виборі оптимальних донорів стовбурових клітин, оскільки варіації гаплотипів у реципієнта та донора дають різні клінічні результати [7].
Родина генів KIR наразі складається з 15 генних локусів (KIR2DL1, KIR2DL2/L3, KIR2DL4, KIR2DL5A, KIR2DL5B, KIR2DS1, KIR2DS2, KIR2DS3, KIR2DS4, KIR2DS5, KIR3DL1/S1, KIR3DL2, KIR3DL3 та два псевдогени, KIR2DP1 і KIR3DP1), кодованих у ділянці розміром 100-200 тис. п. н. комплексу лейкоцитарних рецепторів (Leukocyte Receptor Complex – LRC), розташованому на хромосомі 19 (19q13.4) [7].
LRC містить великий (1 млн. п. н.), щільний кластер швидко еволюціонуючих імунних генів, який містить гени, що кодують інші молекули клітинної поверхні з характерними Ig-подібними позаклітинними доменами. Ці гени включають, від центромери до теломери, лейкоцитарні імуноглобуліноподібні рецептори (Leukocyte Immunoglobulin-like Receptors) та лейкоцитарні-асоційовані імуноглобуліноподібні рецептори (Leukocyte-Associated Immunoglobulin-like Receptors), FcGammaR, а також природний цитотоксичний рецептор 1 (NCR1). Крім того, розширений комплекс лейкоцитарних рецепторів містить гени, що кодують імуноглобуліноподібні лектини, що зв'язують сіалову кислоту (SIGLEC), та представників родини CD66, таких як гени карциноембріонального антигену (CEA), а також гени, що кодують трансмембранні адаптерні молекули DAP10 та DAP12.
Організація генів KIR
Гени KIR мають різну довжину від 4 до 16 тис. п. н. (повна геномна послідовність) та можуть містити від чотирьох до дев'яти екзонів. Гени KIR класифікуються як такі, що належать до однієї з трьох груп відповідно до їх структурних особливостей: 1) гени типу I KIR2D, які кодують два позаклітинні доменні білки з конформацією D1 і D2; 2) структурно відмінні гени KIR2D типу II, які кодують два позаклітинні доменні білки з конформацією D0 і D2; а також 3) гени KIR3D, які кодують білки з трьома позаклітинними Ig-подібними доменами (D0, D1 і D2).
(Джерело посилання — https://www.ebi.ac.uk/ipd/kir/about/#lrc)
Гаплотипи KIR
Залежно від генетичного складу, генотипи KIR можна розділити на дві великі групи гаплотипів: A та B. Ці групи гаплотипів спочатку розрізняли за допомогою поліморфізму довжини рестрикційних фрагментів (Restriction Fragment Length Polymorphism), причому наявність фрагмента HindIII розміром ~24 тис. п. н. вказувала на гаплотип групи B. Однак, на даний момент ці групи гаплотипів розрізняються за кількістю та комбінацією присутніх генів KIR. Згідно з цим новим визначенням груп гаплотипів KIR, гаплотипи групи A, як правило, не змінюються в своїй генній організації, маючи всі чотири основні гени, а також KIR2DL1, KIR2DL3, KIR3DL1, KIR2DS4 та KIR2DP1.
Гаплотипи групи B демонструють набагато більшу варіативність за кількістю та комбінацією присутніх генів KIR і характеризуються наявністю одного або декількох генів KIR2DL2, KIR2DL5A/B, KIR2DS1, KIR2DS2, KIR2DS3, KIR2DS5 та KIR3DS1. Гаплотипи групи B мають більшу варіативність за кількістю присутніх генів. Вони мають від одного до п'яти активуючих KIR (а саме KIR2DS1, KIR2DS2, KIR2DS3, KIR2DS5 та KIR3DS1) і можуть включати інгібуючі гени KIR, які, як відомо, відсутні в гаплотипах групи A (тобто KIR2DL2 та KIR2DL5).
Білки KIR
Білки KIR мають характерні Ig-подібні домени у своїх позаклітинних ділянках, які в деяких білках KIR беруть участь у зв'язуванні лігандів HLA класу I. Вони також мають трансмембранні та цитоплазматичні ділянки, які є функціонально важливими, оскільки визначають тип сигналу, що передається до NK-клітин. Білки KIR можуть мати два або три Ig-подібні домени (відповідно KIR2D або KIR3D), а також короткі або довгі цитоплазматичні хвости (позначені як KIR2DS або KIR2DL). Білки KIR з двома доменами поділяються на дві групи залежно від походження дистальних Ig-подібних доменів, присутніх у мембрані. Білки KIR2D типу I (KIR2DL1, KIR2DL2, KIR2DL3, KIR2DS1, KIR2DS2, KIR2DS3, KIR2DS4 і KIR2DS5) мають мембрано-дистальний Ig-подібний домен, подібний за походженням до Ig-подібного домену KIR3D D1, але не мають домену D0. Цей Ig-подібний домен D1 кодується головним чином четвертим екзоном відповідних генів KIR. Білки KIR2D типу II, KIR2DL4 і KIR2DL5, мають мембрано-дистальний Ig-подібний домен, подібний за послідовністю до домену D0, присутнього в білках KIR3D, однак KIR2D типу II не мають домену D1. Довгі цитоплазматичні хвости зазвичай містять два імунні інгібіторні мотиви на основі тирозину (Immune Tyrosine-based Inhibitory Motifs), які передають сигнали до NK-клітин. Короткі цитоплазматичні хвости мають позитивно заряджений амінокислотний залишок у своїй трансмембранній ділянці, що дозволяє їм асоціюватися з сигнальною молекулою DAP12, здатної генерувати сигнал активації [1].
(Джерело посилання — https://www.ebi.ac.uk/ipd/kir/about/#lrc)
Роль NK-клітин була досліджена в умовах трансплантації солідних органів.
Відомо, що NK-клітини проникають в алотрансплантати нирок і частіше зустрічаються в периферичній крові пацієнтів з гострим відторгненням трансплантата. Було показано, що інгібуючий ліганд KIR-KIR відіграє роль у підвищеному ризику хронічного відторгнення та зниженні довгострокової виживаності трансплантата. KIR2DS4 та KIR2DS5 були пов'язані з результатами трансплантації нирок у пацієнтів з гломерулярним нефритом. KIR2DS4 частіше зустрічався у пацієнтів з гострим відторгненням трансплантата, тоді як KIR2DS5 був пов'язаний зі зменшенням відторгнення. Міжіндивідуальні відмінності в генотипах лігандів KIR та HLA класу I, пов'язані з відмінностями в реактивності NK-клітин, впливають на донор-специфічну антитілозалежну клітинну цитотоксичність, опосередковану антитілами NK-клітин, в алотрансплантатах органів. Крім того, було виявлено відмінності в кількості CD8+ Т-клітин, що експресують KIR2D, між реципієнтами трансплантатів печінки з гострим відторгненням і без нього, що свідчить про роль рецепторів KIR у результатах алотрансплантації печінки [6].
У контексті інфекційних захворювань було показано, що молекули KIR виявляють вплив у різних ситуаціях. Було показано, що захист від прогресування ВІЛ-інфекції пов'язаний з присутністю KIR3DL1 та його ліганду HLA-B Bw4, особливо за наявності 80I. Нещодавно було показано, що у осіб, які мають HLA-B*57, варіант молекули KIR3DL1 пов'язаний з винятковим контролем вірусного навантаження та уповільненням прогресування захворювання.
KIR-типування при трансплантації гемопоетичних стовбурових клітин. KIR-типування при трансплантації гемопоетичних стовбурових клітин викорстовується при KIR-генотипуванні високої роздільної здатності, та застосовується дедалі частіше в дослідженнях алельних варіацій, що присутні у родині генів KIR. Алельні варіації генів KIR пов'язують із результатами трансплантації гемопоетичних стовбурових клітин та солідних органів, що свідчить про необхідність подальшого вивчення цих генів на цьому рівні. Аллельна варіація в генах KIR дозволяє характеризувати осіб за різними рівнями експресії, причому алелі з високою та низькою експресією забезпечують сильніші та слабші інгібуючі сигнали [6].
Генотипування KIR та HLA-C для оцінки ризику ускладення вагітності.
Протягом першого триместру вагітності трофобластичні клітини з бластоцисти проникають у стінку материнської матки, сприяючи формуванню плаценти. Дефект у процесі формування плаценти може призвести до різних порушень, таких як передчасні пологи, прееклампсія, затримка росту плода або втрата вагітності. Дослідження показали, що частина регуляції процесу формування плаценти відбувається під впливом місцевого імунного розпізнавання. Трофобластичні клітини експресують високі рівні HLA-C, які розпізнаються KIR-рецепторами та uNK-клітинами (природними кілерними клітинами матки). KIR експресуються з високополіморфної родини генів. Ці гени групуються та класифікуються на гаплотип A (переважно інгібуючі KIR) та гаплотип B (переважно активуючі KIR). Наявність активуючих KIR (гаплотип B) забезпечує захист від ускладнень вагітності, тоді як їх відсутність (гаплотип A) збільшує ризик ускладнень. Баланс між активацією та інгібуванням дозволяє вивільняти цитокіни, які сприяють трофобластичній інвазії плаценти.
Дослідження на генотипування KIR та HLA-C — це генетичні дослідження, які визначають гаплотип особи на основі генів KIR та виконують молекулярне типування алелей антигенів лейкоцитів людини (HLA-C класу I) на рівні алельної групи. Результат дозволяє оцінити ризик ускладнень вагітності на основі наявного гаплотипу, що дає змогу призначити лікування для кращої репродуктивної відповіді. Дане дослідження відбується при сукупності методів PCR SSP і PCR SSO, та в першу чергу рекомендується у випадках репродуктивних порушень [4].
Також було проведено дослідження Вільчинською та ін., 2020 “Гени KIR та HLA-C при чоловічому безплідді” [8], яке опубліковане у журналі “Journal of Assisted Reproduction and Genetics”. Це новаторське дослідження знаменує собою перше вивчення ролі генів KIR при чоловічому безплідді. Використовуючи саме набір від німецької компанії inno-train KIR-Ready Gene, автори статті провели аналіз генотипу учасників цього дослідження. Їхні висновки справді вражають: «У цій роботі нам вдалося показати значні відмінності в профілі генів KIR між чоловіками, які мають дітей від природного зачаття, та чоловіками, які брали участь із своїми партнерками в екстракорпоральному дослідженні» [3].
Набір для KIR-типування KIR-Ready Gene від вищезгаданої компанії inno-train дозволяє виявлення всіх 15 генів KIR (включаючи псевдогени), виявлення всіх відомих алельних варіантів з важливими фенотипами, наприклад:
- 2DL4 (диференціація первинних алелів 2DL4*001–*006 та делеційних алелів 2DL4*007–*009);
- 2DL5 (диференціація експресованих алелів 2DL5A*001, A*005, A*012 або 2DL5*003 та неекспресованих алелів 2DL5B*002, B*004, B*006-013);
- 2DS4 (диференціація первинних алелів 2DS4*001, *002 та делеційних алелів 2DS4*003, *004, *006);
- псевдоген 3DP1 (розрізнення двох поліморфізмів, здебільшого пов'язаних з наявністю або відсутністю 2DL1; диференціація 3DP1*003 (2DL1 присутній) та 3DP1*001, *002 (2DL1 відсутній).
Набір на визначення також включає інтегрований негативний контроль, попередньо дозовані та висушені суміші праймерів, готовий до використання буфер для ПЛР (ReadyPCR) та власне сам метод базується на принципу послідовно-специфічного праймування (Sequence Specific Priming – SSP-PCR).
Молекулярно-біологічні системи детекції SSP від inno-train базуються на полімеразній ланцюговій реакції (ПЛР), яка дозволяє ампліфікувати визначені послідовності ДНК. Після успішної ампліфікації цільова послідовність геномної ДНК присутня у виявленій концентрації. Оцінка результату проводиться за допомогою електрофорезу в агарозному гелі. В електричному полі результати ампліфікації розділяються за розміром. Під УФ світлом смуги візуалізуються за допомогою інтеркаляції бромистого етидію та можуть бути збережені для подальшої документації [2].
ВИСНОВКИ
Отже, кількість і тип генів KIR суттєво варіюють між людьми. Генотипування на основі принципу SSP-PCR є найпоширенішим методом оцінки вмісту генів KIR через простоту процедури, доступність набору та зрозумілу інтерпретацію результатів на відміну від інших методів типування, які вимагають значного часу для всебічної обробки ПЛР-даних та складної інтерпретації, що значно обмежує їх корисність [5]. Також KIR-типування все частіше використовується в діагностиці безпліддя, оскільки допомагає діагностувати саме імунологічне безпліддя, причини невдалої імплантації ембріонів та викиднів; дозволяє проводити лікування з високою ймовірністю успіху.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. https://www.ebi.ac.uk/ipd/kir/ — IPD-KIR Database.
2. https://www.inno-train.de/en/home-ssp-pcr/kir-typing/.
4. https://www.synlab-sd.com/en/exame/genotipagem-kir-hla-c-2/.
5. Andrea A. Zachary and Mary S. Leffell (eds.), Transplantation Immunology: Methods and Protocols, Second Edition, Methods in Molecular Biology, vol. 1034, DOI 10.1007/978-1-62703-493-7_12.
6. Downing, J., D’Orsogna, L. High-resolution human KIR genotyping. Immunogenetics 74, 369–379 (2022). https://doi.org/10.1007/s00251-021-01247-0.
7. Trowsdale J. Genetic and functional relationships between MHC and NK receptor genes. Immunity. 2001 Sep;15(3):363-374. DOI: 10.1016/s1074-7613(01)00197-2.
8. Wilczyńska, K., Radwan, P., Krasiński, R. et al. KIR and HLA-C genes in male infertility. J Assist Reprod Genet 37, 2007–2017 (2020). https://doi.org/10.1007/s10815-020-01814-6.
(Джерело посилання — inno-train Diagnostik GmbH)
