HLA抗原

HLA(human leukocyte antigen ,人類白細胞抗原)系統是目前所知人體最複雜的多態系統。自1958年發現(Jean Dausset)第一個HLA抗原,到20世紀70年代,HLA便成為免疫遺傳學、免疫生物學和生物化學等學科的一個重要新興研究領域。現在,已基本弄清其系統的組成、結構和功能,闡明了其理化性質和生物學作用。這些研究成果不僅具有重要的理論意義,而且具有巨大的生物醫學價值。

一.人類白細胞抗原

本質及結構

HLA是具有高度多態性的同種異體抗原,其化學本質為一類糖蛋白,由一條α重鏈(被糖基化的)和一條β輕鏈非共價結合而成。其肽鏈的氨基端向外(約占整個分子的3/4),羧基端穿入細胞質,中間疏水部分在胞膜中。HLA按其分布和功能分為Ⅰ類抗原和Ⅱ類抗原。

遺傳控制

HLA受控於稱作人類主要組織相容性複合體(MHC)的基因簇。HLA定位於第6染色體短臂上。

 HLAⅠ類抗原的特異性取決於α重鏈,由HLA-A、B、C位點編碼;其β輕鏈是β2-微球蛋白,編碼基因在第15染色體。HLAⅡ類抗原受控於HLA-D區(包含5個亞區),由其中的A基因和B基因分別為α重鏈和β輕鏈編碼,抗原多態性取決於β輕鏈。以上各基因(名稱為WHO命名委員會1975年修訂)均系多態性位點(復等位),且共顯性。如果把MHC作為一個整體來看待,其多態性則更為突出。保守地估計,至少存在1300個不同的單體型,相應地約有17×107個基因型。這就是除同卵雙生子以外幾乎無HLA相同者的遺傳基礎,從而HLA可視作個體的“身份證”。

HLA的生物學功能

靶功能

HLAⅠ類抗原分布於所有有核細胞。其抗原特異性在於肽鏈抗原決定簇的特定胺基酸順序。這些抗原可被外來物質例如某種病毒或化學物質加以改變,當這些基因產物被改變之後,便成為自身免疫原,成為免疫排除的耙子。可見,耙功能的實質在於“識別自我”,以保證機體的完整性。因此,分布於所有細胞及其多態性這一特點十分重要。

識別功能

HLA的識別功能實指在免疫反應中特有的協同作用。抗體在B細胞生成,但在多數情況下,需要巨噬細胞和T淋巴細胞參與。其過程是:抗原經巨噬細胞處理後,抗原信息傳遞給T輔助細胞,後者再將信息傳給B細胞,使B細胞進而分化生成專一抗體。在這個過程中,T輔助細胞不僅識別致敏巨噬細胞上的抗原,同時也要識別巨噬細胞是否與其本身的Ⅱ類抗原相一致。就是說,只有巨噬細胞的單體型和T輔助細胞的單體型相一致時,T輔助細胞才被激活,從而使免疫反應在嚴密的遺傳控制下進行。

對蛋白質抗原的處理與加工

HLA-I類分子:內源性抗原的遞呈分子

HLA-II類分子:外源性抗原的遞呈分子

調節免疫應答

*形成MHC-抗原肽-TCR複合物,啟動免疫應答

*在TCR特異性識別APC所提呈的抗原肽過程中,必須同時識別與抗原肽結合成複合物的MHC分*子,才能產生T細胞激活的信號

*mhc限制性:免疫細胞間相互作用時,除細胞受體識別相應抗原決定簇外,細胞間還必須識別相應的MHC分子

*MHC分子是T細胞活化的協同刺激分子:CD4----MHCII、CD8----MHCI*調節免疫應答強弱
參與T細胞的分化
誘導同種免疫應答

醫學價值

與器官移植

HLA的研究原初是在器官移植研究推動下開展起來的。

故此,HLA又稱移植抗原。臨床實踐表明,同種異體移植(除同卵雙生子外)的排斥應是成功率的最大障礙。在遺傳學中,MHC是作為一個單位孟德爾式傳遞的。因此,同胞之間可有HLA相同、半相同和不同3種情況。實踐證明,HLA相同的同胞供者的腎移植,90%以上效果良好;單體型不同的供者,效果明顯下降;兩單型皆不同者則很少存活。HLA本質和功能的揭示,為移植配型提供了重要的理論依據。可以說,器官移植是當代醫學一項重要成就。

作為某些疾病的遺傳標誌

1972年Russel第一個報告銀屑病(牛皮癬)患者攜帶HLA-B13或HLA-B17。此後陸續發現大量其它疾病與特定的HLA相關,其中,HLA-B27抗原見於大約90%的強直性脊椎炎病人,以至使HLA分型具有了診斷價值,甚至,能較早地證實疾病亞型之間的臨床區別,例如,尋常銀屑病與HLA相關,而膿皰性銀屑病則不然;青少年性胰島素依賴型糖尿病與HLA-B8、HLA-Bw15和HLA-B18相關,而晚期發作型糖尿病並無這種相關。因此,特定類型的HLA便成為某些疾病的遺傳標誌。例如,常染色體隱性遺傳的腎上腺皮質增生症是由於21-羥化酶缺乏。套用HLA抗原多態性作群體關聯分析和家系連鎖分析,發現有兩個羥化酶位點(21-OHA和21-OHB)與HLA-B、DR緊密連鎖。依此,可用HLA作出產前診斷。在優生學中,可以根據現有資料,對某些疾病推算出孩子患病的相對風險率。另一方面,關於HLA與長壽的關係,亦形成一個研究熱點。

與法醫

HLA因其高度多態性而成為最能代表個體特異性並伴隨個體終身的穩定的遺傳標誌,在無關個體之間HLA型別完全相同的幾率級低。法醫學通過HLA基因型或表型檢測進行個體識別以“驗明正身”,同時因其單倍型遺傳特徵,也是親子鑑定的重要手段。

HLA高分辨型技術隨著醫學的發展,像白血病、地中海貧血等能用最新的基因技術進行分型檢測,再尋找合適的供體進行移植治療。目前通過HLA高分辨分型的外周血幹細胞移植技術能大大提高配型效果,使患者的康復更快,更有保證。

骨髓與器官移植是治療白血病、癌症等人類重大疾病的有效手段,而在移植過程中人類白細胞抗原(HLA),是決定移植排斥反應高低的重要因素。在進行骨髓和其它器官移植時,供者和受者之間人類白細胞抗原(HLA)相容程度越高,排斥反應的發生率就越低,移植成功率和移植器官長期存活率就越高;反之,就越容易發生排斥反應。雖然直系親屬間HLA完全匹配的機率較高,但是由於我國白血病患者多為獨生子女,在骨髓庫中尋找與患者HLA完全匹配的志願者,成為發現供者的主要途徑。

目前我國骨髓庫中的HLA分型數據多數是低分辨的,並不能確保供者和患者的HLA真正匹配,患者往往需要和多個低分辨匹配的志願者進行高分辨復核才能找到真正合適的供者。有的患者與數十個低分辨匹配的志願者進行覆核後,發現他們均不是合適的供者,甚至有的患者只能在HLA部分匹配的情況下就進行骨髓移植,導致術後出現嚴重的排斥反應,需要服用大量藥物來維持生命。此外,高解析度配型費用昂貴,如果捐髓者本人是中華骨髓庫的註冊志願者,捐者和患者一次高配的費用是7200元(每人3600元),如果捐者不是註冊志願者,費用則是10000元(每人5000元),如此高的檢測費用患者通常難以承受。因此,必須儘快實現“高分入庫”,從根本上降低檢測費用,提高HLA配型效率。

為改變目前落後的HLA匹配手段,目前通過高分辨分型的外周血幹細胞移植技術能大大提高配型效果,使患者的康復更快,更有保證。該方法套用新一代的測序技術,只需通過一次實驗就能夠讀取數千份樣本的HLA序列數據,並一次性達到HLA分型的最高解析度,同時還可發現新的等位基因。在檢測通量、數據質量、成本控制等方面都有質的飛躍。套用這種新技術進行高分辨配型,成本不到傳統技術的一半,但真正做到了“低分價格,高分數據”,能避免多次配型給患者造成的額外經濟負擔,也為治療爭取寶貴的時間。

最新HLA高分辨分型技術,使建立高分辨HLA資料庫成為可能,不僅有利於快速準確地找到合適供者,大大地提高骨髓庫的使用率,使其更好的服務於患者,而且可以為HLA的科學研究與技術創新提供基礎性的數據支持。

二.高級體系結構

簡介
HLA(高級體系結構,HighLevelArchitecture)

在美國國防建模與仿真辦公室(DMSO)1995年10月制定的建模與仿真主計畫(MSMP)中,提出了未來建模/仿真的共同技術框架。它包括三個方面:高層體系結構(HLA)、任務空間概念模型(CMMS)和數據標準(DS)。它們的共同目標是實現仿真間的互操作,並促進仿真資源的重用,具體地說,就是通過計算機網路使得分散分布的各仿真部件能夠在一個統一的仿真時間和仿真環境下協調運行,且可以重複使用。HLA的基本思想就是使用面向對象的方法,設計、開發及實現系統不同層次和粒度的對象模型,來獲得仿真部件和仿真系統高層次上的互操作性與可重用性

。1996年8月DMSO正式公布了HLA的定義和規範。經過改進完善,HLA的規則、接口規範、對象模型模板三項內容已在2000年9月22日由美國IEEE標準化委員會正式定為IEEE1516,IEEE1516.1,IEEE1516.2HLA標準。OMG,北約M&S組織也採納HLA作為標準。
組成
(1)對象模型模板(OMT):是對仿真中的對象、對象屬性和對象間信息互動的格式和內容進行定義的標準化描述。(2)框架與規則集:HLA共定義了10條規則,描述仿真和聯邦成員的職責,以確保一個聯邦內仿真的正確互動。其中前5條規則規定一個聯邦必須滿足的要求,而後5條規則則是一個聯邦成員必須滿足的條件。(3)聯邦成員訪問RTI的接口規範:描述在操作過程中的仿真互動方式,提供了盟員與RTI之間功能接口,描述了六類服務,共101個操作。

模型模板(OMT)

HLA中的對象模型主要用來描述兩類系統,一類是用來描述聯邦中的各個聯邦成員,即創建各單個的HLA仿真的對象模型(SOM)。另一類是用來描述一個聯邦中相互之間存在信息交換特性的那些聯邦成員,即創建HLA的聯邦對象模型(FOM)。無論是描述SOM還是描述FOM,OMT的主要目的都是為了便於仿真系統的互操作和仿真部件的重用。

OMT作為對象模型的模板規定了記錄這些對象模型內容的標準格式和語法。但對於對象模型如何建立,OMT必須記錄哪些內容,OMT本身並沒有說明。OMT是HLA實現互操作和重用的重要機制之一,由以下幾個表格組成:

·對象模型鑑別表:用來記錄鑑別HLA對象模型的重要信息;

·對象類結構表:用來記錄聯邦/仿真中的對象類及其父類一子類關係;

·互動類結構表:用來記錄聯邦/仿真中的互動類及其父類一子類關係

;·屬性表:用來說明聯邦/仿真中對象屬性的特性;

·參數表:用來說明聯邦/仿真中互動參數的特性;

·枚舉數據類型表:用來對出現在屬性表/參數表中的枚舉數據類型進行說明;

·複合數據類型表:用來對出現在屬性表/參數表中的複合數據類型進行說明;

·路徑空間表:用來說明一個聯邦中對象屬性和互動的路徑空間;

·FOM/SOM詞典:用來定義各表中使用的所有術語。

當描述一個聯邦或單個仿真系統(聯邦成員)的HLA對象模型時,它們都必須使用上述幾個表。即OMT對聯邦對象模型(FOM)和仿真對象模型(SOM)都適用。一個HLA對象模型至少要包含一個對象類或互動類,但在某些情況下,描述對象模型的一些表可能是空表。

 框架和規則集

(1)聯邦應該有一個聯邦對象模型FOM,該FOM應與HLA的OMT相容。FOM是說明HLA聯邦數據交換的手段,它記錄了聯邦成員對於在聯邦運行期間需相互交換的數據的內容、格式及數據交換的條件所達成的協定。

(2)在一個聯邦中,FOM中的所有對象應屬於各個成員而不應在RTI中。HLA中,將凡是與仿真有關的對象實體的表達放在聯邦成員中而不是放在RTI中,但是RTI可以擁有管理對象模型(MOM)中對象實例。

(3)在執行聯邦時,各成員中間所有FOM規定的數據交換必須通過RTI進行。HLA中,FOM中描述的對象或互動類的數據,都是聯邦成員之間可能需交換的數據,而成員之間要想實現交換數據,只有藉助於RTI提供的服務。

(4)在聯邦執行中,成員應按HLA接口規範與RTI互動,即訪問RTI應遵循接口規範。

(5)在聯邦執行中,在任一給定時間,一個對象屬性只能為一個成員所擁有。HLA中,不同成員可以擁有同一個對象實例的不同屬性。為了保證整個聯邦中數據的一致性,在任意給定時間最多只能讓一個聯邦成員擁有(從而有權改變其值)任意給定的對象實例的屬性。

(6)聯邦成員應有一個符合OMT規範的成員對象模型(SOM)。聯邦成員通常由實現仿真功能的仿真系統組成,SOM描述了它們為實現自己的仿真功能,需向外獲取(定購)及本身能向外提供(公布)的信息。

(7)成員應能更新和(或)使用其SOM中記錄的對象的屬性,能接收與傳送SOM中記錄的互動。聯邦成員在聯邦運行中向其它成員公布自己所負責建模的對象的屬性的數值,及藉助於RTI提供的服務接收自己想要的來自其它成員的屬性數據是各個聯邦成員的責任。

(8)成員應按SOM中的規定,在聯邦執行中動態地轉移與接收屬性的所有權。對HLA聯邦來說,實際仿真劇情的實現,常常要在具體的聯邦成員之間進行對象屬性所有權動態轉換,RTI通過"所有權管理"提供相應的服務,而具體的實現是聯邦成員之間的責任與合作。

(9)成員應按SOM中的規定,更新對象屬性的條件(如改變閥值)。HLA讓擁有某些對象屬性所有權的成員有權產生這些屬性的不斷變化的值(往往通過模型的解算得到),並由它負責通過RTI將不斷公布這些屬性值,從而使定購這些屬性的其它成員能得到這些屬性的值。

(10)成員應能管理局部時間,從而保證它能協調地與聯邦中的其它成員交換數據。HLA通過時間管理服務給聯邦成員提供了靈活的仿真時間推進的方法,從而使HLA可以適用於連續、離散或混和類型的仿真。但它需要聯邦成員自己管理自己的邏輯仿真時間(本地時間)。
編輯本段三.高級彙編

HLA(High Level Assembly)高級彙編

HLA是加州大學教授用來講解彙編語言編程和機器組織的一個工具,經過幾年的發展,如今已經成為了資深彙編語言程式設計師編寫可讀性強,功能強大的彙編程式的開發平台。

真正的彙編語言是不支持像ifwhilerepeatforbreakbreakif和try這樣的機器指令的。HLA只要一遇到這些語句,就把他們編譯成一個或多個真正的機器指令,儘管很方便,但是它並不是真正的彙編語言,只是一個為了可以編寫出方便閱讀,和思考的翻譯器!

對於真正的彙編程式設計師來說,它極大的增加了編寫彙編語言的工作效率!

但是對於一個想學習到真正彙編語言的人來說,使用它將不會達到目的的!雖然它編寫的一樣是彙編語言,但是它所用的不是真正的彙編機器指令集!

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