The impact of next-generation sequencing technologies on HLA research

Journal of Human Genetics 60, 665-673; doi: 10.1038/jhg.2015.102; Published Online 27 August 2015


この10年間における次世代塩基配列決定(NGS)技術の発展により、個人の全ゲノム解析の道が開かれた。免疫に関与する分子として広く研究されているヒト白血球抗原(HLA)は、NGS技術の恩恵を受けてその解析が進んできた。HLA領域は、6p21の3.6 Mbのヒトゲノム断片で、主に自己免疫疾患の、100以上の異なる疾患に関連している。最近、さまざまな薬剤のもたらす重篤な副作用が特定のHLA対立遺伝子に関連することが分かり、HLA領域が大きな注目を浴びている。HLA遺伝子の性質は複雑であるため、従来の直接塩基配列決定法ではHLA遺伝子のゲノム構成を包括的に解明することができない。これまでのところ、NGSを用いたいくつかのハイスループットHLAタイピング法が開発されている。HLA研究においてNGSは、HLAの完全な塩基配列の解読を促進し、また、HLA遺伝子の転写や発現調節、エピジェネティクスといった調節機構についての理解を進めることも期待されている。さらにNGSは、HLAオミックスの解析をも可能にしうる点が重要である。本総説では、NGSがHLA研究に与える影響を、臨床応用の可能性を中心にまとめる。

Kazuyoshi Hosomichi, Takashi Shiina, Atsushi Tajima & Ituro Inoue

In the past decade, the development of next-generation sequencing (NGS) has paved the way for whole-genome analysis in individuals. Research on the human leukocyte antigen (HLA), an extensively studied molecule involved in immunity, has benefitted from NGS technologies. The HLA region, a 3.6-Mb segment of the human genome at 6p21, has been associated with more than 100 different diseases, primarily autoimmune diseases. Recently, the HLA region has received much attention because severe adverse effects of various drugs are associated with particular HLA alleles. Owing to the complex nature of the HLA genes, classical direct sequencing methods cannot comprehensively elucidate the genomic makeup of HLA genes. Thus far, several high-throughput HLA-typing methods using NGS have been developed. In HLA research, NGS facilitates complete HLA sequencing and is expected to improve our understanding of the mechanisms through which HLA genes are modulated, including transcription, regulation of gene expression and epigenetics. Most importantly, NGS may also permit the analysis of HLA-omics. In this review, we summarize the impact of NGS on HLA research, with a focus on the potential for clinical applications.