OncohematologyOncohematologyОнкогематология1818-83462413-4023Publishing House ABV Press87810.17650/1818-8346-2023-18-4-172-180BASIC RESEARCHФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРАКТИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЕ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕGene and genotype frequencies of immunoglobulin-like natural killer cell receptors in the population of Samara regionЧастоты генов и генотипов иммуноглобулиноподобных рецепторов натуральных киллерных клеток в популяции Самарской областиhttps://orcid.org/0000-0003-4934-5619KlyuchnikovD. Yu.КлючниковД. Ю.
Russian Federation

Dmitry Yu. Klyuchnikov 

159 Tashkentskaya St., Samara 443095

Дмитрий Юрьевич Ключников 

443095 Самара, ул. Ташкентская, 159

dklyuchnikov@cordbank.ruhttps://orcid.org/0009-0006-8884-871XTeterinaYu. Yu.ТетеринаЮ. Ю.
Russian Federation

159 Tashkentskaya St., Samara 443095

443095 Самара, ул. Ташкентская, 159

https://orcid.org/0000-0002-5608-1925TyuminaO. V.ТюминаО. В.
Russian Federation

159 Tashkentskaya St., Samara 443095,

89 Chapaevskaya St., Samara 443099

443095 Самара, ул. Ташкентская, 159,

443099 Самара, ул. Чапаевская, 89

https://orcid.org/0000-0002-4318-4247DavydkinI. L.ДавыдкинИ. Л.
Russian Federation

89 Chapaevskaya St., Samara 443099

443099 Самара, ул. Чапаевская, 89

Samara Regional Medical Centre “Dynasty”ГБУЗ «Самарский областной медицинский центр «Династия»Samara State Medical University, Ministry of Health of RussiaФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России091220231841721800812202308122023https://oncohematology.abvpress.ru/ongm/article/view/878

Background. The using of killer-cell immunoglobulin-like receptor (KIR) composition data is of increasing interest in clinical practice to select an optimal donor for allogeneic hematopoietic stem cell transplantation for treatment of hematologic malignancies to reduce graft versus host disease and the risk of relapse. It is also of interest to study the frequencies of KIR genes and genotypes in different populations. For the Russian Federation, KIR gene and genotype frequencies have been described for only a few relatively small samples and have not been fully studied. The study of KIR gene and genotype frequencies has not been conducted for the Samara region population to date.

Aim. To study the frequencies of KIR genes and genotypes in the population of Samara region and to compare the data with previously described Russian populations.

Materials and methods. To study the frequencies of KIR genes and genotypes, molecular genetic typing of 142 CBUs from the public cord blood bank of the Samara Regional Medical Centre “Dynasty” was performed. Molecular genetic typing of KIR genes was performed by polymerase chain reaction with sequence-specific primers with subsequent visualization of products in agarose gel. 16 KIR genes and pseudogenes were analyzed: 2DL1, 2DL2, 2DL3, 3DL1, 3DL2, 2DS1, 2DS2, 2DS3, 2DS4, 2DS5, 3DS1, 2DP1, 3DL3, 2DL4, 2DL5, 3DP1. KIR gene frequencies were determined by direct counting. Genotypes were determined using Allele Frequencies database. A determination B-content group was performed using the Donor KIR B-content group calculator. Statistical analysis was performed using the χ2 test.

Results. The highest frequency of KIR inhibitory genes was found for KIR2DL1 (98.6 %), KIR3DL1 (98.6 %), KIR2DL3 (96.5 %), KIR2DL5 (46.5 %), and KIR2DL2 (34.5 %). The most frequent among the activating receptor genes was KIR2DS4 (89.4 %), the frequencies of other KIR activating genes were KIR2DS2 – 45.1 %, KIR2DS1 – 35.9 %, KIR2DS3  33.8 %, and KIR2DS5 – 26.1 %. Comparative analysis of KIR gene frequencies in the population of Samara region and other Russian populations revealed certain differences. Significant differences in the frequencies of occurrence were found for KIR2DL3, KIR2DS4, KIR2DL2, KIR2DL5, KIR2DS3, KIR2DS5, as well as KIR2DP1 and KIR3DP1. Examination of 142 samples revealed 45 different genotypes: AA genotypes were detected in 30 % and Bx genotypes in 70 % of cases. AA genotype ID195 with a frequency of 5.6 % was detected, which has not been previously described in Russian populations. Among the Samara region population sample, only 3.5 % had the “best” status, 20.4 % had the “better” status, and 76.1 % had the “neutral” status of the B-content.

Conclusion. The results obtained in this sample on the frequencies of KIR genes and genotypes differ from the previously published data for the Russian Federation. Of interest is the finding of a greater diversity of genotypes among a rather small study group, the detection of an atypical ID195 genotype, and the difference in the representation of B-content groups. The analysis of KIR genotypes in the population of Samara region can be used in the selection of optimal CBU and hematopoietic cell/bone marrow donors in addition to HLA typing. Studying the frequency distribution of KIR and HLA genes and genotypes can play a role in the study of fundamental aspects of human immunology and population genetics.

Введение. Использование данных о иммуноглобулиноподобных рецепторах киллерных клеток (killer-cell immunoglobulin-like receptor, KIR) вызывает все больший интерес в клинической практике для выбора оптимального донора для аллогенной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток у пациентов онкогематологического профиля для снижения реакции «трансплантат против хозяина» и риска развития рецидивов. Вызывает также интерес изучение частот генов и генотипов KIR в различных популяциях. Для России частоты генов и генотипов описаны всего для нескольких относительно небольших выборок и изучены не в полной мере. Для популяции самарской области исследование частот генов и генотипов KIR до настоящего времени не проводилось.

Цель исследования – изучение частот генов и генотипов KIR в популяции самарской области и сравнение их с описанными ранее в российских популяциях.

Материалы и методы. Для изучения частот встречаемости генов и генотипов KIR было проведено молекулярногенетическое типирование 142 единиц пуповинной крови публичного банка пуповинной крови самарского областного медицинского центра «Династия». Молекулярно-генетическое типирование генов KIR осуществляли методом полимеразной цепной реакции с сиквенс-специфическими праймерами с последующей визуализацией продуктов амплификации в агарозном геле. Анализ проводили по 16 генам и псевдогенам KIR: 2DL1, 2DL2, 2DL3, 3DL1, 3DL2, 2DS1, 2DS2, 2DS3, 2DS4, 2DS5, 3DS1, 2DP1, 3DL3, 2DL4, 2DL5, 3DP1. частоты генов KIR определены путем прямого подсчета. генотипы были определены с помощью калькулятора и базы данных Allele Frequencies. Распределение на группы по B-контенту проводили с помощью калькулятора Donor KIR B-content group calculator. статистический анализ выполняли с использованием χ2-критерия.

Результаты. Наибольшая частота встречаемости генов ингибирующих KIR выявлена для KIR2DL1 (98,6 %), KIR3DL1 (98,6 %), KIR2DL3 (96,5 %), KIR2DL5 (46,5 %), KIR2DL2 (34,5 %). Наиболее часто среди генов активирующих рецепторов встречался KIR2DS4 (89,4 %), частоты встречаемости других генов активирующих KIR составили: KIR2DS2 – 45,1 %, KIR2DS1 – 35,9 %, KIR2DS3 – 33,8 %, KIR2DS5 – 26,1 %. сравнительный анализ частот встречаемости генов KIR в популяции самарской области и других российских популяциях выявил определенные особенности. Достоверные различия в частотах встречаемости были отмечены для KIR2DL3, KIR2DS4, KIR2DL2, KIR2DL5, KIR2DS3, KIR2DS5, а также для KIR2DP1 и KIR3DP1. при исследовании 142 образцов обнаружено 45 различных генотипов: генотипы AA выявлены в 30 %, генотипы Bx – в 70 % случаев. Обнаружен генотип АА ID195 с частотой 5,6 %, ранее не описанный в российских популяциях. среди выборки популяции самарской области выявлено, что всего 3,5 % имели статус “best”, 20,4 % – статус “better” и 76,1 % – статус “neutral” по B-контенту.

Заключение. полученные результаты по частотам генов и генотипов KIR несколько отличаются от ранее опубликованных данных по России. Интересен факт выявления большего разнообразия генотипов среди достаточно небольшой группы исследования, обнаружения нетипичного генотипа ID195, а также различия в представленности групп B-контента. Анализ генотипов KIR в популяции самарской области может быть использован в подборе оптимальных единиц пуповинной крови и доноров кроветворных клеток/костного мозга в дополнение к HLA-типированию. Изучение распределения частот генов и генотипов KIR и HLA может играть роль в исследовании фундаментальных аспектов иммунологии и популяционной генетики человека.

NK-cellkiller-cell immunoglobulin-like receptorcord bloodNK-клеткаиммуноглобулиноподобный рецептор киллерных клетокпуповинная кровьDogra P., Rancan C., Ma W. et al. Tissue determinants of human NK сell development, function, and residence. Cell 2020;180(4):749–63. DOI: 10.1016/j.cell.2020.01.022Sabouri Ghannad M., Hajilooi M., Solgi G. HLA-KIR interactions and immunity to viral infections. Res Mol Med 2014;2(1):1–20.Freud A.G., Mundy-Bosse B.L., Yu J. et al. The broad spectrum of human natural killer cell diversity. Immunity 2017;47(5):820–33. DOI: 10.1016/j.immuni.2017.10.008Marsh S.G., Albert E.D., Bodmer W.F. et al. Nomenclature for factors of the HLA system, 2002. Tissue Antigens 2002;60(5):407–64. DOI: 10.1034/j.1399-0039.2002.600509.xTyshchuk E.V., Mikhailova V.A., Selkov S.A., Sokolov D.I. Natural killer cells: origin, phenotype, function. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia) 2021;23(6):1207– 28. (In Russ.). DOI: 10.15789/1563-0625-NKC-2330Тыщук Е.В., Михайлова В.А., Сельков С.А., Соколов Д.И. Естественные киллеры: происхождение, фенотип, функции. Медицинская иммунология 2021;23(6):1207–28. DOI: 10.15789/1563-0625-NKC-2330Schaffer M. HLA and KIR gene polymorphism in hematopoietic stem cell transplantation. Doctoral Thesis, Stockholm, 2006. 41 p.Vilches C., Parham P. KIR: diverse, rapidly evolving receptors of innate and adaptive immunity. Annu Rev Immunol 2002; 20:217–51. DOI: 10.1146/annurev.immunol.20.092501.134942Martin A.M., Freitas E.M., Witt C.S. et al. The genomic organization and evolution of the natural killer immunoglobulinlike receptor (KIR) gene cluster. Immunogenetics 2000;51(4–5): 268–80. DOI: 10.1007/s002510050620Hsu K.C., Chida S., Geraghty D.E. et al. The killer cell immunoglobulin-like receptor (KIR) genomic region: gene-order, haplotypes and allelic polymorphism. Immunol Rev 2002;190: 40–52. DOI: 10.1034/j.1600-065x.2002.19004.xMarsh S.G., Parham P., Dupont B. et al. Killer-cell immunoglobulin-like receptor (KIR) nomenclature report, 2002. Tissue Antigens 2003;62(1):79–86. DOI: 10.1034/j.1399-0039.2003.00072.xMartin A.M., Kulski J.K., Gaudieri S. et al. Comparative genomic analysis, diversity and evolution of two KIR haplotypes A and B. Gene 2004;335:121–31. DOI: 10.1016/j.gene.2004.03.018Uhrberg M., Parham P., Wernet P. Definition of gene content for nine common group B haplotypes of the Caucasoid population: KIR haplotypes contain between seven and eleven KIR genes. Immunogenetics 2002;54(4):221–9. DOI: 10.1007/s00251-002-0463-7Hsu K.C., Liu X.R., Selvakumar A. et al. Killer Ig-like receptor haplotype analysis by gene content: evidence for genomic diversity with a minimum of six basic framework haplotypes, each with multiple subsets. J Immunol 2002;169(9):5118–29. DOI: 10.4049/jimmunol.169.9.5118Khakoo S.I., Carrington M. KIR and disease: a model system or system of models? Immunol Rev 2006;214:186–201. DOI: 10.1111/j.1600-065X.2006.00459.xVilches C., Castaño J., Gómez-Lozano N., Estefanía E. Facilitation of KIR genotyping by a PCR-SSP method that amplifies short DNA fragments. Tissue Antigens 2007;70(5):415–22. DOI: 10.1111/j.1399-0039.2007.00923.xGonzalez-Galarza F.F., McCabe A., Melo Dos Santos E.J. et al. Allele frequency net database (AFND) 2020 update: gold-standard data classification, open access genotype data and new query tools. Nucleic Acids Res 2020;48(D1):783–8. DOI: 10.1093/nar/gkz1029Robinson J., Mistry K., McWilliam H. et al. IPD – the Immuno Polymorphism Database. Nucleic Acids Res 2010;38:863–9. DOI: 10.1093/nar/gkp879Urybin I.Yu., Khamaganova E.G., Kuzminova E.P. KIR polymorphism of Russians, Ossetians and Buryats. Gematologiya i transfuziologiya = Hematology and Transfusiology 2020;65(S1):229. (In Russ.).Урыбин И.Ю., Хамаганова Е.Г., Кузьминова Е.П. KIR полиморфизм русских, осетин и бурят. Гематология и трансфузиология 2020;65(S1):229.Khamaganova E.G., Suchkova M.V., Elizhbaeva M.A., Sudarikov A.B. KIR-killer-cell immunoglobulin-like receptor genes in two populations of the Russian Federation. Immunologiya = Immunology 2011;32(6):284–91. (In Russ.).Хамаганова Е.Г., Сучкова М.В., Элижбаева М.А., Судариков А.Б. Гены KIR-иммуноглобулиноподобных рецепторов естественных киллерных клеток в двух популяциях Российской Федерации. Иммунология 2011;32(6):284–91.Sokolova Yu.V., Chechetkin A.V., Pavlova I.E. et al. KIR genes in hematopoietic stem cell donors of the Republican Registry. Vestnik gematologii = Bulletin of Hematology 2015;11(2):31–2. (In Russ.).Соколова Ю.В., Чечеткин А.В., Павлова И.Е. и др. KIR-гены у доноров стволовых гемопоэтических клеток Республиканского регистра. Вестник гематологии 2015;11(2):31–2.CiangaV.A., Rusu C., Pavel-Tanasa M. et al. Combined flow cytometry natural killer immunophenotyping and KIR/HLA-C genotyping reveal remarkable differences in acute myeloid leukemia patients, but suggest an overall impairment of the natural killer response. Front Med 2023;10:1148748. DOI: 10.3389/fmed.2023.1148748Norman P.J., Abi-Rached L., Gendzekhadze K. et al. Unusual selection on the KIR3DL1/S1 natural killer cell receptor in Africans. Nat Genet 2007;39(9):1092–9. DOI: 10.1038/ng2111Wang H.D., Zhang F.X., Shen C.M. et al. The distribution of genetic diversity of KIR genes in the Chinese Mongolian population. Hum Immunol 2012;73(10):1031–8. DOI: 10.1016/j.humimm.2012.07.317Cooley S., Weisdorf D.J., Guethlein L.A. et al. Donor selection for natural killer cell receptor genes leads to superior survival after unrelated transplantation for acute myelogenous leukemia. Blood 2010;116(14):2411–9. DOI: 10.1182/blood-2010-05-283051Robinson J., Halliwell J.A., McWilliam H. et al. IPD – the Immuno Polymorphism Database. Nucleic Acids Res 2013;41(1):D1234–40. DOI: 10.1093/nar/gks1140Sokolova Yu.V., Bubnova L.N., Pavlova I.E., Bessmeltsev S.S. Occurrence frequency of KIR genotypes that provide the most favorable clinical effect during transplantation in donors of the Republican Registry. Vestnik gematologii = Bulletin of Hematology 2013;9(2):65–6. (In Russ.)Соколова Ю.В., Бубнова Л.Н., Павлова И.Е., Бессмельцев С.С. Частота встречаемости KIR-генотипов, оказывающих наиболее благоприятный клинический эффект при трансплантации, у доноров Республиканского регистра. Вестник гематологии 2013;9(2):65–6.