HLA数据分析新工具：HLAtools与SSHAARP的全球变异可视化及计算资源创新

这篇综述推荐：本文系统介绍了HLAtools（R包）、SSHAARP（共享HLA氨基酸残基频率分析工具）和全球频率浏览器（GFB）三大创新工具，通过标准化计算框架将静态HLA数据转化为可交互资源，支持等位基因、单倍型和氨基酸基序的全球频率热图生成，为感染性疾病、自身免疫病、肿瘤及移植免疫研究提供高效分析平台。

　　

摘要

HLA基因作为人类基因组中多态性最高的区域（6p21.3），其变异与感染性疾病易感性、自身免疫病、肿瘤及移植治疗密切相关。目前IPD-IMGT/HLA数据库已收录超41,000个等位基因，但静态数据格式限制了其应用潜力。HLAtools R包通过构建可计算数据集（如HLAatlas、HLAgazetteer）和72种功能函数，实现了对HLA基因结构、伪基因特征及序列变异的自动化查询与分析。例如，fragmentFeatureNames数据集首次系统标注了HLA-DPA2、HLA-R等伪基因的非标准外显子-内含子边界，而HLAalignments支持多序列比对的自定义检索。

方法学创新

SSHAARP R包通过PALM()函数生成等位基因（如HLA-B27:02）、单倍型（A26:01～C*03:03）及氨基酸基序（如DRβ-86G/V）的全球频率热图，其底层数据整合了Solberg等研究的66,830个体497个种群数据。值得注意的是，DRβ-86甘氨酸/缬氨酸多态性热图揭示了其在造血干细胞移植（HCT）配型中的地理差异：北美原住民DRβ-86G纯合子频率高达90%，而非洲人群杂合子占比50%，为临床供体选择提供空间流行病学依据。

工具应用场景

1. 1.

   临床移植：HLAtools的verifyAllele()可验证供受体HLA命名一致性，而氨基酸基序热图（如DRB1 * 25R～38V～48R～127I）能识别功能性表位分布。

2. 2.

   进化研究：GFB浏览器展示的DRB1 * 15:01高频集中于北欧，印证了病原体驱动的自然选择假说。

3. 3.

   数据转换：updateGL()函数实现跨IPD-IMGT版本（如3.59.0→3.61.0）的等位基因名称转换，解决历史数据兼容性问题。

技术局限性

当前GFB仅涵盖805个高频HLA等位基因（占CIWD目录20%），未来需整合AFND等数据库扩展低频变异图谱。HLAtools的HLAalignments数据集（24.2 MB）需用户本地构建，对计算资源提出一定要求。

发展前景

作者计划将SSHAARP扩展至KIR、MHC-I链相关基因（MIC）的频率可视化，并引入序列特征变异类型（SFVT）分析框架。通过GitHub社区协作，这些工具将持续优化，推动免疫基因组学向精准医学迈进。