《Frontiers in Immunology》：epiTOol: a browser-based HLA epitope (mis)matching application for small to large cohorts
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**摘要**
**方法：** epiTOol是一款基于网络的应用程序，用于移植免疫遗传学和免疫学，能够将高分辨率HLA分型结果简便可靠地转化为预测或已确认的表位。随后可轻松定义不可接受或可接受的HLA不相容性或错配，并导出数据以供进一步分析。与其他类似工具
**摘要**
**方法：** epiTOol是一款基于网络的应用程序，用于移植免疫遗传学和免疫学，能够将高分辨率HLA分型结果简便可靠地转化为预测或已确认的表位。随后可轻松定义不可接受或可接受的HLA不相容性或错配，并导出数据以供进一步分析。与其他类似工具不同，epiTOol支持上传和分析大规模患者-供者组合数据集，无需手动数据录入。结果可直接以表格和文本格式导出，用于后续的医疗报告或数据表单。
**结论：** epiTOol旨在供从事实体器官移植的相关中心用于移植免疫学研究活动，同时也适用于干细胞移植，因为HLA特异性抗体在此领域的作用也日益显著。
**论文解读：epiTOol——面向移植免疫学的HLA表位（错配）匹配工具**
**一、研究背景与目的**
在实体器官移植中，针对供者器官的HLA特异性抗体会危及移植物长期存活。评估可接受和不可接受的HLA错配及其相关表位是一项复杂的工作，需要专业知识、熟练技能，尤其是精确的HLA分型。研究人员此前已证明高分辨率定义HLA等位基因对于充分鉴定这些抗体的优势，并强调集中于表位分析可促进最佳抗体定义和器官分配。然而，整合式、交互式应用程序用于处理HLA数据和生成的抗体筛查数据仍是必要的。除表位数据库外，已有多种分析方法被引入，但它们缺乏交互性，尤其是在单对和批量分析配置方面。现有工具无法满足移植实验室的需求，这些实验室需要简单、稳健且可靠的数据处理方式，尤其是在患者有多个可及供者时。为此，研究人员引入了epiTOol，一个用于综合分析HLA分型和抗体数据的交互式工具箱，并通过德国莱比锡大学医学中心143例活体肾移植回顾性队列展示了其功能和应用。
**二、主要技术方法**
研究人员基于R-Shiny框架开发了epiTOol原型，作为交互式Web应用程序。该工具支持从Excel文件导入HLA分型数据，第一列为患者标识符，HLA等位基因列通过‘#1’和‘#2’后缀自动识别；抗体数据则通过上传Luminex单抗原磁珠检测的MFI值导入，列名遵循‘locus*group:allele’格式。表位分配基于HLA Eplet Registry数据库，该数据库收集HLA分子表面的多态性氨基酸构型（eplets）。epiTOol提供两种比较模式：一对多列表模式和配对模式，分别适用于供者与受者列表的比较以及回顾性队列中供者-受者配对的分析。匹配和错配分析可选择仅使用抗体确认的eplets或所有预测eplets。数据可导出为Excel、PDF或通过剪贴板复制。样本队列为1998年1月至2018年12月在德国莱比锡大学医学中心接受活体肾移植的143对供者/受者，HLA分型采用Illumina短读长测序（NGS）对11个HLA位点进行高分辨率分型，抗体检测采用Luminex?200平台和LABScreen?单抗原试剂盒，MFI≥1,500视为阳性。
**三、研究结果**
**3.1 导入功能**
epiTOol允许直接从Excel电子表格导入高分辨率HLA分型数据和抗HLA抗体数据，避免了其他工具需要手动复制粘贴到表单的繁琐且易错过程。HLA等位基因列通过‘#1’和‘#2’后缀自动检测，抗体MFI列通过‘locus*group:allele’命名方案自动识别，额外数据（如测量日期、托盘ID等）不会干扰导入。用户可连续上传多个文件，数据将追加合并。
**3.2 信息功能**
导入HLA分型数据后，epiTOol提供数据概览，以检查每位个体的HLA等位基因是否正确处理，作为安全验证。若上传抗体数据，可生成所选个体的HLA I类和II类抗体谱条形图，超过用户定义MFI阈值（默认1,500）的阳性磁珠以红色高亮。此外，每位个体对应HLA等位基因所报道的表位会以汇总表形式列出，包括表位所属基因座、确认状态、相关等位基因数量以及在约35,000人的德国参考队列中的频率。对于抗体阳性磁珠，由于无法确定抗体具体结合到HLA分子上的哪一个表位，所有与该磁珠相关的表位均被视为不能排除‘存在于血清中’，并一并列出。
**3.3 Eplet信息——已确认与未确认**
表位（epitope）是抗体识别的抗原位点，而eplet是构成HLA表位基本结构成分的一组多态性氨基酸残基。epiTOol使用HLA Eplet Registry数据库将eplets作为表位水平的代理。区分“已确认”和“尚未确认”的表位，有助于将实验验证的抗体靶标与仅通过计算机预测或推断的结构分开，提高科学严谨性，避免过度解读理论分配。epiTOol支持在仅抗体确认的eplets和所有（含理论）eplets之间切换，同时满足严格和探索性表位筛查需求。
**3.4 表位（错配）匹配功能**
epiTOol允许供者-受者之间的共同表位（匹配）和表位错配（差异）比较，类比于移植免疫学中已确立的HLA等位基因错配概念。一对多列表模式可将一个个体与列表中所有其他人比较，例如新出现器官与等待名单患者的匹配，或肾病患者与多位潜在活体供者的比较。配对模式则使用HLA分型数据中的配对ID，对每对供者-受者直接比较，特别适用于研究环境下的大规模回顾性队列评估。匹配和错配分析均提供定量信息（表位数目）和定性信息（按基因座列出的表位列表），结果可导出至剪贴板、Excel或PDF。若受者存在抗体，epiTOol还会额外提供这些抗体可能针对的供者特异性表位（DSE）。所有分析均可基于HLA Eplet Registry数据库中的所有已报道eplets，或仅使用实验确认的eplets。
**四、讨论与结论**
**讨论：** epiTOol是一个集HLA分型和抗体数据于一体的交互式工具，适用于诊断流程和科学评估。它既支持单例分析，也支持批量分析，可用于活体移植中选择合适供者的决策过程，或尸体供者情况下的患者选择。相比现有算法，epiTOol易于使用，支持标准化数据导入和导出，便于与移植数据库等结合。使用HLA Eplet Registry数据库是当前的基础，但若领域内改用其他注册库，也可灵活替换。在匹配和错配分析中可选择“已确认”与“尚未确认”表位，有助于定义可能影响移植和抗体定义的新eplets。研究人员认为高分辨率HLA分型是正确eplet定义的前提。epiTOol允许前瞻性和回顾性分析单对或批量数据，直接上传HLA分型和抗体结果，避免了手动录入错误。该工具可应用于肾移植以外的领域，只要具备高分辨率HLA分型和HLA抗体结果，因此适用于实体器官和/或干细胞移植中的虚拟交叉配型。此外，可进行患者和中心特定定义，如列出和扣除不可接受HLA抗原，并将不可接受HLA抗原重新定义为供者特异性eplets（DSE）。未来将扩展工具以支持更多预先定义的人群队列用于表位频率和vPRA计算，并覆盖MICA和HLA-E、F、G等额外位点和等位基因。本研究的局限性在于只在单一中心、仅针对活体肾移植队列进行了测试，其功能性和用户友好性，特别是在涉及死后供者的24小时运作场景中，有待未来多中心环境中验证。对于广泛或高度致敏的患者，epiTOol可用于识别和计数错配eplets，无论其在I类或II类不同基因座上的位置，但目前尚不能归因于其免疫原性。该工具也可用于活体捐献设置，如肾配对交换，进行前瞻性虚拟交叉配型。未来，若能获得单个eplets免疫原性的全面数据，并在更大、特征明确的队列中验证，则可能实现HLA抗体形成的靶向预防。
**结论：** epiTOol旨在用于各中心实体器官移植的移植免疫学研究活动，同时也适用于干细胞移植，因为HLA特异性抗体在这两种情况下的作用均日益显著。
