HLA DQ and onchocerciasis in Ecuador: interactions between genetics and environment in an endemic infection

Due to its long exposure to infectious diseases, the human genome tends to be gradually modified through natural selection, especially at level of the Human Leukocyte Antigen (HLA) complex. The aim of this study is to explore HLA DQ variability in two populations (Cayapas Indians and Afro-Ecuadorians) living near one another in the same rain forest along the Cayapa river (northwestern Ecuador) and exposed to the same environmental stress, i.e. infection by O. volvulus. Two HLA class II loci (HLA DQB1 and HLA DQA1) of 211 unrelated individuals have been analyzed. HLA high-resolution molecular typing was performed by three different techniques: Sequence Specific Oligonucleotides hybridization (SSO), Sequence Specific Primer amplification (SSP) and direct Sequencing (Sequence Based Typing, SBT). The comparison between cases and controls in both populations shows the key role of several HLA DQA1 alleles in susceptibility and protection from O. volvulus infection. A potential protective allele against onchocerciasis, HLA DQA1*0401, is highlighted in both populations. Three different alleles seem to account for the different clinical display of onchocerciasis in these populations: HLA DQA1*0102 and *0103 in Afro-Ecuadorians and HLA DQA1*0301 in Cayapas Indians. In order to test the relationships among populations, an Amerindian and an African populations (Colorados Indians and Bamileke from Cameroon) have been typed to compare the HLA allelic pool by correspondence analysis and ML tree. This double approach confirms that the HLA system is a valuable tool to explore both immunogenetic differences and genetic relatedness among populations, improving the informative role of such genetic system. The correlation between HLA DQB1*0301 and the T allele of SNP rs1056315 was evaluated in order to detect the predictiveness of this SNP to infer the presence of DQB1*0301 allele. This is not confirmed in both population: it underline the needing to improve genetic association data to use tag SNP as predictive tool.

Il genoma umano tende ad essere gradualmente modificato dalla selezione naturale a causa dell’interazione con diverse condizioni ambientali che possono essere considerate veri e propri fattori selettivi. Lo scopo della presente ricerca è quello di esplorare la variabilità ai loci HLA DQA1 e HLA DQB1 in due popolazioni coresidenti nella foresta pluviale lungo il fiume Rio Cayapa (nord-ovest Ecuador) ed esposti ai medesimi stress ambientali, tra cui l'infezione da O. volvulus. I loci HLA di classe II (HLA DQA1 e DQB1) di 211 individui appartenenti a due distinte popolazioni (Indios Cayapas ed individui di origine africana) sono stati analizzati attraverso una tipizzazione molecolare ad elevata risoluzione. Il confronto tra casi e controlli in entrambe le popolazioni dimostra il ruolo chiave di alcuni alleli HLA DQA1 sia nella predisposizione che nella protezione rispetto all’infezione da O. volvulus. Un unico allele (HLA DQA1*0401) risulta potenzialmente protettivo contro l’oncocercosi in entrambe le popolazioni. Tre differenti alleli sembrano invece responsabili della diversa manifestazione clinica dell’oncocercosi osservata in queste popolazioni: HLA DQA1*0102 e *0103 negli afroecuadoriani e HLA DQA1*0301 negli Indios Cayapas. Al fine di testare le relazioni tra le popolazioni, un campione di amerindi (Indios Tsachilas o Colorados) ed uno di origine africana (Bamileke del Camerun) sono stati tipizzati per confrontare la distribuzione allelica all’HLA DQ attraverso analisi delle corrispondenze ed albero ML. Questo duplice approccio conferma come il sistema HLA possa essere considerato uno strumento prezioso per esplorare sia le differenze immunogenetiche che la somiglianza genetica tra le popolazioni. Parallelamente alle tipizzazioni molecolari, la correlazione tra HLA DQB1*0301 e l'allele T dello SNP rs1056315 è stata valutata al fine di valutare la predittività di questo SNP per inferire la presenza dell’allele DQB1*0301. Tale associazione risulta non utilizzabile a causa dei modesti valori dei coefficienti di correlazione stimati in entrambe le popolazione: ciò sottolinea la necessità di migliorare i dati di associazione genetica per usare gli SNPs come strumento predittivo della variabilità allelica ai loci HLA.