HLA领域的研究工作在医学实践中有十分重要的意义。
不同个体对疾病易感性的差异在很大程度上是由遗传因素所决定。在群体调查中比较患者与正常人某些特定等位基因及其产物的频率，这是研究遗传决定的对疾病易感性的主要方法。
HLA是目前已知的具有最复杂多态性的人类基因系统，且Ir基因正位于HLA复合体内，因此考虑到HLA与某些免疫性疾病可能存在相关性。60年代末通过对患者与正常人HLA抗原频率的群体调查，发现了某些疾病与特定的HLA型分别呈非随机分布。最典型的例子是91%以上的北美白人强直性脊柱炎患者带有HLA-B27抗原。这种现象，即二个遗传学性状在群体中同时出现呈非随机分布，称为关联（association）。HLA是第一个被发现与疾病有明确联系的遗传系统。迄今已发现60余种疾病与HLA有关联，这些多属于病因或发病机制未知、与免疫异常有关，或有家族倾向及环境诱发因素的疾病。特定疾病与某种HLA型别的相关性可通过相对危险性（relative risk,RR）来评估，其计算公式为：
RR=P+×C―/P―×C+
式中P+为具有某种抗原的病人数；C―为不带此抗原的对照组人数；P―为不带此抗原的病人数；C+为具有此抗原的对照组人数。RR表示带某种HLA抗原的人与无此种抗原的人在患某种疾病的危险性上的比值。RR=1时，两者无关联；若RR＞4，则认为此病与某种HLA抗原肯定有关联；RR值越大，表示带此抗原的人患某病的危险性越大。反之，若RR＜1，表示带此抗原者某病有抵抗性。
在评估HLA与疾病的相关性时须注意下面几点：①发现HLA与某种疾病有关联，并不意味着携带某抗原就一定会患某病，HLA本身并不是病因而仅仅是一种遗传标志；②HLA抗原在群体中的分布与民族、人种、地理环境等有关，在研究与疾病的关联时应综合分析才有参考价值；③研究对象须是随机选择，无亲缘关系的：对照组与疾病相关性可能有助于某些疾病的辅助诊断，疾病的预测、分类以及预后的判断。表5-3列出某些疾病与HLA的相关性。
表5-3 HLA 和疾病的相关性
| 疾病 | HLA抗原 | 相对危险性RR |
| 强直性脊柱炎 | Ⅰ类型 B27 | ＞100 |
| 青少年类风湿性关节炎 | B27 | 24 |
| Reiter病 | B27 | 30～50 |
| 牛皮癣性关节炎 | B17 | 6 |
| Bechat综合征 | Cw6 | 9 |
| 发作性睡眠 | B51 | 10～15 |
| 寻常天疱疮 | Ⅱ类 DR2 | 20 |
| I型糖尿病 | DR4 | 24 |
| 多发性硬化症 | DR3/DR4 | 20 |
| 全身性红斑狼疮 | DR2 | 4 |
| 全身性硬化症 | Ⅲ类 C4AQO C4BQO C4AQO | 6 11 9 |
迄今已检出了众多的HLA基因多态性标志。因此，有可能在DNA水平上探讨HLA与疾病的相关性，甚至发现一些与经典HLA抗原未表现出关联，但与HLA基因型别关联的疾病。可以预期，随着DNA水平的研究不断深入，最终有可能在HLA复合体中发现某些疾病的易感基因，甚至测出这些基因的核苷酸序列。这将有助于阐明某些疾病的发病机制，并在此基础上制订全新的防治措施。
HLA与疾病关联的机制尚未完全清楚，已提出的一些学说包括：①分子模拟学说：该学说认为，由于HLA抗原本身与某种病原物质相似，机体或者不能对该病原物质产生有效的免疫应答，或者在对病原物的应答中发生交叉反应反而损害了自身组织；②受体学说：HLA抗原可能作为外来病原物质的受体，两者结合导致组织损伤；③免疫应答基因学说：人的HLA基因就是Ir基因，特定的Ⅱ类基因型可能导致特定的异常免疫应答，从而表现为易感某种疾病；④连锁不平衡学说：特定的HLA基因可能与某病的易感基因连锁，HLA型别仅是一种检出的遗传标志。一般认为，与HLA有关联的不同病种可能有不同的机制。
HLA表达异常即细胞表面HLA分子质与量的异常，可参与疾病发生。
（一）HLA-Ⅰ类抗原表达异常
在小鼠及许多人类肿瘤或肿瘤衍生的细胞株均已发现MHC-Ⅰ类抗原表达缺失或密度降低。若将Ⅰ类基因转染给肿瘤细胞株，则恶变细胞可发生逆转，且浸润性与转移性消失或降低。这可能是由于MHC-Ⅰ类抗原缺失的肿瘤细胞不能补TC识别并攻击，从而导致肿瘤免疫逃逸（sneaking through）。
（二）HLA-Ⅱ类抗原表达异常
器官特异性自身免疫疾病的靶细胞可异常表达HLA-Ⅱ类抗原。诸如Graves病患者的甲状腺上皮细胞、原发性胆管肝硬化患者的胆管上皮细胞、Ⅰ型糖尿病患者的胰岛β细胞等均可发现HLA-Ⅱ抗原异常表达。其机制可能是局部感染诱生IFN-γ，后者诱导Ⅱ类抗原表达。Ⅱ类抗原乃抗原呈递的效应分子，一旦靶细胞异常表达Ⅱ类抗原，就可能以组织特异性方式把自身抗原呈递给自身反应性T细胞，从而启动自身免疫反应。激活的自身反应性TH又可分泌大量IFN-γ，诱导更多的靶细胞表达Ⅱ类抗原，加重和延续自身免疫反应，最终导致迁延不愈的自身组织损伤。
移植物存活率很大程度上取决于供者和受者之间HLA型别相合的程度。在肾移植中，各HLA座配合的重要性依次为HLA-DR、HLA-B、HLA-A。近年来特别重视HLA-DP对移植器官长期存活的意义。在骨髓移植中，为预防严重的移植物抗宿主反应（graft versus host reaction,GVHR），一般要求从同胞中选择HLA全相同的个体作为供者。此外，某些输血反应以及习惯性流产也与HLA不兼容所导致的排斥反应有关。
由于HLA复合体的高度多态性，在无关个体间HLA表型全相同的机率极低，故HLA复合体被看作是伴随个体终生的特异性遗传标记。借助HLA基因型和（或）表型检测，可用于法医上的个体识别。另外，由于HLA复合体具有高度多态性以及单倍型遗传的特点，使HLA分型成为鉴定亲子关系的重要手段。