Генетическое разнообразие вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-1) в Калининградской области

Обложка
  • Авторы: Щемелев А.Н.1, Семенов А.В.2, Останкова Ю.В.1, Найденова Е.В.3, Зуева Е.Б.1, Валутите Д.Э.1, Чурина М.А.4, Виролайнен П.А.1, Тотолян А.А.1
  • Учреждения:
    1. ФБУН «Санкт-Петербургский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)
    2. Екатеринбургский научно-исследовательский институт вирусных инфекций Федерального бюджетного учреждения науки «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
    3. ФКУН «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)
    4. СПб ГБУЗ «Клиническая инфекционная больница имени С.П. Боткина»
  • Выпуск: Том 67, № 4 (2022)
  • Страницы: 310-321
  • Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
  • Дата подачи: 25.08.2022
  • Дата публикации: 16.11.2022
  • URL: https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/633
  • DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-119
  • ID: 633


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Как известно на сегодняшний день, эпидемия ВИЧ-инфекции в Калининградской области преимущественно была связана с распространением рекомбинантной формы вируса (CRF03_AB), однако регулярные заносы ВИЧ из других стран и частей света создали благоприятные условия для формирования и распространения его разнообразных рекомбинантных форм.

Наиболее полная информация о разнообразии рекомбинантных форм в регионе необходима для понимания структуры лекарственной устойчивости (ЛУ), так как влияние ассоциированных с ней мутаций на приспособленность вируса может быть неодинаковым для разных субтипов, причём рекомбинантные формы могут сочетать в своём геноме наиболее удачные паттерны мутаций, что позволит ВИЧ с большей эффективностью противостоять антиретровирусной терапии.

Цель работы. Изучение генетического разнообразия ВИЧ-1 в Калининградской области.

Материалы и методы. Исследованы 162 образца плазмы крови, полученные от пациентов из Калининградской области как с подтверждённой вирусологической неэффективностью антиретровирусной терапии, так и с впервые выявленной ВИЧ-инфекцией. Для обратной транскрипции и амплификации ВИЧ использовали диагностический набор «АмплиСенс HIVResist-Seq» (ЦНИИЭ, Россия).

Результаты и обсуждение. Доминирующими в группе являлись различные рекомбинанты между субтипами А и В (74%), в том числе CRF03_AB и субтипом А (33,95%) и рекомбинантная форма, схожая с СRF03_AB (CRF03_AB-like (13,58%). Среди «чистых» субтипов вируса доминирует характерный для территории Российской Федерации суб-субтип – А6 (16,67%), одновременно с ним циркулируют субтипы В (3,70%) и G (1,23%).

Были выявлены 96 пациентов (59,26%) хотя бы c одной мутацией, ассоциированной с ЛУ к антиретровирусным препаратам.

Заключение. Выявленное разнообразие субтипов и рекомбинантных форм вируса указывает на то, что в исследуемом регионе продолжается активный процесс формирования новых рекомбинантов, причём между как уже существующими рекомбинантными формами и «чистыми» субтипами, так и между «чистыми» субтипами.

Полный текст

Введение

Вирус иммунодефицита человека 1-го типа (ВИЧ-1), впервые выявленный в 1980-х гг., циркулирует в человеческой популяции около 100 лет. За это время сформировалась устойчивая филогенетическая структура, представленная тремя большими группами: N, O, M; последняя, в свою очередь, разделяется на 12 независимых ветвей-субтипов, включающих вирусные штаммы, более тесно связанные друг с другом, чем с другими субтипами [1, 2]. Первоначально классификация ВИЧ-1 была основана на последовательностях субгеномных областей или отдельных генов, однако совершенствование методов секвенирования дало возможность классифицировать ВИЧ-1 на основе полноразмерных геномов или последовательностей из нескольких субгеномных областей. Это позволило идентифицировать штаммы с характерными частями их геномов, соответствующих разным субтипам: подобные штаммы являются продуктами рекомбинации между родительскими штаммами, принадлежащими к разным субтипам. Когда ту или иную рекомбинантную форму идентифицируют у трёх или более человек без прямой эпидемиологической связи, её классифицируют как циркулирующую рекомбинантную форму (CRF). В настоящее время известно более 100 CRF [3], в совокупности их вклад в глобальную эпидемию ВИЧ составляет не менее 20% [4], в том числе потому, что рекомбинантные формы преобладают в нескольких регионах, таких как Западная и Центральная Африка (CRF02_AG) [5, 6] и Юго-Восточная Азия (CRF01_AE) [7, 8].

Рекомбинантные формы вируса являются результатом рекомбинации в ходе обратной транскрипции. В процессе синтеза антисмысловой цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) обратная транскриптаза (ОТ) с высокой частотой смещается с одной цепи рибонуклеиновой кислоты (РНК) на другую, и можно предположить, что, по крайней мере, обе копии геномной РНК альтернативно используются в качестве матриц. Частоту смены выбора копии у ВИЧ-1 между очень похожими матричными РНК оценивают в 3 × 10–4 – 1,4 × 10–3 событий на нуклеотид, т.е. 3–12 переключений матрицы на репликацию генома [9–11]. Важно отметить, что образование вирионов, содержащих две разные геномные РНК, требует выполнения определённых условий: во-первых, два или более вируса с разными генотипами должны инфицировать одну и ту же клетку, во-вторых, геномные РНК разного происхождения должны быть впоследствии совместно упакованы. Подобная ситуация может быть связана либо с коинфекцией, либо с суперинфекцией пациента различными субтипами вируса.

Тот факт, что белки Nef и Vpu подавляют экспрессию CD4 и корецепторов во время инфекции ВИЧ-1, даёт основание предполагать крайне редкое возникновение суперинфекции [12]. Тем не менее гибридизация клеток пациентов in situ показала, что отдельные клетки могут содержать более четырех различных провирусов [13, 14]. Кроме того, темпы образования новых рекомбинантных форм и их распространение, показанные в настоящее время, свидетельствуют о высокой частоте коинфекции in vivo [4, 15]. Таким образом, для активного образования рекомбинантных форм вируса необходимо выполнение важного условия – совместной циркуляции разных субтипов ВИЧ в регионе.

В Российской Федерации доминирующим суб-субтипом вируса является А6, также называемый IDU-A (Injecting Drug Users), или A-FSU (former Soviet Union countries). Данный суб-субтип ранее классифицировали как А1, но в связи со значимыми отличиями от других вариантов ВИЧ-1 суб-субтипа А1 в строении и распространении его выделили в отдельную сравнительно однородную группу [16, 17]. Тем не менее в некоторых регионах показана благоприятная обстановка для совместной циркуляции нескольких субтипов. В число таких регионов входит Калининградская область, так как её центр является крупным транспортным узлом с железными и шоссейными дорогами, морским и речным портами, международным аэропортом.

Как известно на сегодняшний день, эпидемический процесс в Калининградской области на начальном этапе был связан с распространением рекомбинантной формы вируса (CRF03_AB) в среде потребителей инъекционных наркотиков. В дальнейшем ВИЧ-инфекция вышла за пределы уязвимых групп населения. Кроме того, регулярные заносы ВИЧ из других стран и частей света создали благоприятных условия для формирования новых разнообразных рекомбинантных форм вируса в регионе [18, 19].

Примечательно, что распространение субтипов и рекомбинантных форм в эпидемии ВИЧ-инфекции очень динамично: сейчас генетическое разнообразие вируса представлено смесью рекомбинантов, возникших на ранних этапах глобальной эпидемии, и других, более позднего происхождения, и все они способствуют созданию более сложных рекомбинантных форм, которые в дальнейшем внесут свой вклад в динамику глобальной популяции ВИЧ-1. Можно предположить, что подобный процесс образования всё более сложных рекомбинантных форм окажется основным направлением эволюционного развития вируса в Калининградской области.

Целью работы являлось изучение генетического разнообразия ВИЧ-1 в Калининградской области.

Материалы и методы

В ходе работы в 2014–2018 гг. был исследован клинический материал от 162 пациентов из Калининградской области как с подтверждённой вирусологической неэффективностью антиретровирусной терапии (АРТ), так и с впервые выявленной ВИЧ-инфекцией. Плазма крови для определения устойчивых штаммов ВИЧ была направлена в Северо-Западный окружной центр по профилактике и борьбе со СПИДом (СЗО Центр СПИД) на базе Санкт-Петербургского НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера.

В полученной плазме крови была определена вирусная нагрузка набором реагентов «АмплиСенс ВИЧ-Монитор-FRT» (ЦНИИЭ, Россия) с порогом чувствительности 500 копий/мл. Образцы с определяемой вирусной нагрузкой в дальнейшем подвергали полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией РНК в ДНК (ОТ-ПЦР) и секвенированию по Сэнгеру. Для обратной транскрипции и амплификации ВИЧ использовали диагностические наборы «ОТ-ПЦР-комплект-Pro/Rev» и «ПЦР-комплект-Pro/Rev» (ЦНИИЭ, Россия), секвенирующую реакцию проводили согласно инструкции к набору «АмплиСенс HIVResist-Seq» (ЦНИИЭ, Россия). Генотипирование ВИЧ-1 проводили на основе анализа нуклеотидных последовательностей участка гена pol протяженностью 1302 нт., кодирующего протеазу (PR) и часть обратной транскриптазы (RT/ОТ) в области 2253–3554 нт., координаты даны для представленного в международной базе данных GenBank ВИЧ HXB2 (K03455.1). Анализ продуктов секвенирующей реакции проводили с использованием генетического анализатора ABI Prism 3500 (Applied Biosystems, США).

Первичный анализ нуклеотидных последовательностей проводили с помощью программы NCBI Blast в сравнении с нуклеотидными последовательностями, представленными в международной базе данных GenBank. Выравнивание нуклеотидных последовательностей проводили в программе MEGA 7.0, используя алгоритм ClustalW [20]. Для построения филогенетических деревьев и последующего филогенетического анализа применяли алгоритм Neighbor Joining, позволяющий оптимизировать деревья в соответствии с критерием сбалансированной минимальной эволюции. При оценке достоверности филогенетических связей использовали многократную генерацию выборок методом Bootstrap для 1000 независимых построений каждого филогенетического дерева.

Генотипирование исследуемых штаммов проводили параллельно в программе REGA HIV-1 Subtyping Tool 3.0 [21] и на основании анализа их филогенетических отношений с референсными последовательностями из международной базы данных GenBank. Для выявления и анализа рекомбинантных форм применяли программу REGA HIV-1 Subtyping Tool 3.0, используя параметры, предустановленные в программе (размер окна 400, шаг 20). Анализ генетических последовательностей ВИЧ-1 на наличие мутаций лекарственной устойчивости (ЛУ) проводили при помощи Стэнфордской базы данных (Stanford HIV DB) [22]. Анализ мутационных профилей проводили путём построения линейных диаграмм при помощи ПО Linear Diagram Generator [23].

Статистическую обработку данных производили с помощью пакетов программ MS Excel Professional Plus 2013 (Microsoft), Prizm v5.0 (GraphPad Software Inc.). При оценке статистической погрешности использовали точный интервал Клоппера–Пирсона. Результаты представляли с указанием 95% доверительного интервала (ДИ). Для оценки достоверности различий численных данных, полученных при парных сравнениях, использовали (в зависимости от характеристик выборок) точный критерий Фишера или критерий χ2 с поправкой Йейтса. В качестве порога достоверности отличий значение вероятности определили как p < 0,05.

Исследование проводилось при информированном согласии пациентов. Протокол исследования одобрен Этическим комитетом Протоколы исследования № 3 от 07.04.2010 и № 47 от 25.12.2018 одобрены Этическим комитетом ФБУН «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера».

Результаты и обсуждение

Получены последовательности 162 штаммов ВИЧ-1, которые были депонированы в GenBank под номерами ON367567 – ON367728. Для всех был определен их суб-субтип (табл. 1). При этом учитывали как данные, полученные при генотипировании при помощи инструментов REGA HIV Subtyping Tool 3.0 и jumping profile Hidden Markov Model (jpHMM) (Приложение А), так и результаты филогенетического исследования, проведенного в ПО Mega X (рис. 1).

 

Таблица 1. Распределение исследованных штаммов по субтипам ВИЧ-1

Table 1. Distribution of isolates by HIV-1 subtypes

Субтип

Subtype

Количество штаммов

Number of isolates

Доля в выборке, %

Sample Share, %

95% ДИ, %

95% CI, %

+

HIV-1 Subtype A3

2

1,23

0,15

4,39

HIV-1 Subtype A6

27

16,67

11,28

23,31

HIV-1 Subtype B

6

3,70

1,37

7,89

HIV-1 Subtype G

2

1,23

0,15

4,39

HIV-1 CRF03_AB

41

25,31

18,81

32,73

HIV-1 CRF03_AB-like

22

13,58

8,71

19,84

Recombinant of 03_AB, A

55

33,95

26,71

41,79

HIV-1 CRF02_AG

4

2,47

0,68

6,20

Recombinant of A1, B

2

1,23

0,15

4,39

Recombinant of K, J

2

1,23

0,15

4,39

 

Рис. 1. Результаты филогенетического анализа при помощи алгоритма Neighbor Joining.
• – референсные последовательности (табл. 2) ;
▲ – рекомбинантный формы между субтипами А и В, не кластеризующиеся с другими рекомбинантами этой группы.

 

Таблица 2. Наименование референсных последовательностей из GenBank, использованных в филогенетическом анализе

Table 2. Names of reference sequences from GenBank used in phylogenetic analysis

Суб- субтип

Sub- subtype

Номер последовательности на филогенетическом дереве

Number sequence in phylogenetic tree

Номер последовательности из GenBank

Number sequence in GenBank

Регион происхождения

Region of origin

A1

ref4

AF069670

Сомали

Somali

A1

ref8

AB287376

Руанда

Ruanda

A1

ref16

U51190

Уганда

Uganda

A1

ref25

EU110087

Кения

Kenia

A1

ref27

AF484509

Уганда

Uganda

A1

ref36

AF107771

Швеция

Sweden

A2

ref13

AF286237

Кипр

Cyprus

A3

ref1

AY521631

Сенегал

Senegal

A3

ref20

AY521629

Швеция

Sweden

A6

ref15

HQ449397

Россия, Краснодар

Russia, Krasnodar

A6

ref19

HQ161930

Россия, Смоленск

Russia, Smolensk

A6

ref24

EF589043

Казахстан

Kazakhstan

A6

ref30

AY500393

Россия, Москва

Russia, Moscow

A6

ref31

AF413987

Украина

Ukraine

B

ref18

M17449

США

USA

B

ref22

KJ771697

Германия

Germany

B

ref29

HM586190

Великобритания

Great Britain

B

ref32

AY713409

США

USA

B

ref34

AY173951

Таиланд

Thailand

C

ref7

AF067155

Индия

India

C

ref23

U52953

Бразилия

Brazil

C

ref35

U46016

Эфиопия

Ethiopia

C

ref37

AY772699

Африка

Africa

F1

ref9

AF075703

Финляндия

Finland

G

ref5

AF061641

Финляндия

Finland

G

ref10

U88826

Нигерия

Nigeria

G

ref38

AF084936

Конго

Congo

J

ref44

EF614151

Конго

Congo

J

ref45

GU237072

Камерун

Cameron

J

ref46

AF082394

Швеция

Sweden

К

ref42

AJ249235

Камерун

Cameron

К

ref43

AJ249239

Камерун

Cameron

CRF02_AG

ref2

AF063224

Джибути

Djibouti

CRF02_AG

ref3

GU201514

Камерун

Cameron

CRF02_AG

ref6

KT124792

Германия

Germany

CRF02_AG

ref14

AB231898

Гана

Ghana

CRF02_AG

ref17

EU786671

Испания

Spain

CRF02_AG

ref26

AB231896

Гана

Ghana

CRF02_AG

ref28

AY151001

Эквадор

Ecuador

CRF02_AG

ref33

AF377954

Камерун

Cameron

CRF06_cpx

ref39

HQ529257.1

Гана

Ghana

CRF03_AB

ref12

AF193276

Россия, Калининград

Russia, Kalinigrad

CRF03_AB

ref41

AF414006.1

Беларусь

Belarus

CRF06_cpx

ref40

MH605500.1

Гвинея-Бисау

Guinea-Bissau

 

Доминирующими в группе являлись различные рекомбинанты между субтипами А и В (74%; 95% ДИ 66,61–80,63%), наиболее часто встречали рекомбинант между CRF03_AB и субтипом А (33,95%; 95% ДИ 26,71–41,79%). Кроме того, значительную долю (13,58%; 95% ДИ 8,71–19,84%) составляла рекомбинантная форма, схожая с СRF03_AB (CRF03_AB-like), но вклад «чистых» субтипов в формирование данной рекомбинантной формы не до конца ясен.

Доминирование в регионе рекомбинантов между субтипами А и В, в том числе CRF03_AB, согласуется с описанным в литературе генетическим разнообразием вируса в Калининградской области [16, 18, 19]. Тем не менее обращает на себя внимание неоднородность внутри клады рекомбинантов на филогенетическом дереве, что может быть связано как с особенностями эпидемиологических связей, так и с формированием в регионе новых циркулирующих рекомбинантных форм. Данный вопрос требует изучения полных геномов штаммов вируса из Калининградской области.

Среди рекомбинантов между субтипами А и В особого внимания заслуживают три штамма, отмеченные на филогенетическом дереве (рис. 1). На дендрограмме рекомбинанты между субтипами A и B образуют крупный гетерогенный кластер, а данные штаммы отделены от них, несмотря на то что в составе их гена pol присутствуют фрагменты, соответствующие субтипам А и В, что было подтверждено сравнительным рекомбинационным анализом в различном ПО (рис. 2). При этом их субтипирование в различных инструментах (REGA, Geno2Pheno, NCBI, Stanford HIV DB, RIP) не позволяет сделать окончательный вывод о генотипической принадлежности данных штаммов. Необходимо отметить, что все три образца имеют различное расположение на дендрограмме: штамм HIV1_2014_24_KG наиболее приближен к другим рекомбинантным формам между субтипами А и В; штамм HIV1_2014_19_KG кластеризуется со штаммами субтипа В; а штамм HIV1_2014_25_KG образует наиболее раннее ответвление – на уровне расхождения А-, В-рекомбинантов и других субтипов ВИЧ-1. Пациенты, от которых были получены все три штамма, инфицированы относительно недавно (срок инфекции менее одного года) и не получали АРТ. При анализе генетических последовательностей на хроматограммах были выявлены многочисленные вырожденные фрагменты, т.е. присутствие нескольких различных нуклеотидов в одних и тех же позициях генома. Наблюдаемая ситуация, как известно, может свидетельствовать о разнообразии вирусной популяции в организме пациента, в том числе о коинфекции разными субтипами ВИЧ [24]. Отмечая вышесказанное, можно предположить, что обозначенные выше штаммы находятся в начале процесса рекомбинации ретровирусов, т.е. представлены преимущественно не рекомбинантными формами, а вариантами вируса с совместно упакованными в капсиде геномами А- и В-штаммов.

 

Рис. 2. Сравнительный рекомбинационный анализ образцов 2014_80 (CRF03_AB) и 2014_19 (A + B recombinant) в Rega HIV Subtyping Tool v3.0 [21] и Recombinant Identification Program [25]. a – образец 2014_80 в Rega HIV Subtyping Tool v3.0; б – образец 2014_80 в Recombinant Identification Program; в – образец 2014_19 в Rega HIV Subtyping Tool v3.0; г – образец 2014_19 в Recombinant Identification Program [25].

 

Кроме рекомбинантов между субтипами А и В, были встречены более редкие для европейской части России CRF02_AG, а также рекомбинанты между субтипами K и J [26].

Среди «чистых» субтипов вируса доминирует характерный для территории Российской Федерации субтип А, представленный двумя суб-субтипами – А6 (16,67%; 95% ДИ 11,28–23,31%) и А3 (1,23%; 95% ДИ 0,15–4,39%); одновременно с ним циркулируют субтипы В (3,70%; 95% ДИ 1,37–7,89%) и G (1,23%; 95% ДИ 0,15–4,39%).

Исследуемый регион демонстрирует распределение субтипов ВИЧ-1, отличное от других регионов России в целом и Северо-Западного федерального округа в частности [27–29]. Для сравнения значимости различий генетического разнообразия между регионами Северо-Западного федерального округа были выбраны суб-субтип А6, субтип В и рекомбинантные формы между субтипами А и В, поскольку именно они встречаются не только среди изученных нами образцов, но также и в штаммах из Архангельской [28] и Ленинградской области [29]. Для оценки достоверности различий был использован критерий χ2 с поправкой Йейтса. При этом достоверных различий между встречаемостью субтипов ВИЧ-1 в Архангельской и Ленинградской областях не выявлено, но наблюдается статистически значимое различие генетического разнообразия между ними и Калининградской областью (χ2 составляет 254,277; критическое значение χ2 при уровне значимости p = 0,01 составляет 13,277).

Такие различия в генетическом разнообразии объясняются доминированием рекомбинантных форм ВИЧ-1 в Калининградской области, в то время как в Архангельской и Ленинградской областях они были встречены в единичных случаях. Одновременно с этим разнообразие «чистых» субтипов ВИЧ-1 соотносится с описанным в литературе [27–29], среди них также наблюдается преобладание субтипа А, преимущественно суб-субтипа А6.

Факт того, что в регионе преобладают варианты вируса, представляющие собой рекомбинант между CRF03_AB и субтипом А, а также рекомбинантная форма, схожая с CRF03_AB, но имеющая от неё ряд отличий (CRF03_AB-like), соотносится с представлением о том, что при длительной совместной циркуляции в популяции рекомбинантных форм и «чистых» субтипов вируса формируются новые, более сложные рекомбинантные формы с включением в геном новых фрагментов [4].

Помимо генотипического анализа, было проведено исследование встречаемости в данном регионе мутаций, ассоциированных с ЛУ. При этом были исследованы штаммы, полученные как от пациентов с неэффективностью АРТ (n = 107), так и с впервые выявленной инфекцией (n = 55). Первичная ЛУ была выявлена всего в двух случаях (3,64%; 95% ДИ 0,44–12,53%), поэтому дальнейший анализ объединяет всех пациентов с выявленными мутациями ЛУ.

Всего было встречено 80 различных мутаций, ассоциированных с ЛУ. Из них большая часть – мутации ЛУ к ингибиторам ОТ, в том числе к нуклеозидным ингибиторам обратной транскриптазы (НИОТ) – 31 замена (38,75%; 95% ДИ 28,06–50,30%) и к ненуклеозидным ингибиторам обратной транскриптазы (ННИОТ) – 35 мутаций (43,75%; 95% ДИ 32,68–55,30%); меньшая доля разнообразия мутаций приходится на замены, ассоциированные с ЛУ к ингибиторам протеазы (ИП) – 14 (17,50%; 95% ДИ 9,91–27,62%).

У 96 пациентов (59,26%; 95% ДИ 51,27–66,90%) были выявлены штаммы ВИЧ-1 хотя бы c одной мутацией, ассоциированной с ЛУ к антиретровирусным препаратам. Наиболее часто встречались мутации ЛУ к ингибиторам ОТ. В 13 случаях были встречены мутации ЛУ к НИОТ, в 4 – ННИОТ, в 66 – НИОТ + ННИОТ. Кроме того, у 13 пациентов были встречены мутации ЛУ к ИП: у 10 – ИП + НИОТ, у 3 – ИП + НИОТ + ННИОТ.

Среди мутаций ЛУ к НИОТ наиболее часто показаны мутации M184V [30] (65,63%; 95% ДИ 55,23–75,02%), L74V [31] (19,79%; 95% ДИ 12,36–29,17%), Y115F [32] (14,58%; 95% ДИ 8,21–23,26%), остальные замены встречались в 10% случаев и реже. При анализе множества мутационных профилей путём построения линейных диаграмм можно проследить образующиеся устойчивые паттерны мутаций ЛУ (рис. 3 а). Подробно описанные в литературе сочетания мутаций, ассоциированных с ЛУ к тимидиновым аналогам (thymidine analog mutations – ТАМ), встречены в полученных профилях в единичных случаях. Существует два основных пути формирования паттернов ТАМ: мутации, возникающие вместе с T215Y (включая M41L, L210W и иногда D67N), составляют кластер TAM-1; мутации, возникающие вместе с K70R (включая D67N, T215F и K219Q), составляют кластер TAM-2. Тем не менее в данном случае оба кластера мутаций ассоциированы с заменой T215Y, в то время как известно, что формирование паттерна по пути TAM-2 обладает наибольшими преимуществами с заменой T215F, которая также показана в изученных мутационных профилях, но не в составе паттернов TAM [33]. Доминирующими являлись профили, несущие не-TAM мутации, среди них обнаружена устойчивая связь замен L74V + Y115F. Данные мутации связаны преимущественно с ЛУ к абакавиру и диданозину, но существуют сведения об их ассоциации с ЛУ к тенофовиру [31, 32], который, в свою очередь, входит в большинство современных схем антиретровирусной терапии. Кроме того, во всех случаях данное сочетание встречено вместе с заменой M184V, что, скорее всего, связано с присутствием данной замены у большинства штаммов, обладающих ЛУ.

 

Рис. 3. Результаты исследования множества мутационных профилей путём построения линейных диаграмм: а – для мутаций устойчивости к НИОТ; б – для мутаций устойчивости к ННИОТ.

 

Анализ встречаемости мутаций ЛУ к ННИОТ показал, что наиболее распространены замены K103N [34] (36,46%; 95% ДИ 26,87–46,91%), K101E [35] (12,50%; 95% ДИ 6,63–20,82%), G190A [36] (11,46%; 95% ДИ 5,86–19,58%), P225H (15,63%; 95% ДИ 9,02–24,46%), Y18C [37] (12,50%; 95% ДИ 6,63–20,82%); остальные мутации встречались менее чем в 10% случаев. Изучение профилей мутаций ЛУ в полученных штаммах (рис. 3 б) позволило обнаружить связь между заменами K101E + G190A/S, причём данное сочетание встречается преимущественно без наиболее распространённой мутации K103N. Также выявлена зависимость замены в 190-й позиции на аланин (А) или серин (S) от субтипа вируса. Замена 190А встречалась только в рекомбинантах между субтипами А и В, а мутация 190S – преимущественно в штаммах субсубтипа А6 (в пяти из шести случаев). В литературе также описана распространённость замены в 190-й позиции ОТ на серин для субтипа А [38–40] и аланин для не-А субтипов [38, 41, 42].

Заключение

Полученные в исследовании результаты указывают на значительное разнообразие рекомбинантных форм в Калининградской области. При этом преобладание рекомбинантов между CRF03_AB и А указывает на то, что основным источником рекомбинации является совместная циркуляция варианта, характерного для исследуемого региона – CRF03_AB, и суб-субтипа А6, распространённого на остальной территории России. Вклад совместной циркуляции с субтипом В не выявлен.

Выявленное разнообразие субтипов и рекомбинантных форм вируса указывает на то, что в исследуемом регионе продолжается активный процесс формирования новых рекомбинантов, причём между как уже существующими рекомбинантными формами и «чистыми» субтипами, так и чистыми» субтипами. Подобная активность вируса указывает на необходимость изучения полных геномов штаммов, полученных в Калининградской области, для описания всех рекомбинантных форм, циркулирующих там на сегодняшний день.

×

Об авторах

Александр Николаевич Щемелев

ФБУН «Санкт-Петербургский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Автор, ответственный за переписку.
Email: tvildorm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3139-3674

младший научный сотрудник лаборатории иммунологии и вирусологии ВИЧ-инфекции, ФБУН «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Россия, 197101, г. Санкт-Петербург

Александр В. Семенов

Екатеринбургский научно-исследовательский институт вирусных инфекций Федерального бюджетного учреждения науки «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: tvildorm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3223-8219
Россия, 620030, г. Екатеринбург

Юлия В. Останкова

ФБУН «Санкт-Петербургский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: tvildorm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2270-8897
Россия, 197101, г. Санкт-Петербург

Екатерина В. Найденова

ФКУН «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: tvildorm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6474-3696
Россия, 410005, г. Саратов

Елена Б. Зуева

ФБУН «Санкт-Петербургский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: tvildorm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0579-110X
Россия, 197101, г. Санкт-Петербург

Диана Э. Валутите

ФБУН «Санкт-Петербургский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: tvildorm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0931-102X
Россия, 197101, г. Санкт-Петербург

Мария А. Чурина

СПб ГБУЗ «Клиническая инфекционная больница имени С.П. Боткина»

Email: tvildorm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0424-4654
Россия, 191167, г. Санкт-Петербург

Павел А. Виролайнен

ФБУН «Санкт-Петербургский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: tvildorm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5918-9395
Россия, 197101, г. Санкт-Петербург

Арег А. Тотолян

ФБУН «Санкт-Петербургский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: tvildorm@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4571-8799
Россия, 197101, г. Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Korber B., Muldoon M., Theiler J., Gao F., Gupta R., Lapedes A., et al. Timing the ancestor of the HIV-1 pandemic strains. Science. 2000; 288(5472): 1789–96. https://doi.org/10.1126/science.288.5472.1789
  2. Kuiken C., Foley B., Hahn B., Marx P., McCutchan F., Mellors J.W., et al. A compilation and analysis of nucleic acid and amino acid sequences. In: Human Retroviruses and AIDS. Los Alamos; 1999.
  3. Los Alamos National Laboratory. HIV Circulating Recombinant Forms (CRFs). Available at: https://www.hiv.lanl.gov/content/sequence/HIV/CRFs/CRFs.html
  4. Simon-Loriere E., Rossolillo P., Negroni M. RNA structures, genomic organization and selection of recombinant HIV. RNA Biol. 2011; 8(2): 280–6. https://doi.org/10.4161/rna.8.2.15193
  5. McCutchan F.E., Carr J.K., Bajani M., Sanders-Buell E., Harry T.O., Stoeckli T.C., et al. Subtype G and multiple forms of A/G intersubtype recombinant human immunodeficiency virus type 1 in Nigeria. Virology. 1999; 254(2): 226–34. https://doi.org/10.1006/viro.1998.9505
  6. Montavon C., Toure-Kane C., Liegeois F., Mpoudi E., Bourgeois A., Vergne L., et al. Most env and gag subtype A HIV-1 viruses circulating in West and West Central Africa are similar to the prototype AG recombinant virus IBNG. J. Acquir. Immune. Defic. Syndr. 2000; 23(5): 363–74. https://doi.org/10.1097/00126334-200004150-00001
  7. Menu E., Truong T.X., Lafon M.E., Nguyen T.H., Müller-Trutwin M.C., Nguyen T.T., et al. HIV type 1 Thai subtype E is predominant in South Vietnam. AIDS Res. Hum. Retroviruses. 1996; 12(7): 629–33. https://doi.org/10.1089/aid.1996.12.629
  8. Piyasirisilp S., McCutchan F.E., Carr J.K., Sanders-Buell E., Liu W., Chen J., et al. A recent outbreak of human immunodeficiency virus type 1 infection in southern China was initiated by two highly homogeneous, geographically separated strains, circulating recombinant form AE and a novel BC recombinant. J. Virol. 2000; 74(23): 11286–95. https://doi.org/10.1128/jvi.74.23.11286-11295.2000
  9. Galetto R., Moumen A., Giacomoni V., Veron M., Charneau P., Negroni M. The structure of HIV-1 genomic RNA in the gp120 gene determines a recombination hot spot in vivo. J. Biol. Chem. 2004; 279(35): 36625–32. https://doi.org/10.1074/jbc.m405476200
  10. Zhuang J., Jetzt A.E., Sun G., Yu H., Klarmann G., Ron Y., et al. Human immunodeficiency virus type 1 recom-bination: rate, fidelity and putative hot spots. J. Virol. 2002; 76(22): 11273–82. https://doi.org/10.1128/jvi.76.22.11273-11282.2002
  11. Jetzt A.E., Yu H., Klarmann G.J., Ron Y., Preston B.D., Dougherty J.P. High rate of recombination throughout the human immunodeficiency virus type 1 genome. J. Virol. 2000; 74(3): 1234–40. https://doi.org/10.1128/jvi.74.3.1234-1240.2000
  12. Piantadosi A., Chohan B., Chohan V., McClelland R.S., Overbaugh J. Chronic HIV-1 infection frequently fails to protect against superinfection. PLoS Pathog 2007; 3(11): 177. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.0030177
  13. Gratton S., Cheynier R., Dumaurier M.J., Oksenhendler E., Wain-Hobson S. Highly restricted spread of HIV-1 and multiply infected cells within splenic germinal centers. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000; 97(26): 14566–71. https://doi.org/10.1073/pnas.97.26.14566
  14. Jung A., Maier R., Vartanian J.P., Bocharov G., Jung V., Fischer U., et al. Recombination: Multiply infected spleen cells in HIV patients. Nature. 2002; 418(6894): 144. https://doi.org/10.1038/418144a
  15. Chen J., Dang Q., Unutmaz D., Pathak V.K., Maldarelli F., Powell D., et al. Mechanisms of nonrandom human immunodeficiency virus type 1 infection and double infection: preference in virus entry is important but is not the sole factor. J. Virol 2005; 79(7): 4140–9. https://doi.org/10.1128/jvi.79.7.4140-4149.2005
  16. Bobkov A.F., Kazennova E.V., Selimova L.M., Khanina T.A., Ryabov G.S., Bobkova M.R., et al. Temporal trends in the HIV-1 epidemic in Russia: predominance of subtype A. J. Med. Virol. 2004; 74(2): 191–6. https://doi.org/10.1002/jmv.20177
  17. Schlösser M., Kartashev V.V., Mikkola V.H., Shemshura A., Saukhat S., Kolpakov D., et al. HIV-1 sub-subtype A6: Settings for normalised identification and molecular epidemiology in the Southern Federal District, Russia. Viruses. 2020; 12(4): 475. https://doi.org/10.3390/v12040475
  18. Liitsola K., Tashkinova I., Laukkanen T., Korovina G., Smolskaja T., Momot O., et al. HIV-1 genetic subtype A/B recombinant strain causing an explosive epidemic in injecting drug users in Kaliningrad. AIDS. 1998; 12(14): 1907–19. https://doi.org/10.1097/00002030-199814000-00023
  19. Lebedev A., Pasechnik O., Ozhmegova E., Antonova A., Blokh A., Grezina L., et al. Prevalence and spatiotemporal dynamics of HIV-1 Circulating Recombinant Form 03_AB (CRF03_AB) in the Former Soviet Union countries. PLoS One. 2020; 15(10): e0241269. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0241269
  20. Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 7.0 for bigger datasets. Mol. Biol. Evol. 2016; 33(7): 1870–4. https://doi.org/10.1093/molbev/msw054
  21. Stanford University. HIV Drug Resistance Database. REGA HIV-1 Subtyping Tool – Version 3.0. Available at: http://dbpartners.stanford.edu:8080/RegaSubtyping/stanford-hiv/typingtool/
  22. Stanford University. HIV Drug Resistance Database. HIVdb Program: Mutations Analysis. Available at: https://hivdb.stanford.edu/hivdb/by-patterns/
  23. Gottfried B. A comparative study on linear and region based diagrams. J. Spat. Inf. Sci. 2015; (10): 3–20.
  24. Лаповок И.А., Салеева Д.В., Кириченко А.А., Мурзакова А.В., Лопатухин А.Э., Киреев Д.Е. Исследование частоты встречаемости двойной ВИЧ-инфекции в России. Инфекционные болезни. 2020; 18(4): 138–48. https://doi.org/10.20953/1729-9225-2020-4-138-148
  25. Los Alamos National Laboratory. RIP: Recombinant Identification Program. Available at: https://www.hiv.lanl.gov/content/sequence/RIP/RIP.html
  26. Пасечник О.А., Блох А.И. Распространенность рекомбинантных форм ВИЧ-1 в регионах Российской Федерации и стран СНГ: систематический обзор и метаанализ. Инфекция и иммунитет. 2018; 8(2): 127–38. https://doi.org/10.15789/2220-7619-2018-2-127-138
  27. Федеральный центр по борьбе со СПИД. Российская база данных. ЛУ ВИЧ у наивных пациентов; 2020. Available at: http://www.hivrussia.info/wp-content/uploads/2020/12/2020-Rossijskaya-baza-dannyh-LU-VICH-u-naivnyh-patsientov.pdf
  28. Останкова Ю.В., Щемелев А.Н., Зуева Е.Б., Чурина М.А., Валутите Д.Э., Семенов А.В. Молекулярная эпидемиология и фармакорезистентность ВИЧ у пациентов с вирусологической неэффективностью антиретровирусной терапии в Архангельской области. ВИЧ инфекция и иммуносупрессии. 2019; 11(4): 65–72. https://doi.org/10.22328/2077-9828-2019-11-4-79-90
  29. Щемелев А.Н., Семенов А.В., Останкова Ю.В., Зуева Е.Б., Валутите Д.Э., Семенова Д.А. и др. Генетическое разнообразие и мутации лекарственной устойчивости ВИЧ-1 в Ленинградской области. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022; 99(1): 28–37. https://doi.org/10.36233/0372-9311-216
  30. Hung M., Tokarsky E.J., Lagpacan L., Zhang L., Suo Z., Lansdon E.B. Elucidating molecular interactions of L-nucleotides with HIV-1 reverse transcriptase and mechanism of M184V-caused drug resistance. Commun. Biol. 2019; 2: 469. https://doi.org/10.1038/s42003-019-0706-x
  31. De Luca A., Giambenedetto S.D., Trotta M.P., Colafigli M., Prosperi M., Ruiz L., et al. Improved interpretation of genotypic changes in the HIV-1 reverse transcriptase coding region that determine the virological response to didanosine. J. Infect. Dis. 2007; 196(11): 1645–53. https://doi.org/10.1086/522231
  32. Lanier E.R., Givens N., Stone C., Griffin P., Gibb D., Walker S., et al. Effect of concurrent zidovudine use on the resistance pathway selected by abacavir-containing regimens. HIV Med. 2004; 5(6): 394–9. https://doi.org/10.1111/j.1468-1293.2004.00243.x
  33. Hu Z., Giguel F., Hatano H., Reid P., Lu J., Kuritzkes D.R. Fitness comparison of thymidine analog resistance pathways in human immunodeficiency virus type 1. J. Virol. 2006; 80(14): 7020–7. https://doi.org/10.1128/jvi.02747-05
  34. Ibe S., Sugiura W. Clinical significance of HIV reverse-transcriptase inhibitor-resistance mutations. Future Microbiol. 2011; 6(3): 295–315. https://doi.org/10.2217/fmb.11.7
  35. Xu H.T., Colby-Germinario S.P., Huang W., Oliveira M., Han Y., Quan Y., et al. Role of the K101E substitution in HIV-1 reverse transcriptase in resistance to rilpivirine and other nonnucleoside reverse transcriptase inhibitors. Antimicrob. Agents Chemother. 2013; 57(11): 5649–57. https://doi.org/10.1128/aac.01536-13
  36. Madruga J.V., Cahn P., Grinsztejn B., Haubrich R., Lalezari J., Mills A., et al. Efficacy and safety of TMC125 (etravirine) in treatment-experienced HIV-1-infected patients in DUET-1: 24-week results from a randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet. 2007; 370(9581): 29–38. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(07)61047-2
  37. Archer R.H., Wisniewski M., Bambara R.A., Demeter L.M. The Y181C mutant of HIV-1 reverse transcriptase resistant to nonnucleoside reverse transcriptase inhibitors alters the size distribution of RNase H cleavages. Biochemistry. 2001; 40(13): 4087–95. https://doi.org/10.1021/bi002328a
  38. Kolomeets A.N., Varghese V., Lemey P., Bobkova M.R., Shafer R.W. A uniquely prevalent nonnucleoside reverse transcriptase inhibitor resistance mutation in Russian subtype A HIV-1 viruses. AIDS. 2014; 28(17): F1–8. https://doi.org/10.1097/qad.0000000000000485
  39. Останкова Ю.В., Щемелев А.Н., Зуева Е.Б., Чурина М.А., Валутите Д.Э., Семенов А.В. Молекулярная эпидемиология и фармакорезистентность ВИЧ у пациентов с вирусологической неэффективностью антиретровирусной терапии в Архангельской области. ВИЧ инфекция и иммуносупрессии. 2019; 11(4): 65–72. https://doi.org/10.22328/2077-9828-2019-11-4-79-9
  40. Чурина М.А., Останкова Ю.В., Семенов А.В., Никитина Н.А., Росоловский А.П., Гребенкина Е.В. и др. Молекулярная эпидемиология и фармакорезистентность ВИЧ-1 у пациентов с неэффективностью АРВТ в Великом Новгороде. ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии. 2017; 9(1): 82–92. https://doi.org/10.22328/2077-9828-2017-9-1-82-92
  41. Chen M., Zhu Q., Xing H., Chen H., Jin X., Dong L., et al. The characteristics of pretreatment HIV-1 drug resistance in western Yunnan, China. Epidemiol. Infect. 2020; 148: e102. https://doi.org/10.1017/s095026882000093x
  42. Cheung K.W., Peng Q., He L., Cai K., Jiang Q., Zhou B., et al. Rapid and simultaneous detection of major drug resistance mutations in reverse transcriptase gene for HIV-1 CRF01_AE, CRF07_BC and subtype B in China using sequenom MassARRAY® system. PLoS One. 2016; 11(4): e0153641. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153641

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Результаты филогенетического анализа при помощи алгоритма Neighbor Joining. • – референсные последовательности (табл. 2) ; ▲ – рекомбинантный формы между субтипами А и В, не кластеризующиеся с другими рекомбинантами этой группы.

Скачать (554KB)
3. Рис. 2. Сравнительный рекомбинационный анализ образцов 2014_80 (CRF03_AB) и 2014_19 (A + B recombinant) в Rega HIV Subtyping Tool v3.0 [21] и Recombinant Identification Program [25]. a – образец 2014_80 в Rega HIV Subtyping Tool v3.0; б – образец 2014_80 в Recombinant Identification Program; в – образец 2014_19 в Rega HIV Subtyping Tool v3.0; г – образец 2014_19 в Recombinant Identification Program [25].

Скачать (395KB)
4. Рис. 3. Результаты исследования множества мутационных профилей путём построения линейных диаграмм: а – для мутаций устойчивости к НИОТ; б – для мутаций устойчивости к ННИОТ.

Скачать (834KB)

© Щемелев А.Н., Семенов А.В., Останкова Ю.В., Найденова Е.В., Зуева Е.Б., Валутите Д.Э., Чурина М.А., Виролайнен П.А., Тотолян А.А., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС77-77676 от 29.01.2020.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах