Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Лаповок И.А.

ФБУН «ЦНИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора, Москва, Россия

Лопатухин А.Э.

ФБУН «ЦНИИ эпидемиологии» Роспотребнадзора, Москва, Россия

Киреев Д.Е.

ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Роспотребнадзора

Казеннова Е.В.

ФГБУ «ФНИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Лебедев А.В.

Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова, Москва

Бобкова М.Р.

Институт вирусологии им. Д.И. Ивановского ФГБУ «Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного акад. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России, Москва, Россия

Коломеец А.Н.

ФБУН «Омский НИИ природно-очаговых инфекций» Роспотребнадзора, Омск, Россия

Турбина Г.И.

ГУЗ «Липецкий областной центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями», Липецк, Россия

Шипулин Г.А.

ФБУН Центральный НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, Москва

Ладная Н.Н.

Центральный НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, Москва

Покровский В.В.

ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Роспотребнадзора, Москва, Россия

Молекулярно-эпидемиологический анализ вариантов ВИЧ-1, циркулировавших в России в 1987—2015 гг.

Авторы:

Лаповок И.А., Лопатухин А.Э., Киреев Д.Е., Казеннова Е.В., Лебедев А.В., Бобкова М.Р., Коломеец А.Н., Турбина Г.И., Шипулин Г.А., Ладная Н.Н., Покровский В.В.

Подробнее об авторах

Журнал: Терапевтический архив. 2017;89(11): 44‑49

Просмотров: 2579

Загрузок: 700


Как цитировать:

Лаповок И.А., Лопатухин А.Э., Киреев Д.Е., и др. Молекулярно-эпидемиологический анализ вариантов ВИЧ-1, циркулировавших в России в 1987—2015 гг.. Терапевтический архив. 2017;89(11):44‑49.
Lapovok IA, Lopatukhin AE, Kireev DE, et al. Molecular epidemiological analysis of HIV-1 variants circulating in Russia in 1987—2015. Therapeutic Archive. 2017;89(11):44‑49. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/terarkh2017891144-49

Рекомендуем статьи по данной теме:
Мо­ле­ку­ляр­но-ге­не­ти­чес­кий ана­лиз штам­мов Vibrio cholerae O1 Эль-Тор, вы­яв­лен­ных на тер­ри­то­рии Рос­сии в 2023 г.. Мо­ле­ку­ляр­ная ге­не­ти­ка, мик­ро­би­оло­гия и ви­ру­со­ло­гия. 2024;(1):34-42

ВИЧ-1 — вирус иммунодефицита человека 1-го типа

ГД — генетическая дистанция

МСМ — мужчины, практикующие секс с мужчинами

ПИН — потребители инъекционных наркотиков

IDU-A; от англ. injecting drug users — ПИН

Изучение распространенности генетических вариантов и оценка генетического разнообразия вируса иммунодефицита человека 1-го типа (ВИЧ-1) — важнейшая задача молекулярной эпидемиологии. Развитие технологии полимеразной цепной реакции и методов анализа нуклеотидных последовательностей (секвенирования) генома вируса позволяет проводить такого рода исследования на базе множества медицинских и научных центров.

Ряд работ детально характеризуют особенности генетической структуры и разнообразие циркулирующих в России вариантов вируса, в том числе доминирующего варианта подтипа A1 (IDU-A; от англ. injecting drug users — потребители инъекционных наркотиков — ПИН) и обнаруженного в последние годы CRF63_02A1 [1—5]. Однако данные исследования проводились независимо друг от друга и описывали эпидемиологическую ситуацию на территории отдельных регионов страны. При этом существует необходимость одновременного анализа образцов из всех российских регионов для характеристики эпидемиологии ВИЧ-инфекции в стране в целом.

В данной статье представлен результат молекулярно-эпидемиологического анализа обширной базы нуклеотидных последовательностей гена pol образцов ВИЧ-1, выделенных в разных регионах страны от позитивных по ВИЧ лиц с различными датами установления диагноза.

Материалы и методы

Проводили анализ нуклеотидных последовательностей области гена pol (положения 2264—3255 относительно HXB-2, GeneBank K03455), кодирующей протеазу (5—99-я аминокислота) и обратную транскриптазу (38—286-я аминокислота) ВИЧ-1, а также сопутствующих эпидемиологических данных. Эпидемиологические данные включали информацию о половой принадлежности пациента, предположительном регионе инфицирования, дате установления диагноза, пути инфицирования и схеме терапии. В дальнейшем оценка степени генетического разнообразия ВИЧ-1 проводилась среди образцов от нелеченых пациентов.

Источником нуклеотидных последовательностей и эпидемиологических данных служила Российская база данных устойчивости ВИЧ к антиретровирусным препаратам (www.hivresist.ru), в качестве источника дополнительных и референсных последовательностей применяли базу данных Лос-Аламос (www.hiv.lanl.gov).

Выравнивание последовательностей осуществляли с помощью программы MEGA 6.0 (http://www.megasoftware.net/). Повторяющиеся нуклеотидные последовательности выявляли путем оценки генетической дистанции (ГД) между последовательностями, в случае обнаружения идентичной пары более свежий образец исключали из дальнейшего анализа. Генотипирование образцов и филогенетический анализ проводили с помощью он-лайн приложений COMET HIV-½ и HCV v.0.2, REGA HIV-1 Subtyping Tool v.3.0, PhyML v.3.0. (www.hiv.lanl.gov). Оптимизацию филогенетических деревьев выполняли в программе FigTree v.1.3.1 (http://tree.bio.ed.ac.uk/). Определение генетической близости и рекомбинационный анализ осуществляли с помощью HIVBlast Tool и RIP (www.hiv.lanl.gov).

Степень внутригруппового нуклеотидного (генетического) разнообразия оценивали путем расчета матрицы ГД с применением модели нуклеотидных замен Тамура-Нея (TrN) и игнорировании всех сайтов, включающих инделы (gap).

Статистический анализ выполняли с применением пакета прикладных программ Statistica v.6.0 («StatSoft», США). Достоверность различий между сравниваемыми показателями оценивали с использованием теста Краскела—Уоллиса ANOVA. Категориальные переменные обобщали в виде частот и сравнивали с использованием критерия χ2. Достоверными считали различия при р<0,05.

Результаты

Характеристика обследованной популяции. Проанализированы нуклеотидные последовательности генома и эпидемиологические данные 1697 образцов ВИЧ-1, выделенных от пациентов с датой установления диагноза с 1987 по 2015 г.: 1572 образца представлены в Российской базе данных устойчивости ВИЧ к антиретровирусным препаратам, 125 загружены из базы данных Лос-Аламос.

Распределение образцов по регионам предположительного инфицирования (федеральным округам — ФО России) оказалось следующим: Центральный (n=419), Дальневосточный (n=151), Приволжский (n=342), Северо-Западный (n=73), Северо-Кавказский (n=19), Сибирский (n=467), Уральский (n=30), Южный (n=94). Еще для 102 (6,01%) образцов отсутствовала информация о регионе инфицирования. Для 77 (4,54%) пациентов отсутствовала информация о половой принадлежности, 884 (52,09%) образца получены от мужчин, 736 (43,37%) от женщин.

Путь передачи вируса известен лишь для 968 (57,04%) пациентов, среди них соотношение уязвимых групп следующее: потребители инъекционных наркотиков (ПИН) 448 (46,28%), инфицированные гетеросексуальным путем 438 (45,25%), инфицированные вертикальным путем (от матери к ребенку) 64 (6,61%). На остальные пути передачи приходилось 1,86% (18 пациентов).

Получен 741 образец от нелечившихся пациентов (наивных пациентов), 606 образцов — от пациентов с получавших лечение, для 350 образцов эта информация неизвестна.

Генотипирование. Генотипирование исследованных образцов показало, что 1376 (81,09%) образцов ВИЧ- 1относится к ВИЧ-1 подтипа A1. Тем не менее отмечено постепенное увеличение доли других генетических вариантов среди случаев ВИЧ-инфекции к 2015 г. (см. рисунок,

Результаты генотипирования исследованных образцов ВИЧ-1 из разных регионов России с датой установления диагноза 1987—2015 гг. а — изменение соотношения (в %) различных генетических вариантов ВИЧ-1 в России в 1999—2015 гг.; б — распределение генетических вариантов ВИЧ-1 в различных федеральных округах России (размер диаграмм пропорционален количеству проанализированных образцов из каждого ФО); в — результат филогенетического анализа по методу максимального правдоподобия (GTR+G статистической модели нуклеотидных замен) области генома ВИЧ-1, кодирующей протеазу и обратную транскриптазу ВИЧ-1 1697 образцов, исследованных в работе; г — результат филогенетического анализа по методу максимального правдоподобия (100 независимых построений, GTR+G статистической модели нуклеотидных замен) исследуемых нуклеотидных последовательностей образцов подтипа G от пациентов с диагнозом, поставленным в 1989 г. (треугольники), и от пациентов с диагнозом, установленным в 2002 г. и позже (прямоугольники).
а). Так, если в 2000—2001 (n=206) гг. подтип A1 выявлен в 91,75% образцов, то в 2007—2008 гг. (n=319) — 86,84%, а в 2014—2015 гг. (n=163) — 70,55% (p<0,001).

Наиболее часто выявляемым не-A вирусом оказался вирус подтипа B, обнаруженный в 134 (7,90%) образцах. Основными источниками образцов вируса подтипа В являлись Центральный (n=43) и Дальневосточный (n=43) Ф.О. Еще 119 (7,01%) образцов относились к рекомбинантам между вирусами подтипов A1 и G, 23 (1,35%) образца генотипированы как AB-рекомбинанты. Наконец, 45 (2,65%) образцов относились к другим генетическим вариантам: 22 (1,30%) к подтипу G, 18 (1,06%) подтипу C, 2 (0,12%) к CRF01_AE. Выявлено по одному образцу вирусов подтипа D, CRF06_cpx и CRF11_cpx. Распределение генетических вариантов оказалось неравномерным в разных регионах страны. Так, несмотря на тотальное доминирование во всех регионах вируса подтипа A1, в Сибирском Ф.О. чаще определялись случаи инфекции вирусами из группы AG-рекомбинантов, а в Дальневосточном Ф.О. — вирусом подтипа B (см. рисунок, б).

Анализ вирусов подтипа A1. Филогенетический анализ (см. рисунок, в) позволил установить, что 1370 (99,56%) из 1376 образцов подтипа A1, исследованных в работе, относились к генетическому варианту IDU-A [1, 2]. Лишь 4 образца кластеризовались совместно с референсной последовательностью AB287376 вируса подтипа А1, типичного для Руанды, где этот вариант вируса является одним из доминирующих.

Среди вирусов варианта IDU-A 585 (42,70%) образцов получены от пациентов с неизвестным путем заражения, 365 (26,64%) от пациентов, заразившихся вследствие гетеросексуальных контактов, 356 (25,99%) — от пациентов группы ПИН. На долю вертикального пути передачи приходилось 55 (4,01%) образцов, на долю остальных путей передачи — 9 (0,66%) образцов, из которых 5 получены от мужчин, практикующих секс с мужчинами (МСМ).

Для оценки изменения степени генетических различий варианта IDU-A от момента начала эпидемии по настоящее время рассчитана ГД между образцами, полученными от пациентов с разной датой установления диагноза.

Исследовали образцы в двух наиболее многочисленных группах: от ПИН и пациентов, инфицированных при гетеросексуальных контактах. Для исключения влияния специфической терапии на генетическое разнообразие ВИЧ-1 анализу подвергали лишь последовательности генома вирусов, полученные от «наивных» пациентов. Обнаружено, что показатель среднего внутригруппового нуклеотидного разнообразия (±стандартная ошибка) среди вариантов вируса, циркулирующих в популяции ПИН, увеличивается со временем: с 0,50±0,04·10–2 замен на сайт для образцов от 42 пациентов с датой диагноза 1996—2001 гг. и 0,89±0,05·10–2 замен на сайт с датой диагноза 2002—2009 гг. (50 пациентов), до 2,06±0,07·10–2 замен на сайт с датой диагноза 2010—2015 (51 пациент) (p<0,001).

Количество образцов от пациентов, инфицированных гетеросексуальным путем, в изучаемых временных группах неодинаковое, поэтому данные образцы разделены на 2 группы: с датой диагноза до 2008 г. и с датой диагноза в 2008—2015 гг. Показатель внутригруппового нуклеотидного разнообразия (± стандартная ошибка) также увеличился со временем: с 0,64±0,03·10–2 замен на сайт в группе до 2008 г. (n=98) до 0,99±0,04·10–2 замен на сайт в группе 2008—2015 (n=125) (p<0,001).

Анализ вирусов не-A-подтипов. По данным филогении, из 134 образцов ВИЧ-1 подтипа B 52 образца (42 из которых собраны в Дальневосточном ФО) относились к генетическому варианту подтипа B (IDU-B), циркуляция которого ранее отмечалась в среде ПИН в восточноевропейских странах, в том числе в Николаевской области Украины [6]. Остальные 82 образца генетически близки к штамму K03455 (референсвариант ВИЧ-1 HXB-2) вируса подтипа B, циркулирующего в странах Западной Европы [1, 6].

Филогенетический анализ позволил выявить 16 образцов, относящихся к рекомбинантной форме CRF02_AG, циркулирующей как в странах Средней Азии, так и в Сибири [7—9]. Ранее описываемый российскими авторами рекомбинант CRF63_02A1 [3, 4] обнаружен в 95 образцах, из которых 86 выделены в Новосибирске, Алтайском крае и в других регионах Сибирского Ф.О., при этом частота выявления CRF63_02A1 в Сибири увеличивалась со временем. Если в группе пациентов с диагнозом, установленным до 2002 г. (n=81), он выявлялся всего в 3,70% случаев, а у пациентов с инфекцией, выявленной в 2002—2009 гг. (n=207), — в 10,63%, то на долю CRF63_02A1 в группе пациентов с датой диагноза 2010—2015 гг. (n=179) приходилось уже 34,08% (p<0,001). В других регионах страны этот вариант не получил такого активного распространения: лишь на территории Дальневосточного Ф.О. выделены 9 образцов этого варианта. Еще 3 образца, интерпретированные с применением он-лайн-ресурсов как AG-рекомбинанты, образовывали на филогенетическом древе внешние ветви относительно образцов CRF02_AG и CRF63_02A1, что не позволяло достоверно установить их принадлежность к одному из двух генетических вариантов. Примечательно, что выявлено лишь 2 образца AG-рекомбинанта, кластеризовавшихся независимо от описанных совместно с референсной последовательностью AF377954 вируса, циркулирующего в Камеруне — регионе, где CRF02_AG представлен наиболее широко.

Генотипированы как AB-рекомбинанты 23 образца, однако только 16 из них достоверно относились к типичному для России и стран СНГ рекомбинанту CRF03_AB [6, 10]. Остальные 7 образцов относились к новым, не описанным ранее рекомбинантным формам.

При филогенетическом анализе 22 образцов подтипа G формировались 2 четких кластера (см. рисунок, г): первый (формирующийся в 85% независимых построений) включал 12 образцов, выделенных от пациентов с диагнозом ВИЧ-инфекция, установленным в 1988—1989 гг. в Северо-Западном, Южном и Северо-Кавказском ФО, что указывает на принадлежность данных образцов к Ростово-Элистинской внутрибольничной вспышке 1988—1989 гг. Еще 9 из 10 образцов (7 из которых выделены в соседнем Приволжском ФО) от пациентов с диагнозом, установленным после 2000 г., в 90 построениях из 100 кластеризовались совместно и отдельно от первого кластера.

Наконец, 18 образцов относились к подтипу C. Полученные 15 образцов из Дальневосточного Ф.О. (ранее опубликованный анализ [1] указывает на их близость к вирусам, циркулирующим в Африке) в нашем исследовании также кластеризовались совместно с типичным африканским вариантом ВИЧ-1подтипа С — AB485643. В то же время 2 образца из Москвы и Самары кластеризовались с вирусами подтипа C из Китая и Индии (референс-штаммы KC898996 и AB023804 соответственно).

Анализ редких для России генетических вариантов и уникальных рекомбинантных форм. Детальный анализ упомянутых выше 7 рекомбинантов вируса A1 и B подтипа позволил выявить 4 новых рекомбинантных варианта вируса, имеющих разные точки рекомбинации: 3 содержали сегменты вирусов подтипа B и варианта IDU-A, а еще один оказался рекомбинантом между вирусом подтипа B и вариантом FN995656 — уникальным рекомбинантом A1/B, выявленным в Белоруссии в 2010 г. [10].

Обнаружен один образец, оказавшийся рекомбинантом вируса CRF02_AG, циркулирующего в Средней Азии, и варианта IDU-A, и два образца нового рекомбинанта, чей геном содержал сегменты, идентичные варианту IDU-A и изолята AF377954 — камерунского варианта CRF02_AG.

Кроме того, обнаружено два не связанных эпидемиологически образца CRF01_AE, циркуляция которого характерна для стран Юго-Восточной Азии [6]. Еще 3 образца по данным он-лайн-генотипирования с применением приложений COMET и Rega и филогении достоверно принадлежали к редким для России генетическим вариантам: один образец из Смоленска относился к подтипу D (на 87%), а 2 образца (из Санкт-Петербурга и Красноярска) в 99 построениях из 100 образовывали общие кластеры с вариантами CRF06_cpx и CRF11_cpx соответственно.

Обсуждение

До середины 90-х годов XX века на территории бывшего СССР выявляли 7 генетических подтипов вируса (A, B, C, D, F, G, H) и 3 рекомбинатные формы (CRF01_AE, CRF02_AG и gagDenvG) [11—13], причем разные генетические варианты циркулировали в определенных уязвимых группах. Так, вирус подтипа B чаще выявляли в среде МСМ [6]. Кроме того, в конце 1988 г. в Элисте Ростовской области возникла внутрибольничная вспышка инфекции, включающая более 250 человек и вызванная африканским вирусом подтипа G. Первоисточником вируса стал мужчина, инфицированный в Конго [14, 15].

В 90-х годах XX века произошло проникновение с территории Украины варианта вируса подтипа A1 в среду ПИН, что привело к катастрофическому увеличению новых случаев ВИЧ-инфекции и доминированию этого варианта на основной территории страны. Этот генетический вариант получил название IDU-A (от англ. injecting drug users — потребители инъекционных наркотиков) [6]. В данной работе обнаружено, что более 80% исследованных образцов ВИЧ-1 относились к этому генетическому варианту.

В данном исследовании получено подтверждение увеличения гетерогенности вирусной популяции, выражающееся как в виде увеличения доли не-А-подтипов и рекомбинантных форм, так и нарастания генетического разнообразия внутри варианта IDU-A в группах ПИН и лиц, инфицированных гетеросексуальным путем. Наиболее вероятно, что такие результаты связаны с ростом эпидемии в стране и увеличением пораженности населения ВИЧ-инфекцией [16].

Распределение генетических вариантов ВИЧ-1 в разных регионах имеет свои особенности. Так, ранее опубликованные [3, 4, 9] и подтвержденные нами данные о распространении вируса CRF63_02A1 в Сибири в будущем могут привести к экспансии этого варианта в другие регионы страны. В то же время увеличение распространенности CRF63_02A1 нуждается в дополнительном подтверждении, например путем генотипирования вируса у недавно инфицированных лиц на территории этого региона.

Ранее опубликованные [1] и приведенные в настоящем исследовании данные о циркуляции на Дальнем Востоке варианта IDU-B подтипа B достаточно необычны. Этот вариант, выявленный в 1994 г. в среде ПИН в южных регионах Украины, как ранее считалось, не оказывал серьезного влияния на эпидемию ВИЧ-инфекции в России. Появление IDU-B на Дальнем Востоке страны, очевидно, является прямым следствием трудовой миграции из Украины [1].

Наши результаты позволяют выдвинуть предположение об изменении с течением времени вируса подтипа G, вызвавшего «Ростово-Элистинскую» вспышку 1988—1989 гг. [14, 15] и до сих пор циркулирующего в Южном Ф.О. В то же время совместная кластеризация образцов от всех пациентов с диагнозом, поставленным после 2000 г., может свидетельствовать о возможности существования общего источника инфекции для данных пациентов. Тем не менее данная гипотеза нуждается в дальнейшей проверке с исследованием увеличенной выборки образцов подтипа G.

Важным следствием циркуляции на территории страны нескольких генетических вариантов является рекомбинация вирусов. Факты образования новых уникальных рекомбинантных форм ранее отмечены в России [12], Белоруссии [10] и Киргизии [7]. В связи с этим отдельного внимания заслуживают выявленные нами новые AG- и AB-рекомбинанты. Примечательно, что один из AB-рекомбинантов, обнаруженный в 2014 г. в Северо-Западном ФО, являлся рекомбинантом подтипа B и нового AB-рекомбинанта (FN995656), выявленного в Белоруссии [10].

Нуклеотидные последовательности гена pol обнаруженных уникальных рекомбинантных форм опубликованы в GeneBank под номерами KX648291-KX648299.

Исследование частично выполнено с привлечением средств гранта Российского научного фонда (проект № 15−15−00050).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail



Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.