CC BY
96
№ 3 - 2013 г. 03.00.00 биологические науки
УДК 616.98:578.828.6-036.22(571.1/.5)
ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ВАРИАНТОВ ВИЧ-1 В СИБИРСКОМ ФЕДЕРАЛЬНОМ ОКРУГЕ
А. Г. Казачинская1, В. В. Богачев1, П. Б Барышев1, А. В. Тотменин1, 112 2 Е. А. Чубарева , П. Ю. Ачигечева , И. В. Золотарева , Ф. О. Мирджамалова , Ю. А.
2 2 3 3
Топчин , Н. Я. Черноусова , Н. В. Чичамкина , В. А. Абрамов ,
Н. М. Гашникова1
1ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»
(Кольцово, Новосибирская область)
2ГБУЗ НСО «Центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями» (Кольцово, Новосибирская область)
3ГУЗ «Новокузнецкий центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными
заболеваниями» (г. Новокузнецк)
Изучено распространение генетических вариантов ВИЧ-1, циркулирующих на территориях Забайкальского края (г. Чита), Кемеровской области (г. Новокузнецк) и Новосибирской области (НСО). Показано, что в г. Чита циркулирует преимущественно субтип А ВИЧ-1; большее генетическое разнообразие было выявлено в г. Новокузнецке — при доминировании субтипа А (72 %) также был выявлен субтип В (7 %) и рекомбинантный CRF02_AG/A (21 %). В НСО продолжают распространяться вирусы всех вышеперечисленных вариантов ВИЧ-1 с преобладанием CRF02_AG/A (78 %).
Ключевые слова: генетическое разнообразие ВИЧ, субтипы ВИЧ-1, циркулирующие рекомбинантные формы ВИЧ-1, распространение субтипов ВИЧ-1.
Казачинская Анастасия Геннадьевна — лаборант-исследователь отдела ретровирусов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор», рабочий телефон: 8 (383) 363-48-40, e-mail: [email protected], [email protected]
Богачев Владислав Викторович — младший научный сотрудник отдела ретровирусов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор», рабочий телефон: 8 (383) 363-48-40, e-mail:
Барышев Павел Борисович — младший научный сотрудник отдела ретровирусов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор», рабочий телефон: 8 (383) 363-48-40, e-mail: [email protected]
Тотменин Алексей Владимирович — кандидат биологических наук, заведующий лабораторией отдела ретровирусов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор», рабочий телефон: 8 (383) 363-48-40, e-mail: [email protected]
Чубарева Евгения Александровна — стажер-исследователь отдела ретровирусов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор», рабочий телефон: 8 (383) 363-48-40, e-mail: [email protected]
Ачигечева Полина Юрьевна — стажер-исследователь отдела ретровирусов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор», рабочий телефон: 8 (383) 363-48-40, e-mail: [email protected]
Золотарева Ирина Витальевна — врач клинико-диагностической лаборатории подразделения, ПЦР ГБУЗ НСО «Центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями», e-mail: [email protected]
Мирджамалова Феруза Одилжоновна — врач-инфекционист ГБУЗ НСО «Центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями», e-mail: [email protected]
Топчин Юрий Андреевич — заведующий отделением эпидемиологии, ГБУЗ НСО «Центр СПИД», рабочий телефон: 8 (383) 336-72-74
Черноусова Наиля Якубовна — главный врач ГБУЗ НСО «Центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями», рабочий телефон: 8 (383) 336-72-74, е-mail: [email protected]
Чичамкина Наталья Владимировна — заведующая отделением клинической эпидемиологии ГУЗ «Новокузнецкий центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями», рабочий телефон: 8 (3843) 52-83-46.
Абрамов Владислав Алексеевич — руководитель ГУЗ «Новокузнецкий центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями», рабочий телефон: 8 (3843) 52-83-46, е-mail: [email protected]
Гашникова Наталья Матвеевна — кандидат биологических наук, заведующая отделом ретровирусов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор», рабочий телефон: 8 (383) 363-48-40, e-mail: [email protected], [email protected]
Введение. ВИЧ-инфекция, начавшая свое распространение в 80-х годах XX века как болезнь маргинальных социальных групп, за 30 лет превратилась в глобальную проблему, затрагивающую все без исключения слои общества. Эпидемия ВИЧ-инфекции в мире вышла на уровень с незначительными колебаниями численности ВИЧ-инфицированных, что реализуется за счет увеличения числа людей, принимающих ВААРТ (высокоактивная антиретровирусная терапия) [1]. В России и странах СНГ проблема распространения ВИЧ-инфекции стоит достаточно остро, поскольку прирост количества ВИЧ-инфицированных с каждым годом продолжает увеличиваться. На конец 2012 года на территории РФ зарегистрировано более 720 000 случаев инфицирования ВИЧ [2].
В Сибирском Федеральном округе (СФО) выявлено 127 635 ВИЧ-положительных пациентов, данный регион занимает 3-е место в стране по количеству инфицированных, уступая Приволжскому ФО (168 250) и Центральному ФО (129 252). В Новосибирской области (НСО) зарегистрировано 589 случаев заражения людей на 100 тысяч населения, в Кемеровской области — 1063, в Забайкальском крае — 371 [2].
Развитие эпидемии в России имеет свои особенности: благодаря изолированности, существовавшей в СССР, случаи инфицирования людей в те годы были единичны. Эпидемия ВИЧ-инфекции на территории РФ началась в середине 90 годов. Вспышка распространения инфекции произошла ближе к началу 2000 года в связи с увеличением числа потребителей инъекционных наркотиков (ПИН), в среду которых проник и распространился субтип А ВИЧ-1, что привело к возникновению монофилетической группы, которую стали называть IDU-A ВИЧ-1 [3, 4]. На той же стадии эпидемии в группу риска мужчин, имеющих секс с мужчинами (МСМ), проник вариант ВИЧ-1 субтипа
В. Для данного субтипа вируса свойственно распространение преимущественно среди МСМ, кроме того, этот генетический вариант в небольшом проценте случаев передается при гетеросексуальных контактах и среди ПИН. Далее ВИЧ-инфекция вышла из зоны этих групп риска, и угрозе заражения подверглись все слои населения независимо от их социального статуса. С каждым годом доля лиц, инфицированных половым путем, постепенно увеличивается. На сегодняшний день субтип А ВИЧ-1 все еще определяет развитие эпидемии на многих территориях России [5, 6].
Цель данной работы заключалась в изучении и анализе генетического разнообразия субтипов ВИЧ-1, циркулирующих на разных территориях Сибири: в Забайкальском крае (г. Чита), близко расположенном к границе с Китаем; Кемеровской области (г. Новокузнецк), характеризующейся давней эпидемией с высокой пораженностью населения ВИЧ-инфекцией, и НСО, где с 2008 года выявлена вспышка распространения нового генетического варианта CRF02_AG ВИЧ-1.
Материалы и методы. Материалом для данной работы послужили образцы плазмы крови ВИЧ-положительных пациентов, выявленных в 2010-2012 годах, предоставленные ГБУЗ НСО «Центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями»; ГУЗ «Краевой центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями» г. Чита; ГУЗ «Новокузнецкий центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями». Исследование клинических образцов крови проведено с соблюдением этических стандартов и требований Хельсинской декларации 1975 года, требований Постановления Межпарламентской Ассамблеи государств-участников Содружества Независимых Государств от 18 ноября 2005 года № 26-10 «О модельном законе „О защите прав и достоинства человека в биомедицинских исследованиях в государствах-участниках СНГ—».
Выделение РНК из отобранных образцов проводилось набором «ДельтаМаг ВГВ/ВГС/ВИЧ» («Вектор БЕСТ», Россия), после чего с использованием рассчитанных ранее праймеров [7] и реагентов для постановки ОТ (Promega, США) и ПЦР-смеси GoTaq (Promega, США) нарабатывались вирус-специфические фрагменты генома ВИЧ-1 протяженностью 1300 пн., кодирующие области гена ро/(протеаза и ревертаза) ВИЧ-1. Определение нуклеотидной последовательности проводили на автоматическом секвенаторе 3130xl (Applied Biosystems, США). Филогенетический анализ и определение субтипа ВИЧ-1 выполняли с помощью программы «Mega 5.1» путем построения филогенетических деревьев методом присоединения «ближайших соседей» (neighbour joining). Нуклеотидные дистанции рассчитывали по методу Кимуры. В качестве референс-последовательностей использовали ранее охарактеризованные последовательности субтипов и групп ВИЧ-1 из международной базы данных (GenBank). Достоверность различий генетических характеристик вариантов ВИЧ-1 определяли методом бутстрэп-анализа при 500 повторениях.
Результаты. В ходе данного исследования были получены вирус-специфические фрагменты для 250-ти образцов плазмы крови пациентов из НСО, 29-ти — из г.
Новокузнецк и из 25-ти образцов из г. Чита. Расшифровка нуклеотидных последовательностей фрагментов ВИЧ-1 и их генотипический анализ позволили определить процентное соотношение распространения генетических вариантов ВИЧ-1 на исследуемых территориях (рис. 1).
Рис. 1. Распространенность циркулирующих генетических вариантов ВИЧ-1, выраженная в процентах, от общего количества исследованных вариантов вируса в городах Чита,
Новокузнецк и в НСО
Из рис. 1 видно, что на территории г. Читы распространяется однородная популяция ВИЧ, поскольку кроме субтипа А не было выявлено других генетических вариантов вируса. В г. Новокузнецк выявлено большее генетическое разнообразие циркулирующих ВИЧ: субтипы А, В и CRF02_AG. Стоит отметить, что вариант CRF02_AG/А ВИЧ-1, не так давно попавший на данную территорию, уже занимает немалую долю от общего количества циркулирующих вирусов. На данный момент времени в г. Чите и г. Новокузнецке эпидемиологическая ситуация по распространению ВИЧ-инфекции соответствует общей для России, так как субтип А ВИЧ-1 занимает доминирующую позицию. Представленность циркулирующих генетических вариантов ВИЧ-1 в НСО радикально отличается от таковой в остальных городах РФ, на ее территории развитие эпидемии определяет CRF02_AG/А ВИЧ-1.
Для выделенных ВИЧ был проведен филогенетический анализ нуклеотидных последовательностей области гена ро1. Исследование вирусных вариантов, относящихся к монофилетической группе ГОи-А ВИЧ-1, не выявило специфичности при анализе ВИЧ-
1, выделенных от пациентов из группы риска ПИН и лиц, инфицированных при половых контактах. Следует отметить, что для популяции ВИЧ-1 субтипа А, циркулирующей в НСО, характерна общая высокая генетическая гомогенность и отсутствие выраженной кластеризации по каким-либо признакам. Сравнивая варианты ВИЧ субтипа А в городах Чита и Новокузнецк, можно отметить выраженную тенденцию к кластеризации ВИЧ по географическому принципу (рис. 2).
Генетические варианты вирусов субтипа В были получены в 2012-2013 годах от лиц, инфицированных ВИЧ-1 в НСО (16) и в Новокузнецке (2). Включенные в исследование пациенты относились к разным группам: МСМ, ПИН, инфицированные при половых контактах. Филогенетический анализ показал, что исследованные варианты ВИЧ, выделенные от лиц, инфицированных на территории НСО, имеют тенденцию
к формированию отдельных кластеров. В состав наиболее выраженного кластера (кластер I) входят три полученных в 2012-2013 годах изолята ВИЧ-1 — 9629, 9676, 11986. Кластер I образован вариантами ВИЧ-1, выделенными от пациентов, инфицированных в НСО после 2006 года при гомосексуальных (10RU6542_BF), гетеросексуальных контактах (10RU5115_SZ, 10RU4867_NZ, 10RU6576_DF) и у ПИН (10RU4457). Данная группа ВИЧ-1 формирует с высокой статистической поддержкой отдельную ветвь филогенетического дерева. Наиболее близкие по идентичности последовательности ВИЧ-1 для этих изолятов, найденные в ГенБанке, имеют максимальную степень идентичности не более 93-94 % и происходят в подавляющем большинстве случаев из США, Канады, Австралии. Варианты ВИЧ-1 субтипа В из Новокузнецка (1ЖШ7п и 11Яи21п) располагаются на разных ветвях филогенетического дерева и являются генетически отдаленными вариантами (рис. 3).
Варианты CRF02_AG/A ВИЧ-1 формируют на филогенетическом дереве монофилетическую ветвь близкородственных высокогомологичных штаммов, что, очевидно, указывает на их недавнее происхождение. Необходимо отметить, что из 6-ти анонимно протестированных образцов крови, полученных от лиц, находящихся в учреждении ГУФСИН, в четырех был выявлен CRF02_AG/А. Анализ выделенных вариантов ВИЧ из образцов г. Новокузнецка, показал, что CRF02_AG/А циркулирует не только в группе риска ПИН, но и распространяется при гетеросексуальных контактах. Стоит отметить, что один из пациентов г. Новокузнецка был инфицирован данным субтипов ВИЧ-1 в 2006 году, что говорит о давности проникновения CRF02_AG/А на эту территорию (рис. 4).
Рис. 2. Результаты филогенетического анализа области гена pol вариантов ВИЧ-1 субтипа А, проведенного с использованием метода присоединения «ближайших соседей». Образцы из Новокузнецка обозначены аббревиатурой Nkz, из Читы — Chita
Необходимо выделить тот факт, что у трех пациентов из г. Новокузнецка при анализе нуклеотидных последовательностей гена pol вариантов ВИЧ-1 были обнаружены мутации устойчивости к лекарственным препаратам (K103N и L10V) несмотря на то, что пациенты не принимали антиретровирусную терапию. Мутация K103N вызывает высокие уровни устойчивости к невирапину (NVP) и эфавиренсу (EFV), ненуклеозидным ингибиторам ревертазы ВИЧ. Мутация L10V связана с некоторым снижением чувствительности ВИЧ-1 к ряду ингибиторов протеазы.
Данный факт подтверждает циркуляцию ВИЧ-1, устойчивых к антиретровирусным препаратам, на территории Новокузнецка и указывает на необходимость ведения исследований на определение лекарственной устойчивости ВИЧ не только в случае неэффективности антиретровирусной терапии, но и перед её назначением.
Обсуждение. Результаты настоящего исследования показали, что эпидемиологическая ситуация в городах Чита и Новокузнецк соответствует общей для РФ тенденции доминирования субтипа А и территориальной специфике субтипа В ВИЧ-1. В Новокузнецке выявлена циркуляция нового, нехарактерного для данного региона генетического варианта CRF02_AG/A ВИЧ-1, широко распространенного в соседней НСО, где этот вариант ВИЧ-1 на протяжении последних двух лет определяет развитие эпидемии ВИЧ-инфекции. В НСО регистрируется стабильное снижение распространенности субтипа А ВИЧ-1 среди циркулирующих вирусов, при этом циркуляция субтипа В на протяжении более десяти лет поддерживается на одном уровне. Другие генетические варианты вируса — субтип С и классический вариант CRF02_AG, выявляемые раньше на территории НСО, распространение не получили и регистрируются лишь эпизодически.
Выявленная генетическая отдаленность сибирских изолятов субтипа В ВИЧ-1, возможно, объясняется отсутствием достаточного количества современных российских депонированных в международных базах данных последовательностей протяженных фрагментов области ро1 ВИЧ-1.
Выделение CRF02_AG/A в учреждениях пенитенциарной системы НСО доказывает то, что данный генетический вариант ВИЧ-1 циркулирует в различных социальных слоях и группах риска населения НСО.
Стоит отметить, что на многих территориях страны не проводится систематического генетического мониторинга за циркулирующими ВИЧ. Данные, полученные в результате выполнения настоящих исследований, вносят определенный вклад в молекулярноэпидемиологический анализ ситуации по особенностям территориальных эпидемий ВИЧ-инфекции в России.
Рис. 3. Филогенетическое дерево нуклеотидных последовательностей области гена ро1 вариантов ВИЧ-1 субтипов В и С, построенное с использованием метода присоединения
«ближайших соседей»
Рис. 4. Филогенетическое дерево нуклеотидных последовательностей области гена ро1 вариантов ВИЧ-1 субтипа CRF02_АG и CRF02_AG/A
Работа проводилась с использованием УСУ при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, Государственный контракт
№ 14.518.11.7062; при финансовой поддержке по гранту НШ-2996.2012.4
по государственной поддержке ведущих научных школ Российской Федерации.
1. Joint United Nations Programme on HIV/AIDS. UNAIDS report on the global AIDS epidemic 2012 / UNAIDS. — 2012.
2. Федеральный научно-методический Центр по профилактике и борьбе со СПИДом
3. Temporal trends in the HIV-1 epidemic in Russia : predominance of subtype / A. F. Bobkov, E. V. Kazennova, L. M. Selimova [et al.] // A. J. Med. Virol. — 2004. — Vol. 74. — Р. 191-196.
4. Simultaneous introduction of HIV type 1 subtype A and B viruses into injecting drug users in sousern Ukraine at the beginning of the epidemic in the former Soviet Union / A. A. Nabatov, O. N. Kravchenko, M. G. Lyulchik [et. al.] // AIDS Res. and Hum. Retroviruses. — 2002. — Vol. 18. — P. 891-895.
5. Extreme founder effect in an HIV type 1 subtype A epidemic among drug users in Svetlogorsk, Belarus / V. V. Lukashov, E. V. Karamov, V. F. Eremin [et al.] // AIDS Res. Hum. Retrovir. — 1998. — Vol. 14. — P. 1299-1303.
6. Novitsky V. A. Molecular epidemiology of an HIV-1 subtype A subcluster among injection drug users in the Southern Ukraine / V. A. Novitsky, M. A. Montano, M. Essex // AIDS Res. Hum. Retrovir. — 1998. — Vol. 14 (12). — P. 1079-1085.
7. Baryshev P. B. Genetic characterization of an isolate of HIV type 1 AG recombinant form circulating in Siberia, Russia / P. B. Baryshev, V. V. Bogachev, N. M. Gashnikova // Arch Virol. — 2012. — Vol. 157 (12). — Р. 2335-41.
TERRITORIAL FEATURES OF SPREAD OF HIV-1GENETIC OPTIONS IN SIBERIAN FEDERAL DISTRICT
А. G. Kazachinskaya1, V. V. Bogachev1, P. B. Baryshev1, А. V. Tommenin1,
1 12 2 2 Е. А. Chybareva , P. Y. Achigecheva , I. V. Zolotareva , F. O. Mirdzhamalova , Y. А. Topchin ,
N. Y. Chernousova2, N. V. Chichamkina3, V. А. Abramov3,
N. M. Gashnikova1
1FBSE «State Research Center of Virology and Biotechnology « Vector» (Koltsovo, Novosibirsk
region)
SBHE NR «Center for AIDS and virulent disease Control and prevention» (Koltsovo,
Novosibirsk region)
о
SHE «Novokuznetsk Center for AIDS and virulent disease Control and prevention»
(Novokuznetsk c.)
The spread of the genetic HIV-1 options circulating on the territories of Zabaykalsky Krai (Chita), the Kemerovo region (Novokuznetsk) and the Novosibirsk region (NSO) is investigated. It is shown that in Chita HIV-1 subtype A mainly circulates; a larger genetic variety was revealed in Novokuznetsk — at dominance of subtype A (72 %) the subtype B (7 %) and recombinant CRF02_AG/A (21 %) also was revealed. In NSO viruses of all above-mentioned HIV-1 with prevalence of CRF02_AG/A (78 %) continue to spread.
Keywords: genetic variety of HIV, HIV-1 subtypes, circulating recombinant HIV-1 forms, spread of HIV-1 subtypes.
About authors:
Kazachinskaya Anastasia Gennadyevna — laboratory research assistant of retroviruses department at FBSE SRC VB «Vector», office phone: 8 (383) 363-48-40, e-mail:
[email protected], [email protected]
Bogachev Vladislav Viktorovich — junior research associate of retroviruses department at FBSE SRC VB «Vector», office phone: 8 (383) 363-48-40, e-mail: [email protected]
Baryshev Pavel Borisovich — junior research associate of retroviruses department at FBSE SRC VB «Vector», office phone: 8 (383) 363-48-40, e-mail: [email protected]
Totmenin Alexey Vladimirovich — candidate of biological sciences, head of laboratory of retroviruses department at FBSE SRC VB «Vector», office phone: 8 (383) 363-48-40, email: [email protected]
Chubareva Evgenia Aleksandrovna — trainee-researcher of retroviruses department at FBSE SRC VB «Vector», office phone: 8 (383) 363-48-40, e-mail: [email protected]
Achigecheva Polina Yurevna — trainee-researcher of retroviruses department at FBSE SRC VB «Vector», office phone: 8 (383) 363-48-40, e-mail: [email protected]
Zolotareva Irina Vitalyevna — doctor of clinical and diagnostic laboratory of subdivision, PCR at SBHE NR «Center for AIDS and virulent disease Control and prevention», e-mail: [email protected]
Mirdzhamalova Feruza Odilzhonovna — infectiologist at SBHE NR «Center for AIDS and virulent disease Control and prevention», e-mail: [email protected]
Topchin Yury Andreevich — head of epidemiology unit at SBHE NR «Center for AIDS and virulent disease Control and prevention», office phone: 8 (383) 336-72-74.
Chernousova Nailya Yakubovna — chief physician at SBHE NR «Center for AIDS and virulent disease Control and prevention», office phone: 8 (383) 336-72-74, e-mail: [email protected]
Chichamkina Natalia Vladimirovna — head of clinical epidemiology unit at SHE «Novokuznetsk Center for AIDS and virulent disease Control and prevention», office phone: 8 (3843) 52-83-46.
Abramov Vladislav Alekseevich — principal at SHE «Novokuznetsk Center for AIDS and virulent disease Control and prevention», office phone: 8 (3843) 52-83-46, e-mail: [email protected]
Gashnikova Natalia Matveevna — candidate of biological sciences, head of retroviruses department at FBSE SRC VB «Vector», office phone: 8 (383) 363-48-40, e-mail: [email protected]
List of the Literature:
1. Joint United Nations Programme on HIV/AIDS. UNAIDS report on the global AIDS epidemic 2012 / UNAIDS. — 2012.
2. Federal scientific and methodical Center for AIDS control and prevention.
3. Temporal trends in the HIV-1 epidemic in Russia : predominance of subtype / A. F. Bobkov, E. V. Kazennova, L. M. Selimova [et al.] // A. J. Med. Virol. — 2004. — Vol. 74. — P. 191-196.
4. Simultaneous introduction of HIV type 1 subtype A and B viruses into injecting drug users in sousern Ukraine at the beginning of the epidemic in the former Soviet Union / A. A. Nabatov, O. N. Kravchenko, M. G. Lyulchik [et. al.] // AIDS Res. and Hum. Retroviruses. — 2002. — Vol. 18. — P. 891-895.
5. Extreme founder effect in an HIV type 1 subtype A epidemic among drug users in Svetlogorsk, Belarus / V. V. Lukashov, E. V. Karamov, V. F. Eremin [et al.] // AIDS Res. Hum. Retrovir. — 1998. — Vol. 14. — P. 1299-1303.
6. Novitsky V. A. Molecular epidemiology of an HIV-1 subtype A subcluster among injection drug users in the Southern Ukraine / V. A. Novitsky, M. A. Montano, M. Essex // AIDS Res. Hum. Retrovir. — 1998. — Vol. 14 (12). — P. 1079-1085.
7. Baryshev P. B. Genetic characterization of an isolate of HIV type 1 AG recombinant form circulating in Siberia, Russia / P. B. Baryshev, V. V. Bogachev, N. M. Gashnikova // Arch Virol. — 2012. — Vol. 157 (12). — P. 2335-41.
