Ученые провели первое в России массовое секвенирование ВИЧ
Коллектив ученых из нескольких научных учреждений секвенировал клинически значимую часть генома вируса из образцов, взятых у примерно трети всех зараженных лиц в Орловской области, сообщили в Сколтехе. Работа опубликована в журнале Virus Evolution.
Для эффективного противодействия распространению ВИЧ необходимо учитывать характерные особенности эпидемии в каждом отдельно взятом регионе. Например, определение преобладающих путей передачи инфекции помогает медикам и властям устанавливать самые уязвимые на настоящий момент группы населения. В некоторых странах структуру эпидемии отслеживают с особой точностью за счет привлечения генетических данных, сбор которых регулярно производится для мониторинга мутаций устойчивости к лекарствам.
В России ежегодно регистрируется 100 тыс. новых случаев ВИЧ-инфекции. В общей сложности заражен каждый сотый взрослый. Молекулярная эпидемиология может помочь в борьбе с этой значимой угрозой здоровью общества, но на сегодня ее методы мало применимы, поскольку генетические данные доступны лишь для 1% известных случаев ВИЧ-инфекции в России.
Научная группа во главе с профессором Сколтеха Георгием Базыкиным исследовала российскую эпидемию ВИЧ-инфекции «в миниатюре», просеквенировав клинически значимые участки генома вируса из образцов, взятых у одной трети зарегистрированных ВИЧ-положительных пациентов Орловской области.
Геном ВИЧ состоит из девяти генов. Один из них, называемый pol, кодирует три белка, на которые воздействуют антиретровирусные медикаменты. Как следствие, этот ген имеет особое клиническое значение, и именно мутации в нем могут вызывать устойчивость вируса к лекарственным препаратам. Таким образом, внимание ученых как правило сконцентрировано на этих 30% генома ВИЧ. В своей работе исследователи из Сколтеха и их коллеги секвенировали примерно половину этого участка.
В рамках популяции вируса, ответственного за глобальную эпидемию ВИЧ, выделяются субтипы A, B, C и др. Исторически сложилось, что они неравномерно распространены в мире. Например, преобладающий в США и Западной Европе субтип B не играет столь важной роли в России, где движущей силой эпидемии является субтип A. Сосуществующие на одной территории субтипы время от времени порождают так называемые рекомбинантные, смешанные формы. Опознать субтип или рекомбинант ВИЧ можно довольно точно по анализу фрагмента все того же гена pol.
Как оказалось, эпидемия ВИЧ в Орловской области представлена в первую очередь тремя генетическими вариантами — субтипами A (87%) и B (2%) и так называемой циркулирующей рекомбинантной формой 63 (CRF63, 7%), которая возникла при рекомбинациимежду субтипом A и другим генетическим вариантом. Анализ субтипов позволяет исследователям связывать генетические варианты с путем передачи вируса. Скажем, субтип A связан с гетеросексуальным каналом передачи и нарушением гигиены при инъекции наркотиков, что хорошо согласуется с официальной информацией. Традиционно связываемый с гомосексуальными контактами субтип B, в свою очередь, действительно оказался значимо насыщен пациентами, которые сообщали о гомосексуальности.
Ученые также исследовали, сколько раз и когда вирус проникал в Орловскую область. Для этого орловские последовательности вируса рассмотрели в филогенетическом контексте. По оценкам авторов работы, за последние 20 лет ВИЧ был ввезен в Орловскую область более 300 раз. Из них 80 случаев породили явные наблюдаемые цепочки распространения инфекции.
«По нашим оценкам, одна первичная инфекция порождает 2,8 вторичных инфекций, что свидетельствует об умеренно растущей эпидемии», — прокомментировала результаты первый автор статьи, младший научный сотрудник Сколтеха и ИППИ РАН Ксения Сафина.
«Масштабы эпидемии в России продолжают расти. В первую очередь это связано с недостаточным обеспечением противовирусной терапией. ВОЗ стремится к так называемой “стратегии 95-95-95”, согласно которой не менее 95% людей, у которых диагностирована ВИЧ-инфекция, должны получать антиретровирусную терапию. В России же эта доля до сих пор остается низкой. Терапия не дает вирусу передаваться, а ее отсутствие приводит к тому, что заражается все больше людей», – комментирует Базыкин.
Особый интерес представляет один из случаев весьма недавнего проникновения в регион рекомбинантной формы CRF63. Для исследователей стало неожиданностью, что этот эпизод оказался ответственным за огромное количество заражений. Сравнение наиболее распространённого субтипа A с рекомбинантом CRF63 говорит о том, что последний, по всей видимости, распространяется быстрее. Точные причины этого непонятны.
Хорошо известно, что в среднем ВИЧ-положительные лица передают инфекцию значительно чаще в первые месяцы после заражения. Это тоже может объяснять, почему сравнительно «молодой» рекомбинант распространяется быстрее. Относительно небольшая доля носителей рекомбинантного вируса проходит терапию, и это тоже указывает на то, что данная инфекционная волна началась недавно: во многих случаях болезнь еще не дошла до той стадии, когда большинство ВИЧ-положительных лиц вынуждены обратиться за медицинской помощью.
Кроме того, процент наркоманов среди носителей рекомбинантного вируса выше, чем в случае с магистральным субтипом A. Это тоже может отчасти объяснять различие в скорости распространения.
«Каковы бы ни были факторы его распространения, ясно, что рекомбинантный кластер CRF63 может оказать значительное влияние на эпидемиологическую ситуацию в Орловской области и за ее пределами. Необходимо пристально следить за ним и прерывать цепочки распространения инфекции», — заявил Базыкин.
Коллектив ученых планирует собирать и анализировать новые образцы из Орловской области практически в режиме реального времени и сообщать о новых растущих кластерах. Если этот проект будет успешен, он станет первым в своем роде в России и сможет продемонстрировать пользу молекулярно-эпидемиологического подхода для борьбы с ВИЧ.