GENETYCZNA RÓŻNORODNOSC HIV

Jedną z głównych cech charakterystycznych dla ludzkich wirusów upośledzenia odporności jest ich niezwykła zmienność genetyczna. Jest ona wynikiem dużej ilości błędów popełnianych przez odwrotną transkryptazę podczas przepisywania materiału genetycznego z wirusowego RNA na DNA, a także szybkiej wymiany wirusów w organizmie osoby zakażonej. Pierwsze próby klasyfikacji sekwencji HIV-1 polegały na podzieleniu ich na szczepy europejskie/północnoamerykańskie i afrykańskie4. Wraz z poznawaniem nowych sekwencji wirusów pochodzących z różnych regionów geograficznych okazało się, że taki podział jest zbyt zawężony. Początkowo analizowano fragmenty sekwencji genów env oraz gag, obecnie dostępne są informacje o pełnych genomach coraz większej ilości wirusów izolowanych w różnych stronach świata. Ich analiza filogenetyczna wykazała, iż HIV-1 można podzielić przynajmniej na trzy różne grupy:

• M (od angielskiego major lub mainstream),
• O (od angielskiego outlier lub outgroup) oraz
• N (nie- M i nie- O, lub nowy)5.

Grupa M, główna, obejmuje większość szczepów HIV-1 powodujących epidemię AIDS na świecie.
Wirusy grupy O wykazują tylko 50% podobieństwa do izolatów grupy M w obrębie genu env, znajdowano je dotąd przede wszystkim w Kamerunie i krajach ościennych. Infekcję HIV-1 grupy O potwierdzono u norweskiego marynarza, który zmarł w roku 1976.
Wirusy grupy N znaleziono dotąd w niewielu przypadkach .
W grupie głównej M wyodrębniono 9 podtypów wirusa: A – D, F – H, J i K. Podtypy różnią się między sobą sekwencją aminokwasów env w 25 – 47%, zaś zmienność gag wewnątrz podtypu wynosi 20 – 24%.

Podtyp opisywany początkowo jako I okazał się być szczepem rekombinowanym, składającym się z trzech podtypów wirusa, szczepem rekombinowanym okazał się także podtyp określany wcześniej jako E. Prototypowy szczep północno-amerykański / europejski, został określony jako „B”.
Podtyp F podzielony został dalej na pod-podtypy F1, F2 i F3, jednak po późniejszej analizie F3 został nazwany „K”.

Wykazano, iż także w obrębie podtypu A wyodrębnić można pod-podtypy A1 i A2.
Grupy i podtypy HIV-1 różnią się geografią występowania.
Wśród krążących w świecie podtypów HIV-1 najczęstszym jest subtyp C.
W Europie, Australii oraz Ameryce Północnej i Południowej dominuje podtyp B, pojawiają się także inne podtypy należące do grupy M oraz szczepy należące do grupy O, natomiast w południowo wschodniej Azji i w Indiach rozpowszechnia się szybko podtyp C.

Podtyp D występuje w Afryce Środkowej i Wschodniej, F w Ameryce Południowej, G w Afryce Zachodniej i Środkowej, a H tylko w Afryce Środkowej. Jeden z pierwszych izolatów podtypu J otrzymano w Szwecji od pacjenta pochodzącego z Afryki, natomiast podtyp K zidentyfikowano w Kamerunie.

W początkach lat dziewięćdziesiątych zaczęto się zajmować zjawiskiem rekombinacji wśród retrowirusów, a kilka lat później wykazano jej istnienie wśród wirusów HIV-1 należących do różnych podtypów. Rekombinacje wymagają równoczesnego zakażenia komórki dwoma różnymi prowirusami, co umożliwia włączenie do wirionu transkryptów RNA każdego z nich. Po kolejnym zakażeniu nowej komórki odwrotna transkryptaza tworzy nową sekwencję retrowirusowego DNA, będącego rekombinacją między dwoma genomami rodzicielskimi. Obecnie wiadomo, iż rekombinacja jest względnie częstym
zjawiskiem zachodzącym między różnymi szczepami HIV-1.

Pierwszy przypadek rekombinacji między podtypami BF wirusa zaobserwowano roku 1994 w Brazylii, u dwóch partnerów seksualnych.
Zaproponowano, by takie wirusy określać jako krążące postacie rekombinowane (ang. circulating recombinant forms – CRF), których numeracja będzie zgodna z kolejnością identyfikacji (np. CRF01), a dalsza część nazwy zawierać będzie informacje o wchodzących w ich skład podtypach wirusa (np. CRF01_AE). Sklasyfikowano dotąd kilkanaście takich postaci, co z pewnością nie wyczerpuje ich liczebności.

W roku 1996 analiza pełnych genomów izolatów wirusa krążących w Afryce Środkowej i Tajlandii wskazała, iż jest to postać rekombinowana, później nazwana CRF01_AE. Występowanie większości krążących postaci rekombinowanych udokumentowano w epidemiach lokalnych, ograniczonych do pewnych obszarów geograficznych. Na przykład szczepy CRF03_AB odpowiedzialne są za eksplozję zakażeń HIV wśród osób przyjmujących narkotyki w iniekcjach w Kaliningradzie (Rosja). Natomiast CRF01_AE i CRF02_AG powodują dużą ilość zakażeń HIV na całym świecie i odgrywają znaczącą rolę w globalnej epidemii, przede wszystkim w południowo-wschodniej Azji i Afryce, przenoszone są także na inne kontynenty.

W ocenie rozprzestrzenienia na świecie podtypów HIV-1 w roku 2000 Osmanov i wsp. wykazali, iż krążące postacie rekombinowane stanowiły w analizowanej próbie ponad 18% szczepów HIV, a wśród nich CRF01_AE (3,6%), CRF02_AG (5,3%) i CRF03_AB (1,0%). CRF02_AG powoduje około 31% zakażeń w Afryce Zachodniej, CRF01_AE – 63% zakażeń w Azji Południowo-Wschodniej i 24% w Azji Wschodniej i krajach Pacyfiku.

W początkach XXI wieku zidentyfikowano CRF12_BF w Argentynie i Urugwaju , a szczep ten i pokrewne mu rekombinacje stanowią 65% zakażeń w Argentynie, jego obecność stwierdzono też w Boliwii, Chile i Hiszpanii22. CRF13_CPX stwierdzono w Kamerunie23, CRF14_BG zidentyfikowano w południowo-zachodniej Hiszpanii (region Galicja), krążący wśród osób przyjmujących środki odurzające w iniekcjach i będący pierwszą krążącą postacią rekombinowaną HIV, która pojawiła się w Europie zachodniej24.

Zróżnicowanie genotypów wirusa nie jest jednakowe w poszczególnych regionach świata. Uważa się, iż im większa jest różnorodność genetyczna HIV-1, tym prawdopodobnie dłużej występuje on w danym regionie geograficznym. Największe zróżnicowanie genotypów HIV-1 stwierdzane jest w Afryce, przede wszystkim w Afryce Środkowej. W badaniach sekwencji env V3 – V5, przeprowadzanych w roku 1997 przez Vidala i wsp. na terenach Demokratycznej Republiki Konga wykazano, iż wśród 247 przebadanych próbek podtyp A stanowił 69%, podtypy C, D, H i G po 7 – 9%, podtypy F, J, K i CRF01_AE po 2 – 4%, zaś podtyp B stwierdzono tylko w 1 przypadku. Badania te wskazują, iż epidemia HIV-1 trwa w tym regionie geograficznym wiele lat.

Descamps i wsp. dokonali porównania wrażliwości na leki antyretrowirusowe wirusów należących do grupy O i podtypu B grupy M. Izotaty z grupy O okazały się w pełni wrażliwe na nukleozydowe inhibitory odwrotnej transkryptazy, ale 6 z 10 izolatów wykazywało oporność na nienukleozydowe inhibitory odwrotnej transkryptazy, zaś IC dla ritonaviru było wyższe dla grupy O, niż dla podtypu B z grupy M. Wskazuje to na konieczność dalszych badań nad wrażliwością na leki szczepów HIV
należących do różnych grup i podgrup.

Początkowo sądzono, iż niemożliwe są rekombinacje między grupami M i O, jednakże w roku 1999 udokumentowano ich istnienie u dwóch różnych pacjentów z Kamerunu.
Rekombinowane wirusy mogą wykazywać pewną wyższość nad szczepami od których pochodzą. Wykazano już, iż u pacjentów leczonych lekami antyretrowirusowymi, rekombinacja między szczepami o różnej wrażliwości na leki powoduje powstanie nowych wariantów o podwójnej oporności na leki. W doświadczeniach in vitro, w których używano mysich i kocich retrowirusów, wykazano, iż mieszane infekcje mogą generować powstawanie rekombinowanych wirusów o zmienionym tropizmie tkankowym i patogenności.

Duża częstość rekombinacji znajdowanych na obszarach, na których krąży wiele postaci genetycznych wirusa powoduje, iż niekontrolowane używanie leków antyretrowirusowych może zwiększać pojawianie się i rozprzestrzenianie postaci wirusa opornych na leki, generowanych poprzez rekombinację. Możliwe jest, iż rekombinacje mogą ułatwiać nabywanie mutacji kompensujących utratę zdolności do szybkiego namnażania się, powodowaną przez mutacje powodujące oporność na leki antyretrowirusowe.

Poznanie dużej liczby rekombinowanych wirusów udowadnia, iż współzakażenie różnymi szczepami HIV-1 nie jest tak rzadkie, jak początkowo sądzono. Podwójne infekcje różnymi podtypami opisywano w regionach, w których krąży równocześnie wiele wariantów HIV-1.
Większość badań nad przebiegiem zakażenia HIV-1 pochodzi z krajów rozwiniętych, w których dominuje podtyp B.

W badaniach prowadzonych wśród kobiet sprzedających usługi seksualne w Senegalu wykazano obecność zakażeń podtypami A, C, D i G, a w obserwacjach klinicznych stwierdzono, iż kobiety zakażone podtypami nie-A mają ponad 8-krotnie większe prawdopodobieństwo postępu infekcji do AIDS, niż zakażone podtypem A. W badaniach kobiet z Kenii potwierdzono zakażenia HIV-1 należącym do tych samych podtypów, co w Senegalu, przy czym najwyższy poziom wiremii i najniższą liczbę komórek CD4 stwierdzano u zakażonych podtypem C. Także w badaniach prowadzonych w Ugandzie potwierdzono, iż zakażenia podtypem A wirusa HIV-1 powoduje wolniejszy postęp zakażenia do AIDS, niż podtypem D. Dane te sugerują, iż podtypy HIV-1 mogą powodować różny przebieg zakażenia.
Aktualizacje informacji o genetycznym zróżnicowaniu HIV znaleźć można na anglojęzycznej stronie laboratorium z
Los Alamos, USA: www.lanl.gov.

Dorota Rogowska-Szadkowska