Εκτίμηση διασποράς του hiv-1 ανά την υφήλιο με μεθόδους μοριακής επιδημιολογίας

Abstract

Background: Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) was discovered in the early 1980’s when the virus had already established a pandemic. Subtype B dominates in West and East Europe with an approximately 80% of infections. Meanwhile in Eastern Europe the main is subtype A by approximately 80%. There is a notable increase in the proportion of circulating recombinant forms (CRFs) in Western and Central Europe. Our aim was to clarify for the first time the global routes of the HIV-1 epidemic (Subtype A, Subtype B, CRF01_AE) and understand how these were influenced by human history over the last 50 years. Methods: With the above thesis there is an assessment of transmission events between different populations globally with statistical phylogeography methods. There had been collected a large number of HIV-1 sequences from Europe and phylogenetic analysis evaluated the lineage of the virus populations from different areas. Phylogeography methods based on the already estimated genealogy, estimated the number of dispersal events between different populations. Finally methods of statistical phylogeography, which used an innovative way such a large number of assessment data were assessed which of these events differ significantly from the case where the genealogy of the population there is no geographical layout (panmixis). This analysis was performed to simulate the situation panmixis population and estimation of dispersion events for this situation. Results: Our study shows that the American continent has been influential in driving the Western epidemic, not only at the initial random dispersal event but also through constant subsequent mobility to the rest of the world. Additionally, our study describes for the first time the global dispersal pat- tern of CRF01_AE, highlighting the central role of Thailand as a major viral exporter to the Western world. Finally, in a global context, HIV-1 subtype A circulates into three geographically distinct clusters. Two of them have spread mostly sexually (East and West/Central Africa) and the third (Eastern Europe) through intravenous drug users (IDUs). Conclusions: Our study highlights the use of phylogeographic analyses to improve understanding of infectious diseases epidemics and factors potentially associated with their spread. The challenges posed by the genetic diversity of the HIV-1 pandemic to prevention and treatment efforts demand that global molecular epidemiology surveillance is continued and improved, taking account of geographical differences and differences in transmission routes/risk groups, for each subtype of HIV-1 virus.

Υπόβαθρο και σκοπός: Ο ιός της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας τύπου 1 (HIV-1) τακτοποιήθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1980, όταν είχε ήδη δημιουργήσει μια πανδημία. Στην Δυτική και Κεντρική Ευρώπη ο υπότυπος Β κυριαρχεί με επιπολασμό περίπου 85%, ενώ στην Ανατολική Ευρώπη κύριος υπότυπος είναι ο Α με επιπολασμό περίπου 80%. Αυξητική τάση έχουν οι ανασυνδυασμένοι Circulating Recombinant Forms (CRFs) στην Δυτική και Κεντρική Ευρώπη. Σκοπός της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής ήταν η εκτίμηση, για πρώτη φορά, του τρόπου διασποράς και των γεγονότων μετάδοσης του ιού HIV-1 (υπότυπου Α, υπότυπου Β και ανασυνδυασμένου τύπου CRF01_AE) μεταξύ διαφορετικών πληθυσμών, παγκοσμίως. Μεθοδολογία: Η εκτίμηση των γεγονότων μετάδοσης μεταξύ διαφορετικών πληθυσμών στην Ευρώπη έγινε με μεθόδους στατιστικής φυλογεωγραφίας. Συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκε συλλογή μεγάλου αριθμού αλληλουχιών HIV-1 παγκοσμίως, και με φυλογενετική ανάλυση εκτιμήθηκε η γενεαλογία των πληθυσμών του ιού από διαφορετικές περιοχές. Με μεθόδους φυλογεωγραφίας που βασίζονται στην ήδη εκτιμώμενη γενεαλογία, εκτιμήθηκε ο αριθμός των γεγονότων διασποράς μεταξύ διαφορετικών πληθυσμών. Τέλος με μεθόδους στατιστικής φυλογεωγραφίας, όπου αναπτύχθηκαν πρωτότυποι τρόποι εκτίμησης και επεξεργασίας πολύ μεγάλου αριθμού δεδομένων εκτιμήθηκαν ποια από τα παραπάνω γεγονότα διαφέρουν σημαντικά από την περίπτωση που στη γενεαλογία του πληθυσμού δεν υπάρχει καμία γεωγραφική διάταξη (panmixis – μοντέλο πανμικτικής διασποράς). Η συγκεκριμένη ανάλυση πραγματοποιήθηκε με προσομοίωση της κατάστασης panmixis στον πληθυσμό και εκτίμησης των γεγονότων διασποράς για αυτήν την κατάσταση. Αποτελέσματα: Η μελέτη μας δείχνει ότι η Αμερικανική ήπειρος αποτελεί πηγή της Δυτικής επιδημίας του υπότυπου Β, όχι μόνο κατά την αρχική εκδήλωση της τυχαίας διασποράς, αλλά και μέσω της συνεχούς επακόλουθης κινητικότητας στον υπόλοιπο κόσμο. Στη συνέχεια, η μελέτη μας περιγράφει για πρώτη φορά τη διασπορά του CRF01_AE, υπογραμμίζοντας τον κεντρικό ρόλο της Ταϊλάνδης ως κύρια πηγή μετάδοσης του ιού στον Δυτικό κόσμο. Τέλος με τη μελέτη της διασποράς του υπότυπου Α, φαίνεται ότι είναι μια επιδημία η οποία εξαπλώθηκε σε παγκόσμιο επίπεδο και ομαδοποιείται σε τρείς διαφορετικές φυλογενετικές ομάδες. Δύο από αυτές αφορούν κυρίως σεξουαλική μετάδοση (Ανατολική και Δυτικοκεντρική Αφρική) και η τρίτη (Ανατολική Ευρώπη) μεταδόσεις μεταξύ χρηστών ενδοφλέβιων ναρκωτικών (ΧΕΝ). Συμπεράσματα: Η μελέτη μας υπογραμμίζει τη χρήση μοριακής επιδημιολογίας, και ειδικότερα φυλογεωγραφικών αναλύσεων για την καλύτερη κατανόηση του τρόπου διασποράς των επιδημιών που προκαλούνται από ιούς, καθώς και των παραγόντων που ενδεχομένως να σχετίζονται με την διασπορά τους. Οι προκλήσεις που θέτει η γενετική ετερογένεια της HIV-1 πανδημίας, στην προσπάθεια πρόληψης και αντιμετώπισης, απαιτεί ότι η μοριακή επιτήρηση πρέπει να συνεχιστεί και να λάβει υπόψη τις γεωγραφικές διαφορές, καθώς και τα διαφορετικά μονοπάτια διασποράς του κάθε υπότυπου του ιού HIV-1.