Εκτίμηση των χαρακτηριστικών της επιδημίας του HIV-1 στην Ελλάδα με μεθόδους μοριακής επιδημιολογίας

Abstract

Human Immunodeficiency Virus (HIV) has caused one of the most devastating pandemics in human history. In Greece, according to the national HIV/AIDS surveillance system (National Public Health Organization – NOPH), the total number of HIV-infected individuals was 17,389 in 2018. In addition, Greece has experienced one of the largest HIV-1 outbreaks among people who inject drugs (PWID) in Europe. The aim of the thesis was the investigation of the HIV-1 epidemic in Greece using molecular methods. In the context of the study, most of the available molecular data in Greece were analysed (high coverage). Specifically, the study population consisted of 4,856 unique HIV-1 nucleotide sequences sampled during 1999-06/2015 in Greece. The analysis was based on current state-of-the-art molecular epidemiology methods – phylogenetic, phylodynamic and phylogeographic analyses – which have proven to be powerful tools in public health. Subtyping analysis revealed that although subtype B (44.2%) and A1 (25.3%) are the most prevalent HIV-1 clades in Greece, the HIV-1 epidemic has a significant trend over time. Specifically, the prevalence of subtype B and non-B non-A1 subtypes was found to decrease over time. On the contrary, the prevalence of subtype A1 and CRFs shows an increasing trend. The investigation of the dispersal patters of the most prevalent HIV-1 subtypes in Greece revealed that 93.8% of subtype A1 sequences formed monophyletic clusters (regional dispersal). For subtype B the corresponding proportion was lower and equal to 77.1%. In addition, analysis showed that risk group (Men who have Sex with Men – MSM) and nationality (Greek) were associated with the regional clustering of subtype A1, while period of sampling (2011-2015) was associated with the regional clustering of subtype B. The molecular surveillance of the HIV-1 subepidemic among PWID in Athens (2011-2014) indicated that the majority of sequences from PWID fell within four local transmission networks – LTNs (subepidemics) (CRF14_BG, CRF35_AD, Β, A). In addition to sequences from PWID, a low number of sequences from non-PWID belonged to these networks, corresponding to cross-group transmissions. It was also found that subtype A1 and CRF35_AD subepidemics started around the same time period (December 2009 - May 2010), in contrast to subtype B and CRF14_BG subepidemics which started earlier (B: March 2006, CRF14_BG: July 2008). Furthermore, transmissions within subtype A1 and CRF35_AD LTNs increased sharply during the early stage of the outbreak, while transmissions within subtype B and CRF14_BG LTNs lasted for a longer time period. Focusing on the non-Greek PWID in Athens, analysis revealed that for 94.3% the origin of their HIV-1 infection was assumed to be in Greece (post-migration). Most of the non-Greek PWID had been infected within the PWID-LTNs (CRF14_BG, CRF35_AD, B, A1). Moreover, the recent PWID subepidemic in Athens was found to be a unique case, since for PWID infected within networks, HIV-1 transmissions occurred more frequently among non-Greeks than would be expected by chance. The exploration of associations between transmission links (as estimated by molecular analysis) and social network-based ties among PWID recruited into “TRIP” (Transmission Reduction Intervention Project – TRIP) showed that a high proportion of individuals (59.3%) in phylogenetic clusters had first-degree social ties with at least one member of their cluster. This means that more than half of the individuals with viral linkage were also socially linked, suggesting that during an HIV outbreak among PWID, transmissions occurred preferentially within socially linked individuals. Additionally, it was found that transmissions are more frequent among PWID with high viremia and that recently HIV-infected individuals are more likely to be the source of HIV-1 transmission within transmission pairs. The prevalence of resistance among treatment-naïve individuals during 2003–2015 was estimated 22.2% (HIVdb resistance interpretation algorithm). Resistance to NNRTIs (Non-Nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors) was the most common (16.9%) and was found to increase over time. Analysis revealed that the dispersal patterns of the NRTI (Nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitor) and NNRTI resistant strains differed significantly. Specifically, the most frequently observed NNRTI resistant mutations (E138A, K103N) were found to be transmitted within local networks (five subepidemics), suggesting regional dispersal, and, also, to be associated with MSM and subtype A1. Furthermore, it was found that three out of four E138A subepidemics started around the same time period (between 1995 and 1997) and that the number of transmissions within most of the E138A networks increased during 2011-2015. On the other hand, the origin of the K103N subepidemic was more recent (2007) and the number of transmissions within this network increased during 2008-2013. In conclusion, according to the leading national public health institute of the USA (Centers for Disease Control and Prevention – CDC), the investigation and characterization of an epidemic is of crucial importance for the control of the epidemic. Under this perspective, the current findings, which were based on an analysis of almost 5,000 HIV-1 sequences using innovative molecular epidemiology methods, produced evidence-based knowledge that could provide added value on the control of the HIV-1 epidemic in Greece.

Ο ιός της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (Human Immunodeficiency Virus – HIV) έχει προκαλέσει μία από τις μεγαλύτερες πανδημίες στα χρονικά της ανθρωπότητας. Στην Ελλάδα, σύμφωνα με στοιχεία του εθνικού συστήματος επιδημιολογικής επιτήρησης της HIV/AIDS λοίμωξης (Εθνικός Οργανισμός Δημόσιας Υγείας – Ε.Ο.Δ.Υ), ο συνολικός αριθμός των ατόμων που έχουν προσβληθεί από τον ιό μέχρι τα τέλη του 2018 ανέρχεται σε 17.389. Επίσης, στην Ελλάδα, με απαρχή το 2011, συνέβη μία από τις μεγαλύτερες επιδημικές εκρήξεις στην Ευρώπη σε χρήστες ενδοφλέβιων ναρκωτικών (ΧΕΝ). Η παρούσα διατριβή είχε σκοπό τη διερεύνηση και την αποτύπωση της επιδημίας του HIV-1 στην Ελλάδα με μοριακές μεθόδους και καινοτόμες εφαρμογές. Συγκεκριμένα, αναλύθηκαν 4.856 μοναδικές HIV-1 νουκλεοτιδικές αλληλουχίες, οι οποίες αποτελούσαν το μεγαλύτερο δυνατό δείγμα διαθέσιμων δεδομένων με δειγματοληψία το χρονικό διάστημα 1999-2015 από το μεγαλύτερο τμήμα της Ελληνικής επικράτειας. Η ανάλυση των αλληλουχιών βασίστηκε σε καινοτόμες εφαρμογές μοριακών μεθόδων, και συγκεκριμένα σε εφαρμογές φυλογενετικής, φυλοδυναμικής και φυλογεωγραφικής ανάλυσης. Η υποτύπηση των υπό μελέτη αλληλουχιών έδειξε ότι επικρατέστεροι HIV-1 τύποι στην Ελλάδα παραμένουν οι υπότυποι B (44,2%) και A1 (25,3%). Παρόλο αυτά, η διαχρονική εκτίμηση του επιπολασμού των HIV-1 υπότυπων το χρονικό διάστημα 1999-2015 έδειξε ότι η επιδημία του HIV-1 στην Ελλάδα διαφοροποιείται σημαντικά με το πέρασμα του χρόνου. Συγκεκριμένα, ο επιπολασμός του υπότυπου Β και όλων των μη Β μη Α1 υπότυπων βρέθηκε να μειώνεται σταδιακά στην πορεία του χρόνου, σε αντίθεση με τον επιπολασμό του υπότυπου Α1 και των ανασυνδυασμένων τύπων του ιού ο οποίος βρέθηκε να παρουσιάζει αυξητική τάση. Η μελέτη των προτύπων διασποράς των επικρατέστερων ΗΙV-1 υπότυπων στην Ελλάδα έδειξε ότι η επιμέρους επιδημία του υπότυπου Α1 (93,8%) παρουσιάζει υψηλότερα επίπεδα τοπικής διασποράς συγκριτικά με του Β (77,1%). H τοπική διασπορά του υπότυπου Α1 βρέθηκε να σχετίζεται σημαντικά με τον τρόπο μετάδοσης (άνδρες που κάνουν σεξ με άνδρες, Men who have Sex with Men – MSM) και την εθνικότητα (Ελληνική), ενώ του Β με την περίοδο δειγματοληψίας (2011-2015). Η μοριακή επιτήρηση της επιδημίας του HIV-1 στους ΧΕΝ της Αθήνας το χρονικό διάστημα 2011-2014 ανέδειξε την ύπαρξη τεσσάρων κύριων τοπικών δικτύων διασποράς του ιού (επιμέρους επιδημίες) σε ΧΕΝ (CRF14_BG, CRF35_AD, Β, A). Στα δίκτυα αυτά βρέθηκαν, επίσης, αλληλουχίες από μη ΧΕΝ, που υποδηλώνουν την ύπαρξη μετάδοσης του ιού από ΧΕΝ και σε άλλες ομάδες κινδύνου. Επιπρόσθετα, βρέθηκε ότι οι επιμέρους επιδημίες του υπότυπου Α1 και του CRF35_AD ξεκίνησαν την ίδια περίπου χρονική περίοδο (Δεκέμβριος 2009 - Μάιος 2010) και παρουσίασαν έντονη αύξηση κατά τα αρχικά στάδια της επιδημίας, σε αντίθεση με εκείνες του υπότυπου Β και του CRF14_BG για τις οποίες εκτιμήθηκε ότι η προέλευση τους ήταν προγενέστερη (B: Μάρτιος 2006, CRF14_BG: Ιούλιος 2008) και ότι οι μεταδόσεις διήρκησαν για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Εστιάζοντας στους ΧΕΝ με μη Ελληνική εθνικότητα στην Αθήνα βρέθηκε ότι το μεγαλύτερο ποσοστό (94,3%) μολύνθηκε με HIV-1 μετά την άφιξη του στην Ελλάδα. Οι μεταδόσεις σε αυτόν τον ειδικό πληθυσμό πραγματοποιήθηκαν, κυρίως, εντός των τοπικών δικτύων διασποράς των ΧΕΝ (CRF14_BG, CRF35_AD, B, A1). Επίσης, βρέθηκε ότι κατά την επιδημική έκρηξη του HIV-1 στους ΧΕΝ στην Αθήνα οι μεταδόσεις του ιού συνέβησαν με μεγαλύτερη συχνότητα μεταξύ των ΧΕΝ διαφορετικών εθνικοτήτων (με μη Ελληνική εθνικότητα). Η μελέτη των κοινωνικών δικτύων και του τρόπου διασποράς του HIV-1 στους ΧΕΝ που συμμετείχαν στο πρόγραμμα «TRIP» (Transmission Reduction Intervention Project – TRIP) στην Αθήνα έδειξε ότι τo 59,3% των ατόμων είχε μολυνθεί σε κοινά δίκτυα μετάδοσης και είχε κοινωνική δικτύωση πρώτου βαθμού. Το υψηλό αυτό ποσοστό υποδηλώνει ότι κατά την επιδημία του HIV-1 στους ΧΕΝ στην Αθήνα περισσότερες από τις μισές μεταδόσεις πραγματοποιήθηκαν μεταξύ ατόμων με κοινωνική δικτύωση. Επιπρόσθετα, στον ίδιο πληθυσμό δείχθηκε ότι οι μεταδόσεις μεταξύ ατόμων με πρόσφατη HIV-1 λοίμωξη είναι πιο συχνές και, συνεπώς, τα άτομα με πρόσφατη HIV-1 λοίμωξη πιθανόν αποτελούν πηγές μετάδοσης του ιού. Αναφορικά με τον επιπολασμό αντοχής σε οποιαδήποτε κατηγορία φαρμάκων σε μη θεραπευμένα άτομα το διάστημα 2003-2015 εκτιμήθηκε 22,2%, με την αντοχή σε NNRTIs (Non-Nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors) να παρουσιάζει τα υψηλότερα ποσοστά (16,9%) και να αυξάνεται στην πορεία του χρόνου. Επιπρόσθετα, εντοπίστηκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των NRTIs (Nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors) και NNRTIs ως προς τα πρότυπα μετάδοσης των ανθεκτικών στελεχών. Συγκεκριμένα, οι κυρίαρχες μεταλλαγές στα NNRTIs (E138A, K103N) βρέθηκαν να μεταδίδονται σε τοπικά δίκτυα (πέντε επιμέρους επιδημίες) και να σχετίζονται με μεταδόσεις μεταξύ MSM και υπότυπο Α1. Τέλος, για τρεις επιμέρους επιδημίες της E138A εκτιμήθηκε ότι ξεκίνησαν το ίδιο περίπου χρονικό διάστημα (1995-1997) και παρέμεναν ενεργές μεταξύ 2011 και 2015. Σε αντίθεση με τις παραπάνω επιδημίες, για την επιδημία της K103N εκτιμήθηκε ότι ξεκίνησε αρκετά πιο πρόσφατα (2007) και παρέμενε ενεργή το διάστημα 2008-2013. Εν κατακλείδι, σύμφωνα με το Κέντρο Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων των Η.Π.Α. (Centers for Disease Control and Prevention – CDC) η διερεύνηση και αποτύπωση των χαρακτηριστικών μιας επιδημίας είναι καίριας σημασίας προκειμένου να επιτευχθεί ο έλεγχος της επιδημίας. Προς αυτήν την κατεύθυνση, τα ευρήματα της παρούσας διατριβής, τα οποία προέκυψαν από την εφαρμογή καινοτόμων μεθόδων μοριακής επιδημιολογίας, οδήγησαν στην παραγωγή τεκμηριωμένης γνώσης που μπορεί να συμβάλει σημαντικά στην προσπάθεια ελέγχου της επιδημίας του HIV-1 στην Ελλάδα.