Analysis of the prevalence of HIV-1 primary resistance to antiretroviral medicinal agents in Novosibirsk region


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/therapy.2022.3.35-41

Kapustin D.V., Krasnova E.I., Khalikov M.R., Pozdnyakova L.L., Khokhlova N.I., Maksimenko L.V., Ekushov V.E., Totmenin A.V., Gashnikova N.M.

1) Novosibirsk State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia; 2) City Infectious Diseases Clinical Hospital No. 1, Novosibirsk; 3) State Scientific Center for Virology and Biotechnology Vector of Rospotrebnadzor, Koltsovo industrial community, Novosibirsk region
Abstract. Timely detection of HIV variations resistant to antiretroviral medicines (ARM) and correction of the therapeutic direction can prevent the formation of mutations.
The aim of the research is to study the prevalence of primary HIV-1 resistance to ARM in patients with HIV infection in Novosibirsk region in 2021.
Material and methods. We examined 119 patients with newly diagnosed HIV infection aged 22 to 66 years old, who were observed in city clinical hospital No.1 in Novosibirsk in 2021. The nucleotide sequence of HIV-1 genome fragments encoding the protease and reverse transcriptase of the virus was studied, the HIV-1 genotype was determined, and the analysis for the presence of mutations associated with the development of virus resistance to ARM was made.
Results. Among the 119 examined patients with HIV infection, males predominated – 68,1%. Among the ways of HIV infection transmission heterosexual transmission dominated – 61,3%. HIV-1 genotyping revealed 6 HIV genetic variants in 110 patients: subtype A6 (12,7%), subtype B (1,8%), CRF63_02A6 (80,9%), CRF01_AE (1,8%), CRF02_AGFSU (0,9%) and two variants of unique recombinant HIV (URF) formed with the participation of subtype A6 and CRF63_02A6 (0,9% each). According to the main list of mutations subject to surveillance for primary HIV-1 resistance, 16 resistant variants of HIV-1 were found – in 13,4% of the study group of patients. Based on the totality of all identified mutations (including those subject to surveillance), primary resistant variants of HIV-1 were detected in 19,3% of cases (n=23 from 119). More often than others, isolated mutations to drugs from the NNRTI group were registered – in 61,0% (n=14 from 23); isolated mutations to NRTIs were fixed in 21,8% (n=5 of 23), combination of mutations to NRTIs + NNRTIs in 12,9% (n=3 of 23), mutations to PIs + NNRTIs in 4,3% of patients (n=1 from 23). In patients with HIV resistance mutations (n=23), K103N was most common – alone (30,6%) and in combination with P225H or K70T (4,3% each). Most often, a high level of resistance was detected to ARPs of the NNRTI group – efavirenz (7,5%) and nevirapine (8,4%). The average level of resistance in isolated cases was registered to etravirine, rilpivirine and efavirenz (0,8% each).
Conclusion. Among the naive HIV-infected, the prevalence of primary HIV-1 resistance to ART corresponds to the average level for the territories of Russia – 13,4%. Among HIV resistance mutations (n=23), K103N was the most common one (30,6%) and also in combination with P225H and K70T (4,3% each).

ВВЕДЕНИЕ

ВИЧ-инфекция остается одной из глобальных проблем мирового здравоохранения. За все время существования пандемии ВИЧ-инфекции от нее и ее осложнений в мире скончалось около 33 млн человек (по состоянию на 20 ноября 2020 г.) [1]. Всего в мире проживает 37,7 млн человек с ВИЧ- инфекцией (по данным ЮНЭЙДС на 2020 г.), а к наиболее пораженным регионам относятся страны Африки (25,7 млн человек) [1]. По данным справки Федерального научно-методического центра по профилактике и борьбе со СПИД (ФНМЦ СПИД) на 30 июня 2021 г., среди граждан России зарегистрировано 1 122 879 человек с подтвержденным диагнозом «ВИЧ-инфекция».

С помощью современных антиретровирусных препаратов (АРП), направленных на ингибирование различных ферментов вируса, удается быстро подавить репликацию ВИЧ и улучшить состояние пациентов, но сложная структурная организация вируса позволяет ему быстро адаптироваться к действию противовирусных средств. В последние 10 лет отмечается рост устойчивости ВИЧ к химиопрепаратам. Передача устойчивых к лекарственным препаратам штаммов ВИЧ-1 пациентам, ранее не получавшим антиретровирусную терапию (АРТ), приводит к неэффективности проводимой им линии терапии и прогрессированию заболевания [2, 3]. В соответствии с данными Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в странах Западной Европы и США уровень первичной резистентности ВИЧ составляет 12–23%, в частности, в США 19–23%, Франции и Великобритании – 14%, Нидерландах – 13%, Испании 12% [4].

Распространенность лекарственной устойчивости у пациентов без опыта приема АРП в России (по данным ФНМЦ СПИД) следующая: в Дальневосточном федеральном округе – 7,6%, в Сибирском – 7,0%, Уральском – 1,7%, Северо-Западном – 3,9%, Центральном – 5,7%, Приволжском – 2,8%, Южном – 5,1%. Наиболее часто встречающиеся мутации к препаратам из класса ингибиторов протеазы – M46I/L, I58V, к нуклеозидным ингибиторам обратной транскриптазы (НИОТ) – M184V/I, M41L, к ненуклео­зидным ингибиторам обратной транскриптазы (ННИОТ) – K103N, G190S, K103S [5,6,7].

Своевременное выявление вариантов ВИЧ, устойчивых к АРП, и коррекция линии терапии позволяют предотвратить формирование мутаций. Установлено, что новые мутации увеличивают степень резистентности и формируют перекрестную лекарственную устойчивость к другим препаратам этого же класса [3, 8]. Учитывая увеличение охвата ВИЧ-инфицированных диспансерным наблюдением и АРТ, все большее число впервые выявленных больных оказываются инфицированными резистентными штаммами. В связи с этим целью нашего исследования стало изучение распространенности первичной резистентности ВИЧ-1 к АРП у больных с ВИЧ-инфекцией в Новосибирской области в 2021 г.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Выполнено обследование 119 больных с впервые установленным диагнозом «ВИЧ-инфекция» в возрасте от 22 до 66 лет, наблюдавшихся в период с мая по декабрь 2021 г. в ГБУЗ НСО «Городская инфекционная клиническая больница № 1» г. Новосибирска. В исследование включались пациенты в возрасте 18 лет и старше на любой стадии ВИЧ-инфекции без опыта АРТ.

У всех больных оценивались эпидемиологические данные: путь инфицирования, показания к обследованию, группа риска.

На базе ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» проводилось выделение РНК ВИЧ-1 из 250 мкл плазмы крови с использованием набора «ДельтаМаг ВГВ/ВГС/ВИЧ» (С-8893, «Вектор-Бест», Россия) в соответствии с инструкцией производителя. Для получения вирус-специфического фрагмента, кодирующего область протеазы-ревертазы вируса (PR-RT, протяженностью 1300 нт), применяли схему гнездовой полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием лабораторного набора праймеров. Первый раунд амплификации проводили с применением лиофилизированного набора «РеалБест Мастер микс ОТ» («Вектор-Бест», Россия), а второй – с БиоМастер HS-Taq ПЦР-Color (2×) («БиоЛабМикс», Россия). Последовательность нуклеотидов полученных фрагментов определяли методом прямого секвенирования по обеим цепям с помощью автоматического генетического анализатора ABI PRISM 3130xl DNA Analyzer (Applied Biosystems, США). Расшифрованные нуклеотидные последовательности ВИЧ-1 собирали и редактировали в программе Sequencher 4.1 Software (GeneCodesCorporation, AnnArbor, MI, USA) и сравнивали с соответствующими референс-последовательностями различных субтипов и рекомбинантных форм ВИЧ-1 из международной базы данных (LosAlamosHIV-1 database) с применением программ ClustalW Multiple alignment и BioEdit software 7.2.5 [9]. Филогенетический анализ выполняли с помощью MEGA 6.0.6, используя метод объединения ближайших соседей (neighboroiningmethod, NJ) на основе двухпараметрической модели Кимуры [10]. Статистическую значимость топологии филогенетического дерева оценивали через анализ бутстрепов. С использованием интернет-ресурса jpHMM (http:// jphmm.gobics. de/submission_hiv.html) были исследованы возможные мозаичные последовательности и выявлены уникальные рекомбинантные (URF) вирусы. Анализ наличия мутаций, связанных с лекарственной устойчивостью ВИЧ-1, проводили с помощью специализированного интернет-ресурса (https://hivdb.stanford.edu). Анализ мутаций, связанных с резистентностью ВИЧ-1 к лекарственным препаратам, осуществляли на основе рекомендаций ВОЗ по эпиднадзору за перечнем мутаций лекарственной устойчивости [11, 12].

Статистический анализ данных проводился посредством программы STATISTICA 10. Различия частотных характеристик качественных переменных оценивали с использованием критерия χ2 Пирсона. Различия средних значений количественных показателей определяли с помощью критерия Манна–Уитни. Значимыми считали различия при p <0,05. Для количественной оценки статистического изучения связи между явлениями применялся коэффициент корреляции Спирмена.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Среди 119 обследованных пациентов преобладали мужчины – 68,1% (n=81). Возраст пациентов составил в среднем 39,4±2,95 лет. По результатам эпидемиологического расследования установлено, что у 119 больных доминировал половой гетеросексуальный путь передачи ВИЧ-инфекции – 61,3%. На долю парентерального пути инфицирования (внутривенное введение наркотиков) пришлось 32,7% случаев, полового гомосексуального пути – 0,8%, неуточненного пути – 5,2% (рис. 1).

38-1.jpg (115 KB)

Интересно отметить, что у мужчин достоверно чаще регистрировался парентеральный путь передачи ВИЧ-инфекции – в 40,7% случаев (n=33 из 81) против 15,8% (n=6 из 38) у женщин (p <0,05; точный критерий Фишера (двусторонний)).

У 110 больных было выполнено генотипирование ВИЧ-1 и выявлено 6 генетических вариантов ВИЧ: субтип A6 (12,7%), субтип B (1,8%), CRF63_02A6 (80,9%), CRF01_AE (1,8%), CRF02_AGFSU (0,9%) и два варианта уникальных рекомбинантных ВИЧ (URF), образованных с участием субтипа А6 и CRF63_02A6 (по 0,9%). Лица, у которых были выделены URF ВИЧ-1, являлись потребителями инъекционных наркотических препаратов (ЛУИН). Вариант ВИЧ-1 CRF01_AE, близкий к вирусам из Китая и обладающий высоким уровнем резистентности к эфавирензу, невирапину и средним к доравирину, был обнаружен у мужчины 23 лет, который посещал Среднюю Азию. ВИЧ-1 CRF01_AE, кластеризующийся с вирусами из Таиланда и Вьетнама, был выявлен у мужчины 62 лет, инфицированного при гетеросексуальных контактах, но не выезжавшего за рубеж.

Среднеазиатский ВИЧ-1 CRF02_AGFSU был найден у женщины 56 лет, инфицированной половым путем.

Согласно основному перечню мутаций, подлежащих надзору за первичной резистентностью ВИЧ-1 (МР «Надзор за распространением штаммов ВИЧ, резистентных к антиретровирусным препаратам от 20.08.2013»), обнаружено 16 резистентных вариантов ВИЧ-1, т.е. 13,4% от всей исследуемой группы больных. По совокупности всех выявленных мутаций (в том числе подлежащих надзору) первично резистентные варианты ВИЧ-1 были выявлены в 19,3% случаев (n=23 из 119). Чаще других регистрировались изолированные мутации к препаратам из группы ННИОТ – в 61,0% (n=14 из 23). Изолированные мутации к НИОТ встречались в 21,8% (n=5 из 23 абс.), сочетание мутаций резистентности к НИОТ + ННИОТ – в 12,9% (n=3 из 23), к ингибиторам протеазы (ИП) + ННИОТ – в 4,3% (n=1 из 23) случаев (рис. 2).

Достоверной разницы между частотой встречаемости мутаций для вирусов субтипа А6 и CRF63_02A6 не выявлено, однако стоит отметить, что для ВИЧ-1 субтипа А6 был зарегистрирован только один вариант мутации – V179E (n=2 из 15).

Установлено, что среди резистентных ВИЧ (n=23) наиболее часто встречалась мутация К103N – одна (30,6%) и в сочетании с P225H и K70T (по 4,3%). Зарегистрированы единичные мутации – Y181C, V106I, Y115F и D67N. Среди комбинаций мутаций выявлены D67E + V179E и T74P + E138G (табл. 1).

39-1.jpg (327 KB)

Большинство больных с резистентными вариантами ВИЧ-1 были инфицированы парентеральным путем – 69,5% (n=16 из 23), на долю полового пути пришлось 26,2% (n=6 из 23), неуточненного пути – 4,3%.

Важно отметить, что вариант ВИЧ-1 CRF01_AE, близкий к вирусам из Китая и обладающий высоким уровнем резистентности к эфавирензу, невирапину и средним – к дораверину, был обнаружен у посещавшего Среднюю Азию мужчины 23 лет, инфицированного, с его слов, при гетеросексуальных контактах.

На основании выявленных мутаций ВИЧ-1 был составлен профиль резистентности вируса для каждого пациента относительно препаратов групп НИОТ, ННИОТ и ИП (табл. 2). Наиболее часто высокий уровень устойчивости выявлялся к препаратам группы ННИОТ – эфавирензу (7,5%) и невирапину (8,4%). Средний уровень устойчивости в единичных случаях был зарегистрирован к препаратам этравирин, рилпивирин и эфавиренз (по 0,8%). В группе ИП выявлена низкая устойчивость к препарату лопинавир/ритонавир.

ОБСУЖДЕНИЕ

Передача первично-резистентных штаммов ВИЧ-1 в Новосибирской области увеличилась по сравнению с периодом 2017–2019 гг. с 5,3 до 13,4%. По результатам анализа профиля лекарственной устойчивости установлено, что наиболее часто высокий уровень резистентности выявлялся к препаратам эфавиренз (7,5%) и невирапин (8,4%); в первую очередь это обусловлено широким распространением мутации K103N (30,6% от выявленных мутаций).

Рост распространения первичной резистентности ВИЧ-1 главным образом связан с расширением охвата АРТ пациентов с ВИЧ-инфекцией. Анализ эпидемиологических данных у этих больных позволил определить факторы, негативно влияющие на прогноз дальнейшего развития эпидемии ВИЧ-инфекции в регионе: это широкая распространенность практик рискованного поведения, способствующих передаче резистентных ВИЧ-1, особенно среди потребителей инъекционных наркотиков. Впервые был зарегистрирован завоз из Средней Азии ВИЧ-1, обладающего высоким уровнем резистентности к препаратам первой схемы АРТ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненное в 2021 г. исследование выявило, что среди наивных ВИЧ-инфицированных жителей Новосибирской области распространенность первичной лекарственной устойчивости ВИЧ-1 к АРТ соответствует среднему уровню для территорий России– 13,4%. Среди резистентных ВИЧ (n=23) наиболее часто встречалась мутация К103N – одна (30,6%) и в сочетании с P225H и K70T (по 4,3%).

Результаты, полученные в рамках этого исследования, указывают на то, что на территории Новосибирской области с 2010 г. сохраняется распределение основных циркулирующих генетических вариантов ВИЧ-1: преобладает CRF63_02A6 (80,9%), на втором месте по распространенности находится ВИЧ-1 субтипа А6, который обнаруживается в 12,7%. В отличие от соседних регионов Сибири (Кемеровской, Томской, Омской областей, Красноярского края) [14, 15], в Новосибирской области регистрируется лишь незначительный рост гетерогенности циркулирующих вариантов ВИЧ-1 как за счет появления новых рекомбинантных вирусов, так и благодаря завозу ВИЧ-1 из других стран. Впервые выявлены генетические варианты ВИЧ-1, специфические для Юго-Восточной Азии.

По данным наших коллег, в ряде стран Средней Азии уровень первичной резистентности ВИЧ варьирует от 2,8 до 16,5% [13]. Активные миграционные потоки людей между странами СНГ могут создавать взаимные угрозы по распространению ВИЧ-1, имеющих сниженную чувствительность к АРВП. В связи с этим повышение эффективности проводимой АРТ, усиление эпидемического надзора за возникновением и распространением резистентных к АРВП ВИЧ-1 является крайне актуальной задачей.


Literature



  1. World Health Organization. HIV/AIDS. URL: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/hiv-aids (date of access – 11.03.2022).

  2. Parikh U.M., McCormick K., van Zyl G., Mellors J.W. Future technologies for monitoring HIV drug resistance and cure. Curr Opin HIV AIDS. 2017;12(2): 182–89. https://dx.doi.org/10.1097/COH.0000000000000344.

  3. Alteri C., Svicher V., Gori C. et al. Characterization of the patterns of drug-resistance mutations in newly diagnosed HIV-1 infected patients naive to the antiretroviral drugs. BMC Infect Dis. 2009; 9: 111. https://dx.doi.org/10.1186/1471-2334-9-111

  4. World Health Organization, United States Centers for Disease Control and Prevention, The Global Fund to Fight AIDS, Tuberculosis and Malaria. HIV drug resistance report 2017. URL: https://www.who.int/hiv/pub/drugresistance/hivdr-report-2017/en (date of access – 11.03.2022).

  5. Российская база данных устойчивости ВИЧ к антиретровирусным препаратам. Доступ: https://www.hivresist.ru (дата обращения – 11.03.2022). [Russian database of HIV resistance to antiretroviral drugs. URL: https://www.hivresist.ru (date of access – 11.03.2022) (In Russ.)].

  6. Fanales-Belasio E., Raimondo M., Suligoi B., Butto S. HIV virology and pathogenetic mechanisms of infection: A brief overview. Ann Ist Super Sanita. 2010; 46(1): 5–14. https://dx.doi.org/10.4415/ANN_10_01_02.

  7. Зайцева Н.Н., Парфенова О.В., Пекшева О.Ю. Анализ распространенности первичной резистентности ВИЧ к антиретровирусным препаратам в Приволжском федеральном округе. Медицинский альманах. 2016; 3: 93–95. [Zaitseva N.N., Parfenova O.V., Peksheva O.Yu. Analysis of spread of initial resistance of HIV to antiretroviral medicines in Privolzhsky Federal District. Meditsinskiy al’manakh = Medical Almanac. 2016; 3: 93–95 (In Russ.)].

  8. Бобкова М.Р. Лекарственная устойчивость ВИЧ. М.: Человек. 2014; 288 с. [Bobkova M.R. HIV drug resistance. Moscow: Chelovek = Human. 2014; 288 pp. (In Russ.)]. ISBN: 978-5-906131-42-3.

  9. Hall T.A. BioEdit: A user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nucl Acids Symp Ser. 1999; 41: 95–98.

  10. Tamura K., Stecher G., Peterson D. et al. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 6.0. Mol Biol Evol. 2013; 30(12): 2725–29. https://dx.doi.org/10.1093/molbev/mst197.

  11. Tang M.W., Liu T.F., Shafer R.W. The HIVdb system for HIV-1 genotypic resistance interpretation. Intervirology. 2012; 55(2): 98–101. https://dx.doi.org/10.1159/000331998.

  12. Bennett D.E., Camacho R.J., Otelea D. et al. Drug resistance mutations for surveillance of transmitted HIV-1 drug-resistance: 2009 update. PLoS One. 2009; 4(3): e4724. https://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0004724.

  13. Kirichenko A., Kireev D., Lopatukhin A. et al. Prevalence of HIV-1 drug resistance in Eastern European and Central Asian countries. PLoS One. 2022; 17(1): e0257731. https://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0257731. pone.0257731

  14. Gashnikova N.M., Zyryanova D.P., Astakhova E.M. et al. Predominance of CRF63 02A1 and multiple patterns of unique recombinant forms of CRF63 A1 among individuals with newly diagnosed HIV-1 infection in Kemerovo Oblast, Russia. Arch Virol. 2017; 162(2): 379–90. https://dx.doi.org/10.1007/s00705-016-3120-4.

  15. Maksimenko L.V., Totmenin A.V., Gashnikova M.P. et al. Genetic diversity of HIV-1 in Krasnoyarsk Krai: Area with high levels of HIV-1 recombination in Russia. Biomed Res Int. 2020; 2020: 9057541. https://dx.doi.org/10.1155/2020/9057541.


About the Autors


Dmitry V. Kapustin, PhD in Medicine, assistant at the Department of infectious diseases, Novosibirsk State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 630099, Novosibirsk, 40/4 Sem`i Shamrinykh Str.
E-mail: dmitrij_kapustin_1991@inbox.ru. ORCID: https://orcid.org/ 0000-0002-7060-4710
Elena I. Krasnova, Dr. med. habil, professor, head of the Department of infectious diseases, Novosibirsk State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 630099, Novosibirsk, 40/4 Sem`i Shamrinykh Str.
E-mail: krasnova-inf@rambler.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3168-9309
Maxim R. Khalikov, research assistant at the Department of retroviruses, State Scientific Center for Virology and Biotechnology Vector of Rospotrebnadzor. Address: 630559, Koltsovo industrial community, Novosibirsk region.
E-mail: halikov_mr@vector.nsc.ru
Larisa L. Pozdnyakova, PhD in Medicine, chief physician of City Infectious Diseases Clinical Hospital No. 1. Address: 630099, Novosibirsk, 40/5 Sem`i Shamrinykh Str. E-mail: gikb1@yandex.ru
Natalya I. Khokhlova, PhD in Medicine, associate professor, associate professor of the Department of infectious diseases, Novosibirsk State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia Address: 630099, Novosibirsk, 40/4 Sem`i Shamrinykh Str. E-mail: talitas@bk.ru
Lada V. Maksimenko, junior researcher at the Department of retroviruses, State Scientific Center for Virology and Biotechnology Vector of Rospotrebnadzor. Address: 630559, Koltsovo industrial community, Novosibirsk region.
E-mail: maksimenko_lv@vector.nsc.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4273-1704.
Vasily E. Ekushov, research assistant at the Department of retroviruses, State Scientific Center for Virology and Biotechnology Vector of Rospotrebnadzor. Address: 630559, Koltsovo industrial community, Novosibirsk region.
E-mail: ekushov_ve@vector.nsc.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0465-1260
Alexey V. Totmenin, PhD in Biology, senior researcher at the Department of retroviruses, State Scientific Center for Virology and Biotechnology Vector of Rospotrebnadzor. Address: 630559, Koltsovo industrial community, Novosibirsk region. E-mail: totmenin@vector.nsc.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7418-4872
Наталья Матвеевна Гашникова, PhD in Biology, head of the Department of retroviruses, State Scientific Center for Virology and Biotechnology Vector of Rospotrebnadzor. Address: 630559, Koltsovo industrial community, Novosibirsk region. Адрес: 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область. E-mail: nmgashnikova@gmail.com.
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0891-0880


Similar Articles


Бионика Медиа