Группы и субтипы ВИЧ-1 - изменчивость
Амплификация участков вирусного генома методом ПЦР с дальнейшим секвенированием (определением последовательности нуклеотидов) ДНК удобна для проведения быстрого сравнения различных последовательностей изолятов ВИЧ-1 и ВИЧ-2, в особенности областей, кодирующих оболочку. При анализе аминокислотных последовательностей в белках выявили серьезные различия между оболочечными белками вирусов, но также и определенные черты сходства. К настоящему времени на основании секвенирования полных вирусных геномов выделены три группы ВИЧ-1, которые получили название М (major group, главная), О (outlier, вирусы, выходящие за пределы главной группы) и N (new, новые, ранее не описанные варианты). Также было идентифицировано восемь групп ВИЧ-2.
В пределах группы М было обнаружено девять субтипов ВИЧ-1, которые получили обозначения от А до D, от F до Н и К. В большинстве публикаций описывают 11 субтипов в группе «М»: А, А2, В, С, D, Fl, F2, G, Н, J, К.
Некоторые субтипы были выделены в группе О, а в группе N было идентифицировано всего несколько изолятов. К настоящему времени не идентифицировано каких-либо субтипов в группах ВИЧ-2. Каждый субтип из группы М отличается от остальных по аминокислотному составу по меньшей мере на 20% в белках оболочки и на 15% в белках группы Gag (т.е. внутренних белках вириона). Между группами различия в последовательностях Env и Gag областей составляют более чем 25%. Степень различий между разными субтипами примерно одинаковая. Для того чтобы отнести изолят к конкретному субтипу, он должен иметь сходные последовательности с другими членами субтипа на протяжении всего генома.
Взаимоотношения между группами и субтипами представляют в виде филогенетических деревьев, которые могут изображать как фенограммы, расположенные по вертикальной осевой линии, так и в виде радиальныых бескорневых деревьев. ВИЧ-1 субтипа А группы М обнаруживают преимущественно в Центральной Африке, субтип В в Северной Америке и Европе, субтип С в Южной Африке и Индии, а субтип D в Центральной Африке. К субтипу F относят некоторые изоляты, выделенные в Бразилии, и все вирусы, выделенные до настоящего времени у детей в Румынии. Некоторые исследователи предлагают разделять субтип А на А1 и А2, а субтип F на F1 (из Бразилии, Румынии и Финляндии) и F2 (из Камеруна и Демократической Республики Конго).
В таком случае нужно учитывать, что вирусы субтипа F из Бразилии имеют в верхушке петли V3 последовательность аминокислот GPGR , а изоляты субтипа F из Румынии в одноименной позиции имеют аминокислоты GPGQ. Другие субтипы группы М включают вирусы из России (G), Африки и Тайваня (Н), Заира (J) и Камеруна ( К).
Показаны расстояния между М-, N- и О-группами ВИЧ-1 и субтипами М-группы.
На конце каждой ветви находится современный генетический вариант, и представления об их филогенетических позициях являются попыткой восстановить их эволюционные отношения:
какие вирусы наиболее тесно связаны и как далеко они ушли друг от друга. На радиальном дереве (В) нет корней, но порядок ветвей идентичен фенограмме «А».
Длина ветвей отражает степень генетического различия или число мутаций, которое должно было произойти между двумя последовательностями после отделения их от общего предка.
В фенограмме считаются длины только горизонтальных ветвей, и сумма длин между любыми двумя последовательностями одинакова в обоих вариантах изображения.
Это дерево было построено с помощью программы PAUP и представляет собой дерево, соединяющее соседних представителей.
Поскольку в популяциях людей одновременно циркулируют различные субтипы ВИЧ, не стало неожиданностью выявление множества рекомбинантных форм вирусов. В некоторых случаях рекомбинантные формы становятся эпидемиологически значимыми вариантами ретровирусов. В таких случаях они получают название циркулирующих рекомбинантных форм (CRF - Circulating Recombinant Forms) и обозначают последовательно в соответствии с субтипами, от которых они произошли, в алфавитном порядке. Если неизвестен родительский штамм, используют символ U (unknown). Вирусы, представляющие собой рекомбинанты четырех и более субтипов, называют сложными и обозначают как срх. В настоящее время идентифицировано 16 CRF, произошедших от изолятов ВИЧ-1 группы М.
В связи с этим было показано, что два ранее определенных субтипа, Е и I, представляют собой рекомбинантные формы. Субтип Е (А и Е) был переименован в CRF-01AE, несмотря на то, что полноценный представитель субтипа Е так и не был обнаружен. Он особенно распространен в Таиланде. Вирус субтипа I, первоначально обнаруженный на Кипре, считают рекомбинантной формой, и в настоящее время он носит название CRF-04cpx, поскольку образовался в результате рекомбинации по меньшей мере четырех субтипов с 11-ю точками рекомбинации. CRF-02AG преобладает в ВИЧ-эпидемиях в ряде районов Африки. По некоторым недавно полученным данным, субтип G также, возможно, представляет собой рекомбинантный вирус (6а).
Для выделения нового субтипа или CRF необходимо секвенирование минимум трех полных геномов вирусов, выделенных у людей, не связанных между собой эпидемиологически. В мировом масштабе субтипы с А по D и рекомбинантные формы CRF-01AE и CRF-02AG отвечают за более чем 90% от общего числа случаев инфицирования в мире. Около 75% новых случаев инфицирования по всему миру вызывается вирусами субтипов А, С и CRF-02AG. Субтипы С и Е являются наиболее распространенными в мире, при этом С распространен от Центральной до Южной Африки, преобладает в Китае, Индии и Эфиопии, и в настоящее время до 50% всех случаев ВИЧ-инфицирования в мире может быть вызвано этим субтипом.
Помимо группы М были обнаружены существенно отличающиеся изоляты ретровирусов, первоначально выделенные в Камеруне, которые были определены как «выходящие за пределы группы М», и для них создали отдельную группу «О». Их можно отличить по генетической последовательности, которая ставит их далеко от М-группы. Они также в редких случаях были обнаружены в других странах Африки. Около 25% изолятов из Камеруна имеют генотип группы О. Некоторые исследования вариантов прототипа вируса ANT 70 указывали на существование субтипов и в группе О, тогда как другие говорили против этого.
Степень генетических различий между субтипами этой группы аналогична таковым между субтипами группы М, в связи с чем было предложено разделить вирусы группы О на пять филогенетических системных единиц (от I до V).
Такие рекомбинатные формы являются смешанными и могут играть роль главных эпидемических штаммов.
Заслуживает внимания тот факт, что впервые инфекция ВИЧ-1 была документирована у трех человек из Норвегии (супружеской пары и их дочери), которые умерли в 1976 г. после 10 лет болезни с клиническими признаками ВИЧ-инфекции. Вирус, обнаруженный у этих больных, относился к субтипу О. Эти результаты указывают на то, что эта недавно выделенная группа ВИЧ-1 существовала задолго до появления настоящей эпидемии.
Помимо групп М и О, с некоторых пор стали выделять новую группу ВИЧ-1 - N (New), которые были обнаружены в нескольких случаях ВИЧ-инфекции в Камеруне. Эти вирусы, по-видимому, обладают большим сходством с ретровирусами обезьян SIV (Simian Immunodeficiency Viruses). Прототип вируса группы N был выделен в 1995 г. у 45-летней женщины из Камеруна, больной СПИДом. На основании филогенетических отношений структурных и регуляторных генов, этот вирус занимал равноудаленное положение от групп М и вирусов SIVcpz (шимпанзе). Группа N ВИЧ-1, по-видимому, стоит ближе к SIV шимпанзе, чем М или О группы ВИЧ-1. Таким образом, эволюционным предком вирусов N могли быть вирусы не человека, а приматов.
Однако серологические исследования, проведенные в Камеруне, показали очень низкую степень распространения ВИЧ-1 группы N. Более того, было идентифицировано всего несколько вирусов, относящихся к группе N.
Вместе с последними выделенными у супружеской пары из Камеруна вирусами группы N общее число изолятов группы N всего 10. По-видимому, группа N также представлена рекомбинантными вирусами между неким предковым вирусом группы М ВИЧ-1 и обезьяньим вирусом SIVcpz, найденным в Камеруне. Таким образом, неясно, превращается ли эта группа в эпидемическую или наоборот является минорной и не имеющей эпидемического значения.
Все идентифицированные группы и субтипы ВИЧ-1, а также семь CRF были обнаружены в Африке, при этом большинство субтипов совместно циркулирует в Центральной Африке. Высокая степень разнообразия ВИЧ также была обнаружена на Кубе и в Латинской Америке. Разнообразие субтипов в других странах варьирует, но, скорее всего, эти вариации отражают результаты конкуренции вирусов за эпидемическое распространение в популяции людей, а также возможности лабораторного выделения конкретных штаммов для исследований.
Например, у военнослужащих, вернувшихся в Соединенные Штаты в 1990-х, были обнаружены вирусы двух субтипов группы М - А и D и рекомбинантной формы CRF-01АЕ, помимо преобладающего в США субтипа В. Во время недавно проведенного исследования доноров крови в Соединенных Штатах в 1 из 312 инфицированных образцов был обнаружен ВИЧ-2, и в 5 - некие штаммы ВИЧ-1, не относящиеся к субтипу В. Интенсивность репликации вируса, по-видимому, оказывает влияние на разницу в количестве инфицированных пациентов в процессе распространения вируса по планете. Сходство между субтипами, полученными из различных стран, может указывать на недавнее попадание вируса в эти страны. Высокая степень
Для сравнения представлены репрезентативные образцы ВИЧ-1 групп М, N и О. Звездочками отмечены внутренние ветви с апостериорной вероятностью 95% и выше.
Цена деления шкалы обозначает 10% замещений на один сайт.
но ВИЧ-2, который встречается реже, до сих пор обнаруживается в Западной Африке и совсем недавно был найден в Индии, и его частота нарастает.
Распространение различных субтипов ВИЧ-1 обозначено буквами. Распространение отдельных групп ВИЧ-2 не указано.
Каждая кривая представляет ожидаемое распределение частоты замещения нуклеотидов в пределах одного субтипа, выраженное в процентах,
среди всех возможных пар последовательностей типичного образца, полученного из данной страны или области. Названия образцов отражают самые последние обнаруженные генетические различия.
Ширина каждой кривой соответствует приблизительной величине разброса этих частот, а высота соответствует относительной пропорции пар с соответствующей частотой замещения.
Считается, что степень генетических различий нарастает со скоростью, примерно равной от 0,5 до 1 % в год.
- Читать "Группы и субтипы ВИЧ-2 - изменчивость"
Оглавление темы "ВИЧ":