紧跟HIV病毒变异的步伐

Keep Pace with HIV viral evolution！1985年，雅培上市了首个获FDA批准的...



Keep Pace with HIV viral evolution

1985年雅培上市了首个获FDA批准的人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）抗体筛查试剂。30余年来，雅培HIV病毒感染的筛查、诊断及监测的技术不断的更新换代，研发出第四代全自动化的HIV抗原和抗体联合检测试剂。HIV商品化检测试剂的灵敏度和特异性不断提升，窗口期不断缩短， 对不同型别和组别病毒的检测能力也不断增强。同时快速检测技术、以及核酸检测也有了新的突破，并实现了全自动化的。

尽管HIV病毒检测技术进步如此迅猛，人类仍面临着HIV-1型病毒超常的遗传多样性和超快的进化速度带来的巨大挑战。

HIV病毒的遗传多样性主要有三个来源：

• 来自以非人类的灵长类动物为宿主的，跨物种的慢病毒（类人猿免疫缺陷病毒，SIV）。事实上，HIV-1型病毒和HIV-2型病毒的SIV相对物，已有至少11次被引入人体。
• 逆转录酶缺乏校对能力，导致转录容易出错，高水平的病毒复制（100亿次/天）又加剧了转录错误，导致总体遗传多样性每年增加大约1%。
• HIV-1型病毒复制所固有的重组特性、以及大量基因序列的交换，会导致其组成发生彻底的改变。

HIV-1分M组、O组、N组和P组四个主要组群。

M组占绝大多数，M组可细分为A到K的亚型，以及亚型内重组病毒株。

目前，有72个公认的流行重组体（CRF）。新近研究表明，全球20%的感染病例为HIV-1型病毒的重组体。由于移民、旅游和军事部署在内的各种因素，导致病毒组型、亚型和流行重组体在全球的地理分布不断的演变。根据泛欧洲SPREAD项目提供的数据，一个以亚型B病毒菌株为主的地区，超过30%的新发感染是由非B型病毒引起的。在HIV-1型病毒组群和亚型之间，有大量的序列多样性。

例如，在亚型之间，有20-30%的包膜蛋白序列差别，在组群之间可高达50%。

如此高水平的序列多样性有可能影响检测试剂的表现，因此对筛查、诊断和监测的检测试剂提出了巨大的挑战，自然多态性会带来关键抗原表位的氨基酸变化，从而导致免疫检测试剂灵敏度降低或漏检，而引物和/或探针结合位点的自然多态性会影响HIV病毒分子检测中的杂交效率，也会降低核酸检测灵敏度，甚至导致漏检。由于全球一体化发展，伴随人口的快速流动性，HIV-1型病毒持续多样性以及全球分布的特性，使得病毒株的变异以及流行变得更加频繁，因此研发针对所有艾滋病病毒感染的可靠检测试剂势在必行。

意识到该问题的严重性，雅培在1994年主动发起HIV全球监控项目，旨在监测艾滋病毒的全球多样性，搜集新的变异株，并将遗传多样性、地域多样性的感染标本制备成血清盘，以研发出能够可靠检出所有HIV病毒株的试剂。识别罕见病毒菌株和新的突变株的工作集中在喀麦隆，喀麦隆是唯一集中了所有病毒组群和亚型携带者的国家。在该研究项目中，对于来自郊区和城市的诊所及医院的数千例（仅2015年，就超过了4000例）艾滋病毒感染的血样依次进行env gp120 V3和env gp41 IDR肽EIA分析，然后用分子生物学方法对罕见的病毒株进行分型鉴定。这种系统性的分析策略，取得了巨大的成功。

迄今为止，该项目已分析了200多个O组、11个N组和1个P组毒株。雅培是全球第二家可以识别N组和P组毒株的实验室， N组和P组毒株的识别异常困难，它们的流行率非常低，喀麦隆N组和P组的感染率分别是0.1%和不到0.01%。对于试剂的研发和性能验证来说，建立大样本量的全球性的血清盘至关重要，我们已收集来自非洲、亚洲、欧洲、中东及南美地区16个国家的数以千计的HIV感染者的样本。地域和遗传方面的多样性由英格兰和西班牙的实验点完成，它们同时监测了移民人群以扩大覆盖面。

项目相关参与者已发表70多篇关于HIV基因多样性的文章。目前已建立的大样本量的，已知型别的血清盘是无价的资源，不仅集合了最广泛的M组突变体，还包括稀有的流行重组体（CRF）和独特的重组体（URF）。这些珍贵的样本可用于试剂研发、性能验证及评估。此外，与感染诊断相关的基因序列数据（gag p24、pol IN、env gp41 IDR）也为分析技术的设计提供了重要的科学基础。随着宏基因组技术（如下一代测序技术，NGS）的出现，我们拥有了强大的新工具，采用Illumina的NGS，雅培与加利福尼亚大学旧金山分校（UCSF-Abbott VDDC）研发的定制化生物信息学方法以及超快速病原体识别(SURPI) 法，可以筛查、鉴定已知的目标病毒以及合并感染的病毒❶。

通过对35份HIV-1病毒感染的喀麦隆献血员血样的分析，上述方法的功效得到了验证❷。用覆盖全基因组的方法能检出了4个重组毒株。SURPI分析方法，揭示了样本内存在合并感染的病毒序列。

因此，这种方法不仅能有效地产生HIV-1全基因组，提高了系统分类的准确性，还便于对病毒合并感染进行同步监测。在某些情况下，还可得到共同感染的病毒的全基因组覆盖率。NGS有可能改变病毒监控和病毒组分析策略。参考文献

❶. Naccache S N,et al. (2014)A cloud-compatible bioinformatics pipeline for ultrarapid pathogen identification from next-generation sequencing of clinical samples .Genome Research 2014, 24:1180-1192.

❷. Luk K.-C,et al.(2015)Utility of meta-genomic next-generation sequencing for characterization of HIV and Human Pegivirus Diversity. PLoS ONE 10(11):e0141723.

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