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第五届学术大会报告集锦(12)

——HIV-1分子传播网络的研究及应用进展

来源:中艾协 发布时间:2018-10-18 浏览次数:4941次


       2016年6月,联合国大会召开的全球艾滋病毒和艾滋病问题会议通过了《关于艾滋病毒/艾滋病问题的政治宣言》,一致承诺到2020年基于UNAIDS 2013年实现三个90%目标,达到2030年终结艾滋病流行的愿景。尽管截至2017年底全球已达到“75-79-81”的艾滋病防治水平,已有官方认可的7个国家实现了上述三个90%目标,但是全球新感染艾滋病毒的人数的下降速度还不足以达到2020年少于50万人的目标。南非艾滋病毒感染者总人数仍高居世界第一,且感染人口的比例逐年上升,感染率达到了12.57%,2017年东欧和中亚的艾滋病毒流行增长了30%,我国最近几年的艾滋病新报告感染人数一直处于缓慢上升趋势。因此纵观全球艾滋病流行形势,要在2020年将全球新感染艾滋病毒人数控制在50万人的目标依然任重道远。

       近年来,全球的病毒学和分子流行病学家一直在探讨如何利用逆转录病毒的遗传进化特性,充分利用艾滋病毒本身的序列资源,选择在抗病毒治疗前的新诊断感染者的基因型耐药序列,分析基于HIV-1分子簇的传播网络并进行精准干预,试图将艾滋病毒的传播扼杀在摇篮之中。以北美以及欧洲的科学家在过去10年之中发表了大量文章以及在相关艾滋病学术会议中的重要报告,从各个层面和领域阐述了分子流行病学在艾滋病防治工作中的重要作用,尤其在2014年以及2018年期间的逆转录病毒和机会性感染(CROI)会议上不断地介绍研究进展并呼吁全球对这方面研究和推广加以重视。美国加州大学圣地亚哥分校的科学家是这个领域的先锋,对除了美国之外的相关国家进行多方面的支持。美国国立卫生研究院也大力资助这方面的研究。要求开发实施监测分子簇动力学和进化的新型系统进化分析工具,开发定量HIV-1传播簇增长动力学的创新性方法,优化和改善分子簇的精确性、准确性以及弥补分子簇差异的方法,利用HIV-1序列确定传播网络中的新近感染,优化处理和迅速报告出现的分子簇数据的生物信息学流程,研究新出现/增长簇中的传播性或治疗前耐药的进化,利用分子钟分析分子簇和/或随时间变化的簇增长的推测,研究缺少信息和样本偏差如何影响分子簇的分析,解释HIV-1传播网络以确定与迅速扩张相关的主要参数,最后要设计出可获得的、可理解的、可操作的和可重复使用的数据界面,以使公共卫生官员实时监测传播簇增长的HIV-1基因耐药信息。

       分析和推广基于分子簇的传播网络,主要是助力于传统的社会传播网络分析。因为社会传播网络的不足包括依据感染者自我报告信息建立网络,歧视和耻辱及隐私的环境下影响报告数据质和量,可信度低,也受到回忆偏倚影响等。基于分子簇的传播网络分析与传统流行病学以及公共卫生行动的集成可对行为学数据结构进行有效补充,并可以迅速和准确地鉴定传播簇,对极其高危人群进行精准干预预防进一步传播,美国疾控中心于2017年3月份在全球颁布了首个指南《HIV-1传播簇的鉴定、调查和应对》,除了对分子簇的分析进行阐述外,大量篇幅在于分子簇鉴定后的传播簇/网络的调查和应对方法和措施。尽管美国的艾滋病毒主要是B亚型,感染人群主要是MSM,选用了针对近期传播的分子簇分析基因距离阈值,但是这部指南对推动其他国家和地区的艾滋病精准干预和防治工作具有重要参考价值。美国指南颁布一年后,美国CDC在美国著名杂志JAMA(2018年)上又阐述了分子流行病学方法在艾滋病防治工作中转化应用的重要性及其意义,为全球降低艾滋病新发感染率发出重要的声音。

        2018年世界艾滋病日的主题是“知晓自己的HIV-1感染状况”,也是当今全球在终结艾滋病流行最后几公里的时机中的一个响亮口号。除了现有的或继续强化各种有效的干预策略外,基于分子簇的传播网络分析方法首先可以助力于第一个90%的实现。根据各国病毒株流行的情况,选择重点高危人群和合适的分析阈值,使用抗病毒治疗前的基因型耐药序列建立分子簇进行实时监测传播簇的变化,然后立刻进行性伴随访和追踪,可以发现尚未诊断的HIV-1感染人群,而这些尚未诊断的感染人群往往是未被关注的新近感染HIV-1的高度传播人群。

        由于并不是所有HIV-1感染者都发生传播事件,美国CDC估计美国的HIV-1传播率估计值为每百人感染者年发生四起传播,鉴于存在少量涉及传播的感染者,对聚焦群体防治工作则需要更集中的预防性干预,因此鉴定新近和快速HIV-1传播簇是极其重要的,对影响扭转持续传播的机会是巨大的。为此,美国CDC指南中的核心检测方法是:1)常规鉴定与HIV-1新近和迅速传播相关的分子簇;2)每季度进行国家数据分析(要求3、6、9、12月份递交HIV-1序列);3)确定序列及其数据质量;4)使用加州大学圣地亚哥分校研发的分析软件(HIV-TRACE);5)选择0.5%基因距离阈值,分析近三年感染的病例;6)活跃分子簇中应包括近12个月中有5个新诊断病例。这些分析参数均基于美国CDC的应用性研究而获得,研究方法和结果在2018年9月JAIDS杂志在线发表。美国CDC在2018年3月份波士顿的CROI大会上介绍了他们的基于分子簇的传播率分析的创新性结果(2018年9月JAIDS在线发表),基于美国CDC指南,应用系统进化分子簇分析和传播率运算方法,得出美国2013-2016年的60个HIV-1分子簇的传播率为每百人-年发生44次传播,是全美国家传播率估计值(4%)的11倍,认为是美国HIV-1新近和快速传播并促进疫情发展的根源,而30岁以下的西班牙和拉丁裔美国MSM是其主要的相关因素。美国的最新报告引起了全球的重视,即如何借助分子簇分析传播率的信息,应用有限的资源进行精准公共卫生干预并获得良好的干预结果。那么我国能否全部照搬美国CDC指南中的主要参数进行分析?由于我国在基于分子簇的传播网络分析尚处于初级研究阶段,需要依托应用性研究数据支持建立中国自己的指南。通过全国范围的四次HIV-1分子流行病学调查,我国已经成为国际上HIV-1亚型多样性最多的国家之一,除了传统的B/B’亚型、CRF01-AE、CRF07-BC、CRF08-BC外,大量不同的新型重组病毒已经出现并持续和大范围流行,不同毒株跨不同高危人群传播的态势早已存在,也出现了不同毒株此消彼长的发展趋势。另外我国的HIV-1流行趋势、高危人群比例、新诊断感染者的耐药检测策略、应用研究等与西方发达国家显著不同,因此在应用基于HIV-1分子簇的传播网络分析方面,需要有我国自己的研究基础和实践。由于迄今为止全球在HIV-1分子簇基因距离阈值方面还没有统一标准,我们的初步结果已经发现,在分子簇成簇分辨率最高的情况下,我国四地(上海、沈阳、深圳和安徽)的三个不同毒株的基因距离阈值显示了不同的结果,B亚型类似欧美毒株(平均1.53%),CRF01_AE平均为0.68%,CRF07_BC平均为0.3%,且四地区也差异较大。对首次发现我国特有的CRF07_BC出现更小的基因距离阈值结果,需要考虑该病毒是否在MSM人群中仍处于暴发时期,尚需要进一步的研究和分析。因此建议在进行分子簇分析时要结合毒株的流行时间和流行人群等,因地制宜,合理选择阈值,提高分子簇分析的分辨率。上海疾控中心在对基于分子簇的传播率估计方面进行了初步的尝试,发现2011-2014年MSM HIV-1 CRF01_AE分子簇的传播率估计值为29.3%,与上海总体HIV-1传播率估计值10.43%比较大了三倍,CRF07_BC分子簇传播率大了2.3倍,初步确定了上海市HIV-1精准干预的目标人群,但尚需进一步确认方法学的敏感性和特异性以及近年来毒株流行变化后的传播率结果。

       鉴定基于分子簇的传播网络分析仍是当前HIV-1监测的新方法,而随即的精准公共卫生干预是降低新发感染的重要手段。干预手段包括1)抗病毒治疗传播簇/网络中所有的HIV-1感染者并有效抑制病毒,降低发病率、死亡率和传播至接触者的危险;2)基于网络和其他检测方法迅速鉴定未诊断的感染者;3)对阴性者但处于感染HIV-1极高风险人群提供暴露前预防性治疗和其他预防干预措施。加拿大不列颠哥伦比亚温哥华地区艾滋病定点免费抗病毒治疗机构(BC Centre for Excellence in HIV-1-1/AIDS (CFE))于2013年首次在全球应用自动化系统监测和分析临床耐药序列数据库以鉴定HIV-1新近感染疫情并支持随后的公共卫生应对行动。平均每天向数据库递交5-6条新诊断感染者基因型耐药序列后可触发整个数据库的自动再分析。2014年以来,自动分析系统每个月和每季度将活跃簇的特征情况报告给BC疾控中心和BC五个地区卫生当局的医学卫生官员,CFE的公共卫生人员与实验室人员之间将复核和讨论这些报告。2014年6月,该自动监测系统发现了一个增大的簇,在3个月期间出现11个新病例,其中8个是传播性耐药(K103N)的病例,这个分子簇通常由年轻MSM组成,引起了BC省公共卫生官员的极大关注。这份分子传播簇的报告促成了一个强化的公共卫生随访和干预以确保感染人群得到医学关怀和启动治疗,大部分病例的病毒载量获得了抑制,也实施了同伴告知工作。由于抗病毒治疗的干预,在以后数月中只有一个耐药新病例进入该分子簇,显示了精准抗病毒治疗干预效果。

        我国在基于分子簇的传播网络分析方面既有机遇又有挑战,我国已建立了强大的HIV实验室网络,经历了四次全国性的分子流行病学调查,基本上搞清楚了我国的HIV-1多样性以及分布的情况,并在全国省级疾控中心部署了HIV-1基因型耐药检测方案并储备了技术和人才,我国的疾控系统也已经与美国和加拿大以及欧洲的专家进行了充分的研讨和交流,因此为开展基于分子簇的传播网络分析奠定了技术基础。如果与传统流行病学、干预技术以及社会网络等紧密结合,相信这种新的分子网络流行病学技术和方法将为我国降低新发感染率提供一种强有力的策略。由于全球的基于分子簇的传播网络干预效果仍然在研究或评估之中,如果给予充分重视,我国与其他国家在这个领域中将站在同一个起跑线上。


作者简介:

钟平  上海市疾病预防控制中心 研究员