紧跟HIV病毒变异的步伐

发布时间:2017-10-02       作者:雅培       来源:临床实验室        浏览:13518       收藏: 0

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。


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病毒的分型

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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。


雅培全球监控计划旨在发现新的HIV病毒,肝炎病毒及其它未知病毒,并在对公众健康造成危害之前加以监控


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①。


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②。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。


雅培HIV全球监控项目的创立及持续投资,反映了雅培长期致力于HIV领域,设计一流的诊断、筛查和监测试剂的决心。这项计划可以使诊断检测技术能够“更上一层楼”,并给行业提供科学的领先性,保持对HIV病毒多样性的警惕。


值得一提的是,雅培同时也在全球范围内启动了针对HBV和HCV病毒的相关监控项目。与HIV病毒相似,HBV和HCV的进化的速度非常快,其自然多态性也会影响试剂的性能。我们决心持续引导传染性疾病的诊断、筛查和监测试剂的改进。


参考文献

① 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.

② 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.


 雅培贸易(上海)有限公司 供稿


本文链接:http://www.ddm360.com/article/detail/538
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