Análise genética e funcional dos genes pol e env e caracterização da resposta em anticorpos neutralizantes em adultos infetados por VIH-1 de Moçambique

Abstract

No início dos anos 80, o VIH-1 foi introduzido em Moçambique e desde então houve um aumento exponencial do número de casos de infeção, atingindo em 2020 cerca de 2 200 000 pessoas infetadas, o que equivale a uma prevalência de 12,9% (11,9%-14,4%). Neste trabalho, caraterizou-se a diversidade genética das estirpes de VIH-1 que circulam em Maputo e a frequência e distribuição de polimorfismos genéticos nas regiões codificantes das enzimas transcriptase reversa (RT), protease (PR) e integrase (IN) associados ou não a resistência aos antirretrovirais em uso clínico. Analisou-se pela primeira vez a resposta de anticorpos neutralizantes e não neutralizantes de indivíduos moçambicanos infetados pelo VIH-1. Foram obtidas sequências da região C2V3C3 (N=58) do gene env e das regiões codificantes da RT (N=26) PR (N=34) e IN (N=22) do gene pol. A análise filogenética mostrou a circulação maioritária de vírus do subtipo C de fenótipo R5 (86%, N=50). Observou-se a introdução de outros subtipos, tais como A, B, D e CRF02_AG e outros recombinantes. A análise das sequências aminoacídicas da RT permitiu identificar seis mutações associadas a resistência aos NRTI (K65R, D67N, K70R, M184V, T215V e K219E) e quatro mutações principais (K103N, V106A, Y181C e G190A) e quatro mutações acessórias (A98G, V108I, E138A e F227L) associadas à resistência aos NNRTI. Estes resultados sugerem que 27% (7/26) dos indivíduos se encontram infetados com vírus potencialmente resistentes aos regimes terapêuticos de primeira linha definidos em Moçambique e 12% (3/26) aos regimes terapêuticos de segunda linha. Para a classe dos PI, foram identificadas quatro mutações acessórias (I47R, Q58E, G73S e L10F) e para a classe dos INSTI apenas uma mutação acessória (G163R). Em todas as sequências identificou-se um número considerável de polimorfismos genéticos, o que é consistente com a grande diversidade genética do subtipo C. Avaliouse a resposta dos anticorpos de ligação para polipéptidos recombinantes C2V3C3 dos subtipos B, C, G, H e CRF02_AG. A maioria dos doentes (77%) reagiu contra o polipéptido CRF02_AG, mas houve também uma forte reatividade (>40%) contra os polipéptidos G, C e H, confirmando a forte antigenicidade da região C2V3C3 do invólucro do VIH-1. A maioria dos indivíduos possuíam anticorpos capazes de neutralizar o isolado VIH-1 NL4.3 (subtipo B), seguido dos pseudovírus TRO11 (subtipo B), BJOX2000 (CRF07_BC) e CE1176 (subtipo C). Observou-se uma correlação entre o espetro e a potência de neutralização e ainda uma associação inversa entre o número de locais de N-glicosilação e a potência de neutralização. Os indivíduos com atividade neutralizante tinham uma carga viral 1,4 vezes mais baixa (P= 0,0391) que os indivíduos sem anticorpos neutralizantes, sugerindo que estes anticorpos contribuem para o controlo da carga viral nesta população. Em conclusão, os nossos resultados mostram que a epidemia VIH-1 em Moçambique está a evoluir rapidamente para uma maior complexidade genética e epidemiológica, acompanhada pelo aumento de mutações de resistência que tornam ineficientes os regimes terapêuticos de primeira e segunda linha em utilização em Moçambique. A introdução dos INSTI no programa nacional de tratamento poderia contribuir para o controlo do VIH no país. Estudos adicionais são necessários para definir o perfil de neutralização em indivíduos infetados por VIH-1 em Moçambique e para identificar os principais determinantes de neutralização

In the early 1980s HIV-1 was introduced in Mozambique and since then there has been an exponential increase in the number of cases of infection reaching around 2.200.000 infected people in 2020, equivalent to a prevalence of 12.9% (11.9%-14.4%). In this work we characterized the genetic diversity of HIV-1 strains circulating in Maputo as well as the frequency and distribution of genetic polymorphisms in the coding regions of the reverse transcriptase (RT), protease (PR) and integrase (IN) enzymes commonly associated with resistance to antiretroviral drugs in clinical use. In addition, the neutralizing and non-neutralizing antibody response of HIV-1 infected Mozambican patients was analyzed for the first time. Sequences of C2V3C3 (N=58), RT (N=26) PR (N=34) and IN (N=22) genes were obtained and phylogenetic analysis showed that the majority of circulating viruses belong to subtype C and have with the R5 phenotype (86%, N=50). Other subtypes, such as A, B, CRF02_AG and other recombinants were also detected. The analysis of RT amino acid sequences allowed the identification of six mutations associated with NRTI resistance (K65R, D67N, K70R, M184V, T215V and K219E), and four primary mutations (K103N, V106A, Y181C and G190A) secondary mutations (A98G, V108I, E138A and F227L) associated with resistance to the NNRTIs. These results show that 27% (7/26) of the individuals are infected with viruses potentially resistant to first line therapeutic regimens in use in Mozambique and 12% (3/26) to the second line therapeutic regimen. For the IP class, four secondary mutations were identified (I47R, Q58E, G73S and L10F) while for the INSTI class only one secondary mutation was detected (G163R). A considerable number of genetic polymorphisms was identified in all sequences, which is consistent with the great genetic diversity of subtype C. Binding antibody reactivity to C2V3C3 recombinant polypeptides of subtypes B, C, G, H and CRF02_AG was evaluated. Most patients (77%) reacted against CRF02_AG polypeptide, and there were also many patients (>40%) reacting with G, C and H polypeptides, confirming the C2V3C3 region as a dominant antigenic region in the HIV- 1 envelope. Most individuals had antibodies able to neutralize the HIV-1 NL4.3 isolate (subtype B), followed by the pseudovirus TRO11 (subtype B), BJOX2000 (CRF07_BC) and CE1176 (subtype C). There was a correlation between the neutralization breadth and potency and an inverse association between the number of N-glycosylation sites and neutralization potency. Individuals with neutralizing activity had a viral load 1.4 times lower (P =0.0391) than individuals without neutralizing antibodies, suggesting that these antibodies contribute to the control of viral load in this population. In conclusion, our results show that the HIV-1 epidemic in Mozambique is rapidly evolving in terms of genetic and epidemiological complexity, and that there is an increase in the prevalence of resistance mutations that render Mozambique’s first and second line therapeutic regimes inefficient. The introduction of INSTI in the national treatment programme could contribute to HIV control in the country. Additional studies are needed to define the neutralization profile in HIV-1 infected individuals in Mozambique and to identify the main determinants of neutralization.