法国团队发现HIV-1候选新亚型M

法国艾克斯-马赛大学的研究人员报告，他们发现了一个可能代表HIV-1全新亚型的病毒基因组。该近全长基因组来自一名六十多岁的女性，她原籍刚果民主共和国（刚果金），1989年被诊断感染HIV-1，在刚果金接受输血被认为是可能的传播途径。这一毒株被暂定为候选新亚型M，相关描述由菲利普·科尔松及其同事发表在《新微生物与新感染》杂志上，研究团队隶属于马赛公立与大学医院。

HIV-1目前包括四个谱系：主要组M、非M非O组N、离群组O和按字母顺序命名的组P。组M是流行最广、也是唯一造成大流行的谱系，据信起源于刚果金首都金沙萨，HIV-1的出现估计在1920年代前后的刚果金。组M内部已划分出十个亚型，标记为A至D、F至H以及K至L，另有九个亚亚型如A1至A8、F1和F2。这些亚型被认为是在一次黑猩猩向人类传播后，由一株或少数几株祖先HIV-1毒株分化而来，其中一些约在1950年代出现。最近被确认的亚型L于2020年正式确立，依据是1983年至2001年间在刚果金发现的完整基因组序列。

新亚型的认定有严格标准：研究人员必须从不同、流行病学上无关联的个体中识别出至少三株病毒或完整基因组；系统发生上，每个亚型应形成独立的单系分支，与其他亚型之间的遗传距离大致相等，呈现典型的星状系统发生树。已确立的组M亚型在基因组水平上平均核苷酸差异约为15%，各基因间差异较大。此外，归入某一亚型的基因组必须是非嵌合的，以区别于不同亚型病毒在共感染细胞中交换遗传物质产生的重组基因组。

新报告描述的HIV-1基因组来自2023年夏季采集的单份血液样本中外周血单核细胞的残留物。团队用商业试剂盒提取病毒DNA，并用常规聚合酶链反应引物以及全基因组HIV-1基因分型检测进行扩增。测序在三个互补平台上完成：Sanger测序、GridION仪器上的牛津纳米孔技术以及MiSeq仪器上的Illumina技术。所得近全长共识基因组以登录号PZ307881存入GenBank，长8950个核苷酸，覆盖B亚型参考基因组的92%，缺口主要来自5端和3端的测序缺陷。

比较基因组分析显示，GenBank数据库中匹配度最高的十个基因组与新序列的核苷酸相似度仅为83.29%至83.60%。这些最接近的基因组于1987年至2018年间采集自刚果金、美国、荷兰和加蓬的患者。与十个已确立亚型的代表性基因组比对时，新基因组的平均核苷酸差异为12.69%，范围在11.87%至13.28%之间；而十个已确立亚型彼此之间的平均差异为12.64%，范围在10.01%至13.73%之间。换言之，这一候选亚型与每个已知亚型的距离，与这些亚型彼此之间的距离相当，两两比较显示差异无统计学显著性。将基因组切成对应不同区域的八个片段后结果类似，候选基因组的区域差异为8.55%至20.23%，与已确立亚型间8.49%至20.25%的范围高度吻合。

系统发生分析支持这一结论。研究人员使用IQ-TREE和Nextclade软件，以来自加蓬的猴免疫缺陷病毒基因组作为外群，发现候选基因组在整体星状树中形成独立分支，这是真正亚型的标志性拓扑结构。最接近的已确立亚型是J，自举值为99%。由八个基因组片段分别构建的独立树同样呈现星状拓扑，候选序列位于自己的分支上。使用200个核苷酸滑动窗口检测重组的Bootscan分析未发现重组事件，满足亚型认定的另一关键标准。Nextclade将该基因组归为其他分支，而纳入洛斯阿拉莫斯国家实验室HIV序列数据库1020个基因组的树将其置于一个新节点上。研究人员据此得出结论，该基因组属于候选新亚型，并按字母顺序在亚型L之后命名为M，同时承认重复使用已用于命名大流行组的字母可能带来命名上的歧义。

患者的临床病程为基因组发现提供了耐人寻味的背景。开始抗逆转录病毒治疗时，她的CD4阳性T淋巴细胞计数为每立方毫米351个细胞，CD4与CD8比值为0.23，血浆HIV-1 RNA为5.03 log10拷贝/毫升。此后，她的CD4计数在1999年的每立方毫米406个细胞与2008年的每立方毫米2394个细胞之间波动，自2007年以来一直保持在1000以上。自2008年起定期监测期间血浆病毒载量一直检测不到，只有2024年一次读数为2.2 log10拷贝/毫升。值得注意的是，2023年进行的Western blot仅显示对包膜和衣壳蛋白的抗体反应，对Pol蛋白无反应。作者认为，这种不寻常的图谱可能部分反映了抗体对抗原性差异蛋白的亲和力降低，或对HIV-1抗原的整体抗体反应较弱，尤其影响逆转录酶、蛋白酶和整合酶等Pol编码蛋白，在感染三十多年并长期接受抗逆转录病毒治疗后更是如此。

使用法国国家艾滋病研究署和斯坦福大学HIV耐药数据库算法的基因型耐药分析发现，除治疗失败期间获得的两个替换外，不存在对任何现有抗逆转录病毒药物产生耐药的自然氨基酸突变：逆转录酶中的Y181C于2003年奈韦拉平治疗病毒学失败期间短暂检出，蛋白酶中的I84V于2007年阿扎那韦和利托那韦治疗失败期间检出。病毒嗜性预测为R5，表明使用CCR5辅助受体。研究人员提醒，鉴于该基因组遗传背景差异显著，无自然耐药突变的结果应谨慎解读，不过这一发现与罕见和流行亚型的观察结果一致。

团队还借助分子建模探索候选亚型逆转录酶中约40个氨基酸差异可能如何改变其结构。逆转录酶是HIV复制的核心酶，也是主要药物靶点。将突变映射到参考酶结构上，发现预测会重塑若干表面环，包括F130至P150扣环的闭合以及K281至P294环的变平。N57至D76区域的改变对应手指亚结构域中功能重要的beta3-beta4环，与手指和手掌亚结构域之间更大的间隙相关。表面静电势被改变，但整体仍为正值，尤其是在配体相互作用区域。建模的酶-配体相互作用能从负646千焦耳/摩尔降至负512千焦耳/摩尔，因为参与配体相互作用的氨基酸数量从15个降至7个。作者推测，此类变化可能调节酶的持续合成能力，并通过促进酶-底物复合物的解离与再结合，可能增加模板转换和基因重组，但他们强调这些假设完全来自计算机建模，需要体外生化验证。

这一发现凸显HIV-1的多样性远未被完全摸清，并强化了刚果金作为疫情核心地区的地位。

本文根据Bioengineer.org的报道《Scientists Identify Candidate New HIV-1 Subtype in Patient from the Democratic Republic of the Congo》编译整理。查看原文