Las herramientas de análisis filogenético para el estudio de la propagación de la epidemia de vih-1 en andalucía oriental

Resumen

Desde comienzos de los años 1982 la epidemia de VIH en España ha seguido una dinámica cambiante en la distribución de subtipos, prevalencia de las rutas de transmisión y en las características de los colectivos de riesgo de transmisión del virus. El análisis filogenético, a través del análisis de las relaciones filogenéticas entre las diferentes formas genéticas que infectan a los pacientes de una determinada región, aporta información valiosa sobre la existencia de ciertos colectivos de riesgo y ayuda a inferir una relación evolutiva que nos permita establecer un marco temporal de la historia evolutiva del virus. Dentro del análisis filogenético, los análisis filogeográficos a través del estudio de las relaciones epidemiológicas entre los eventos migratorios y la diseminación del VIH a nivel local, son herramientas especialmente importantes en escenarios donde existe una alta tasa de migración ya que ésta puede influir en la epidemiología local. Asimismo, la filodinámica aporta información acerca del tamaño efectivo poblacional de una determinada forma genética permitiendo analizar el crecimiento o decrecimiento del número efectivo de infecciones a lo largo del tiempo. En los últimos años están apareciendo diferentes estudios en diferentes cohortes de pacientes naïve, que utilizan el análisis filogenético como herramienta para estudiar el comportamiento de la epidemia de VIH en una determinada área: Yebra et al demuestran en la comunidad de Madrid una mayor inclusión de homosexuales en cluster de transmisión y Ambrosioni et al concluyen que desde el periodo de 2008 a 2010 el 42% de los pacientes naïve de la cohorte suiza se agruparon en cluster de transmisión. Pernas et al describen un aumento de la prevalencia del subtipo F en Galicia debido a la existencia de un cluster de transmisión que se transmite en el norte de España y Delgado et al han identificado un cluster de transmisión de subtipo A entre pacientes homosexuales en diversas áreas de España, advirtiendo de la necesidad de una vigilancia epidemiológica continua. Recientemente, Patiño et al han alertado de la emergencia de la variante de VIH CRF19_cpx entre homosexuales, una variante endémica de Cuba, relacionada con una mayor progresión de los pacientes a SIDA y asociada a mutaciones de resistencia a fármacos antirretrovirales de primera línea. Nuestro centro sirve de referencia para el estudio de resistencia a fármacos antirretrovirales en todo el área de Andalucía Oriental. Disponemos de información de la secuencia del gen pol, información que se encuentra ligada a datos clínicos a través de un grupo colaborativo con las unidades de enfermedades infecciosas. Con estos antecedentes y dado que no existen hasta la fecha grandes estudios epidemiológicos realizados a través de análisis filogenético en Andalucía Oriental, creemos que este trabajo aporta información importante sobre la historia evolutiva del virus del VIH en los últimos años. Para esta tesis doctoral se recopilaron todas las secuencias parciales del gen pol del VIH-1 (posiciones 4-99 de la proteasa y 38-247 de la transcriptasa reversa), obtenidas utilizando el ensayo Trugene HIV-1 genotyping Kit (Siemens), procedentes de pacientes naïve de diferentes hospitales de Granada, Almería y Jaén infectados en el periodo de 2005 a 2012. Cada una de estas secuencias fue vinculada a información demográfica (edad, sexo, fecha de diagnóstico y forma de infección por VIH), clínica (recuento de CD4) y virológica (carga viral) mediante la construcción de una base de datos anonimizada, encriptada y protegida. Los pacientes estudiados en nuestra cohorte fueron mayoritariamente hombres jóvenes (41 años), homosexuales (51.5%), nativos españoles (65.5%) y residentes principalmente en la zona de Granada (43,7%) o Almería (36.9%). El estudio ha sido aprobado por el Comité Ético del Complejo Hospitalario Universitario de Granada. Para caracterizar las formas genéticas de VIH-1 utilizamos en primer lugar herramientas de subtipado rápido (REGA 2.0 y REGA 3.0) y finalmente confirmamos estos subtipos puros y formas recombinantes circulantes mediante análisis filogenético. El primer planteamiento que llevamos a cabo en esta tesis doctoral fue la realización de una primera caracterización filogenética que nos permitiera realizar un análisis global de las agrupaciones filogenéticas con la finalidad de inferir la relación epidemiológica existente entre estos pacientes. Para evaluar este aspecto, realizamos un análisis filogenético “clásico” mediante el método de Neighbor Joining. En primer lugar, estudiamos la presencia de pacientes incluidos en cluster de transmisión que presentaban mutaciones de resistencia a fármacos antirretrovirales de primera línea y posteriormente evaluamos las variables clínico-epidemiológicas que estuvieran relacionadas con el agrupamiento de los pacientes en cluster de transmisión. La mayoría de agrupaciones filogenéticas que encontramos se dieron entre parejas, fundamentalmente parejas de homosexuales. Asimismo, el agrupamiento en cluster de transmisión de gran tamaño se produjo fundamentalmente entre pacientes homosexuales, jóvenes y que presentaban un recuento elevado de CD4. La presencia de resistencia a fármacos antirretrovirales de primera línea en pacientes que formaron cluster de transmisión fue poco frecuente y se dio fundamentalmente en pacientes que se agruparon en cluster de pequeño tamaño, datos que sugerían en gran medida que los virus con mutaciones de resistencia presentaron una desventaja biológica frente a cepas silvestres y que por tanto este hecho disminuyó la eficacia en la transmisión. En segundo lugar, procedimos a analizar por separado los perfiles filogenéticos de la epidemia de VIH-1 subtipo B y subtipo no-B (dado que la filogenia molecular de una población no puede ser reducida a la reconstrucción simple de una única topología de un árbol filogenético) implementando para ello nuevos métodos de análisis filogenético. Esta vez se analizaron por separado los perfiles filogenéticos de las principales formas genéticas mediante el método de análisis filogenético “clásico” de Máxima Verosimilitud y confirmamos estas agrupaciones filogenéticas utilizando métodos avanzados de Inferencia Bayesiana que nos permitieron además establecer para cada forma genética una escala temporal, estudiar el tiempo del más reciente común antecesor para estos cluster de transmisión y su tasa evolutiva. En esta tesis doctoral hemos demostrado la existencia de una epidemia de VIH compartimentada y condicionada fundamentalmente por las características sociales de estos pacientes. Existieron diferencias importantes entre los pacientes infectados con virus de VIH subtipo B en comparación con los infectados con otras formas genéticas. Dentro del subtipo B, encontramos los cluster de transmisión con mayor repercusión epidemiológica. Los primeros cluster de transmisión aparecieron en las zonas de costa durante la década de los 80, década en la que demostramos un crecimiento exponencial del VIH-1 subtipo B. La epidemia VIH subtipo B se estabilizó en la década de los 90, en gran medida como consecuencia de las primeras campañas de prevención y la comercialización de los primeros fármacos antirretrovirales de primera línea en España. Sin embargo, los comportamientos de alto riesgo entre pacientes homosexuales en esta década causó la emergencia en Granada de la mayoría de cluster de transmisión de gran repercusión epidemiológica, formados fundamentalmente entre pacientes jóvenes (menores de 35 años), españoles y con un alto recuento de CD4. Por otro lado, demostramos como la cercanía geográfica de Andalucía oriental con respecto el continente africano y como consecuencia la alta tasa de migración en los últimos años en la zona de El Ejido, han desencadenado una alta prevalencia (≈23%) y diversidad genética de variantes de VIH-1 subtipo no-B en comparación con otras regiones de España. Asimismo, estos pacientes fueron fundamentalmente hombres heterosexuales, mayores de 35 años, de nacionalidad africana y que residían en la zona de El Ejido. Cabe destacar que la mayoría de cluster de transmisión para estas formas genéticas se originaron en la década de los 2000 (años en los que la migración en el sur de España aumentó considerablemente), formados fundamentalmente entre pacientes heterosexuales y con un recuento menor de CD4. En esta tesis doctoral cabe destacar, el hallazgo de colectivos de alto riesgo en la transmisión del virus. Como ejemplo de ello destacamos un cluster de transmisión formado por 58 pacientes homosexuales con un elevado recuento de CD4, datos clínicos que sugieren una alta proporción de pacientes con infección aguda y reciente. Asimismo, demostramos como el subtipo A fue importado principalmente a través de mujeres trabajadoras del sexo de Europa del Este. En este subtipo hemos encontrado una gran proporción de pacientes relacionados epidemiológicamente que se agruparon en diferentes cluster de transmisión. Cluster que agruparon principalmente a mujeres de nacionalidad rusa y hombres españoles. En conclusión, presentamos datos que demuestran que los análisis filogenéticos a través de el estudio de la filogeografía y la filodinámica de los diferentes subtipos de VIH-1 en Andalucía Oriental se presenta como una fuente de información de gran utilidad para la vigilancia y control epidemiológico de la propagación del VIH y que su utilización ayudaría a reforzar e implantar actuaciones eficaces para prevenir la diseminación del VIH.