Описание
Применение
Изучение молекулярно-генетических особенностей передачи ВИЧ между индивидуумами создает основу для разработки вакцины против ВИЧ.
Актуальность
Эпидемия СПИДа длится более 40 лет: считается, что первые массовые случаи заражения ВИЧ- инфекцией произошли в конце 1970-х годов. С тех пор распространение СПИДа достигло уровня эпидемии. Каждый год в мире отмечается прирост около 2,5 млн новых случаев инфицирования. Общая тенденция ухудшения эпидобстановки по ВИЧ/СПИД отмечается практически по всем странам.
Изучение молекулярно-генетических особенностей передачи ВИЧ между индивидуумами создает основу для разработки вакцины против ВИЧ. В ряде исследований было установлено, что при передаче ВИЧ половым путем инфицирование реципиента в 80% случаев происходит только одним вирусным вариантом, который каким-то образом отбирается из гетерогенной популяции вирусных вариантов, присутствующих в организме донора [Keele et al., 2008; Haaland et al., 2009; Abrahams et al., 2009]. Этот так называемый эффект "генетического бутылочного горлышка"(genetic bottleneck) при половом заражении ВИЧ объясняется низкой эффективностью проникновения вируса через слизистые оболочки, а также возможным селективным давлением, которое вирусная популяция испытывает, оказываясь в слизистых донора или реципиента. Второй по распространенности путь передачи ВИЧ связан с совместным использованием игл или шприцев при инъекционном употреблении наркотиков. В настоящее время изучено мало случаев парентеральной передачи ВИЧ, и полученные разными исследователями результаты имеют противоречивый характер. Несколько лет назад мы, совместно с американскими коллабораторами из Университета Северной Каролины, провели такое исследование передающихся вариантов ВИЧ-1 в образцах крови 13 потребителей инъекционных наркотиков (ПИН) с острой или ранней стадиями ВИЧ-инфекции и обнаружили передачу одного вирусного варианта в девяти (70%) случаях. Эти данные были получены с помощью метода SGA (single genome amplification), представляющего собой амплифицирование вирусного гена env из единичных копий вирусного генома методом предельных разведений. Мы показали, что причиной низкого уровня генетического разнообразия вирусной популяции у пациентов с острой и ранней ВИЧ-инфекцией не может являться низкое разнообразие ВИЧ-1 у пациентов с хронической стадией ВИЧ, и предположили существование пока неизвестного селектирующего фактора при парентеральной передаче ВИЧ [Masharsky et al., 2010].
Научная и практическая значимость
В данном проекте мы продолжаем изучение особенностей парентеральной передачи ВИЧ на более высоком методологическом уровне с использованием глубокого секвенирования РНК на секвенаторе последнего поколения. Полученные результаты могут помочь объяснить биологические механизмы высокой скорости распространения ВИЧ-1 среди потребителей инъекционных наркотиков.
Используя новейшее оборудование, мы также разрабатываем широкомасштабную систему выявления лекарственной устойчивости среди недавно- и хронически-инфицированных пациентов.
На данный момент не существует научных данных по распространенности мутаций лекарственной устойчивости ВИЧ среди наркопотребителей в России. Используя технологию глубокого секвенирования, мы сможет получить эту информацию и предоставить ее Российской системе здравоохранения для формирования оптимального режима терапии в данных регионах.
Партнеры
- University of North Carolina at Chapel Hill
Используемые ресурсы и оборудование
-
Чистые помещения, оснащенные общелабораторным оборудованием, шкафами ламинарными для стерильной и безопасной работы с кровью пациентов, оборудованием для иммуноферментного анализа и иммуноблотинга для определения антител к ВИЧ в крови пациентов и стадии ВИЧ-инфекции, аппаратом для проведения ПЦР в реальном времени
-
Оборудование ресурсного центра "Развитие молекулярных и клеточных технологий" Санкт-Петербургского государственного университета, в т.ч. секвенаторов следующего поколения Ion Torrent PGM и НiSeq2500 (Illumina), а также капиллярного секвенатора ABI3500xL
-
Лаборатория биоинформатики, Центр «RASA-СПбПУ», ОНТИ
-
Вычислительные ресурсы суперкомпьютерного центра Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого
Результаты
Будут получены следующие материалы и данные, которые будут иметь большое значение для разработки российской региональной вакцины против ВИЧ и проведения ее испытаний:
1. Расширенная коллекция образцов крови от пациентов с острой ВИЧ-инфекцией и эпидемиологически связанных с ними пациентов с хронической ВИЧ-инфекцией, дополненная поведенческой информацией, позволяющей установить путь заражения.
2. Нуклеотидные последовательности гена env ВИЧ-1, полученные методом глубокого секвенирования, от всего многообразия вирусных вариантов, обнаруженных в образцах крови пациентов от момента заражения до развития хронической ВИЧ-инфекции. Данные последовательности будут депонированы в GenBank для обеспечения доступа к ним всем заинтересованным исследователям.
3. Результаты анализа нуклеотидных последовательностей, который позволит сделать более фундаментальный вывод о природе генетического бутылочного горлышка.
4. Нуклеотидные последовательности гена pol ВИЧ-1, полученные методом глубокого секвенирования, от всего многообразия вирусных вариантов, обнаруженных в образцах крови пациентов с острой и хронической ВИЧ-инфекцией. Данные последовательности будут депонированы в GenBank для обеспечения доступа к ним всем заинтересованным исследователям.
5. Результаты анализа нуклеотидных последовательностей гена pol, которые позволят выявить превалирующие мутации лекарственной устойчивости ВИЧ. Данная информация будет полезна для системы здравоохранения, конкретно при назначении антиретровирусной терапии.
6. Будет создана программа для обработки результатов так называемого «массового параллельного секвенирования» («секвенирования следующего поколения» или «глубокого секвенирования») амплифицированного методом ПЦР определенного фрагмента генома ВИЧ.
Руководитель проекта
-
Руководитель лабораторий
-
Руководитель проектов
-
Ученая степеньдоктор биологических наук
-
Ученое званиепрофессор
-
Г 3.19