4種解釋系統對HIV-1基因型耐藥解釋相關性評價

赫天一，關琪（沈陽醫學院附屬中心醫院檢驗科，遼寧　沈陽110024）

4種解釋系統對HIV-1基因型耐藥解釋相關性評價

赫天一，關琪*
（沈陽醫學院附屬中心醫院檢驗科，遼寧沈陽110024）

目的：比較HIVDB（7.0.1）、ANRS（25_09/2015）、REGA（9.1.0）和HIV GRADE（12/2015）4種解釋系統對HIV-1基因型耐藥結果解釋的一致性。方法：選取我國3種主要HIV-1流行亞型和流行重組模式（B'、CRF01_AE和CRF07_BC），每種選取200條序列，共600條序列。分別用4種解釋系統進行耐藥結果分析，分為耐藥（R）、中度耐藥（I）和敏感（S）3個水平。對4種結果進行統計學分析。結果：4種系統基因型耐藥解釋結果比較相關性較高（r均＞0.57，P均＜0.01）。針對亞型來說，CRF07_BC的解釋結果相關性最高，其次為B'亞型，CRF01_AE略低。結論：對于我國主要流行的HIV來說，4種解釋系統對11種常用的抗病毒治療藥物耐藥結果的解釋具有較好的一致性。

HIV-1；基因型耐藥解釋系統；耐藥突變

doi：10.16753/j.cnki.1008-2344.2016.04.004

［Abstract］Objective：To compare the correlation of four drug-resistance interpretation system including HIVDB，ANRS，REGA and HIV GRADE for testing HIV-1 genotype drug resistance.Methods：Trendy subtypes and restructuring model of HIV-1 including B'，CRF01＿AE and CRF07_BC were selected，each genotype was 200 series，600 samples were analyzed by four drug?resistance interpretation system，the results were divided into three levels including resistance（R），possible drug?resistance （I）and susceptible（S）.Results：Four drug?resistance interpretation system had a high correlation in genotypic drug?resistance consequence（rs＞0.57，P＜0.01），CRF07_BC had the highest correlation，followed by subtype B，CRF01_AE was slightly lower.Conclusion：Four drug?resistance interpretation system has a high correlation in analyzing antiviral drug resistance for major epidemic of HIV in China.

［Key words］HIV-1；genotype resistant interpretation system；drug?resistant mutation

基于生物信息學方法建立的基因型耐藥分析技術，能夠在進行抗病毒治療之前，對患者基因型進行檢測，并結合分析結果制定最優的抗病毒治療方案，它不僅能夠降低由耐藥性導致的治療失敗，甚至有可能決定抗病毒治療的成敗，因而在HIV-1抗病毒治療中起到非常重要的作用，本文比較了4種最為常用的基因型耐藥解釋系統HIV DB、ANRS、REGA和HIV GRADE，針對我國主要流行的3種HIV-1病毒亞型解釋結果上的異同，以期篩選出最符合我國國情的基因型耐藥解釋系統。

1　資料與方法

1.1一般資料本研究以我國主要流行的3種HIV-1亞型和流行重組模式（B'、CRF01_AE和CRF07_BC）為研究對象，檢索NCBI序列數據庫中2012至2015年中國地區HIV-1感染者pol基因區序列（n=600）并進行分析。

1.2方法從NCBI共獲得600條我國3種主要HIV-1流行亞型和流行重組模式的病毒序列（B'、CRF01_AE和CRF07_BC），分別利用HIV DB［1］、ANRS［2］、REGA［3］和HIV GRADE［4］進行耐藥分析，比較11種藥物基因型耐藥解釋結果的相關性情況。包括7種核苷類逆轉錄酶抑制劑（nucleo?side reverse transcriptase inhibitors，NRTIs）：3TC （lamivudine，拉米夫定）、ABC（abacavir，阿巴卡韋）、AZT（zidovudine，齊多夫定）、D4T （stavu?dine，司他夫定）、DDI（didanosine，地達諾新）、FTC（emtricitabine，恩曲他濱）和TDF（tenofovirdisoproxil fumarate，替諾福韋酯）；4種非核苷類逆轉錄酶抑制劑（non-nucleoside reverse transcriptaseinhibitors，NNRTIs）：EFV（efavirenz，依非韋倫）、ETR（etravirine，依曲韋林）、NVP（nevi-rapine，奈韋拉平）和RPV （rilpivirine，利匹韋林）。

4種解釋系統對耐藥程度的劃分標準并不相同，其中HIV DB一般將耐藥程度劃分為以下5個區間：敏感、潛在低度耐藥、低度耐藥、中度耐藥、高度耐藥［5］。ANRS和REGA的耐藥程度劃分只包括敏感、中度耐藥、耐藥。HIV GRADE則分為過敏、敏感、敏感度受限、中度耐藥和耐藥。

本文為了方便分析和比較，將4種分析獲得的耐藥解釋結果統一合并為三個水平：敏感（包括過敏、敏感和潛在低度耐藥）、中度耐藥（包括敏感度受限和低度耐藥）和耐藥。

1.3統計學方法采用SPSS 16.0軟件對數據進行相關性分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1HIV GRADE、ANRS、HIV DB和REGA耐藥解釋結果一致性分析GRF01_AE中ANRS和HIV GRADE、HIV DB的相關系數最低，分別為0.57和0.586，其余方法間兩兩比較相關性較好（r=0.7～0.895，P＜0.01）。B'亞型中4種系統間的相關系數一致性較高（r=0.768～0.882，P＜0.01）。CRF 07_BC中4種系統間的相關性在3種亞型中最好（r=0.817～0.916，P＜0.01）。在研究中涉及到的兩大類藥品CRF 01_AE和CRF 07_BC中，NNRTIs藥品基因型耐藥分析結果（r=0.894、0.843，P＜0.01）一致性高于NRTIs（r=0.742、0.828，P＜0.01），B'亞型中則是NRTIs（0.831）高于NNRT Is（0.79）。見圖1～圖3和表1。

4種系統耐藥解釋結果差別最小的是CRF07_BC。CRF07_BC中4種方法對3TC、AZT、FTC、TDF、NVP的耐藥解釋結果完全相同，而4種方法對EFV解釋為耐藥（R）的比例完全相同，但對于中度耐藥（I）和敏感（S）存在差別，對于ABC、D4T來說，HIV GRADE和ANRS結果一致，另外2種方法的差別比較明顯。針對于DDI、ETR和RPV，4種方法差別比較明顯，相對于其他3種系統，ANRS的結果耐藥比例較高，見圖3。CRF01_AE中，4種方法對3TC、FTC、NVP的耐藥解釋結果基本一致，對其余8種藥物的耐藥解釋水平存在明顯差異，見圖1。B'亞型的解釋結果一致性程度介于CRF01_AE和CRF07_BC之間。4種方法對3TC、FTC、NVP 3種藥品的耐藥（R）解釋結果基本一致，但對于中度耐藥（I）和敏感（S）的解釋存在差異；對AZT、D4T、EFV 3種藥物解釋為敏感（S）的比例完全相同，而關于中度耐藥（I）和耐藥（R）的解釋存在差異，對ABC、DDI、TDF、ETR、RPV 5種藥物的耐藥水平解釋存在差異，見圖2。

圖1　不同系統對CRF01_AE亞型解釋的結果比較

2.2影響4種系統耐藥解釋結果一致性的主要耐藥突變在CRF07_BC中，4種耐藥解釋系統對3TC、AZT、NVP、FTC和TDF的耐藥解釋結果完全相同，對于其他幾種藥物則存在差別；在B'亞型和CRF01_AE中，4種耐藥解釋系統對11種藥物的耐藥解釋結果均存在不同程度的差異，3種亞型都存在針對不同治療藥物的亞型依賴耐藥突變，主要耐藥突變位點分別見表2～表4。M184V引起3TC和FTC的高度耐藥，G190A引起NVP和EFV的耐藥，Y181C引起NVP和DLV的高度耐藥，這些耐藥突變形式在很大程度上影響耐藥解釋結果的相關性程度。

圖2　不同系統對B'亞型解釋的結果比較

圖3　不同系統對CRF07_BC亞型解釋的結果比較

注：4種解釋系統結果兩兩比較的相關系數差異均有統計學意義（P＜0.01）

3　討論

從1985年我國首次發現艾滋病至2003年推出“四免一關懷”政策，高效聯合抗逆轉錄病毒（highly active antiretroviral therapy，HAART）治療取得了良好效果［6］，在降低并發癥和死亡率的同時提高了患者的生活質量。然而，隨著治療的深入，治療失敗現象愈加頻發，其最主要的原因就是耐藥毒株的出現。2007年中國艾滋病防治聯合評估報告顯示我國治療人群中的耐藥突變發生率高達17％［7］，這也意味著治療前的耐藥檢測必不可少［8］。本文利用HIV GRADE、ANRS、HIV DB、REGA 4種解釋系統對600份樣本的11種抗病毒藥物基因型耐藥檢測結果進行相關性檢測后發現，4種解釋系統之間具有很高的相關性，兩兩比較相關系數為r=0.57～0.916（P＜0.01），以上結果與之前報道的其他結果［9］類似。針對于CRF01_AE亞型來說，HIV GRADE、HIV DB、REGA 3種系統兩兩之間耐藥解釋結果相關性程度較好（r=0.895、0.857、0.833），僅ANRS和其他3種系統的耐藥解釋結果相關性略低（r= 0.57、0.586、0.706），但其與REGA間預測的相關性較好，這與其他研究結果［3，10］一致。

表2　B'亞型中導致4種解釋結果出現差異的主要耐藥突變形式

表4　CRF01_AE亞型中導致4種解釋結果出現差異的主要耐藥突變形式

在基因型層面：4種解釋系統對3種亞型耐藥解釋結果相關性程度存在略微差別，從低到高依次是CRF01_AE、B'亞型、CRF07_BC。研究發現，在CRF01_AE［11］，CRF07_BC和B'［12］3種亞型中，逆轉錄酶基因區分別存在12個、8個和3個氨基酸替換率＞50％的基因位點，主要突變形式為CRF01_AE（K219E、D67N、M184V、K65R），CRF07_BC（K65R、V179D、E138A、Y188L），B'（M41L、T215Y、L210W、D67N）。結合本文結果，CRF01_AE具有3個亞型中最低的相關性，可能就是因為CRF01_AE具有更為復雜的突變種類和突變組合形式導致的［13］。同時，作為我國主要流行毒株，CRF01_AE主要在性傳播人群和吸毒人群中流行［14-15］，這些人群中HIV-1病毒傳播速度快，耐藥突變產生的頻率高等原因也都可能導致耐藥解釋結果相關性降低［16-17］。在抗病毒藥物層面：對常見的11種逆轉錄酶抑制劑檢測結果分析顯示，在CRF01_AE和CRF07_BC 2個流行重組模式中，最一致的結果出現在NNRTIs類藥物的耐藥預測上，其次是NRTIs，與之前報道［2，10］相符，但在B'亞型中，情況正好相反。產生這種現象的原因可能是NRTIs類耐藥突變比NNRTIs具有更為復雜的耐藥突變模式以及突變間存在復雜的相互作用和組合形式。此外相關性程度差異的產生原因主要有以下幾個方面：首先，4種耐藥解釋系統的分析原理、數據庫、耐藥程度劃分和分析形式上都略有不同；其次，4種系統檢測出的耐藥相關位點和組合方式（混合堿基［11］）也略有差異；最后，本研究只針對基因型耐藥解釋結果進行了分析和比較，并未結合表型耐藥結果，也會影響結果的判別。

本文針對我國主要流行的3種亞型和流行重組模式HIV-1，11種相關抗病毒治療藥物進行了基因型耐藥解釋的統計學分析，發現4種基因型耐藥解釋系統間存在著較高的統計學相關性和較好的結果解釋一致性。從整體上看，上述幾種HIV-1基因型耐藥解釋系統，可對我國HIV-1基因型耐藥程度進行較準確的預測，同時可對耐藥突變位點和各突變位點間的復制作用進行加權評估，適合于我國HIV?1的耐藥性評價。由上述可見，HIV GRADE、ANRS、HIV DB、REGA 4種基因型耐藥解釋系統均可用于指導我國主要流行HIV-1感染者的治療方案的選擇［18-19］，對我國HIV-1的防治具有重要的意義。考慮到數據庫規模、更新程度、應用范圍的原因，HIV DB更為推薦。

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（文敏編輯）

Evaluation of the Correlation of Four System for Testing HIV-1 Genotype Drug Resistance

HE Tianyi，GUAN Qi*
（Central Lab of the Central HospitalAffiliated to Shenyang Medical Collage，Shenyang 110024，China）

R512.91

A

1008-2344（2016）04-0237-05

遼寧省自然科學基金項目（No.2013020210）；沈陽市科技計劃項目（F16-206-9-15）；沈陽醫學院科技基金項目（No. 20142049；20123044）

赫天一（1987—），女（滿），碩士，檢驗師.研究方向：感染性和遺傳性疾病分子診斷.E-mail：candy_1004_cnady@sina.com

關琪（1969—），男（錫伯），博士，教授，主任檢驗師.研究方向：感染性和遺傳性疾病分子診斷.E-mail：guanqi1231@sina. com

2016-03-15