Molecular epidemiology and evolution of HIV-1 in Portugal and portuguese speaking african countries

The aims of this thesis were to better characterize HIV-1 diversity in Portugal, Angola, Mozambique and Cape Verde and to investigate the origin and epidemiological history of HIV-1 in these countries. The impact of these issues in diagnosis, disease progression and susceptibility to ARV therapy was also investigated. Finally, the nature, dynamics and prevalence of transmitted drug resistance (TDR) was determined in untreated HIV-1 infected patients. In Angola, practically all HIV-1 genetic forms were found, including almost all subtypes, untypable (U) strains, CRFs and URFs. Recombinants (first and second generation) were present in 47.1% of the patients. HIV/AIDS epidemic in Angola probably started in 1961, the major cause being the independence war, subsequently spreading to Portugal. In Maputo, 81% of the patients were infected with subtype C viruses. Subtype G, U and recombinants such as CRF37_cpx, were also present. The results suggest that HIV-1 epidemic in Mozambique is evolving rapidly in genetic complexity. In Cape Verde, where HIV-1 and HIV-2 co-circulate, subtype G is the prevailed subtype. Subtypes B, C, F1, U, CRF02_AG and other recombinant strains were also found. HIV-2 isolates belonged to group A, some being closely related to the original ROD isolate. In all three countries numerous new polymorphisms were identified in the RT and PR of HIV-1 viruses. Mutations conferring resistance to the NRTIs or NNRTIs were found in isolates from 2 (2%) patients from Angola, 4 (6%) from Mozambique and 3 (12%) from Cape Verde. None of the isolates containing TDR mutations would be fully sensitive to the standard first-line therapeutic regimens used in these countries. Close surveillance in treated and untreated populations will be crucial to prevent further transmission of drug resistant strains and maximize the efficacy of ARV therapy. In Portugal, investigation of a seronegative case infection with rapid progression to AIDS and death revealed that the patient was infected with a CRF14_BG-like R5-tropic strain selectively transmitted by his seropositive sexual partner. The results suggest a massive infection with a highly aggressive CRF14_BG like strain and/or the presence of an unidentified immunological problem that prevented the formation of HIV-1-specific antibodies. Near full-length genomic sequences obtained from three unrelated patients enabled the first molecular and phylogenomic characterization of CRF14_BG from Portugal; all sequences were strongly related with CRF14_BG Spanish isolates. The mean date of origin of CRF14_BG was estimated to be 1992. We propose that CRF14_BG emerged in Portugal in the early 1990s, spread to Spain in late 1990s as a consequence of IDUs migration and then to the rest of Europe. Most CRF14_BG strains were predicted to use CXCR4 and were associated with rapid CD4 depletion and disease progression. Finally, we provide evidence suggesting that the X4 tropism of CRF14_BG may have resulted from convergent evolution of the V3 loop possibly driven by an effective escape from neutralizing antibody response.

Epidemiologia Molecular, Evolução Viral e Perfil de Resistência aos Antirretrovirais em uma População de Pacientes Infectados por Hiv-1 e/ou Hiv-2 Residentes em Diferentes Ilhas do Arquipélago de Cabo Verde

O diagnóstico sorológico da infecção pelo HIV-1 e HIV-2 teve início em Cabo Verde em 1987, mas pouco se sabe a respeito da diversidade genética desses vírus nessas ilhas, localizadas na costa Ocidental Africana. Neste estudo, caracterizamos a epidemiologia molecular do HIV-1 e HIV-2 em Cabo Verde, analisamos a origem dos principais clados de HIV introduzidos no país e descrevemos a ocorrência de mutações de resistência aos antirretrovirais (DRM) em indivíduos virgens de tratamento (ARTn) e pacientes em tratamento (ARTexp) oriundos das diferentes ilhas. Amostras de sangue, dados sociodemográfico e clínico-laboratoriais foram obtidos de 221 indivíduos HIV positivos entre 2010-2011. As amostras foram sequenciadas na região da polimerase (1300 pares de bases) e análises filogenéticas e de bootscan foram realizadas para a subtipagem viral. Os algoritmos disponibilizados nos sites Stanford HIV Database e HIV-GRADE e.V. Algorithm Homepage foram utilizados para avaliar a existência de DRM em pacientes positivos para HIV-1 e HIV-2, respectivamente. Os estudos evolutivos e filogeográficos foram realizados através do programa BEAST. Entre os 221 pacientes analisados, sendo 169 (76,5%) HIV-1, 43 (19,5%) HIV-2 e 9 de (4,1%) co-infectados pelo HIV-1 e pelo HIV-2, 67% eram do sexo feminino. As medianas de idade foram de 34 (IQR = 1-75) e 47 (IQR = 12-84) para o HIV-1 e HIV-2, respectivamente. A infecção pelo HIV-1 é causada pelo subtipo G (36,6%), CRF02_AG (30,6%), subtipo F1, (9,7%), URFs (10,4%), subtipo B (5,2%), CRF05_DF (3,0%), subtipo C (2,2%), CRF06_cpx (0,7%), CRF25_cpx (0,7%) e CRF49_cpx (0,7%), e todas as infecções por HIV-2 pertencem ao grupo A. De acordo com as análises filogeográficas e de origem do HIV, estima-se que o HIV-2 foi o primeiro tipo viral introduzido em Cabo Verde e possui relações filogenéticas com sequências referências de Portugal. O HIV-1 entrou no país mais tarde, primeiramente pelo subtipo G, evidenciando relações com sequências da África Central e de Portugal. Transmissão de DRM (TDRM) foi observada em 3,4% (2/58) de pacientes HIV-1 ARTn (1,7% NRTI, NNRTI 1,7%), mas não entre os infectados com HIV-2. Entre os pacientes ARTexp, DRM foi observada em 47,8% (33/69) dos infectados pelo HIV-1 (37,7% NRTI, NNRTI 37,7%, 7,4% de PI, 33,3% para duas classes) e 17,6% (3/17) nos infectados pelo HIV-2 (17,6%, 11,8% NRTI PI, 11,8% para ambas as classes). Este estudo indica que Cabo Verde tem um cenário epidemiológico molecular complexo e único dominado pelo HIV-1 subtipo G, CRF02_AG e F1 e HIV-2 grupo A, sendo esse o primeiro tipo viral introduzido em Cabo Verde. A ocorrência de TDRM e o nível relativamente elevado de DRM entre os pacientes tratados constituem uma preocupação, pelo que o monitoramento contínuo dos pacientes em ARTexp, incluindo genotipagem são políticas públicas a serem implementadas.