Molecular variation of HIV-1 and the use of this knowledge in vaccine development

Abstract

We characterized HIV-1 genetic diversity in Estonian population since the beginning of the epidemic in year 2000. Phylogenetic analysis revealed that a rare circulating recombinant form CRF06_cpx was predominant. Additionally, high incidence of different unique recombinant forms was detected, consisting of stretches of subtypes A and CRF06_cpx. A new CRF, namely CRF32_06A1 was designated. We also studied HIV-1 co-receptor CCR5 polymorphism among Estonian HIV-1 patients. We found that CCR5Δ32 heterozygosity occurs with the same frequency among HIV-1 seropositives as in healthy control population, suggesting that CCR5Δ32 heterozygosity does not confer protection from HIV-1 infection. CCR5Δ32 allele frequencies among sexually infected patients versus intravenous drug users did not reveal statistically significant differences. No association between CCR5Δ32 genotype status and frequency of dual infection was found. MultiHIV antigens were designed by fusing regulatory early viral proteins Rev, Nef, and Tat; structural proteins Gag p17 and Gag p24, as well as human T cell epitope-rich regions from protease, reverse transcriptase, and envelope proteins Envgp120 and Envgp41. We showed a successful induction of broad cellular anti-HIV immune response with a MultiHIV-B consensus antigen and demonstrated that the CTL response was directed against all constituents of the MultiHIV antigen in domestic pig. All immunized study animals were SLA-I- genotyped to assess the genome diversity of the SLA class I loci. SLA typing revealed considerably high heterogeneity: all swine had a unique SLA class I allelic combination. We demonstrated that pig is an excellent test animal for studying T cell responses in immunological surveys, e.g. in vaccine evaluation studies.

Käesoleva uurimistöö eesmärgiks oli Eesti populatsioonis esinevate HI-viiruse tüüpide määramine. Leidsime, et Eesti süstivate narkomaanide seas oli valdavaks viiruse tüübiks haruldane rekombinantne vorm CRF06_cpx. Lisaks esines suure sagedusega erinevaid unikaalseid rekombinantseid viirusvorme. Viimastest kolmandiku moodustasid identse mosaiikse struktuuriga isolaadid, andes tunnistust sellest, et Eesti populatsioonis ringleb uus, seni kirjeldamata rekombinantne HI-viiruse tüüp, mis määratleti uue rekombinantse vormina CRF32_06A1. Lisaks uurisime HI-viiruse koretseptori CCR5 polümorfse alleeli CCR5Δ32 esinemissagedust HI-viirusega nakatunutel Eesti populatsioonis. Leidsime, et heterosügootses olekus CCR5Δ32 alleeli esinemise sagedus oli samasugune nii HIV positiivsetel (23,5%), kui ka HIV negatiivsetel (23,2%), seega CCR5Δ32/CCR5WT genotüüp ei kaitse HI-viirusesse nakatumise eest. CCR5Δ32 alleeli esinemissagedus oli nii seksuaalsel teel kui narkootikumide veenisisesel süstimisel nakatunutel sarnane. HI-viiruse konsensus- või eellasjärjestuse alusel konstrueeriti neli sünteetilist sarnase ülesehitusega MultiHIV antigeeni, eesmärgiga kasutada neid HI-viiruse vastastes geneetilistes vaktsiinides. MultiHIV-B antigeeni ekspresseeriva DNA vaktsiiniga immuniseeriti katseloomi– kodusigasid. Sea tsütotoksilised T-lümfotsüüdid reageerisid kõigile erinevatele viiruse komponentidele antigeenis. Katseloomade genotüpiseerimisel MHC-I lookuste osas ilmnes, et kõigil esines unikaalne SLA-I genotüüp. Meie uurimus tõestas, et kodusiga on suurepärane katseloom T-rakulise immuunvastuse kirjeldamiseks, näiteks vaktsiiniarendusel.