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人类免疫缺陷病毒B亚型在中国的起源与传播过程研究

作　者: 李喆
导　师: 邵一鸣
学　校: 南开大学
专　业: 微生物学
关键词: HIV-1B’亚型 近全长基因组 Bayesian合并理论分析 HIV-1传播
分类号: R512.91
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


目前中国HIV-1的流行传播主要由四种亚型推动，分别是CRF07BC,CRF08BC, CRF01AE亚型以及B’亚型。其中B’亚型在中国HIV-1疫情的发展中扮演着比较特殊的角色。B’亚型最初发现于泰国吸毒人群中，并随后扩散到周围的缅甸，马来西亚，印度以及中国的吸毒人群中。B’亚型同时还是六种流行重组亚型的重要组成部分，包括CRF07BC， CRF08BC，CRF1501B，CRF3401B，CRF3301B以及CRF4801B。最近的研究表明B’毒株是中国中原地区HIV-1在既往献血人群中（Formerplasma donors, PFDs）快速传播的起始毒株。据2005年统计，90年代早期到中期通过献血途径感染HIV-1的报告人数为约为70，000。感染最严重的几个省份依次为河南，安徽，湖北，山东和山西。而最近的研究表明，在该地区HIV-1正在由高危人群向普通人群尤其是异性性活动人群扩散。近期，最新的动态系统发育学和分子钟理论的方法被广泛用于重建某一流行疾病的流行历史和起源时间的计算等。1989年，云南省瑞丽市在静脉吸毒人群（injecting drug user, IDU）中筛查出146例HIV-1感染者，这是我国境内首次爆发的HIV-1疫情，表明HIV已在我国开始流行。分子流行病学调查结果表明，该人群流行的HIV-1毒株为B’毒株。上世纪90年代中期，我国中原地区因不规范采血导致既往献浆（血）人群（former plasma donor, FPD）大量感染HIV-1病毒。随后的研究发现，该毒株同样是B’亚型毒株，这是HIV-1B’毒株在我国境内引发的另一流行。最近的一项相关研究表明在中原地区既往献血人群中流行的HIV-1B’亚型毒株相对于金三角地区流行的B’毒株形成独立的流行簇，这表明其与金三角地区早期的B’毒株流行有紧密关系。但是上世纪90年代中期在我国中原地区由B’毒株引起的疫情与最早发现于我国云南地区由B’亚型毒株引起的疫情之间是否存在内在关联并不清楚。其次最早发现于我国云南地区的B’亚型毒株的来源也并不清楚。第三，B’亚型毒株最初经由何种方式在我国中原地区进行传播以及后续如何进行扩散也未进行深入的探讨。为探讨HIV-1B’亚型毒株在中国的起源，进化历史和当下的流行态势，本研究利用47条1993-2009年间来自泰国，缅甸和中国11个省份的B’亚型近全长基因组序列（near full-length genomes，NFLGs）。通过Bayesian分子钟理论对新获得的NFLGs序列进行分析，推算其最近共同祖先株的起源时间（time of the mostrecent common ancestor, tMRCA），利用合并理论并结合现场流行病学数据重建subtype B’在中国时间-空间的进化过程。同时在近全长基因组研究的基础上，对不同的基因区进行分析，比较不同基因去结果的差异，发现可以吻合近全长基因组的结果的基因区，以节省成本和资源。研究结果发现，subtype B’在中国可以分为两组。一组主要由采样于云南省的静脉吸毒人群构成（B’YN），并且在进化树上位于中国B’亚型毒株群体的根部。另一组主要由中国云南省以外的其它省份主要为中原地区来源的既往献血感染人群和异性性传播人群序列组成（B’CN*），同时还包括少量的男男同性恋人群，静脉吸毒人群等。B’YN和B’CN*的最近共同祖先株的起源时间分别为1985年（1983-1987）和1989年（1987-1991）。本研究同时还计算了B’亚型毒株在亚洲的起源时间（B’TH）为1983年（1981-1985）。通过重建B’亚型毒株在亚洲地区的流行史显示其在90年代中期在中国中部地区引起了HIV-1的快速流行。本研究表明中国中原地区B’亚型毒株在既往献血人群和异性性传播人群中的流行起源于中国云南省静脉吸毒人群。河南是B’亚型毒株在中国中原地区扩散的中心，云南省在金三角地区早期B’亚型毒株的流行与中国中原地区B’亚型毒株在既往献血人群和异性性传播人群中的流行起到了一个桥梁作用。B’亚型毒株不同基因区分析的结果表明，pol基因系统进化分析的结果与近全长基因组系统进化分析的结果相类似，可以分辨出B’CN*，B’YN，B’TH这三个进化簇，具有较高的分辨率，且流行起始时间的顺序一致。而其他几个基因区，vif, env, nef基因可以将B’CN*与B’YN和B’TH区分开，但不能区分开B’YN与B’TH，至于gag，vpr，vpu基因则不能区分这三个进化簇。基因特征性位点分析发现，pol基因所具有的特征性位点在所有的基因之中是最多的，这可能也是其具有最高分辨率的原因。本研究探讨了HIV-1B’亚型毒株在中国的输入、变异和扩散的特点与规律，并预测了其发展趋势，无论对于揭示HIV-1B’亚型毒株遗传变异的基本科学问题还是对控制HIV-1感染流行的防治实践都具有理论指导和实用价值。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章 引言  12-28
  第一节 人类免疫缺陷病毒概况  12-16
    1.1.1 人类免疫缺陷病毒的发现  12-13
    1.1.2 人类免疫缺陷病毒的起源  13-14
    1.1.3 HIV-1 的分类  14-16
  第二节 HIV-1 在全球范围内的流行  16-21
    1.2.1 HIV-1 不同亚型在全球的组成分布  17-18
    1.2.2 HIV-1 不同亚型在全球的地域分布  18-19
    1.2.3 HIV-1 在中国的流行现状  19-21
  第三节 HIV-1 subtype B/subtype B'的起源及流行传播  21-26
    1.3.1 HIV-1 subtype B 的起源及流行传播  21-22
    1.3.2 HIV-1 subtype B'在泰国的起源及流行传播  22-23
    1.3.3 HIV-1 subtype B'在缅甸的起源及流行传播  23-24
    1.3.4 HIV-1 subtype B'在中国的起源及流行传播  24-25
    1.3.5 HIV-1 subtype B'最新的研究进展  25-26
  第四节 本研究的目的和意义  26-28
    1.4.1 本研究的目的  26-27
    1.4.2 本研究的前期基础  27
    1.4.3 本研究的意义  27-28
第二章 材料与方法  28-56
  第一节 实验材料  28-30
    2.1.1 研究对象  28
    2.1.2 实验试剂  28-29
    2.1.3 实验仪器与设备  29
    2.1.4 使用软件和在线工具  29-30
  第二节 实验方法  30-56
    2.2.1 血浆中病毒 RNA 的提取  30-32
    2.2.2 以血浆中病毒 RNA 为模板的 cDNA 的合成  32-34
    2.2.3 HIV-1 subtype B'近全长基因组(near full-length genome, NFLGs)扩增引物的设计  34-41
    2.2.4 获取近全长基因组序列  41-46
    2.2.5 近全长基因组重组分析  46-47
    2.2.6 参考序列的选择  47-48
    2.2.7 系统发育分析  48-55
    2.2.8 HIV-1 subtype B'基因特征分析  55-56
第三章 结果  56-98
  第一节 中国 HIV-1 subtype B' NFLGs 扩增引物设计  56-58
    3.1.1 Nested flanking PCR 产物检测及纯化测序  56-57
    3.1.2 NFLGs 引物结合区序列与参考引物的比对  57-58
  第二节 HIV-1 subtype B'近全长基因组序列获取  58-63
    3.2.1 HIV-1 subtype B'近全长基因组扩增及纯化结果  58
    3.2.2 血浆病毒载量与扩增成功率相关性  58
    3.2.3 近全长基因组序列的清理和拼接  58-59
    3.2.4 近全长基因组序列质量控制  59-61
    3.2.5 近全长基因组的重组分析  61-62
    3.2.6 新获得近全长基因组序列的时间、地域及感染方式分布  62-63
  第三节 系统进化分析  63-89
    3.3.1 HIV-1 subtype B' 近全长基因组系统进化分析  63-80
    3.3.2 HIV-1 subtype B' 单个基因系统进化分析  80-86
    3.3.3 HIV-1 subtype B' pol基因片段系统进化分析  86-89
  第四节 HIV-1 subtype B'现场流行学分析  89-94
  第五节 HIV-1 subtype B'基因特征分析  94-98
    3.5.1 HIV-1 subtype B'特征性氨基酸位点分析  94-97
    3.5.2 HIV-1 subtype B'各基因复杂度分析  97-98
第四章 讨论  98-107
  第一节 HIV-1 subtype B' 系统进化研究采用数据探讨  98-99
  第二节 HIV-1 subtype B'系统进化树构建不同方法的选择探讨  99-100
  第三节 Bootstrap 检验对系统进化树的意义  100-101
  第四节 HIV-1 subtype B'CN*的定义  101
  第五节 HIV-1 subtype B'近全长基因组与单基因进化分析比较  101-103
  第六节 探讨贝叶斯因子(Bayes factor)对不同模型优劣的比较  103-105
  第七节 HIV-1 subtype B'流行史的重建  105-107
第五章 结论  107-108
参考文献  108-116
致谢  116-118
个人简历  118-119
在学期间完成论文  119-120

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中图分类: > 医药、卫生 > 内科学 > 传染病 > 病毒传染病 > 获得性免疫缺陷综合征（AIDS艾滋病）
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