Влияние особенностей неструктурных белков ВИЧ-1 на характер течения и эффективность лечения ВИЧ-инфекции

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-15-00027

НазваниеВлияние особенностей неструктурных белков ВИЧ-1 на характер течения и эффективность лечения ВИЧ-инфекции

Руководитель Кузнецова Анна Игоревна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи" Министерства здравоохранения Российской Федерации , г Москва

Конкурс №80 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-403 - Медицинская микробиология и вирусология

Ключевые слова ВИЧ-инфекция, геном, неструктурные белки, патогенез, эффективность лечения

Код ГРНТИ76.03.41

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Основной целью проекта будет оценка распространенности полиморфных мутаций в составе областей генома, кодирующих неструктурные белки ВИЧ (Tat, Nef, Vif, Vpu, Rev и Vpr), в составе генетических вариантов ВИЧ-1, доминирующих в России, и сопоставление этих мутаций с показателями патогенеза ВИЧ-инфекции, эффективности схем антиретровирусной терапии (АРТ) и ее осложнениях. Актуальность задачи проекта определяется продолжающимся ростом эпидемии ВИЧ-инфекции в России и необходимостью разработки подходов к индивидуализации лечения и оптимизации ее стратегии на популяционном уровне. Эпидемия ВИЧ-инфекции в России имеет уникальный характер, основной чертой которого является доминирование (70-85%) ВИЧ-1 суб-субтипа А6. Другие важные для эпидемии варианты ВИЧ-1 - субтип В (около 15-18%) и рекомбинантные формы CRF03_AB, CRF02_AG и CRF63_02A1 (10-15%). Все эти генетические варианты ВИЧ-1 обладают особенностями генов, кодирующих структурные белки - ферменты и оболочечные белки, проявляющимися наличием полиморфных мутаций. Существенно менее изучены особенности неструктурных белков вариантов ВИЧ-1. Геном ВИЧ кодирует 6 неструктурных белков: Tat, Rev, Nef, Vif , Vpr и Vpu. Механизмы их участия в заражении, внутриклеточном цикле репликации вируса, патогенезе и защите от иммунного ответа активно изучаются. Исследования in vitro, культуральные исследования и исследования на животных моделях определили функционально значимые домены неструктурных белков и природные мутации полиморфизма, которые могут приводить к повышению/снижению их активности и влиять на течение заболевания, эффективность АРТ и осложнения лечения. Так, мотив дицистеина (C30C31) белка Tat играет важную роль в нейропатогенезе ВИЧ, а некоторые полиморфные замены в функциональных доменах белка Nef ассоциированы с развитием тяжелой легочной гипертензии. Есть функциональные различия неструктурных белков ВИЧ-1 различных подтипов. Например, при изучении белка Vpu субтипа В по сравнению с субтипом С показано, что вирусы B обнаруживали более высокий уровень высвобождения вируса из клетки и более низкий уровень смерти клеток. Данных подобного рода в отношении генетических вариантов ВИЧ, типичных для эпидемии в России, не существует. Между тем, информация об особенностях неструктурных белков этих вирусов могла бы составить основу для разработки индивидуализированного назначения терапии, существенно улучшить качество медицинской помощи пациентам, сократить траты на лечение и способствовать сокращению роста эпидемии. В исследовании будет проведен сравнительный анализ генотипов ВИЧ-1 и связанных с ними клинико-лабораторных данных об эффективности АРТ и ее осложнений. Для этого будут использованы как данные, находящиеся в лабораторной базе (около 2000 наборов данных), так и вновь полученные данные из клиник Москвы и Санкт-Петербурга. Методология исследования основана на полногеномном анализе образцов вируса, а также исследовании последовательностей областей генома ВИЧ, кодирующих белки Tat, Rev, Nef, Vif , Vpr и Vpu. Для сбора клинико-лабораторных данных, используемых для оценки эффективности и осложнений АРТ, будет использован ранее разработанный с участием лаборатории вирусов лейкозов отечественный онлайн инструмент RuSIDA. Результатом исследования станет объективная оценка связи между особенностями неструктурных белков ВИЧ-1, эффективностью АРТ и ее осложнениями в отношении типичных для эпидемии в России подтипов ВИЧ и рекомбинантных форм, сформулированы рекомендации по применению сведений о генотипе ВИЧ при первичном назначении, замене стандартных и подбору альтернативных и новых схем антиретровирусной терапии. Все образцы от пациентов будут получены с их информированного согласия, все сведения в базе данных будут носить неперсонализированный характер. Каждый из вновь анализированных геномов ВИЧ будет интегрирован в мировую базу данных генотипов ВИЧ GenBank.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Кузнецова А.И. Роль полиморфизма ВИЧ-1 в патогенезе заболевания ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии, № 3, Т. 15, С. 26-37 (год публикации - 2023)
10.22328/2077-9828-2023-15-3-26-37

2. Антонова А.А., Кузнецова А.И., Ожмегова Е.Н., Лебедев А.В., Казеннова Е.В., Ким К.В., Туманов А.С., Глинкина Л.Н., Бобкова М.Р. Генетическое разнообразие ВИЧ-1 на современном этапе эпидемии в Российской Федерации: увеличение распространенности рекомбинантных форм ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии, № 3, Т. 15, С.61-72 (год публикации - 2023)
10.22328/2077-9828-2023-15-3-61-72

3. Кузнецова А., Ким К., Туманов А., Мунчак Я., Антонова А., Лебедев А., Ожмегова Е., Орлова-Морозова Е., Дробышевская Е., Пронин А., Прилипов А., Казеннова Е. Features of Tat protein in HIV-1 sub-subtype A6 variants circulating in the Moscow Region, Russia Viruses, 15, 2212, 2023 (год публикации - 2023)
10.3390/v15112212

4. Кузнецова А. И., Ким К. В. , Антонова А. А., Лебедев А. В., Ожмегова Е. Н., Туманов А. С. , Мунчак Я. М. , Орлова-Морозова Е. А., Пронин А. Ю. , Прилипов A. Г., Казеннова Е. В. Вариабельность белка REV ВИЧ-1 суб-субтипа А6 у пациентов c различ ными стадиями ВИЧ-инфекции. ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии, Кузнецова А.И., Ким К.В., Антонова А.А., Лебедев А.В., Ожмегова Е.Н., Туманов А.С., Мунчак Я.М., Орлова- Морозова Е.А., Пронин А.Ю., Прилипов A.Г., Казеннова Е.В. Вариабельность белка REV ВИЧ-1 суб-субтипа А6 у пациентов c различными стадиями ВИЧ-инфекции // ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии. 2024. Т. 16, № 3. С. 82–93, doi: http://dx.doi.org/10.22328/2077- 9828-2024-16-3-82-93 (год публикации - 2024)
10.22328/2077-9828-2024-16-3-82-93

5. Антонова А. А. , Лебедев А. В. , Казеннова Е. В., Ким,К. В. Ожмегова Е. Н., Туманов А. С., Мунчак Я. М., Орлова-Морозова Е. А., Пронин А. Ю. , Прилипов A. Г. , Кузнецова А. И. Вариабельность белка VPU ВИЧ-1 суб-субтипа А6 у пациентов c различными стадиями ВИЧ-инфекции ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии, Антонова А.А., Лебедев А.В., Казеннова Е.В., Ким К.В., Ожмегова Е.Н., Туманов А.С., Мунчак Я.М., Орлова -Морозова Е.А., Пронин А.Ю., Прилипов A.Г., Кузнецова А.И. Вариабельность белка VPU ВИЧ-1 суб-субтипа А6 у пациентов c различными стадиями ВИЧ-инфекции // ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии. 2024. Т. 16, № 2. С. 40–50, doi: http://dx.doi.org/10.22328/2077 9828-2024-16-2-40-50. (год публикации - 2024)
10.22328/2077 9828-2024-16-2-40-50

6. Ожмегова Е.Н., Кузнецова А.И., Лебедев А.В., Антонова А.А., Ким К.В., Мунчак Я.М., Туманов А.С., Казеннова Е.В. Эффективность схем АРТ первой линии на основе TDF у ВИЧ-инфицированных пациентов с предсуществующей мутацией A62V в обратной транскриптазе Вопросы вирусологии, г. Москва, Ozhmegova E.N., Kuznetsova A.I., Lebedev A.V., Antonova A.A., Kim K.V., Munchak Ya.M., Tumanov A.S., Kazennova E.V. Efficacy of first-line ART regimens based on tenofovir in HIV-infected patients with pre-existing A62V mutation in reverse transcriptase. Problems of Virology (Voprosy Virusologii). 2024; 69(3): 231–240. DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-232 EDN: https://elibrary.ru/lnmvih (год публикации - 2024)
10.36233/0507-4088-232

7. Лебедев А., Ким К., Ожмегова Е., Антонова А., Казеннова Е., Туманов А. и Кузнецова А. Rev Protein Diversity in HIV-1 Group M Clades Viruses, Lebedev, A.; Kim, K.; Ozhmegova, E.; Antonova, A.; Kazennova, E.; Tumanov, A.; Kuznetsova, A. Rev Protein Diversity in HIV-1 Group M Clades. Viruses 2024, 16, 759. https://doi.org/ 10.3390/v16050759 (год публикации - 2024)
10.3390/v16050759

8. Антонова А.А., Лебедев А.В., Ожмегова Е.Н., Шлыкова А.В., Лаповок И.А., Кузнецова А.И. Вариабельность неструктурных белков у вариантов ВИЧ-1 суб-субтипа А6 (Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodeficiency virus-1, sub-subtype A6), циркулирующих в разных регионах Российской Федерации. Вопросы вирусологии, Антонова А.А., Лебедев А.В., Ожмегова Е.Н., Шлыкова А. В., Лаповок И.А., Кузнецова А.И. Вариабельность неструктурных белков у вариантов ВИЧ-1 суб-субтипа А6 (Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodeficiency virus-1, sub-subtype A6), циркулирующих в разных регионах Российской Федерации. Вопросы вирусологии. 2024; 69(5): 470–480. DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-262 EDN: https://elibrary.ru/wbbkuq (год публикации - 2024)
10.36233/0507-4088-262

9. Кузнецова А.И., Антонова А.А., Лебедев А.В., Ожмегова Е.Н., Шлыкова А. В., Лаповок И. А., Галзитская О.В. Особенности белка Tat не-А6 вариантов вируса иммунодефицита человека 1 типа (Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodeficiency virus-1), характерных для Российской Федерации Вопросы вирусологии, Кузнецова А.И., Антонова А.А., Лебедев А.В., Ожмегова Е.Н., Галзитская О.В. Особенности белка Tat не-А6 вариантов вируса иммунодефицита человека 1 типа (Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodeficiency virus-1), характерных для Российской Федерации. Вопросы вирусологии. 2024; 69(6): ?-??. DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-272 EDN: https://elibrary.ru/xdvhfq (год публикации - 2024)
10.36233/0507-4088-272

10. Кузнецова А.И. , Антонова А.А., Макеева Е.А., Ким К.В., Мунчак Я.М., Меженская Е.Н., Орлова-Морозова Е.А., Пронин А.Ю., Прилипов A.Г., Галзитская О.В. Вспомогательный белок Vpr вируса иммунодефицита человека 1-го типа (Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodeficiency virus-1): особенности генетических вариантов вируса, циркулировавших на территории Московской области в 2019–2020 гг. Вопросы вирусологии, Вопросы вирусологии. 2025; 70(4): 324–339. DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-296 EDN: https://elibrary. ru/mfgcsm (год публикации - 2025)

11. Антонова А.А., Протасова Л.А., Ким К.В., Мунчак Я.М., Меженская Е.Н., Орлова-Морозова Е.А., Пронин А.Ю., Прилипов A.Г., Кузнецова А.И Генетическое разнообразие белка Vif у вариантов вируса иммунодефицита человека 1-го типа (Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodeficiency virus-1), циркулировавших в Московской области в 2019‒2020 гг. Вопросы вирусологии, Вопросы вирусологии. 2025; 70(2): 117–132. DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-281 EDN: https://elibrary.ru/qoqqce (год публикации - 2025)

12. Кузнецова А.И., Антонова А.А., Протасова Л.А., Глякина А.В., Ким К.В., Мунчак Я.М., Меженская Е.Н., Орлова-Морозова Е.А., Пронин А.Ю., Прилипов A.Г., Галзитская О.В Мультифункциональный белок Nef ВИЧ-1 (Human immunodeficiency virus-1, Lentivirus, Orthoretrovirinae, Retroviridae): особенности циркулирующих в России генетических вариантов вируса Вопросы вирусологии (год публикации - 2025)

13. Протасова Л.А., Антонова А.А., Огаркова Д.А., Ким К.В., Мунчак Я.М., Прилипов A.Г., Кузнецова А.И. Роль областей генома, кодирующих неструктурные белки вируса иммунодефицита человека 1 типа (Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodeficiency virus-1), в определении его генетического варианта Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии (ЖМЭИ) (год публикации - 2026)

14. Л.А.Протасова,А.А. Антонова, К.А.Голидонова, Е.С.Крупинская, Т. И. Богатырева,Л.Н.Глинкина, A.Г. Прилипов и А.И. Кузнецова ОСОБЕННОСТИ БЕЛКОВ TAT, REV И VPU ВИЧ-1 СУБ-СУБТИПА А6 У ПАЦИЕНТОВ С УСТАНОВЛЕННЫМ ДИАГНОЗОМ СПИД ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии (год публикации - 2026)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
ВИЧ-инфекция по-прежнему остается глобальной проблемой здравоохранения и в России является социально-значимым заболеванием. На протяжении многих лет обсуждается вопрос о возможном наличии особенностей в функциональных свойствах у разных вариантов ВИЧ-1, которые могут оказывать влияние на течение ВИЧ-инфекции: скорость снижение CD4-клеток и последующее развитие оппортунистических заболеваний в отсутствии антиретровирусной терапии, скорость и степень развития коморбидных заболеваний (нейродегенеративных, сердечно-сосудистых, онкологических заболеваний). Неструктурные белки ВИЧ-1 участвуют в репликации вируса и формируют защиту вируса от действия иммунной системы хозяина, поступают в кровоток и ткани, способствуя развитию воспалительного процесса. Проведенные исследования показали, что неструктурные белки ВИЧ-1 могут влиять на развитие нейродегенеративных и сердечно-сосудистых заболеваний, имеют онкогенный потенциал. Определены некоторые природные аминокислотные замены в неструктурных белках, ассоциированные с изменением степени развитие коморбидных заболеваний. В России молекулярно-эпидемиологический профиль ВИЧ-инфекции уникален. В связи с этим, изучение структуры и биологических свойств неструктурных белков циркулирующих в России вариантов ВИЧ-1, представляется чрезвычайной важной задачей. Мы разработали и запатентовали способ анализа крови ВИЧ-инфицированных пациентов, позволяющий выявить мутации в генах неструктурных белков ВИЧ-1 суб-субтипа A6, наиболее широко распространенного на территории Российской Федерации варианта вируса, ассоциированные с изменением функциональных свойств неструктурных белков вируса, которые также могут влиять на течение ВИЧ-инфекции, в том числе на риск развития коморбидных заболеваний у пациента. Разработанный способ апробирован при изучении генетического разнообразия белков Rev и Vpu у пациентов с различными стадиями заболевания. Определены аминокислотные замены, которые достоверно чаще встречались у пациентов на ранних стадиях. Полученные данные актуализируют вопрос влияние неструктурных белков на изменения степени течения ВИЧ-инфекции и задают возможные направления исследований в будущем. Сравнение генетического разнообразия неструктурных белков у вариантов ВИЧ-1 суб-субтипа А6, циркулирующих в разных регионах России, предварительно показало наличие характерных особенностей у вариантов вируса в разных регионах, что может быть связано с «эффектом основателя» и требует проведения исследования полиморфизма неструктурных белков вариантов ВИЧ-1 в разных регионах в будущем.

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
На третьем году выполнения проекта фокус внимания был направлен на изучении генетического разнообразия белков Vif, Vpr и Nef у наиболее широко распространенных в России вариантов ВИЧ-1, анализе наличия мутаций лекарственной устойчивости к ингибиторам интегразы в гене nef и сравнении вариабельности данных белков у вариантов доминирующего в России суб-субтипа А6, полученных от пациентов со 2, 3-ей и 4-той стадиями заболевания. Методология исследований включала активное использование методов структурной биоинформатики, что позволило предварительно оценить возможность влияния выявленных субтиповых различий на функциональные свойства белков. Отдельная часть работы была посвящена комплексному анализу глобального разнообразия белков Vif и Vpr у вариантов ВИЧ-1 в группе M. Дополнительно исследовались характеристики белков Tat, Rev, Vpu у вариантов ВИЧ-1 суб-субтипа А6, полученных от пациентов с установленным диагнозом СПИД. Полученные результаты не выявили аминокислотные замены в белках Vif, Vpr и Nef, встречающиеся с достоверно значимой разницей у пациентов с различным клиническим течением заболевания. Однако при выполнении исследования анализировалась провирусная ДНК, в дальнейшем для получения объективной картины необходимо также провести сравнительный анализ на основе вирусной РНК, так как существуют данные литературы о наличии сплайсинга вирусной РНК, кодирующей неструктурные белки, у пациентов с поздними стадиями заболевания. Мутаций лекарственной устойчивости к ингибиторам интегразы в гене nef у вариантов вирусов в проанализированных образцах обнаружено не было. Для белков Tat, Rev, Vpu отмечено присутствие характерных особенностей у пациентов с установленным диагнозом СПИД. Показано, что различия в первичных последовательностях белков Vpr и Nef у циркулирующих в России вариантов ВИЧ-1 могут оказывать влияния на формирование олигомерных форм и, как следствие, на функциональные свойства. В дальнейшем полученные данные могут быть использованы для разработки системы оценки связи между особенностями неструктурных белков ВИЧ-1 и течением патогенеза, а также лечь в основу создания терапевтических средств на основе неструктурных белков.

Публикации