Antiretroviral Tedavi Almayan Olgularda HIV-1 Primer İlaç Direnci Mutasyonlarının Araştırılması*
Investigation of HIV-1 Primary Drug Resistance Mutations in Antiretroviral Therapy-Naive Cases
Tülay YALÇINKAYA1, Şükran KÖSE2
1 Türkiye Halk Sağlığı Kurumu, Mikrobiyoloji Referans Laboratuvarları Daire Başkanlığı, Ankara.
1 Turkish Public Health Agency, Directoriate of Microbiology Reference Laboratories, Ankara, Turkey.
2 İzmir Tepecik Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji Kliniği, İzmir.
2 Izmir Tepecik Training and Research Hospital, Clinic of Infectious Diseases and Clinical Microbiology, Izmir, Turkey.
* Bu çalışma 8. Ulusal Moleküler ve Tanısal Mikrobiyoloji Kongresi'nde (4-7 Haziran 2014, Ankara) poster olarak sunulmuştur.
ÖZET
İlk AIDS olgusunun 1985 yılında bildirildiği ülkemizde, 2013 Haziran sonu itibariyle Sağlık Bakanlığı tarafından rapor edilen toplam HIV pozitif ve AIDS'li olgu sayısı 6802'dir. Kombine antiretroviral ilaç tedavisi, hastaların yaşam süresi ve kalitesini büyük ölçüde iyileştirmesine rağmen, HIV-1 ilaç direnci etkin bir tedavi için önemli bir engel teşkil etmektedir. Bu çalışmada, antiretroviral ilaç kullanmamış HIV-1 enfeksiyonu olan kişilerde primer ilaç direncinin saptanması hedeflenmiştir. Çalışmada, Mart 2010-Nisan 2014 döneminde rutin olarak direnç testi yapılmak üzere, ülkemizin farklı illerinden (Ankara: 64; Adana: 42; İstanbul: 20; Antalya: 13; Gaziantep: 11; Erzurum: 5; Elazığ: 3; Malatya: 3; Mersin: 3 ve diğer 21 ilden 26 örnek) Türkiye Halk Sağlığı Kurumu AIDS Doğrulama Merkezine gönderilen 190 olguya ait (28 kadın, 143 erkek, 19 bilinmeyen; yaş aralığı: 20-72 yıl, ortalama yaş: 34.7 yıl) plazma örneği incelenmiştir. Virusun pol geninin proteaz enzimini kodlayan kıs-mının tamamı ile ters transkriptaz (RT) enzimini kodla-yan genin ilk 335 kodonluk kısmına ait nükleotid dizileri, ticari test kiti (ViroSeq, Abbott/Celera Diagnostics, ABD) kullanılarak Sanger popülasyon bazlı dizileme yöntemiyle belirlenmiştir. Ticari test kitiyle sonuç alınamadığı durumlarda farklı primer çiftlerinin kullanıldığı "in-house" PCR yöntemiyle çalışılmıştır. Primer ilaç direnci mutasyonları Dünya Sağlık Örgütü 2009 yılı ilaç direnci sürveyans listesine göre tanımlanmıştır. Örneklerde ortalama HIV-RNA düzeyi 5.07 (aralık: 2.09-7.67) log10 kopya/ml, CD4+ T hücre sayısı 280.3 (aralık: 0-1000) hücre/mm3 olarak saptanmıştır. HIV enfeksiyonu tanısının konulmasıyla HIV-1 ilaç direnci testi yapılması arasında geçen süre ortalama 18.4 (aralık: 0-973) haftadır. İncelenen örneklerde en sık saptanan alttipler; alttip B (%31); rekombinant B, F1 (%24.7); alt-alt tip A1 (%16.8); rekombinant B/CRF02_AG (%10.5) ve CRF02_AG (%7.9) olarak belirlenmiştir. Yapılan analizlerde örneklerin %10 (19/190)'unda mutasyon saptanmıştır. Bunlar; NRTİ (nükleozid RT inhibitörü) direncinden sorumlu M41L, K70E, M184V, L210W, T215C/D/S; NNRTİ (nonnükleozid RT inhibitörü) direncinden sorumlu K103N/S, Y181C ve Pİ (proteaz inhibitörü) direncinden sorumlu M46L, L90M olarak izlenmiştir. Örneklerin %5.2'sinde NRTİ, %3.1'inde NNRTİ ve %2.1'inde Pİ mutasyonu bulunmuştur. Bir örnekte hem NRTİ hem de NNRTİ mutasyonu, beş örnekte ise NRTİ direncine neden olan iki mutasyon birlikte saptanmıştır. Primer direnç mutasyonunun saptandığı toplam 19 suşun yedisi Ankara, üçü Adana, ikişer adedi İstanbul, Erzurum ve Mersin, birer adedi ise Amasya, Samsun ve Tokat illerinden gönderilen örneklerden izole edilmiştir. Primer ilaç direnci saptanan ve saptanmayan olgular arasında yaş, cinsiyet, CD4+ T hücre sayısı ve tanı ile direnç testi arasında geçen süre açısından istatistiksel olarak anlamlı farklılık saptanmamıştır (p> 0.05). Buna karşın, primer ilaç direncinin saptandığı gruptaki ortalama HIV-RNA düzeyi [4.77 (2.95-6.87) log10 kopya/ml], saptanmayan gruba göre [5.11 (2.09-7.67) log10 kopya/ml] anlamlı düzeyde düşük bulunmuştur (p= 0.043). Sonuç olarak, HIV-1 primer ilaç direnci oranının görece olarak yüksek olduğu (%10) ve hastalarda antiretroviral tedaviye başlamadan önce ilaç direnci mutasyonlarının araştırılmasının yol gösterici olacağı kanısına varılmıştır.
Anahtar sözcükler: HIV-1; primer ilaç direnci.
ABSTRACT
Following the report of the first AIDS case in Turkey in 1985, the total number of HIV-positive and AIDS cases is 6802 near the end of June 2013, according to the data obtained from the Turkish Ministry of Health. Although combined antiretroviral drug therapy has greatly improved the life-span and the life quality of the patients, HIV-1 drug resistance poses a major obstacle for treatment outcome. The aim of this study was to detect the presence of primary drug resistance in antiretroviral therapy-naive cases. Plasma samples obtained from 190 cases (143 male, 28 female, 19 unknown; age range: 20-72 yrs; mean age: 34.7 yrs) sent to AIDS Confirmation Center of Turkish Public Health Institution, from different provinces of Turkey (Ankara: 64; Adana: 42; Istanbul: 20; Antalya: 13; Gaziantep: 11; Erzurum: 5; Elazig: 3; Malatya: 3; Mersin: 3; and 26 samples from other 21 regions) for routine HIV-1 genotyping test between May 2010-April 2014 period were included in the study. In viral pol gene, complete protease encoding sequence and the first 335 codons of reverse transcriptase (RT) encoding sequence were analyzed by Sanger population-based sequencing method with a commercial test kit (ViroSeq, Abbott/Celera Diagnostics, USA). An alternative in house PCR method with different set of primers was used when the commercial test failed. Primary drug resistance mutations were identified according to the WHO 2009 drug resistance surveillance list. The mean HIV-RNA level at the time of resistance testing was 5.07 (range, 2.09-7.67) log10 copies/ml and the median CD4+ T cell count was 280.3 (range, 0-1000) cells/mm3. The period between the diagnosis of HIV infection and HIV-1 drug resistance test was 18.4 (range, 0-973) weeks. Most prevalent HIV-1 subtypes were subtype B (31%); recombinant B, F1 (24.7%), sub-subtype A1 (16.8%), recombinant B/CRF02_AG (10.5%) and CRF02_G (7.8%). Analysis of our results showed that 10% (19/190) of the samples exhibited resistance mutations. Detected mutations were as follows: M41L, K70E, M184V, L210W and T215C/D/S, responsible for nucleoside RT inhibitor (NRTI) resistance; K103N/S and Y181C, responsible for non-nucleoside RT inhibitor (NNRTI) resistance; M46L and L90M, responsible for protease inhibitor (PI) resistance. NRTI, NNRTI and PI mutation rates in the samples were found as 5.2%, 3.1% and 2.1%, respectively. Both NRTI and NNRTI mutations were detected in one sample. Two mutations leading to NRTI resistance were obtained together in five samples. Seven out of the 19 strains with primary resistance mutation were isolated from samples sent from Ankara, three from Adana, two of each from Istanbul, Erzurum and Mersin, and one of each from Amasya, Samsun and Tokat provinces. There were no statistically significant differences in terms of age, gender, CD4+ T cell count, time from diagnosis to resistance testing between the patient group with primary drug resistance and the group without resistance (p> 0.05). However, the mean HIV-RNA level in patients with primary drug resistance [4.77 (2.95-6.87) log10 copies/ml] was significantly lower than those without primary drug resistance [5.11 (2.09-7.67) log10 copies/ml] (p= 0.043). Our results revealed a relatively high (10%) prevalence of HIV-1 primary drug resistance. We therefore support the need for routine HIV resistance testing so that clinicians can individualize their treatments taking into account the presenting drug resistance.
Key words: HIV-1; primary drug resistance.
Geliş Tarihi (Received): 21.06.2014 • Kabul Ediliş Tarihi (Accepted): 17.09.2014
GİRİŞ
İlk AIDS olgusunun 1985 yılında bildirildiği ülkemizde, 2013 Haziran sonu itibariyle Sağlık Bakanlığı tarafından rapor edilen toplam HIV-pozitif ve AIDS'li olgu sayısı 6802'dir1. Enfeksiyonun tedavisinde 1996 yılında uygulanmaya başlanan kombine antiretroviral ilaç tedavisi ile HIV pozitif kişilerde yaşam süresi ve kalitesi büyük ölçüde yükselmesine karşın, HIV'da hızla gelişen ilaç direnci, etkin bir tedavi için engel oluşturmaktadır2-4. Antiretroviral ilaç kullanımına rağmen viral replikasyonun tamamen baskılanamaması, virus popülasyonunda ilaca dirençli suşların seçilimine neden olmaktadır. Direnç gelişiminin en önemli nedeni, ilaçların tam dozunda ve sürekli kullanılmamasıdır (zayıf aderans). Bunun yanı sıra, direnç mutasyonu taşıyan virusla enfeksiyon sonucu da ilaç direnci gelişebilmektedir5. Nedeni ne olursa olsun, antiretroviral tedavide başarısızlık, kişinin kullanmakta olduğu ilaçlara karşı giderek artan oranda direnç gelişimine sebep olabilmektedir2,4.
İlaca karşı önceden (primer) direnç mutasyonu taşıyan bir HIV suşu ile enfeksiyon (Transmitted Drug Resistance; TDR), başlanan tedavide başarısızlığa neden olabileceğinden, uluslararası rehberlerde de önerildiği üzere, özellikle Amerika Birleşik Devletleri ile Batı Avrupa ülkelerinin çoğunda bazal direnç sürveyansı yapılmaktadır. Direnç gelişiminin azaltılması ve değerlendirilmesi için, bu uygulamanın kaynakları kısıtlı ülkelerde de yapılması önerilmektedir4-8. Çalışmamızın amacı, antiretroviral tedavi (ART) almayan kişilerde HIV antiretroviral ilaç direncinin saptanmasıdır.
GEREÇ ve YÖNTEM
İzmir Tepecik Eğitim ve Araştırma Hastanesi Yerel Etik Kurulu tarafından onaylanan (27.08.2014, Karar No: 5/1) bu çalışmaya, Mart 2010-Mart 2014 döneminde, rutin olarak direnç testi yapılmak üzere ülkemizin çeşitli illerinden laboratuvarımıza gönderilen, HIV-1 ile enfekte, ART almayan kişilere ait 190 plazma örneği dahil edildi (Tablo I).
Örneklerde, virusun pol geninin proteaz enzimini kodlayan kıs-mının tamamı ile ters transkriptaz (reverse transcriptase; RT) enzimini kodla-yan ilk 335 kodonluk kısmı PCR yöntemiyle çoğaltılarak nükleotid dizi analizi yapıldı (HIV-1 HxB2 referans suşu üzerinde 2253-3354. nükleotidler). Bu amaçla ticari test kiti (ViroSeq, Abbott/Celera Diagnostics) kullanılarak Sanger popülasyon bazlı dizileme yöntemi uygulandı. Elde edilen diziler "ViroSeq HIV-1 Genotyping Software v2.8" programıyla değerlendirildi. Programda, ancak tanımlanan bölgenin tamamının nükleotid dizisi elde edildiğinde analiz yapılabilmektedir. Dizileme primerlerinin tek veya çift (‘forward' ve/veya ‘reverse') olarak kapsadığı bölgeler için ayrı değerlendirme kriterleri uygulanmaktadır.
Ticari test kiti ile sonuç alınamadığı durumlarda, farklı primer çiftlerinin kullanıldığı "in-house" yöntemi uygulandı9-11. Yöntemde, ‘mini spin' kolon tekniği ile saflaştırılan plazma örneklerinde referans HxB2 suşunda 2248-3309. nükleotidlere karşılık gelen kısım iki aşamalı (nested)-PCR ile çoğaltıldı. Dizi analizinde, JA273 (outer forward-2252 CCCTCARATCA CTCTTTGGC), JA311 (inner forward-2707 AAAA TCCATAYAAYACTCCA), JA305 (inner reverse-2775 ATTCCTAATTGRACYTCCCA) ve JA276 (outer reverse-3303 TGTATRTCATTGACAGTCCA) primerleri kullanıldı. PCR ürünlerinin nükleotid dizileri, Big-Dye Terminator kiti kullanılarak AB 3500 Genetic Analyzer cihazı (Applied Biosystems, ABD) ile belirlendi. Nükleotid dizileri Sequencher programı (Gene Codes Corporation, ABD) yardımıyla birleştirildi ve değerlendirildi. Dizilerin hizalanmasında Bioedit programı (version 7.2.2 [9/8/2013]) kullanıldı12.
HIV-1 alttipleri, MEGA 5.2 programı kullanılarak alttip referans dizileri ve Neighbour-Joining yöntemiyle oluşturulan filogenetik ağaçla tanımlandı (Tablo II)13,14. İlk aşamada Los Alamos referans dizileri ile tanımlanamayan ve iki ayrı grup oluşturan dizilerden ilk grup, Gen Bankasından JN882655 dizisinin referans dizisi olarak eklenmesiyle rekombinant B/CRF02_AG olarak belirlendi15. İkinci grupta yer alan diziler REGA otomatize HIV-1 alttipleme aracıyla rekombinant B, F1 olarak tanımlandı16. Tanımlanan her alttipin bir örnek ile temsil edildiği dendrogram Şekil 1'de gösterildi. Rekombinant B, F1 dendrogramda örnek no 178 ile temsil edildi.
Nükleozid RT inhibitörü (NRTİ), non-nükleozid RT inhibitörü (NNRTİ) ve proteaz inhibitörü (Pİ) ilaçlara karşı primer ilaç direnci mutasyonları Dünya Sağlık Örgütü 2009 ilaç direnci sürveyans listesine göre belirlendi (Tablo III)17 .
İstatistiksel değerlendirmede Mann-Whitney U testi kullanıldı; p< 0.05 değeri anlamlı kabul edildi.
BULGULAR
Çalışmamızda incelenen 190 örneğin 19 (%10)'unda mutasyon saptanmış; bunların M41L, K70E, M184V, L210W, T215C/D/S (NRTİ); K103N/S, Y181C (NNRTİ); M46L, L90M (Pİ) olduğu belirlenmiştir (Tablo III). Örneklerin %5.2'sinde NRTİ, %3.1'inde NNRTİ ve %2.1'inde Pİ mutasyonu bulunmuştur. Bir örnekte hem NRTİ hem de NNRTİ mutasyonu, beş örnekte ise NRTİ direncine neden olan iki mutasyon birlikte saptanmıştır. En sık rastlanan NRTİ, NNRTİ ve Pİ mutasyonları sırasıyla T215C/D/S, K103N/S ve M46L'dir (Tablo IV). Saptanan mutasyonların yıllara göre dağılımı Tablo V'te verilmiştir.
Çalışmaya alınan olguların 143'ü erkek, 28'i kadın (19'u bilinmiyor) olup, yaşları 20-72 yıl (ortalama: 34.7 yıl) arasında değişmektedir (Tablo VI). Örneklerde ortalama HIV-RNA düzeyi 5.07 (aralık: 2.09-7.67) log10 kopya/ml, ortalama CD4+ T hücre sayısı 269.7 (aralık: 0-1000) hücre/mm3 olarak belirlenmiştir. HIV enfeksiyonu tanısı ile HIV-1 ilaç direnci testi yapılması arasında geçen süre ortalama 18.4 haftadır. Primer ilaç direnci saptanan ve saptanmayan olgular arasında yaş, cinsiyet, CD4+ T hücre sayısı ve tanı ile direnç testi arasında geçen süre açısından anlamlı farklılık saptanmamış; ancak iki grup arasında HIV-RNA düzeylerindeki fark istatistiksel olarak anlamlı bulunmuştur (p= 0.043) (Tablo VI).
TARTIŞMA
Primer ilaç direnci, ART'nin başarısızlığına neden olabileceğinden önemli bir klinik ve epidemiyolojik sorundur. İlaç kullanımının yüksek olduğu zengin Batı ülkelerinde ART almayan kişilerde direnç oranı %10-17'lik plato düzeyine ulaşmıştır. ART'ye erişimin kısıtlı olduğu düşük veya orta gelir düzeyine sahip ülkelerde ise direnç oranı yükselme eğilimindedir; 2009 yılında %6.6 oranına ulaşmıştır5. Ülkemize komşu veya yakın konumdaki Gürcistan, İsrail, Güney Kıbrıs Rum Kesimi, Yunanistan, Romanya, Ukrayna ve Rusya'da saptanan primer direnç oranları sırasıyla %8.3, %10.1, %5.4, %1, %0-6, %3.1 ve %4.5-9.8'dir18. Bu çalışmada, ülkemizin çeşitli illerinden gönderilen örneklerin değerlendirildiği referans merkezimizde, daha önce antiretroviral ilaç kullanmamış HIV-1 pozitif olgularda primer ilaç direncinin saptanması hedeflenmiştir.
Çalışmada kullanılan ticari ViroSeq genotiplendirme testi Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından sadece HIV-1 alttip B'nin analizi için onay almıştır. Bu nedenle, çalışmamızda test kiti ile sonuç alınamadığı durumlarda B dışındaki diğer alttipleri de kapsayan alternatif primerleri içeren "in-house" yöntemiyle çalışılmıştır9-11. İncelenen örneklerin %10 (19/190)'unda mutasyon tespit edilmiş; NRTİ, NNRTİ ve Pİ mutasyonlarının saptanma oranları sırasıyla; %5.2, %3.1 ve %2.1 olarak belirlenmiştir (Tablo IV). Bir örnekte hem NRTİ hem de NNRTİ mutasyonu, beş örnekte ise NRTİ direncine neden olan iki mutasyon birlikte saptanmıştır. En sık rastlanan NRTİ, NNRTİ ve Pİ mutasyonları sırasıyla; T215C/D/S, K103N/S ve M46L'dir (Tablo IV). Çalışmamızda saptanan primer ilaç direnci oranı (%10), komşu ülkeler ile Batı Avrupa ülkelerinde saptanan oranlarla uyumlu görünmektedir5,17,18.
Primer ilaç direnci saptanan ve saptanmayan gruplar arasında yaş, cinsiyet, CD4+ T hücre sayısı ve tanı ile direnç testi arasında geçen süre açısından istatistiksel fark saptanmamış (p> 0.05); buna karşın iki grup arasında HIV-RNA düzeylerinde istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmuştur (p= 0.043) (Tablo VI). Primer ilaç direncine neden olan mutasyonlar genellikle enfektivite ve viral replikasyon kapasitesinde azalmaya neden olmaktadır19. Örneğin, M184V mutasyonu taşıyan virusla enfekte kişilerde viral yükün 0.6-0.8 log10 daha düşük olduğu bulunmuştur20. Çalışmamızda da HIV-RNA düzeyi, primer ilaç direnci saptanan grupta direnç saptanmayan gruba göre 0.3 log10 kopya/ml daha düşük saptanmıştır.
Örnek sayısı ve dağılımı ülkemizin tamamının temsili için yetersiz olmakla birlikte, ilaç direnci mutasyonu saptanan örneklerin illere göre dağılımı örnek sayısı ile doğru orantılı görünmektedir (Tablo I ve IV). Saptanan mutasyonların yıllara göre dağılımı belirgin bir artış veya azalma eğilimi göstermemektedir (Tablo V). Alttip dağılımı, CRF/CPX çeşitliliği ve sayısındaki artışa karşın, daha önce yapılan çalışmalarla uyumlu görünmekte; ancak daha ayrıntılı analiz ve sürekli takip gerektirmektedir. Afrika, eski Sovyetler Birliği Cumhuriyetleri ve Doğu Avrupa ile bağlantılı olabilecek sonuçlar, ülkemizdeki HIV epidemisinin karmaşıklığına işaret etmektedir15,21-23.
Rehberlerde ART'ye başlanmadan önce direnç testi yapılması önerilmektedir4-8. Çalışmamızda, tanı alma tarihi ile direnç testi arasında geçen süre ortalama 18.4 haftadır (Tablo VI). Son yıllarda laboratuvarımızda rutin amaçlı test edilen örneklerde bu süre giderek kısalmakta, tanı konulduktan hemen sonra direnç testi için örnek gönderilmektedir.
HIV enfeksiyonunda CD4+ T hücre sayısı sürekli bir azalma göstermektedir. Bu nedenle ani ve belirgin bir düşme ve tekrar normal düzeye yükselmenin gözlendiği akut dönem dışında, çoğunlukla enfeksiyonun süresi ile ters orantılı bir şekilde giderek azalan düzeylerde saptanmaktadır. Çalışmamızda ortalama CD4+ T hücre sayısı düşük (280.3 hücre/mm3) saptanmıştır. Primer ilaç direnci saptanan ve saptanmayan kişiler arasındaki farklılık ise istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır (p> 0.05) (Tablo VI). Bu bulgu ülkemizde enfeksiyonun genellikle geç dönemde tanındığı şeklinde yorumlanmıştır.
Sonuç olarak, çalışmamızda ART almayan kişilerde saptanan yüksek primer direnç oranı (%10), direnç testinin, HIV enfeksiyonu tedavisinin yönlendirilmesinde ayrılmaz bir öge olduğunu ve kullanılacak ilk ilaç kombinasyonunun seçiminde yol gösterici olacağını ortaya koymuştur.
KAYNAKLAR
İletişim (Correspondence):
Dr. Tülay Yalçınkaya,
Türkiye Halk Sağlığı Kurumu,
Mikrobiyoloji Referans Laboratuvarları Daire Başkanlığı,
Sağlık Mahallesi Adnan Saygun Caddesi No: 55
06100 Sıhhiye, Ankara, Türkiye.
Tel (Phone): +90 312 565 5000,
E-posta (E-mail): ktyalcinkaya@yahoo.com