Next-Generation Virus Genotyping for HIV-1 Surveillance and Clinical Management

Abstract

Tot i que la infecció pel virus de la immunodeficiència humana de tipus 1 (VIH-1) roman sense cura, la teràpia antiretroviral és capaç de bloquejar de manera persistent la replicació viral, limitant el dany al sistema immunitari. Aquest fet pot prevenir i/o revertir el deteriorament immunitari en la majoria de pacients, prolongant la seva esperança de vida i incrementant la seva qualitat. A més, el tractament antiretroviral és la eina disponible més eficaç per prevenir la posterior transmissió del virus. Una de les qüestions més crítiques en el tractament del VIH-1 son les mutacions de resistència. El VIH-1 es distribueix en quasispecies, fet que permet al virus adaptar-se i escapar ràpidament de l’efecte dels fàrmacs o de la pressió immunitària. També implica que mutacions minoritàries que poden ser potencialment rellevants també son presents, i poden passar desapercebudes pels assajos genotípics convencionals. En altres paraules, els metges poden perdre informació important necessària per optimitzar les opcions de tractament antiretroviral.

Mitjançant tècniques de seqüenciació massiva hem demostrat que les mutacions minoritàries de resistència als antiretrovirals poden ser clínicament importants en alguns pacients i quan es prescriuen règims antiretrovirals concrets. Vam trobar que les mutacions de resistència minoritàries pre-existents son clínicament rellevants en pacients que es presenten tard a la clínica amb una supressió immunològica avançada que comencen tractament amb inhibidors de la transcriptasa reversa no anàlegs de nucleòsids. La seva presència s’associa amb més risc de fracàs virològic. També hem observat que la presència d’aquestes mutacions minoritàries pot ser important pels individus infectats per VIH-1 que viuen en regions en vies de desenvolupament, on els pacients sovint son tractats amb règims de primera línia que contenen tenofovir sense un posterior monitoreig de la càrrega viral. Vam trobar que la prevalença de mutacions de resistència a tenofovir després d’un fracàs virològic és alta, i l’absència de genotipat podria comprometre la utilització del tenofovir com a règim de segona línia. Per tant, la vigilància de les resistències a tenofovir hauria de ser una prioritat tant en pacients naïve a tractament com en pacients experimentats, com a mínim mitjançant seqüenciació poblacional. Un altre missatge important és que fins a dia d’avui la transmissió de mutacions de resistència als inhibidors de la integrasa a Europa roman a nivells mínims. Ara que s’han convertit en una família de tractament que es prescriu freqüentment en països desenvolupats, podria portar a l’emergència de mutacions de resistència transmeses i a una necessitat de genotipar per les mutacions a integrasa en els propers anys.

Pel que fa a l’anàlisi de la presència de la mutació de resistència S282T en pacients co-infectats per VIH-1/hepatitis C, no la vam detectar en cap cas, i globalment s’ha vist en molt pocs pacients, amb una reversió a forma wild-type passades unes setmanes. A més, amb els nous règims anomenats agents antivirals directes els pacients es curen en la majoria de casos, sense necessitat de testar les mutacions de resistència abans d’administrar-los.

En general, la detecció de resistències minoritàries als fàrmacs pot ajudar a evitar fracassos virològics i prevenir la transmissió de variants resistents de VIH.

Although HIV-1 infection cannot be cured, antiretroviral therapy is able to persistently block virus replication, limiting the damage on the immune system. This can prevent and/or revert immune deterioration in most subjects, prolonging life expectancy and increasing its quality. Furthermore, antiretroviral treatment is the most effective tool available to prevent onward HIV-1 transmission. One of the most critical issues in HIV-1 treatment is resistance mutations. HIV-1 is distributed in quasispecies, which allows the virus to rapidly adapt and escape from adverse drug or immune pressure. It also implies that potentially relevant low-frequency mutants exist, which may go unnoticed by conventional genotypic assays. In other words, clinicians might miss important information to optimize antiretroviral treatment choices.

By using ultrasensitive sequencing techniques we have demonstrated that low frequency drug resistance mutations may be clinically important in certain patients and when prescribing particular antiretroviral regimens. We found that pre-existing low frequency drug resistance mutations are clinically relevant in subjects who present late to clinics with advanced immune suppression, who start treatment with non-analogue reverse transcriptase inhibitors, as its presence is associated with higher risk of virological failure. We have also observed that the presence of these minority mutations may be important for HIV-1 infected people living in low and middle income countries, where patients are often given first-line tenofovir containing regimens with no virological monitoring. We found that the prevalence of tenofovir resistance after virological failure is high, and absence of genotyping could compromise tenofovir use as second-line regimen. Therefore, surveillance of tenofovir resistance should be a priority in treated and naïve populations, at least by population sequencing. Another important message is that, to date, transmission of integrase strand transfer inhibitors (INSTIs) resistance in Europe remains at negligible levels. Now that they are frequently being prescribed in resource rich settings, this could lead to the emergence of transmitted resistance mutations and the need for integrase genotyping in the coming years.

Regarding the analysis of the presence of the resistance mutation S282T in HIV-1/HCV co-infected patients, we did not detect it, and globally it has only been observed in few patients, with reversion to wild-type viruses within several weeks. Also, prescribing new direct antiviral agents result in HCV cure in the majority of patients, with no need to test for drug resistance mutations before administration.

In general, detection of minority drug resistance may help to avoid virological failures and to prevent the transmission of drug resistant HIV.