Clinical Implications of Minority HIV-1 Resistant Variants

Abstract

Aquesta tesi doctoral per compendi de publicacions avalua la importància clínica de les variants del VIH-1 minoritàries que alberguen mutacions de resistència. La primera publicació presenta una avaluació sistemàtica de la PCR específica d'al·lel (ASPCR) com a eina per detectar variants víriques minoritàries que amb mutacions de resistència a la transcriptasa inversa (M184V, M184I) i proteasa (regions de D30N), així com a la envolta (V38A). A la segona publicació, utilitzem aquesta tècnica conjuntament amb d'altres per caracteritzar amb alta resolució la dinàmica de pèrdua de mutants M184V a pacients infectats amb el VIH-1 resistents a múltiples tractaments i que interrompen tractament amb inhibidors de la transcriptasa inversa i continuen amb inhibidors de la proteasa. Aquest estudi mostra que la ASPCR es pot utilitzar per calcular la fitness de variants al·lèlics particulars in vivo i ajuda a millorar la nostra comprensió de dinàmica de la quasispecie viral en presència i absència de tractament antiretroviral. La tercera publicació mostra com es pot aplicar la detecció de mutants minoritàries a l'estudi de la resistència antiretroviral primària, duplicant o triplicant la prevalença de mutacions de resistència en comparació amb seqüenciació poblacional de virus a plasma. A la quarta publicació, mostrem que dones embarassades infectades pel VIH-1 i naive als antiretrovirals freqüentment seleccionen mutacions de resistència a antiretrovirals amb barrera baix genètica durant teràpia antiretroviral limitada a l'embaràs; de nou, la freqüència de mutacions de resistència augmenta més de dues vegades amb l'assaig d'ASPCR. Aquests descobriment te implicacions clíniques importants, doncs les dones que seleccionin mutacions de resistència durant la teràpia antiretroviral limitada a l'embaràs tenen més risc de fracassar a un tractament antiretroviral després del part. A la cinquena publicació demostrem que la detecció de variants minoritàries resistents als anàlegs de la transcriptasa inversa no-nucleòsids s'associa a un increment del risc de fracàs virològic a una primera línea de tractament antiretroviral amb efavirenz als pacients que prenen el fàrmac correctament. En resum, aquest treball demostra que les variants del VIH minoritàries resistent, que sovint no es detecten pels assaigs de resistències estàndards, modifiquen la resposta al tractament antiretroviral i per això són d'una importància clínica essencial.

This doctoral thesis by compendium of publications addresses the clinical relevance of minority HIV-1 variants harboring resistance mutations. The first publication presents a systematic evaluation of allele-specific polymerase chain reaction (ASPCR) as a tool to detect low-frequency viral variants harboring resistance mutations in the reverse transcriptase (M184V, M184I) and protease (D30N)-coding regions of pol, as well as in env (V38A). In the second publication, we use this technique alongside others to characterize with high resolution the decay dynamics of M184V mutants in subjects infected with multidrug-resistant HIV-1 who interrupt treatment with reverse transcriptase inhibitors and continue protease inhibitors. This study shows that ASPCR can be used to estimate the fitness of particular allelic variants in vivo and helps to improve our understanding of quasispecies dynamics in the presence and absence of therapy. The third publication shows how detection of low-frequency mutants can be applied to the surveillance of primary antiretroviral resistance, increasing the prevalence of resistance mutations by 2 to 3-fold relative to using bulk sequencing of plasma viruses. In the fourth publication, we show that antiretroviral naïve HIV-1-infected pregnant women frequently select resistance mutations to drugs with low-genetic barrier during pregnancy-limited antiretroviral therapy; again, the frequency of resistance mutations increases more than two-fold using the ASPCR assay. These findings have important clinical implications, given that women selecting resistance mutations during pregnancy-limited antiretroviral therapy may be more likely to fail postpartum antiretroviral therapy. In the fifth publication we demonstrate that pre-existing minority variants harboring resistance to non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors more than triple the risk of virological failure to first-line efavirenz-based antiretroviral therapy in drug-adherent subjects. In summary, this work demonstrates that minority HIV-1 resistant variants, which are often missed by standard viral population sequencing assays, do modify antiretroviral therapy outcomes and therefore are of major clinical importance.