ワシントンDCにおけるHIVの多様性、系統学、および薬剤耐性の特性評価

背景：ワシントンDCには、HIVが2.0％のHIV有病率を伴うHIVの負担が高くなっています。この都市は、幅広いHIVバリアントを含む可能性のある国内および国際的なハブです。しかし、米国資本におけるHIVの進化的歴史を評価するために、GenBankでDCのシーケンスはほとんどありません。この一般的な目標に向けて、ここでは広範なシーケンスデータを分析し、DCのHIV多様性、系統、および薬剤耐性変異（DRM）を調査します。 方法：13 DCクリニックでケアを受けているHIV+患者の縦断的観察研究であるDCコホートの一部として、2015年まで感染した参加者から分子HIV-1配列を収集しました。シーケンスは、コホートの人口統計、リスク、および臨床データとペアになり、系統、ネットワーク、および集団の遺伝的推論の最尤、ベイジアンおよび合体アプローチを使用して分析されました。INT（〜864 bp）の223人の参加者から601シーケンスを分析し、PR/RT（〜1497 bp）の1,659人の参加者から2,810シーケンスを分析しました。 結果：INTおよびPR/RTシーケンスの99および94％は、それぞれサブタイプBとして識別され、14の非Bサブタイプも検出されました。米国生まれの感染者の系統分析では、HIVの人口サイズは時間の経過とともにほとんど変化しないため、多様性の有意な減少がないことが示されました。INTシーケンスの13.5％を2つまたは3つのシーケンスの14のクラスターに分類し、PR/RTシーケンスの39.0％が2〜32シーケンスの203クラスターに分析されました。INTシーケンスの3.6％を2つのシーケンスの4つのクラスターに分類し、PR/RTシーケンスの10.6％に2〜7シーケンスの76クラスターに分析しました。すべてのネットワーククラスターは、系統解析で検出されました。HIVの有病率が最も高いZIPコードでは、クラスター化されたシーケンスのより高い割合が見つかりました（r = 0.607; P <0.00001）。INT（17.1％）とPR/RT（39.1％）の両方に対してDRMの高い有病率を検出しましたが、適応選択の下で特定されたのは8つのINTおよび12 PR/RTアミノ酸のみが識別されました。私たちは、テストのために十分なサンプルサイズを持つ5つのよくサポートされたクラスターで、主な危険因子（男性と異性愛者とセックスをする男性）と遺伝子型との間に有意な（p <0.0001）関連を観察しました。 議論：分子データと臨床および人口統計データのペアリングは、ワシントンDCのHIV集団ダイナミクスに関する新しい洞察を提供しました。クラスタリングが発生する集団と地理的位置の特定は、HIVの伝播を中断するための積極的な監視努力を通知し、補完することができます。

BACKGROUND: Washington DC has a high burden of HIV with a 2.0% HIV prevalence. The city is a national and international hub potentially containing a broad diversity of HIV variants; yet few sequences from DC are available on GenBank to assess the evolutionary history of HIV in the US capital. Towards this general goal, here we analyze extensive sequence data and investigate HIV diversity, phylodynamics, and drug resistant mutations (DRM) in DC. METHODS: Molecular HIV-1 sequences were collected from participants infected through 2015 as part of the DC Cohort, a longitudinal observational study of HIV+ patients receiving care at 13 DC clinics. Sequences were paired with Cohort demographic, risk, and clinical data and analyzed using maximum likelihood, Bayesian and coalescent approaches of phylogenetic, network and population genetic inference. We analyzed 601 sequences from 223 participants for int (~864 bp) and 2,810 sequences from 1,659 participants for PR/RT (~1497 bp). RESULTS: Ninety-nine and 94% of the int and PR/RT sequences, respectively, were identified as subtype B, with 14 non-B subtypes also detected. Phylodynamic analyses of US born infected individuals showed that HIV population size varied little over time with no significant decline in diversity. Phylogenetic analyses grouped 13.5% of the int sequences into 14 clusters of 2 or 3 sequences, and 39.0% of the PR/RT sequences into 203 clusters of 2-32 sequences. Network analyses grouped 3.6% of the int sequences into 4 clusters of 2 sequences, and 10.6% of the PR/RT sequences into 76 clusters of 2-7 sequences. All network clusters were detected in our phylogenetic analyses. Higher proportions of clustered sequences were found in zip codes where HIV prevalence is highest (r = 0.607; P<0.00001). We detected a high prevalence of DRM for both int (17.1%) and PR/RT (39.1%), but only 8 int and 12 PR/RT amino acids were identified as under adaptive selection. We observed a significant (P<0.0001) association between main risk factors (men who have sex with men and heterosexuals) and genotypes in the five well-supported clusters with sufficient sample size for testing. DISCUSSION: Pairing molecular data with clinical and demographic data provided novel insights into HIV population dynamics in Washington, DC. Identification of populations and geographic locations where clustering occurs can inform and complement active surveillance efforts to interrupt HIV transmission.