Analysis of antibody neutralization specificities in human immunodeficiency virus type 2 infection

Media type: E-Book

Title: Analysis of antibody neutralization specificities in human immunodeficiency virus type 2 infection

Contributor: Rocha, Cheila Cristina Pereira Alves [VerfasserIn]

imprint: [Erscheinungsort nicht ermittelbar]: [Verlag nicht ermittelbar], 2013

Language: English

Identifier:

Origination:

University thesis: Dissertation, 2013

Footnote:

Description: Tese de doutoramento, Farmácia (Microbiologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2013 ; Dynamics of the neutralizing antibody response and resulting HIV-2 escape during acute and chronic infections and their impact on viral evolution and disease progression remain unknown. The aims of this thesis were: characterize Nab response and molecular and phenotypic evolution of HIV-2 in early infection, investigate Nab responses in HIV-2 chronically infected patients with memory B cell imbalances and characterize the neutralization phenotype of HIV-2 X4-tropic isolates from diverse disease stages. Broad and potent Nabs are elicited very early in HIV-2 infection, the potency of this response being associated with high evolutionary rates. Nab escape was associated with R5-to-X4 switch, increased diversity in V1 and V3 regions and changes in V3 conformation. These findings show that Nabs are the main driver of the rapid molecular and phenotypic evolution of HIV-2 in early infection. Despite the loss of memory B cells observed with disease progression, broad and potent Nabs were elicited throughout HIV-2 infection. Nabs were found to target the C2V3C3 envelope region and, in advanced disease stage, the gp36 ectodomain. These data suggest a role for other B cell subsets in the production and perpetuation of Nabs. HIV-2 X4-tropic viruses were found to be significantly more Nab resistant than R5 viruses (independently of disease stage) and late infection X4 isolates were significantly more Nab resistant than early infection X4 viruses. X4-tropism was associated with sequence changes and significant gain in the V3 loop secondary structure. The results prove that Nab resistance is an intrinsic feature of X4-tropic HIV-2 isolates, acquired through infection period, and is associated with amino acid and conformational changes in the V3 loop that favour R5-to-X4 switch. In conclusion, Nab responses emerge very early in infection, persist despite memory B cells imbalances and drive tropism switch, supporting a major role for Nabs in HIV-2 evolution.O Vírus da Imunodeficiência Humana do tipo 2 (HIV-2) foi identificado pela primeira vez como agente causal da Síndrome de Imunodeficiência Adquirida (SIDA) em 1986 numa colaboração entre cientistas e clínicos portugueses (Professora Maria Odette Santos Ferreira da Faculdade de Farmácia de Lisboa e Professor José Luís Champalimaud do Hospital Egas Moniz) e franceses (equipe de investigadores liderada pelo Professor Luc Montagnier do Instituto Pasteur em Paris). ; Embora este vírus seja semelhante ao HIV-1 em termos de organização estrutural e genómica, muitos aspectos distinguem as infecções provocadas por estes dois vírus. O HIV-2 é apenas responsável por pequenas epidemias nos países onde teve origem e em países vizinhos ou com relações históricas com estas regiões, em oposição ao HIV-1 que é responsável pela pandemia mundial. A maioria dos indivíduos infectados com HIV-2 apresenta cargas virais indetectáveis, contagem normais de células T CD4+ e ausência de progressão clínica. A resposta imunitária do hospedeiro ao HIV-2 também parece ser melhor comparativamente ao HIV-1, uma vez que a maioria dos indivíduos mantém fortes respostas celulares e humorais contra o vírus durante a fase crónica da infecção por HIV-2. Conhecer e compreender as interacções vírus-hospedeiro na infecção por HIV-2 poderá ser importante no desenho de vacinas, uma vez que as respostas imunitárias geradas contra o HIV-2 poderão ser mimetizadas na vacinação não só contra este vírus mas também contra o HIV-1. Uma das maiores diferenças entre as duas infecções é a produção de anticorpos neutralizantes de elevado espectro e potência nos indivíduos infectados por HIV-2. Estes anticorpos e outras respostas imunitárias poderão ser fundamentais no controlo da infecção e a base para a progressão mais lenta para SIDA observada nestes doentes. Contudo, muitos aspectos da infecção por HIV-2 permanecem por esclarecer, nomeadamente como é que os anticorpos neutralizantes controlam o vírus e como o vírus reage a estes anticorpos, em particular na infecção aguda. Perante este cenário, o objectivo geral desta tese foi conhecer melhor a resposta dos anticorpos neutralizantes na infecção por HIV-2 e explorar a forma como eles influenciam a evolução genética e fenotípica do vírus. A forma como o hospedeiro reage ao primeiro contacto com um agente infeccioso poderá ser determinante para o controlo e evolução da infecção. Desta forma, estudar a infecção primária por HIV-2 poderá elucidar sobre quais os mecanismos envolvidos no melhor controlo deste vírus comparativamente ao HIV-1. Uma vez que a maioria dos doentes infectados com HIV-2 são apenas diagnosticados na fase crónica da infecção, muito depois da seroconversão, torna-se extremamente difícil estudar a infecção aguda. Devido a este facto, ao contrário do que se passa na infecção por HIV-1, nada se sabe sobre a resposta imunitária e a evolução viral na infecção aguda por HIV-2. Esta lacuna no conhecimento sobre a infecção por HIV-2 levou ao primeiro objectivo desta dissertação: caracterizar a resposta em anticorpos neutralizantes e a evolução molecular e fenotípica do HIV-2 desde as fases iniciais e ao longo da infecção (capítulo 3). Estudar crianças infectadas por transmissão vertical constitui uma oportunidade única para conhecer a infecção aguda por HIV-2. Apesar de ser um evento raro, existem casos documentados de transmissão mãe-filho de HIV-2. Foram colhidas à nascença e ao longo de vários anos amostras de sangue de duas crianças nascidas de mães infectadas com HIV-2. A criança 1, nascida em 1998, foi diagnosticada com HIV-2, por PCR, aos 39 dias de vida e a criança 2, nascida em 1992, aos 27 dias de vida. A criança 1 nasceu com contagens de células T CD4+ normais e ausência de viremia, mas aos cinco anos de idade ocorreu um aumento drástico na carga viral em paralelo com o declínio das células T CD4+. Iniciou-se o tratamento, o que levou à recuperação virológica e imunológica. A criança 2 nasceu com encefalopatia apesar ter contagens de células T CD4+ normais e ausência de viremia. O tratamento foi iniciado de imediato, no entanto as opções terapêuticas existentes nessa altura (1992) eram muito limitadas. A carga viral aumentou e as células T CD4+ diminuíram, acabando a criança por falecer aos 9 anos. Foi extraído DNA de células de final de cultura de ambas as crianças de vários anos de infecção. O gene env foi amplificado, clonado e sequenciado. As sequências geradas foram analisadas em termos de diversidade genética, pressão selectiva, taxa de evolução nucleotídica e locais de glicosilação. Igualmente a partir das sequências geraram-se modelos estruturais da glicoproteina Env por homology modelling. Determinou-se o tropismo viral dos vírus de ambas as crianças à nascença e ao longo da infecção. Efectuaram-se ensaios de neutralização com os plasmas das crianças dos vários anos de infecção contra os seus vírus autólogos e, no caso da criança 1, também contra 5 vírus heterólogos, três R5 e dois X4. A diversidade nucleotídica e aminoacídica e os locais sobre selecção positiva foram significativamente maiores na criança 1 comparativamente à criança 2. Da mesma forma, a taxa de evolução viral na criança 1 foi quase o dobro da criança 2 e semelhante à taxa de evolução viral em indivíduos com infecção crónica por HIV-2 a fazerem tratamento antirretroviral, de onde se conclui que a rápida evolução molecular do HIV-2 começa logo no início da infecção. Ambas as crianças foram infectadas com vírus que utilizavam o coreceptor CCR5 (vírus R5) mas aos 5 anos de idade já possuíam vírus com tropismo para células exprimindo o co-receptor CXCR4 (vírus X4). Este foi o primeiro estudo em que se observou efectivamente uma alteração de tropismo R5 para X4 na infecção por HIV-2. De salientar que a transição de tropismo observada nestas crianças foi extremamente rápida, uma vez que vírus HIV-2 que utilizam o co-receptor X4 são geralmente encontrados em indivíduos infectados há vários anos e em fases avançadas da infecção. Desde o início de vida, a criança 1 apresentou uma forte resposta em anticorpos neutralizantes, tanto autóloga como heteróloga, particularmente contra vírus R5. A resposta contra vírus X4 foi significativamente mais fraca e diminuiu ao longo da infecção concomitantemente com o aparecimento das estirpes utilizadoras do co-receptor X4. A criança 2 desenvolveu uma resposta muito fraca contra vírus X4 autólogos, que decresceu rapidamente com a progressão da doença. Em ambas as crianças, a alteração no tropismo de R5 para X4, a diversificação das regiões V1 e V3 e a conversão da estrutura secundária da região V3 para conformação em β-hairpin foram associadas ao escape aos anticorpos neutralizantes. Os resultados indicam que na presença de uma forte resposta dos anticorpos neutralizantes (criança 1) a diversidade e a taxa de evolução viral são muito elevadas, ao passo que quando a pressão i...

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