S68G多型は、CRF01_AE株の薬剤耐性変異K65Rに関連した代償変異である

The S68G polymorphism is a compensatory mutation associated with the drug resistance mutation K65R in CRF01_AE strains.

• Shengjia Li
• Jinming Ouyang
• Bin Zhao
• Minghui An
• Lin Wang
• Haibo Ding
• Min Zhang
• Xiaoxu Han

抄録

背景:

ヒト免疫不全ウイルス1型（HIV-1）逆転写酵素のS68G変異の割合が増加しており，治療に失敗したCRF01_AE感染者ではK65R変異と密接に関連している．我々は，治療に失敗したCRF01_AE感染者におけるS68GとK65R二重変異の経時的な関連を探り，前者がヌクレオチド/ヌクレオシド系逆転写酵素阻害薬（NRTI）感受性とウイルス複製に果たす役割を明らかにすることを目的とした。

BACKGROUND: The rate of S68G mutation in human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) reverse transcriptase has increased and is closely related to the K65R mutation among CRF01_AE-infected patients who failed treatment. We aimed to explore the temporal association of S68G and K65R mutations and disclose the role of the former on susceptibility to nucleotide/nucleoside reverse transcriptase inhibitor (NRTI) and viral replication with the K65R double mutations among CRF01_AE-infected patients who failed treatment.

方法:

世界的なHIV薬剤耐性データベースに登録されている様々なサブタイプのHIV-1を対象に，S68GおよびK65R突然変異の発現状況を評価した．テノフォビル/ラミブジン/エファビレンツによる治療に失敗したCRF01_AE感染者4例を対象に、次世代シークエンシングを用いてS68GおよびK65R変異の時間的関連を解析した。S68G変異がNRTIに対する感受性および複製適性に及ぼす影響を、シュードウイルス表現型耐性アッセイおよび増殖競争アッセイを用いてそれぞれ解析した。

METHODS: The occurrence of S68G and K65R mutations was evaluated among HIV-1 of various subtypes in the global HIV Drug Resistance Database. The temporal association of S68G and K65R mutations was analyzed through next-generation sequencing in four CRF01_AE-infected patients who failed treatment with tenofovir/lamivudine/efavirenz. The impact of the S68G mutation on susceptibility to NRTI and replication fitness was analyzed using pseudovirus phenotypic resistance assays and growth competition assays, respectively.

結果:

S68G変異の頻度は、F型を除くほぼすべてのHIVサブタイプおよび治療経験のある患者で1.4～9.7％増加した。次世代シークエンシングの結果、CRF01_AE感染患者4人のうち3人でK65R変異に続いてS68G変異が発生していることが明らかになった。これら3人の患者では，表現型耐性アッセイで示されたように，K65R変異とK65R/S68G変異の間では，ジドブジン，テノフォビル，ラミブジンの半最大阻害濃度に有意な変化は検出されなかった．K65R変異株とK65R/S68G変異株を4:6、1:1、9:1で混合して13日間培養したところ、K65R/S68G変異株は投入比率に関係なくK65R変異株を凌駕した。

RESULTS: The frequency of the S68G mutation increased by 1.4-9.7% in almost all HIV subtypes and circulating recombinant forms in treatment-experienced patients, except subtype F. The S68G mutation often occurred in conjunction with the K65R mutation among RTI-treated patients, with frequencies ranging 21.1-61.7% in various subtypes. Next-generation sequencing revealed that the S68G mutation occurred following the K65R mutation in three of the four CRF01_AE-infected patients. In these three patients, there was no significant change detected in the half maximal inhibitory concentration for zidovudine, tenofovir, or lamivudine between the K65R and K65R/S68G mutations, as demonstrated by the phenotypic resistance assays. Virus stocks of the K65R and K65R/S68G mutations were mixed with 4:6, 1:1, and 9:1 and cultured for 13 days, the K65R/S68G mutants outgrew those of the K65R mutants irrespective of the input ratio.

結論:

S68Gは、HIV-1のCRF01_AE株において、NRTIによって選択されたK65Rの自然多型および代償変異である可能性がある。この変異はNRTIに対する感受性には影響しないが、K65R変異体の複製適性を向上させる。本研究は、CRF01_AE株のHIV逆転写酵素におけるS68G変異の役割を明らかにし、HIV-1の非Bサブタイプにおける薬剤耐性変異の解釈に新たな証拠を与えるものである。

CONCLUSIONS: S68G may be a natural polymorphism and compensatory mutation of K65R selected by NRTIs in the CRF01_AE strain of HIV-1. This mutation does not affect susceptibility to NRTI; however, it improves the replication fitness of K65R mutants. This study deciphers the role of the S68G mutation in the HIV reverse transcriptase of the CRF01_AE strain and provides new evidence for the interpretation of drug-resistant mutations in non-B subtypes of HIV-1.