Feeds:
Beiträge
Kommentare

Posts Tagged ‘hiv’

ResearchbloggingPhilipp sagt:

– zum Beispiel, wo er überall war.

Dabei rede ich nicht von öden Dias aus vom Athenurlaub der Tante, sondern von zwei wahren Kosmopoliten.
Unsere Reisenden sind weit rumgekommen, wenn auch nur als blinde Passagiere, die alles andere als gewollt sind – überall wo Menschen sind, findet man sie. Anhand des Weges eines der beiden Reisenden kann man sogar den Weg der Menschheit auf dem Globus nachvollziehen.
Wovon ich hier rede? Von HIV-1, dem AIDS-Erreger, und von Mycobacterium tuberculosis, dem Erreger der Tuberkulose.

Hier möchte ich zwei Reviews namens Global phylogeography of Mycobacterium tuberculosis and implications for tuberculosis product development sowie (etwas angestaubt) Travel and the spread of HIV-1 genetic variants zum Thema vorstellen, erschienen in The Lancet.

Beide Erreger unterscheiden sich in einem signifikantem Punkt: Bei Mycobacterium tuberculosis gibt es keinen horizontalen Gentransfer sowie keine besonders hohe Mutationsrate, während HIV-1 rekombinieren kann und eine hohe Mutationsrate aufweist, weshalb sich im Laufe der Jahrzehnte viele verschiedene Subtypen ausgebildet haben.
Unter horizontalem Gentransfer versteht man den Transfer von DNA von einem Individuum zu einem anderem ohne geschlechtliche Fortpflanzung; so können manche Escherichia coli-Bakterien bestimmte Resistenzen (z.B. gegen Antibiotika oder Schwermetallle) auf andere Individuen innerhalb der Population übertragen. M. tuberculosis kann dies, für den Menschen glücklicherweise, nicht – weshalb Individuen einer Subpopulationen untereinander kaum zu unterscheiden sind, weltweit hat man bis jetzt nur 6 verschiedene Abstammungslinien entdeckt. Hier die Weltkarte* aus der Veröffentlichung, in der die dominanten Abstammungslinien einander gegenüber gestellt werden:

weltkarte_tub

Wie man sieht ist vor allem Abstammungslinie Nr. 4 weltweit dominant, was man vermutlich auf einen Gründereffekt zu Beginn der weltweiten Verbreitung des Erregers zurückschließen kann. (Von einem solchen Effekt spricht man, wenn wenige Individuen eine neue Population begründen, und so wesentlich weniger mögliche Genausprägungen als in der Hauptpopulation existieren – Beispiel: 20 schwarzhaarige Menschen besiedeln eine Insel, 200 Jahre später hat ein Großteil der Nachkommen wahrscheinlich immer noch schwarzes Haar)

Bevor wir mit M. tuberculosis zum Ende kommen wollen wir uns kurz noch Rekombination bei HIV mit den Konsequenzen für die weltweite Verteilung des Virus anschauen.
HIV ist ein diploides RNA-Virus, das bedeutet das sein Genom als RNA (und nicht als DNA wie bei uns Menschen) in 2 Kopien vorliegt. Ist ein Mensch mit zwei verschiedenen, aber nah verwandten HIV-Subtypen infiziert, so kann es zwischen beiden zu homologer Rekombination kommen: grob gesagt bricht ein RNA-Stück ab und wird in ein anderes RNA-Molekül eingehängt.

Das Resulatat nennt man, wenn es in 3 Individuen mit epidemiologisch unverknüpfter Krankheitsgeschichte identifiziert werden kann, eine circulating recombinant form – zur Zeitpunkt der Veröffentlichung waren 14 dieser Formen identifiziert, bis jetzt sind mehr als 20 bekannt. allerdings gibt es auch URFs, unique recombinant forms; HIV-Subtypen, die besonders in Gegenden mit hoher HIV-Übertragung in einzelnen Kranken identifiziert werden können. Die hohe Rekombinationsrate erschwert das Erstellen einer logisch zusammenhängenden Karte der weltweiten Verbreitung der Subtypen, hier die Karte** aus der Veröffentlichung mit den jeweils dominanten Subtypen:

weltkarte_hiv1

Wie man sieht ist in der westlichen Welt vor allem Subtyp B verbreitet, und auch hier sieht man wieder einen Gründereffekt, wie schon bei der Tuberkulose beschrieben. Interessant ist auch die hohe Vielfalt an Subtypen in Zentralafrika, was darauf hinweist, das HIV ursprünglich wohl aus Afrika stammt – der Ort mit der höchsten genetischen Varianz ist meist auch der Ursprungsort.

Wozu jetzt die beiden Karten? Welchen (medizinischen) Sinn könnte es haben, solche Karten zu erstellen?

Die Antwort liegt ja schon in der Frage; die Behandlung für verschiedene Subtypen/Abstammungslinien muss die Unterschiede berücksichtigen. Für HIV liegt das Problem schon am Fokus der Forschung; da in der „ersten“ Welt geforscht wird, werden die meisten klinischen Studien größtenteils an Patienten infiziert mit dem Subtyp B durchgeführt, weshalb (unter Umständen) das Medikament für einen anderen Subtyp bzw. eine andere CRF irgendwo anders nicht wirkt. Für M. tuberculosis gilt dies auch, auch hier sorgt die genetische Variabilität der Abstammungslinien für mögliche Resistenzen gegenüber einer Medikamententherapie.

Anhand der Karten der weltweiten Verbreitung lässt sich bei einem infizierten Patient auf den wahrscheinlichen Subtyp zurückschließen, der dann über molekulare Marker (wie z.B. Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs), einzelne Basenaustausche in der RNA/DNA, welche spezifisch für den Subtyp sind) bestätigt wird, so dass eine auf den Patienten zugeschnittene Therapie begonnen werden kann.
Natürlich gilt hier auch das, was ich schon im Artikel über multiresistente Tuberkulose gesagt hatte – eine Probe aus dem Körper des Patienten ist nur ein wahlloses Ziehen wie beim Lotto, es können sich also verschiedene Subtypen/CRFs/URFs in einem Patienten vor der Identifizerung verstecken.

P.S.: Toll, wie schon das Review zur weltweiten Verbreitung von M. tuberculosis anfängt: „It is profoundly disturbing that the means of combating tuberculosis—a disease that kills someone every 16 seconds—are a 100-year-old diagnostic test, a vaccine that was developed 80 years ago, and drugs that have remained fundamentally unchanged for the past 40 years.“

* Diese Graphik wurde von Sebastien Gagneux und Peter M Small erstellt und erschien zusammen mit ihrem Paper "Global phylogeography of Mycobacterium tuberculosis and implications for tuberculosis product development” in Lancet Infect Dis 2007; 7, Seite 328-337
** Diese Graphik wurde von Luc Perrin, Laurent Kaiser und Sabine Yerly erstellt und erschien zusammen mit ihrem Paper "Travel and the spread of HIV-1 genetic variants” in Lancet Infect Dis 2003; 3, Seite 22-27

S GAGNEUX, P SMALL (2007). Global phylogeography of Mycobacterium tuberculosis and implications for tuberculosis product development The Lancet Infectious Diseases, 7 (5), 328-337 DOI: 10.1016/S1473-3099(07)70108-1
L PERRIN, L KAISER, S YERLY (2003). Travel and the spread of HIV-1 genetic variants The Lancet Infectious Diseases, 3 (1), 22-27 DOI: 10.1016/S1473-3099(03)00484-5

Advertisements

Read Full Post »

HIV Replikation

Bastian sagt:

Heute ist Welt-Aids-Tag, deshalb hier ein kurzes animiertes Video in dem nett anschaulich gezeigt wird wie sich HIV vermehrt.

Read Full Post »

ResearchbloggingBastian sagt:

Die meisten Leute denken bei den Anfängen von HIV sicherlich an die Welle von Infektionen in den 80ern wo sich der Virus erstmals einer breiteren Masse von Menschen zeigte. Weniger bekannt ist es da schon, dass die älteste, nachgewiesene Infektion mit HIV von 1959 stammt.

Doch wie alt ist das HI-Virus denn nun wirklich? Dieser Frage ging ein Team von Forschern um Michael Worobey von der University of Arizona nach. Dafür untersuchten sie in Paraffin eingebettete Gewebeproben aus Kinshasa die zwischen 1958 und 1960 entnommen & fixiert worden waren. Und in einem Fall, einer Probe eines Lymphknotens aus dem Jahre 1960, wurden sie fündig und konnten die RNA von HIV-1 nachweisen.

An sich ist das nun nicht so spannend, denn immerhin stammt die älteste nachgewiesene Probe wie gesagt aus dem Jahre 1959. Doch das Team hat mit Hilfe der Bioinformatik einen Datensatz bestehend aus alten und aktuellen Sequenzen analysiert.

Die genauen Details spare ich mir an dieser Stelle mal, denn die Mathematik dahinter ist nicht ganz so trivial wie man meinen könnte und zumindest ich mag das hier nicht vereinfacht darstellen, aber prinzipiell arbeitet man mit dem Prinzip der Molecular Clock.
Für den Fall das man die Mutationsrate für den betrachteten Fall bestimmen kann ergibt sich nämlich eine Beziehung zwischen den Sequenzunterschieden im Erbgut und der verstrichenen Zeit. Ermittelt man nun die Unterschiede in den Sequenzen kann man daraus auf die Evolutionsdauer schliessen.

Und genau dies haben die Forscher getan, und dabei festgestellt, dass es das HI-Virus vermutlich schon seit Anfang des 20. Jahrhundertes existiert. Bleibt wohl nicht viel als dann bald mal den 100ten Geburtstag von HIV zu feiern.

Michael Worobey, Marlea Gemmel, Dirk E. Teuwen, Tamara Haselkorn, Kevin Kunstman, Michael Bunce, Jean-Jacques Muyembe, Jean-Marie M. Kabongo, Raphaël M. Kalengayi, Eric Van Marck, M. Thomas P. Gilbert, Steven M. Wolinsky (2008). Direct evidence of extensive diversity of HIV-1 in Kinshasa by 1960 Nature, 455 (7213), 661-664 DOI: 10.1038/nature07390

Read Full Post »