Replicative capacity and phenotypic sensitivity to antiretroviral compounds of HIV-1 strains from recently infected and chronically treated patients

Antiretroviral therapy induces the selection of HIV drug resistance strains, which occasionally are transmitted to other patients. A recombinant phenotypic assay was developed to understand the evolutionary dynamic of transmitted drug resistance, analyzing the replicative capacity (RC) conferred by protease (PR) and reverse transcriptase (RT) of viral strains from recently infected patients. In addition, it was used to investigate the influence of the viral genetic background of the integrase (IN) gene in selecting a specific resistance pathway, comparing the RC of the resistance mutations spontaneously selected in vivo to those of alternative resistance pathways introduced by site-direct mutagenesis. Selected genes were cloned in the pNL4-3mod HIV molecular clone, containing the GFP reporter gene and a cloning cassettes for the mentioned genes, which allow the cloning of the respective genes from clinical HIV strains. The RC was evaluated by measuring the fluorescence in cells infected in vitro. In recent infections, isolates bearing RT resistance mutations showed a RC comparable to that of wild type isolates and might have the same epidemic potential. Interestingly, wild type isolates from recent infections displayed a significantly lower RC than isolates from non-recent infections, suggesting an active role of the immune system (in greater health in recent infections) in selecting virus with lower RC. The data also revealed that the impact of PR resistance mutations on RC is much deeper than that of RT resistance mutations. Concerning the IN gene, clones with the G140S/Q148H combination showed a higher RC, compared to alternative mutational pathways, suggesting that the genetic background of HIV IN gene at baseline is not determinant for the selection of the naturally observed INSTI mutations. The results also confirmed that dolutegravir (DTG) has a high barrier against the development of resistance providing an explanation for its higher clinical efficacy.

La terapia antiretrovirale purtroppo può indurre la selezione di ceppi virali resistenti ai farmaci, che possono essere trasmessi ad altre persone. In questo studio è stato messo a punto un saggio fenotipico per comprendere la dinamica evolutiva delle resistenze trasmesse, confrontando la capacità replicativa (RC), e quindi il potenziale epidemico, conferiti dai geni della proteasi (PR) e della trascrittasi inversa (RT) di ceppi virali provenienti da pazienti con infezione recente. Inoltre il saggio fenotipico è stato impiegato per studiare l'influenza del background genetico del gene dell’integrasi (IN) nella selezione di uno specifico percorso di resistenza. I geni dei pazienti sono stati clonati in specifici cloni molecolari appartenenti alla famiglia dei pNL4-3mod dotati di gene reporter (Green Fluorescent Protein) e cassetta di clonaggio per i geni menzionati, provenienti dal virus dei pazienti. La RC è stata valutata misurando la fluorescenza emessa da cellule infettate in coltura. Nelle infezioni recenti (quindi con resistenze trasmesse), gli isolati con mutazioni di resistenza nella RT hanno mostrato una RC paragonabile agli isolati non mutati e potrebbero avere lo stesso potenziale epidemico. È interessante notare che gli isolati in tutte le infezioni recenti hanno mostrato una RC significativamente inferiore rispetto agli isolati nelle infezioni non trattate di vecchia data, suggerendo un ruolo attivo del sistema immunitario, in maggiore salute nelle infezioni recenti, nella selezione di virus con una RC inferiore. I dati inoltre hanno rilevato che l’impatto sulla RC delle mutazioni di resistenza nella PR è maggiore rispetto a quello delle mutazioni nella RT. Per quanto concerne l’IN, la combinazione G140S/Q148H in tutti i cloni ha determinato una RC più alta rispetto agli altri percorsi di resistenza, suggerendo che il background genetico del gene IN non è determinante per la selezione di specifici percorsi di resistenza osservati in vivo.