Μοριακή εξέλιξη ιών του ανθρώπου και εφαρμογές στη μοριακή επιδημιολογία

Abstract

The purpose of this PhD thesis was the application of phylogenetic methodology on virus’ molecular data in order to make epidemiological inferences. For this reason three viruses were studied, the Human Immunodeficiency Virus (HIV), the Severe Acute Respiratory Syndrome CoronaVirus (SARS-CoV) and the Hepatitis C Virus (HCV). For HIV we studied the distribution of recombination frequency and the distribution of phylogenetic information. More specifically we found that recombination was not randomly distributed across the genome and more specifically it was associated with genetic similarity. Moreover we found that: a) the phylogenetic information is not uniformly distributed across the genome, b) recombination disrupts the phylogenetic information content and c) there is a relationship between phylogenetic information and genetic similarity. For SARS-CoV we studied the taxonomy and we tested for the scenario of recombinant origin. More specifically we found that the virus was phylogenetically closer to Group II and that there is no evidence of recent recombination intergroup event. For HCV we studied recombination and the origin of the genotypes. More specifically we found that there is closer relationship between genotypes 1 and 4, which might be related to the similar resistance of these genotypes in ribavirininterferon therapy. Moreover we studied the molecular clock of the virus and we found that the virus is evolving faster than it was previously thought and that it fits the strict clock only for the E2-P7-NS2 region, but not for NS5B. Finally we studied the expansion of the epidemic in Greece for subtypes 1a, 1b, 3a and 4a and we estimated that the introductions happened in 1927, 1950, 1970 and 1940 respectively.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως σκοπό την εφαρμογή μεθόδων φυλογενετικής συμπερασματολογίας σε μοριακά δεδομένα ιών που προσβάλλουν τον άνθρωπο με σκοπό την εξαγωγή επιδημιολογικών συμπερασμάτων. Στα πλαίσια της διατριβής μελετήθηκαν τρεις ιοί, ο ιός της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV), ο κοροναϊός του οξέως αναπνευστικού συνδρόμου (SARS-CoV) και o ιός της Ηπατίτιδας C (HCV). Στον ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας μελετήθηκε ο ανασυνδυασμός και η φυλογενετική πληροφορία. Πιο συγκεκριμένα βρέθηκε ότι ο ανασυνδυασμός δε συμβαίνει τυχαία κατά μήκους του γονιδιώματος του HIV και ότι σχετίζεται με τη γενετική ομοιότητα. Επίσης βρέθηκε ότι: α) η φυλογενετική πληροφορία δεν κατανέμεται ομοιόμορφα κατά μήκους του γονιδιώματος, β) ο ανασυνδυασμός εκφυλίζει τη φυλογενετική πληροφορία και γ) ότι η φυλογενετική πληροφορία σχετίζεται με τη γενετική ομοιότητα. Στον ιό του οξέως αναπνευστικού συνδρόμου μελετήθηκε η ταξινόμησή του και ελέγχθηκε το σενάριο του ανασυνδυασμού. Συγκεκριμένα βρέθηκε ότι ταξινομικά είναι πλησιέστερα στην Ομάδα ΙΙ των κοροναϊών, ενώ δε φαίνεται κάποιο πρόσφατο γεγονός δια-ομαδικού ανασυνδυασμού. Στον ιό της Ηπατίτιδας C μελετήθηκε ο ανασυνδυασμός και η καταγωγή των γονότυπων. Συγκεκριμένα βρέθηκε πιο κοντινή σχέση μεταξύ των γονότυπων 1 και 4, γεγονός που μπορεί να σχετίζεται με την παρόμοια αντοχή τους στη θεραπευτική αγωγή ριμπαβιρίνης ιντερφερόνης. Επιπλέον μελετήθηκε το μοριακό ρολόι του ιού και βρέθηκε ότι ο ιός εξελίσσεται ταχύτερα από ότι είχε θεωρηθεί αρχικά και ότι ακολουθεί το σταθερό ρολόι στην περιοχή E2-P7-NS2, αλλά όχι στην NS5B. Τέλος, μελετήθηκε η επέκταση της επιδημίας στην Ελλάδα για τους υπότυπους 1a, 1b, 3a και 4a και εκτιμήθηκε ότι οι εισαγωγές τους έγιναν το 1927, το 1950, το 1970 και το 1940 αντίστοιχα.