研究意义和目的：随机对照临床实验(HPTN052)研究表明,HIV-1先阳者通过早期抗病毒治疗(early-ART)可以有效降低家庭内的传播。说明ART在治疗的同时还发挥预防作用,通过分子流行病学信息排除家庭外感染的情况下,早期ART的预防效果由90%提升至96%。在中国,一项针对全国单阳家庭的回顾性调查也支持ART在单阳家庭中的预防作用,而中国的研究未做分子水平的调查。因此从分子水平上了解目前中国双阳家庭夫妻间的传播关系,了解来自家庭外感染的情况,可以为中国的回顾性调查结果提供数据支持。广西省是中国艾滋病疫情较严重的地区之一,也是单阳和双阳家庭报告人数最多的省,因此被选为首要调查现场。同时,依托该样本对以下几个方面进行研究：首先,特殊重组病毒的鉴定。特殊重组病毒(unique recombination forms, URF)在HIV分子流行病学领域具有重要意义,不仅可以反映出毒株来源地区的超感染情况,也可能成为新的流行株。中国主要流行株之一的CRF07BC就是B亚型和C亚型的重组毒株。广西地区有多种HIV亚型的流行株,容易导致URF的出现,对URF的鉴定可以对当地的分子流行病学提供信息。其次,传播方向的判定。在现场调查中,有首次检测夫妻双方即为阳性的情况,称为首次双阳家庭样本。传播关系可以通过分子进化分析确定,但传播方向只能通过问卷调查采集相关信息。因此从实验室水平判断传播方向可以验证和补充流行病学资料的不足。最后,传播病毒序列特征的分析。HIV传播过程中的瓶颈效应目前没有定论,对供者和受者体内病毒序列的分析,寻找与传播或建立感染相关的分子水平变化,为中国HIV-1的传播和疫苗研究提供相关线索。研究方法：1.样本选取自广西地区单阳家庭随访队列和首次双阳家庭,共获取配对样本47对份,及单边样本60份。其中配对样本来自随访队列的为20份,来自首次双阳家庭的为27份。选取样本原则以距离转阳时间最近且双方采样时间最近的原则,首次双阳家庭样本则选取确定HIV-1感染的样本。2.提取血浆样本RNA,扩增1.2kb pol区(包括蛋白酶区全部99个氨基酸和逆转录酶前304个氨基酸)和env膜蛋白C2V5区。通过pol和env基因系统进化初步判断配对样本传播关系。部分不确定样本进一步使用单基因组扩增方法(SGA)并结合流行病学信息综合分析。3.样本中的特殊重组病毒通过扩增全长基因组分析重组断点。4.通过单基因组扩增方法扩增样本C2V5区序列,计算样本序列的基因距离建立模型从而判定双阳家庭的传播方向。5.通过分析C2V5区的SGA序列,研究供者和受者的氨基酸变化特征从而预测与传播相关的生物学因素。研究结果：1.传播关系的判断通过RT-PCR扩增pol区获得135条序列,env C2V5区118条序列。共有42对配偶序列扩增成功。通过两个基因的系统进化树分析,SGA方法和流行病学资料判定传播关系如下：37对(37/42,88%)是家庭内传播,3对(3/42,7%)为家庭外传播,2对(2/42,5%)无法确定传播关系。通过SGA方法判断了4对样本,2对属于家庭内,2对无法确定。依据两个基因系统进化树中校验值≥80的标准,获得pol和env的传播对的平均基因距离分别为0.009和0.05。37对家庭内传播样本亚型分析结果如下：CRF01_AE(29/37,78.4%), CRF08_BC (5/37,13.5%), CRF07_BC(2/37,5.4%), URF(1/37,2.7%).所有样本按pol区进行亚型分析,结果如下：CRF01_AE (108/135,80%), CRF08_BC (19/135,14%), CRF07_BC(6/135,4.5%), URF(2/135,1.5%)。2.特殊重组病毒的全长鉴定本次研究中发现了一例特殊重组毒株并建立了配偶之间的传播。通过重组断点分析证实：该病毒由CRF01_AE和CRF08_BC片段重组而成,其中以CRF01AE为主,膜区来自CRF08_BC。对该重组病毒配偶间的SGA序列分析得出,在传播过程中,受者体内毒株的PNGS数目较供者体内部分的毒株少。V3loop勺氨基酸变化具有明显的选择性。3.传播方向的判断通过SGA扩增技术获得28对具有传播关系的序列共933条,平均16条/人。根据HIV-1瓶颈效应和病毒早期进化动力学特征建立传播方向的判定方法。测试已发表文献的样本数30对,28对检验正确(93.3%)；检测广西样本中已知传播方向样本12对,10对检验正确(83.3%)。检测首次双阳家庭样本16对,有13对传播方向与流行病学资料一致(81.2%),有3对不一致(18.8%)。4.传播病毒序列特征的分析28对传播对中,19对(68%)传播对是单病毒传播,这与异性传播途径具有较高的瓶颈效应一致。虽然各别样本具有PNGS数目减少的现象,但是供者(donor)和受者(recipient)之间无统计学差异。6例BC亚型传播对中,5例受者的病毒均是R5嗜性,这与BC重组亚型只有R5传播现象一致；22例CRF01_AE传播对中,13例受者(59%)是R5嗜性,3例(14%)是X4嗜性,6例(27%)为双嗜性,这与最近报道CRF01_AE有很高比例的非R5嗜性相一致。传播对的氨基酸变异以HXB2定位,有10个位点发生变异频率较高且有择弱而优的趋势。3D展示图发现部分位点出现在空间表位的保守区。结论：本次研究首次通过系统进化方法对广西双阳家庭HIV-1的传播状况进行调查。得出88%(37)的调查对象为家庭内传播,亚型以CRF01_AE和CRF08_BC为主。提示该地区的双阳家庭以家庭内传播为主,应启动早期ART治疗作为预防策略。依据基因距离模型判断首次双阳家庭样本的传播方向,13对(81.2%)与流行病学资料一致。通过全长扩增鉴定了一例特殊重组病毒由CRF01_AE和08BC组成,提示应对这一类重组病毒进行监测以防止成为新的流行毒株。通过病毒序列特征分析发现CRF01_AE传播对中双嗜性和X4嗜性毒株比例较高,提示CRFO1_AE疾病进程较快和非R5嗜性病毒的传播有关,同时发现传播病毒的氨基酸变化特征与毒株逃逸和维持空间构象有关。