HIV分子传播网络指导的MSM传播风险模型的建立与评估

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hello_junz
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目的:艾滋病(Acquired Immune Deficiency Syndrome,AIDS)由人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus,HIV)感染导致的重大传染性疾病,目前仍无法彻底治愈且无疫苗研发。2014年,联合国艾滋病规划署提出了全球控制艾滋病的目标:“3个90%”。截至2019年底,我国关于AIDS防治“三个90%”数据依次为:75.7%,89.7%,95.3%,防治取得显著成效。艾滋病传播途径由静脉吸毒转变为以性接触传播为主,国家监测数据显示,男男性行为人群(Men Who Have Sex With Men,MSM)中每100人中约有8人感染艾滋病病毒,具有很高的感染风险,重点人群的防治形势仍然严峻,需要科学指导精准干预。流行病学调查,是指通过流行病学方法研究某类疾病或卫生事件的发生发展及其决定因素。流行病学调查过程中的关键是信息收集,问卷调查并对问卷结果统计分析,为研究提供准确、可靠的资料。流行病学分析传播风险也存在一些问题,如存在隐私泄漏的风险;受传统观念和社会歧视的影响导致社会期望偏移,感染者可能隐瞒接触史等重要的个人信息;基于流行病学调查获得的风险因素,无法反映感染者本身的异质性(如遗传因素等),利用研究对象的均值获取到针对总体并非针对个体的风险因素。分子传播网络分析是近年来兴起的分子流行病学分析方法,利用HIV基因型耐药检测产生的HIV-1 pol基因序列,进行病毒相似性分析,根据患者携带HIV毒株的基因相似性推定毒株在人群间的传播情况。目前HIV分子传播网络分析主要应用于(1)揭示网络中的关键人群,指导精准干预;(2)揭示地区之间的病毒传播方向,揭示驱动疫情传播的关键因素;(3)评估干预措施控制病毒传播的效果;(4)预测HIV疫情未来的发的趋势。分子传播网络分析可以通过多种指标评价感染者的传播风险:链接数(link)、度、传播网络评分(Transmission Network Score,TNS)、网络中新增感染者人数等。链接是指两个节点之间的连线,度是指传播网络中单个节点链接其他节点的边的条数,网络中个体链接的数量越多,意味着传播HIV的可能性就越高;基于度可以计算TNS,TNS在0~1之间,评分越高,潜在的传播风险越高;新近感染者具有较高的病毒载量,代表更大的传播可能性,新增感染者人数越多,表示网络中HIV的传播更活跃。此外,也可利用分子簇的再生指数、再生指数结合比例检出率等网络参数相结合等方法判断网络中的传播风险。值得注意的是,以往分子传播网络分析的研究主要是对B亚型毒株的研究,我国HIV流行毒株与国外不同,我国基因型包括CRF07_BC(41.3%)、CRF01_AE(32.7%)、CRF08_BC(11.3%)、B亚型(4.0%)及多种流行重组型(Circulating Recombinant Form,CRF)和独特重组型(unique recombinant form,URF),开展HIV分子网络研究更具挑战性和复杂性,并且处于分子传播网络中人群的流行病学特点尚不明确,更需要融合二者优势的模型进行HIV传播风险的评估。本研究选择我国HIV疫情中等地区辽宁省沈阳市为研究现场,纳入2016-2018年沈阳市全部新诊断的HIV感染者为研究对象,将分子传播网络分析与流行病学因素相结合,建立风险预测模型,对MSM人群的HIV传播风险进行量化,了解该人群HIV传播风相关险因素,为控制传播HIV提供靶向干预指导。研究方法:1、实验对象:2016-2018年沈阳市新诊断HIV感染者。收集患者抗逆转录病毒治疗前的血浆样本及基线信息。本研究经过中国医科大学附属第一医院伦理委员会批准。2、HIV-1 pol基因序列巢式PCR扩增:取HIV-1阳性血浆,按照QIA amp RNA Mini Kit试剂盒说明书标准操作规程,从感染者140μl血浆中提取出60μl病毒RNA。利用巢式PCR进行HIV-1 pol区基因片段(HXB2:2352-3352)扩增。3、测序及序列排列比对:测得序列利用Vector NTI 8.0软件包中的Contig Express组件拼接返回的序列。使用HIV Database在线工具HIV align进行序列排列比对、手工编辑。保留覆盖蛋白酶区1-99氨基酸和逆转录酶区1-234氨基酸长度为1000bp(HXB2:2253-3252)的序列。4、病毒序列亚型鉴定及分类:利用Fast Tree 3.0构建以N亚型为外围的最大似然系统进化树(Maximum Likelihood phylogenetic Tree,ML Tree),采用GTR+G+I核苷酸替代模型及SH检验(Shimodaira Hasegawa-like test,SH Test)计算进化树节点支持值,判断病毒基因型的标准为支持值>90。5、分子传播网络的构建及传播风险评价:通过基因距离(Genetic Distance,GD)阈值敏感性分析,获得CRF01_AE与CRF07_BC亚型与B亚型的基因距离阈值。应用在线工具HIV-TRACE(http://hivtrace.datamonkey.org/hivtrace)构建沈阳市主要流行毒株CRF01_AE、CRF07_BC与B亚型的分子传播网络。通过计算网络内个体链接数评价传播风险。6、流行病学数据的收集:建模对象根据上述分子传播网络构建情况,按照分子簇传播风险以及倾向性评分匹配原则进行筛选,于2020年3-9月对上述推荐调查对象进行招募和问卷调查。调查问卷内容包括社会人口学及性行为特征等信息。调查对象使用唯一的编号(Patient identification,PID)标识。按照研究方案进行问卷数据收集、汇总和质量控制。7、模型的建立:利用SPSS26.0对数据进行分析。对于资料采用率或构成比进行描述性分析,采用卡方检验比较分布差异;以分子簇内个体的链接数为因变量,经Logistic单因素回归并通过Enter法多因素分析,建立模型。8、模型的评价:通过H-L检验评价模型的拟合效果;利用C-statistic检验的统计量评价模型的区分度。利用AUC判断模型判别能力的优劣,诊断比值比(Diagnostic Odds Ratio,DOR)判断模型的判别效果等;采用Bootstrap重抽样方法进行模型的内部验证(Model Validation)。结果:1、2016-2018年沈阳市主要流行的HIV亚型沈阳市(2016-2018年数据)主要流行毒株为CRF01_AE(70.9%,1542/2174),CRF07_BC(18.1%,394/2174)与B亚型(4.5%,97/2174),还有13种亚型和重组复合体。2、构建2016-2018年沈阳市HIV分子传播网络阈值敏感性分析得出CRF01_AE与CRF07_BC最佳GD阈值为0.007替代/位点,B亚型为0.013替代/位点。2032条序列中的861条序列共生成239个分子簇,总体成簇率为42.4%(861/2032),分子簇大小范围为2~77个个体。CRF01_AE、CRF07_BC与B亚型的成簇率分别为40.4%(617/1541)、49.2%(194/394)、51.6%(50/97)。HIV分子传播网络内个体链接的中位数为1,第三四分位数为2。3、模型的建立与评价3.1建模对象的基本特征合计完成风险调查问卷385例。其中link≥2的个体占40.5%(156/385),link<2的个体占59.5%(229/385)。由于参与问卷调查的人群中85.2%(328/385)为MSM,故本研究对328名MSM进行分析建模。3.2 MSM人群HIV传播风险预测模型的风险因素经Logistic回归分析筛选,以下风险因素进入最终模型:有男性偶遇/商业性伴(OR=7.939,95%CI=4.369~14.427,P<0.001)、CD4+T细胞计数≥350个/ml(OR=2.123,95%CI=1.255~3.594,P=0.005)、确诊HIV阳性前HIV检测次数≥5次(OR=2.03,95%CI=1.042~3.954,P=0.038)、不了解性伴感染状态(OR=1.709,95%CI=1.015~2.877,P=0.044)3.3.模型的评价与验证H-L检验的卡方值为4.6(P=0.799>0.05),模型拟合效果良好;模型C-statistic检验的统计量AUC为0.763,提示模型具有良好的区分度。MSM人群的HIV传播风险模型的不同概率值可以代表不同风险程度。预测模型的4个变量在1000个重抽样Bootstrap样本中出现的频率分别为90.3%、61.5%、60.7%、54.1%,表明这4个变量均有较好可信性。结论:1、沈阳市的主要HIV流行亚型为CRF01_AE、CRF07_BC、与B,同时存在多种循环重组株和非典型重组毒株。2、构建CRF01_AE与CRF07_BC毒株分子传播网络的最适GD阈值与B亚型不同。3、MSM人群HIV传播风险预测模型包含的风险因素有:有男性偶遇/商业性伴、CD4+T淋巴细胞计数≥350个/ml、确诊HIV阳性前HIV检测次数≥5次、不了解性伴感染状态。4、基于HIV分子传播网络的MSM人群HIV传播风险预测模型具有较好的预测能力。
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