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基因测序揭示美国HIV病毒起源于1971年

作者:测序中国来源:测序中国 日期:2016-11-08

HIV首次进入美国的时间长期以来一直有争议。虽然有证据表明它在20世纪70年代进入美国,但只分析了1980年之前来自非洲的样品的菌株基因组。

如今,由亚利桑那大学和剑桥大学的研究人员领导的一个小组开发了一种样品制备技术,类似于那些为分析高度降解的古代DNA而开发的样品制备技术,利用它来从1978年和1979年存档患者样品中提取、扩增和测序病毒基因组。测序基因组后,研究人员能够将这些基因组放在一个系统发育树中,结果显示导致在美国流行的毒株可能是在1971年从加勒比进入纽约市。

这项研究10月26日发表在《Nature》杂志上,提供了证据表明在1981年HIV/AIDS被正式发现之前,该病毒已在美国流行了大约10年。主要作者Michael Worobey说,新测序的病毒基因组显示,纽约的广泛多样性表明这是一个关键中枢,而旧金山受限制的多样性表明这是一个后续散发地。

此外,研究人员对来自“零号患者”(即当时认为的第一个HIV病人)的样品进行测序,测序数据显示,没有生物学或历史证据表明他是美国的真正第一个病人,实际上B亚型感染者在此之前已出现。

HIV进入美国的时间比之前认为的早10年

在这项研究中,研究人员分析了一组男性的样本,这些男性是1984AIDS研究的一部分,其中384人是1978年开始的乙型肝炎病毒(HBV)研究的一部分。以前的研究发现,6.6%的这些男性为HIV阳性。研究人员选择了33个样本,并试图对它们进行测序。此外,他们测试了来自旧金山HBV研究的第二组患者的2,231个样本,发现3.7%HIV血清阳性。在该队列中,他们选择了20个进行全基因组测序。

由于从归档样品中分析基因组材料的困难性,研究人员最终只能从他们选择分析的53个样品中的8个样品中获得足够的RNA和测序数据。样品长期储存在福尔马林固定石蜡包埋的蜡块中高度降解。此外,当回收RNA时,其通常低于可定量的限定值。作者写道,“对逆转录病毒RNA进行扩增的初步尝试一直失败,在20世纪70年代样品中只存在短片段的病毒RNA。”

所以,研究人员开发了一种他们称之为“jackhammering”的方法。Worobey解释,基本上,“我们覆盖整个基因组与核苷酸的微小重叠片段”,以提高捕获病毒基因组的几率。

该方法提高了研究人员检测病毒RNA和从样品中回收完整病毒基因组的能力。他们使用大组引物在单独的池中扩增许多短片段,产生在池之间有重叠但在同一池中没有重叠的扩增子。接下来,研究人员进行初步的多重扩增步骤以浓缩靶RNA。Worobey说,“我们想要确保在管中只有一条病毒RNA…这样你不会把它弄丢。”接下来,他们使用逆转录酶制备cDNA,然后富集目标,并在测序之前进行最终扩增步骤。

研究人员最终测序和组装了8个(5个纽约市样品和3个旧金山样品)HIV基因组。系统发育分析显示这些HIV基因组是在非洲之外测序的最古老的基因组,但不是HIV进化史上最古老的分支。

通过观察基因组的多样性,研究人员能够以约99%的概率确定,HIV首先从纽约登陆美国,然后传播到旧金山和加利福尼亚的其他城市。

作者写道,“该研究突出了早期归档样本中完整病毒基因组及历史分析的重要性,如果没有这些,对HIV/AIDS流行病中这些早期突出事件的详细描述是不可能的。”

参考文献:1970s and ‘Patient 0’ HIV-1 genomes illuminate early HIV/AID Shistory in North America. Nature (2016) doi:10.1038/nature19827.

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转自《测序中国》

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