Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI1766810.15789/2220-7619-HPP-17668ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleHIV protein profile characteristics in patients with first-time detected infectionХарактеристика белкового профиля ВИЧ у пациентов с впервые выявленной инфекциейDavydenkoV. S.ДавыденкоВ. С.
Russian Federation

Junior Researcher, Laboratory of Immunology and Virology of HIV Infection, PhD Student

младший научный сотрудник лаборатории иммунологии и вирусологии ВИЧ-инфекции, аспирант

shenna1@yandex.ruOstankovaYuliia V.ОстанковаЮлия Владимировна
Russian Federation

PhD (Biology), Head of the Laboratory of Immunology and Virology HIV-Infection; Senior Researcher, Laboratory of Molecular Immunology

к.б.н., зав. лабораторией иммунологии и вирусологии ВИЧ-инфекции; старший научный сотрудник лаборатории молекулярной иммунологии

shenna1@yandex.ruSchemelevA. N.ЩемелевА. Н.
Russian Federation

Junior Researcher, Laboratory of Immunology and Virology of HIV Infection

младший научный сотрудник лаборатории иммунологии и вирусологии ВИЧ-инфекции

shenna1@yandex.ruSerikovaE. N.СериковаЕ. Н.
Russian Federation

Researcher, Laboratory of Immunology and Virology of HIV Infection

научный сотрудник лаборатории иммунологии и вирусологии ВИЧ-инфекции

shenna1@yandex.ruTotolianA. A.ТотолянА. А.
Russian Federation

RAS Full Member, DSc (Medicine), Professor, Head of the Laboratory of Mollecular Immunology, Director; Head of the Department of Immunology

академик РАН, д.м.н., профессор, зав. лабораторией молекулярной иммунологии, директор; зав. кафедрой иммунологии

shenna1@yandex.ruSt. Petersburg Pasteur InstituteФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени ПастераI. Pavlov First St. Petersburg State Medical UniversityФГБОУ ВО Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова МЗ РФ13082024311020241447958082005202409082024Copyright ©; 2024, Davydenko V.S., Ostankova Y.V., Schemelev A.N., Serikova E.N., Totolian A.A.Copyright ©; 2024, Давыденко В.С., Останкова Ю.В., Щемелев А.Н., Серикова Е.Н., Тотолян А.А.2024Davydenko V.S., Ostankova Y.V., Schemelev A.N., Serikova E.N., Totolian A.A.Давыденко В.С., Останкова Ю.В., Щемелев А.Н., Серикова Е.Н., Тотолян А.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/17668

The HIV-infection continues to be one of the most large-scale epidemics worldwide. Many techniques have been developed to detect this disease, but the Western blot based on the identification of specific viral proteins remains the most commonly used method that allows to monitor ongoing viral processes. Despite discussions regarding the criteria for a positive test assessment and selection of a minimum number of viral proteins to reliably interpret the data, a very few studies on the protein profiles in HIV-infected patients, particularly in the Russian Federation are available. The aim of this study was to assess the prevalence of HIV viral proteins in a group of people with newly diagnosed infections analyzing 2566 blood samples from individuals with newly diagnosed HIV infection for reference testing. The samples were assessed using ELISA and IHL techniques, followed by western blotting. Subsequently, the following viral proteins were analyzed to assess HIV life cycle and the predominance of its different stages: gp160, gp120, gp41, p55, p40, p24, p17, p66, p51, and p31. For comparison, gp110/120 was chosen as the reference protein due to its lowest prevalence frequency among all env gene products comprising 96.06%. A significantly reduced prevalence frequency was found for several protein groups: GAG — p55 (80.91%), p40 (72.14%), nucleocapsid p18/17 (67.37%); POL proteins — p68/66 (89.57%), p52/51 (81.91%), p34/31 (86.02%). Significant differences in frequency of viral proteins between age and sex groups are shown. Hypotheses explaining the obtained data are presented. By aligning anti-viral protein antibody profile with the course of the infection and patient’s condition, it will be possible to identify patterns and take necessary measures for early diagnostics with extended results, such as duration of the infection, viral load, and disease severity.

Эпидемия ВИЧ-инфекции остается одной из крупнейших в мире. Для диагностики данного заболевания разработан большой ряд методик, однако наиболее распространенным методом остается Вестерн-блот. Данный метод, основанный на определении специфических вирусных белков, позволяет оценить протекающие вирусные процессы. Несмотря на дискуссии относительно критериев положительного результата и выбора минимального набора вирусных белков для достоверной интерпретации полученных результатов, количество исследований белковых профилей ВИЧ-пациентов различных групп остается недостаточным, особенно в контексте Российской Федерации. Цель работы заключалась в оценке частот встречаемости вирусных белков ВИЧ у группы пациентов с впервые выявленной инфекцией. Материалом служили 2566 образцов сыворотки крови, поступивших от лиц с впервые выявленной инфекцией, для референсного анализа на ВИЧ. Осуществляли анализ методами ИФА и ИХЛА с последующим иммуноблоттингом. В дальнейшем для оценки жизненного цикла вируса и преобладания его отдельных стадий анализировали следующие вирусные белки: gp160, gp120, gp41, p55, p40, р24, p17, p66, p51, p31. Референсным белком для сравнения был выбран gp110/120 в связи с наименьшей частотой встречаемости среди группы продуктов гена env — 96,06%. Обнаружена достоверно сниженная частота встречаемости следующих белков различных групп: группы GAG — p55 (80,91%), p40 (72,14%), нуклеокапсида p18/17 (67,37%); группы POL — p68/66 (89,57%), p52/51 (81,91%), p34/31 (86,02%). Показаны достоверные отличия частот вирусных белков между возрастными группами, в том числе в зависимости от пола. Представлены гипотезы, интерпретирующие полученные данные. Сопоставление профиля антител к вирусным белкам с течением инфекционного процесса и состоянием пациента позволит обнаружить закономерности и принимать необходимые меры по оперативной диагностике с расширенными результатами, такими как срок инфицирования, вирусная нагрузка и тяжесть течения.

Human immunodeficiency virusWestern blotprotein profileprofile frequenciesenvpolgagвирус иммунодефицита человекавестерн-блотбелковый профильчастоты встречаемости профиляenvpolgagАнуфриева Е.В., Серикова Е.Н., Останкова Ю.В., Щемелев А.Н., Давыденко В.С., Рейнгардт Д.Э., Зуева Е.Б., Тотолян А.А. Структура распределения маркеров некоторых гемоконтактных инфекций среди лиц из пенитенциарных учреждений // ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии. 2023. Т. 15, № 3. С. 95–104. [Anufrieva E.V., Serikova E.N., Ostankova Yu.V., Shchemelev A.N., Davydenko V.S., Reingardt D.E., Zueva E.B., Totolian A.A. The structure of some blood-borne infections distribution among persons from penitentiary institutions the markers. VICh-infektsiya i immunosupressii = HIV Infection and Immunosuppressive Disorders, 2023, vol. 15, no. 3, pp. 95–104. (In Russ.)] doi: 10.22328/2077-9828-2023-15-3-95-104Балде A.Л., Щемелев А.Н., Останкова Ю.В., Бумбали С., Валутите Д.Э., Давыденко В.С., Серикова Е.Н., Зуева Е.Б., Ануфриева Е.В., Скворода В.В., Васильева Д.А., Эсауленко Е.В., Семенов А.В., Тотолян А.А. ВИЧ у беременных женщин Гвинейской Республики: частота встречаемости и молекулярно-генетические особенности // ВИЧ-инфекция и иммуносупрессии. 2023. Т. 15, № 2. С. 59–69. [Balde T., Shchemelev A.N., Ostankova Yu.V., Boumbaly S., Valutite D.E., Davydenko V.S., Serikova E.N., Zueva E.B., Anufrieva E.V., Skvoroda V.V., Vasileva D.A., Esaulenko E.V., Semenov A.V., Totolian A.A. HIV in pregnant women group in the Republic of Guinea: frequency and genetic characteristics. VICh-infektsiya i immunosupressii = HIV Infection and Immunosuppressive Disorders, 2023, vol. 15, no. 2, pp. 48–58. (In Russ.)] doi: 10.22328/2077-9828-2023-15-2-48-58Мулик А.Б., Улесикова И.В., Мулик И.Г., Назаров Н.О., Попов С.Ф., Шатыр Ю.А. Гендерная специфика поведенческого риска ВИЧ-инфицирования // Экология человека. 2020. Т. 27, № 1. С. 50–58. [Mulik A.B., Ulesikova I.V., Mulik I.G., Nazarov N.O., Popov S.F., Shatyr Y.A. Gender peculiarities of behavioral risk of hiv infection. Ekologiya cheloveka = Human Ecology, 2020, vol. 27, no. 1, pp. 50–58. (In Russ.)] 10.33396/1728-0869-2020-1-50-58О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2022 году: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2023. 386 c. [On the state of sanitary and epidemiological welfare of the population in the Russian Federation in 2022: State report. Moscow: Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 2023. 386 p. (In Russ.)] URL: https://rospotrebnadzor.ru/upload/iblock/b50/t4kqksh4b12a2iwjnha29922vu7naki5/GD-SEB.pdfОстанкова Ю.В., Давыденко В.С., Щемелев А.Н., Зуева Е.Б., Виролайнен П.А., Тотолян Арег А. Определение тропизма ВИЧ у лиц с вирусологической неэффективностью антиретровирусной терапии в Архангельской области // Проблемы особо опасных инфекций. 2022. № 3. С. 120–128. [Ostankova Yu.V., Davydenko V.S., Shchemelev A.N., Zueva E.B., Virolainen P.A., Totolian A.A. Determination of HIV Tropism in Patients with Antiretroviral Therapy Failure in Arkhangelsk Region. Problemy osobo opasnykh infektsiy = Problems of Particularly Dangerous Infections, 2022, no. 3, pp. 120–128. (In Russ.)] doi: 10.21055/0370-1069-2022-3-120-128Справка «ВИЧ-инфекция в Российской Федерации на 31 декабря 2020 г.». ФБУН Центральный НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, Федеральный научно-методический центр по профилактике и борьбе со СПИДом, 2020. [Reference “HIV infection in the Russian Federation as of 31 December 2020”. Central Research Institute of Epidemiology of Rospotrebnadzor, Federal Scientific and Methodological Centre for AIDS Prevention and Control, 2020. (In Russ.)]Угроза ВИЧ/СПИД: оценка уровня информированности и готовности работодателей (объединений и руководителей предприятий) противостоять данной угрозе: Социологическое исследование (1 этап). Женева: Международное бюро труда, 2007. [The HIV/AIDS Threat: Assessing the Awareness and Willingness of Employers (Associations and Managers) to Address the Threat: A Sociological Study (Phase 1). Geneva: International Labour Office, 2007. (In Russ.)]Черешнев В.А., Бажан С.И., Бахметьев Б.А., Гайнова И.А., Бочаров Г.А. Системный анализ патогенеза ВИЧ-инфекции // Успехи современной биологии. 2012. Т. 132, № 2. С. 115–140. [Chereshnev V.A., Bazhan S.I., Bakmetyev B.A., Gainova I.A., Bocharov G.A. Systems analysis of HIV pathogenesis. Uspehi sovremennoj biologii = Advances in Modern Biology, 2012, vol. 132, no. 2, pp. 115–140. (In Russ.)]Arhel N., Kirchhoff F. Host proteins involved in HIV infection: new therapeutic targets. Biochim. Biophys. Acta, 2010, vol. 1802, no. 3, pp. 313–321. doi: 10.1016/j.bbadis.2009.12.003Buck C.B., Shen X., Egan M.A., Pierson T.C., Walker C.M., Siliciano R.F. The human immunodeficiency virus type 1 gag gene encodes an internal ribosome entry site. J. Virol., 2001, vol. 75, no. 1, pp. 181–191. doi: 10.1128/JVI.75.1.181-191.2001Centers for Disease Control (CDC). Interpretation and use of the western blot assay for serodiagnosis of human immunodeficiency virus type 1 infections. MMWR Suppl., 1989, vol. 38, no. 7, pp. 1–7Chiu H.C., Wang F.D., Chen Y.A., Wang C.T. Effects of human immunodeficiency virus type 1 transframe protein p6* mutations on viral protease-mediated Gag processing. J. Gen. Virol., 2006, vol. 87, pt. 7, pp. 2041–2046. doi: 10.1099/vir.0.81601-0De Breyne S., Chamond N., Décimo D., Trabaud M.A., André P., Sargueil B., Ohlmann T. In vitro studies reveal that different modes of initiation on HIV-1 mRNA have different levels of requirement for eukaryotic initiation factor 4F. FEBS J., 2012, vol. 279, no. 17, pp. 3098–3111. doi: 10.1111/j.1742-4658.2012.08689.xEsteban J.I., Shih J.W., Tai C.C., Bodner A.J., Kay J.W., Alter H.J. Importance of western blot analysis in predicting infectivity of anti-HTLV-III/LAV positive blood. Lancet, 1985, vol. 2, no. 8464, pp. 1083–1086. doi: 10.1016/s0140-6736(85)90683-xFauci A.S. HIV and AIDS: 20 years of science. Nat. Med., 2003, vol. 9, no. 7, pp. 839–843. doi: 10.1038/nm0703-839Fiorentini S., Marini E., Caracciolo S., Caruso A. Functions of the HIV-1 matrix protein p17. New Microbiol., 2006, vol. 29, no. 1, pp. 1–10.Global HIV & AIDS statistics — Fact sheet / UNAIDS 2023 epidemiological estimates. URL: https://www.unaids.org/en/resources/fact-sheet (08.05.2024)Goudsmit J., Lange J.M., Paul D.A., Dawson G.J. Antigenemia and antibody titers to core and envelope antigens in AIDS, AIDS-related complex, and subclinical human immunodeficiency virus infection. J. Infect. Dis., 1987, vol. 155, no. 3, pp. 558–560. doi: 10.1093/infdis/155.3.558Hausler W.J. Jr., Getchell J.P. Report of the Fourth Consensus Conference on HIV Testing sponsored by the Association of State and Territorial Public Health Laboratory Directors (ASTPHLD). Infect. Control Hosp. Epidemiol., 1989, vol. 10, no. 8, pp. 354–367. doi: 10.1086/646045Hess K.L., Hu X., Lansky A., Mermin J., Hall H.I. Lifetime risk of a diagnosis of HIV infection in the United States. Ann. Epidemiol., 2017, vol. 27, no. 4, pp. 238–243. doi: 10.1016/j.annepidem.2017.02.003Huang S.C., Smith J.R., Moen L.K. Contribution of the p51 subunit of HIV-1 reverse transcriptase to enzyme processivity. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1992, vol. 184, no. 2, pp. 986–992. doi: 10.1016/0006-291x(92)90688-hLange J.M., Paul D.A., Huisman H.G., de Wolf F., van den Berg H., Coutinho R.A., Danner S.A., van der Noordaa J., Goudsmit J. Persistent HIV antigenaemia and decline of HIV core antibodies associated with transition to AIDS. Br. Med. J. (Clin. Res. Ed.), 1986, vol. 293, no. 6560, pp. 1459–1462. doi: 10.1136/bmj.293.6560.1459Mahathir M. Women at greater risk of HIV infection. Arrows Change, 1997, vol. 3, no. 1, pp. 1–2.McManus M., Henderson J., Gautam A., Brody R., Weiss E.R., Persaud D., Mick E., Luzuriaga K.; PACTG 356 Investigators. Quantitative Human Immunodeficiency Virus (HIV)-1 Antibodies Correlate With Plasma HIV-1 RNA and Cell-associated DNA Levels in Children on Antiretroviral Therapy. Clin. Infect. Dis., 2019, vol. 68, no. 10, pp. 1725–1732. doi: 10.1093/cid/ciy753McManus M., Karalius B., Patel K., Persaud D., Luzuriaga K.; Pediatric HIV/AIDS Cohort Study. Quantitative HIV-1-specific antibodies as predictors of peripheral blood cell-associated HIV-1 DNA concentrations. AIDS, 2020, vol. 34, no. 8, pp. 1117–1126. doi: 10.1097/QAD.0000000000002525Mehta S.U., Rupprecht K.R., Hunt J.C., Kramer D.E., McRae B.J., Allen R.G., Dawson G.J., Devare S.G. Prevalence of antibodies to the core protein P17, a serological marker during HIV-1 infection. AIDS Res. Hum. Retroviruses, 1990, vol. 6, no. 4, pp. 443–454. doi: 10.1089/aid.1990.6.443Miyauchi K., Curran A.R., Long Y., Kondo N., Iwamoto A., Engelman D.M., Matsuda Z. The membrane-spanning domain of gp41 plays a critical role in intracellular trafficking of the HIV envelope protein. Retrovirology, 2010, vol. 7: 95. doi: 10.1186/1742-4690-7-95Ostankova Y.V., Shchemelev A.N., Boumbaly S., Balde T.A.L., Zueva E.B., Valutite D.E., Serikova E.N., Davydenko V.S., Skvoroda V.V., Vasileva D.A., Semenov A.V., Esaulenko E.V., Totolian A.A. Prevalence of HIV and Viral Hepatitis Markers among Healthcare Workers in the Republic of Guinea. Diagnostics (Basel), 2023, vol. 13, no. 3: 378. doi: 10.3390/diagnostics13030378Shchemelev A.N., Ostankova Y.V., Zueva E.B., Semenov A.V., Totolian A.A. Detection of patient HIV-1 drug resistance mutations in Russia’s Northwestern Federal District in patients with treatment failure. Diagnostics (Basel), 2022, vol. 12, no. 8: 1821. doi: 10.3390/diagnostics12081821Schmidt T., Schwieters C.D., Clore G.M. Spatial domain organization in the HIV-1 reverse transcriptase p66 homodimer precursor probed by double electron-electron resonance EPR. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2019, vol. 116, no. 36, pp. 17809–17816. doi: 10.1073/pnas.1911086116Soto-Rifo R., Limousin T., Rubilar P.S., Ricci E.P., Décimo D., Moncorgé O., Trabaud M.A., André P., Cimarelli A., Ohlmann T. Different effects of the TAR structure on HIV-1 and HIV-2 genomic RNA translation. Nucleic Acids Res., 2012, vol. 40, no. 6, pp. 2653–2667. doi: 10.1093/nar/gkr1093Zaongo S.D., Sun F., Chen Y. Are HIV-1-specific antibody levels potentially useful laboratory markers to estimate HIV reservoir size? A Review. Front. Immunol., 2021, vol. 12: 786341. doi: 10.3389/fimmu.2021.786341