在感染的最初几周内，艾滋病毒的基因突变在破坏有效的早期免疫反应中发挥了关键作用。这一发现表明针对不太可能发生变异的局部病毒的疫苗是非常重要的。在马萨诸塞州总医院Ragon研究所、麻省理工学院和哈佛大学和麻省理工学院和哈佛大学Broad研究院研究人员的带领下，研究人员同样采用了已经彻底颠覆了人类基因组测序的下一代（next-generation）技术以研究艾滋病毒如何在感染后的头几个星期内就发生变异的。相关研究论文发表在PLoS Pathogens期刊上。
HIV-1基因多样性
Ragon和Broad研究人员运用一种称为焦磷酸测序的方法，同时对病患感染过程中数以百计的病毒变种进行测序。这些数据方便研究人员更深和更敏感的认识艾滋病毒感染病人循环系统中突变株的复杂性，以及随着时间的推移每一种突变株是如何发展的。这些基因数据结合详细的免疫分析使得研究人员能综合评价在艾滋病毒感染的关键急性期内病毒与宿主之间的相互作用。
该研究显示大部分在感染后的头几个星期内发生的早期、低频突变代表了HIV经历了迅速适应过程，以逃避那些负责辨识和清除感染艾滋病毒细胞的CD8+“杀手”T细胞的免疫反应。Ragon研究所教授、论文主要作者Todd Allen博士说：这些数据表明艾滋病毒能够迅速逃避试图遏制感染的免疫反应。
更重要的是，Allen指出他们的研究表明个别病人无法在发病早期持续性控制艾滋病毒，正是由于病毒能迅速逃逸一些重要的免疫反应。灵敏地评估病毒早期进化中整个艾滋病毒的基因组表明限制艾滋病毒的抗早期免疫反应的能力可能是疫苗成功与否的关键。他说：因此，控制高度可变的病原体如艾滋病毒的关键可能在于疫苗能否调节免疫反应以作用于那些无法成功变异的病毒中关键、高度保守的区域。
这项研究的一个重要组成部分是开发出了一种新型生物信息学工具来处理巨大和高度多样化的序列数据集，能读取分析艾滋病毒完整基因组中成千上万的序列分析和基因突变。下一代测序方法帮助改造哺乳动物的基因组测序，哺乳动物的基因多样性程度高，以往强大的测序方法已不再适合检测高度可变的病原体如艾滋病毒基因。在这项研究中，研究人员能够运用这一技术方法从几十个感染者中成功测定艾滋病毒的整个基因组序列。
Broad研究所病毒基因组学部门主任、研究的领导者Matthew Henn博士说：“这项研究中的一部分基因组学和计算开发工具使研究人员了解艾滋病毒的完整基因组，以前所未有的分辨率确定病毒的遗传变异，使我们能够在患者体内获得有关病毒在感染过程中是如何改变的详细信息”。
努力开发有效防治艾滋病毒的疫苗已经被挫败，在很大程度上是因为病毒的迅速变异并有避免宿主的免疫反应的能力。然而哈佛医学院医学副教授Allen笔记指出：艾滋病毒是不能随意变异的，某些突变会导致病毒的复制能力大大削弱。
更准确地了解艾滋病毒在患者体内演变、HIV的突变可能为设计出能遏制和可能完全治愈感染患者更有效的疫苗提供新思路。Ragon研究所正在利用这些研究结果，探寻和测试通过限制变异与逃避免疫能力来发挥抗HIV作用的新型疫苗。
这项研究是由国立卫生研究院国家过敏和传染病部门、比尔和梅林达·盖茨基金会、卫生和人类服务部研究所资助。(生物谷 Bioon.com)
doi:10.1371/journal.ppat.1002529
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Whole Genome Deep Sequencing of HIV-1 Reveals the Impact of Early Minor Variants Upon Immune Recognition During Acute Infection.
Matthew R. Henn, Christian L. Boutwell, Patrick Charlebois, Niall J. Lennon, Karen A. Power, Alexander R. Macalalad, Aaron M. Berlin, Christine M. Malboeuf, et al.
Deep sequencing technologies have the potential to transform the study of highly variable viral pathogens by providing a rapid and cost-effective approach to sensitively characterize rapidly evolving viral quasispecies. Here, we report on a high-throughput whole HIV-1 genome deep sequencing platform that combines 454 pyrosequencing with novel assembly and variant detection algorithms. In one subject we combined these genetic data with detailed immunological analyses to comprehensively evaluate viral evolution and immune escape during the acute phase of HIV-1 infection. The majority of early, low frequency mutations represented viral adaptation to host CD8+ T cell responses, evidence of strong immune selection pressure occurring during the early decline from peak viremia. CD8+ T cell responses capable of recognizing these low frequency escape variants coincided with the selection and evolution of more effective secondary HLA-anchor escape mutations. Frequent, and in some cases rapid, reversion of transmitted mutations was also observed across the viral genome. When located within restricted CD8 epitopes these low frequency reverting mutations were sufficient to prime de novo responses to these epitopes, again illustrating the capacity of the immune response to recognize and respond to low frequency variants. More importantly, rapid viral escape from the most immunodominant CD8+ T cell responses coincided with plateauing of the initial viral load decline in this subject, suggestive of a potential link between maintenance of effective, dominant CD8 responses and the degree of early viremia reduction. We conclude that the early control of HIV-1 replication by immunodominant CD8+ T cell responses may be substantially influenced by rapid, low frequency viral adaptations not detected by conventional sequencing approaches, which warrants further investigation. These data support the critical need for vaccine-induced CD8+ T cell responses to target more highly constrained regions of the virus in order to ensure the maintenance of immunodominant CD8 responses and the sustained decline of early viremia.
