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HIV-1 Resistenzentwicklung
nach Einsatz antiretroviraler Medikamentenregime zur
Prävention der Mutter-Kind-Übertragung von HIV
in Uganda und Tansania
Dissertation
Zur Erlangung des akademischen Grades des
Doktors der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.)
eingereicht im Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie
der Freien Universität Berlin
vorgelegt von
Andrea Hauser
aus Kiel
2012
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1 2 3 4 5 6 ... 126 127

Résumé du contenu

Page 1 - HIV-1 Resistenzentwicklung

HIV-1 Resistenzentwicklungnach Einsatz antiretroviraler Medikamentenregime zurPrävention der Mutter-Kind-Übertragung von HIV in Uganda und TansaniaDis

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10Resistenzlage am Anfang der Schwangerschaft gestellt und unter Beobachtung der Entwicklung dieser Parameter alle zwei Monate bei Bedarf korrigiert.

Page 3 - Inhaltsverzeichnis

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Page 4

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Page 5 - 1 Einleitung

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Page 6

ManuskriptVI Ergebnisse 1Drug-resistantHIV-1incellularDNAofTanzanianwomenfollowingWHO-recommendedantiretroviralprophylaxisforverticaltransmissionAndre

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ManuskriptVI Ergebnisse 2MethodsHIV-1infectedtreatment-naive,pregnantTanzanianwomenwererecruitedwithinanobservationalstudyatKyelaDistrictHospital(KDH)

Page 8

ManuskriptVI Ergebnisse 3(89%)women.Viralloadwasreducedtoamedianof1,747copies/mlplasma(IQR1,265-5,649)atweek1-2andincreasedagainto15,123copies/mlplasm

Page 9

ManuskriptVI Ergebnisse 4administrationafterintakeofNVP-SDwasfrequentlyshownforplasmavirus[12]andseemstoapplyalsoforresistanceincell-associatedHIV-DNA

Page 10

ManuskriptVI Ergebnisse 5PersistenceofresistanceinHIV-DNAofPBMCsmaynegativelyimpactsubsequentmaternalAZT-containingtreatment.Hence,inthecontextofresis

Page 11 - Einleitun

ManuskriptVI Ergebnisse 6Table 1:DrugresistantHIV-variantsinplasmaandPBMCsdetectedbyASPCRProportionofresistancemutationdelivery-2weeks4-6weeks12-16wee

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ManuskriptVI Ergebnisse 7051015202530PlasmaPBMCsPlasmaPBMCsPlasmaPBMCsAZTNVP3TC%p=0.7p=1.0p= 0.7p=1.0AZT(T215Y/F)AZT(K70R)NVP3TC051015202530PlasmaPBMC

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11Tabelle 1: WHO PMTCT-Leitlinien von 2001, 2006 und 2010 SSW: Schwangerschaftswoche; NVP: Nevirapin; AZT: Zidovudin; 3TC: Lamivudin, LPV: Lopinavir,

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ManuskriptVI Ergebnisse 8References1.ArriveE,NewellML,EkoueviDK, etal.Prevalenceofresistancetonevirapineinmothersandchildrenaftersingle-doseexposureto

Page 15

ManuskriptVI Ergebnisse 911.LoubserS,BalfeP,ShermanG,HammerS,KuhnL&MorrisL.DecayofK103NmutantsincellularDNAandplasmaRNAaftersingle-dosenevirapinet

Page 16 - . In der Routine hat sich

ManuskriptVI Ergebnisse10supplementarymaterial:QuantificationofHIVproviralDNAProviralDNAcopieswerequantifiedinDNAextractedfrombuffycoatbyTaqManreal-ti

Page 17

ManuskriptVI Ergebnisse1150µlwith12.5 µlgenomicDNAand(B)thecyclenumberinthesecondroundPCRwasreducedto20cycles.Theresultofthepre-treatmentsamplewasused

Page 18 - 2Zielsetzung

Manuskript VII Ergebnisse

Page 19

Manuskript VII Ergebnisse

Page 20 - 3Ergebnisse

Manuskript VII Ergebnisse

Page 21 - Er

Manuskript VII Ergebnisse

Page 22

Manuskript VII Ergebnisse

Page 23

Manuskript VII Ergebnisse

Page 24

12Die antiretroviralen Medikamente, die bis 2006 von der WHO zur Transmissionsprophylaxe vorgesehen waren (Tabelle 1), sind plazentagängige Reverse-

Page 25

Manuskript VII Ergebnisse

Page 26

Manuskript VII Ergebnisse

Page 27 - Er

Manuskript VII Ergebnisse

Page 28

Manuskript VII Ergebnisse

Page 29 - 4Diskussion

Manuskript VII Ergebnisse

Page 30

Manuskript VII Ergebnisse

Page 31

Manuskript VII Ergebnisse

Page 32

Manuskript VII Ergebnisse

Page 33

13ressourcenschwachen Endemiegebiete, der Zugang zu antiretroviralen Medikamenten unterschiedlicher Wirkstoffklassen ist meist noch stark eingeschränk

Page 34

14Abbildung 2: Resistenzmutationen, selektiert durch die Medikamente Zidovudin, Lamivudin und Nevirapin, geändert aus Johnson et al. 2011 [78] AZT

Page 35

153TC (Lamivudin, Dideoxy-Thiacytidin, Handelsname Epivir®) Für 3TC ist die genetische Barriere zur Resistenzentstehung gering. Bereits eine einzige

Page 36

16Asien [94]. Das SPREAD (Strategy to Control the Spread of HIV-1) Programm ermittelte sogar eine Prävalenz von 8,4% für 20 europäische Staaten und Is

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17Algorithmen identifiziert und bewertet werden. Die Vorhersagetools basieren auf Regeln, die entweder auf aktuellen Literaturdaten d.h. wissensbasier

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182Zielsetzung Zur Prävention der Mutter-Kind Übertragung von HIV-1 (prevention of mother-to-child transmission of HIV-1; PMTCT) in der weltweit meis

Page 39

19AZT/3TC/NVP-selektierte Schlüsselmutationen (AZT: K70R, T215Y, T215F; 3TC: M184V; NVP: K103N, Y181C) der RT vorgesehen. Da die ASPCR jedoch auf die

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2Die Dissertation wurde am Institut für Tropenmedizin und Internationale Gesundheit, Charité – Universitätsmedizin Berlin in der Arbeitsgruppe HIV/AID

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203Ergebnisse3.1Liste aller Einzelarbeiten Manuskript IDetection and quantification of minor human immunodeficiency virus type 1 variants harboring K

Page 42 - 5 Literatur

21Manuskript VIDrug-resistant HIV-1 in cellular DNA of Tanzanian women following WHO-recommended antiretroviral prophylaxis for vertical transmission

Page 43

223.3Manuskript I Detection and quantification of minor human immunodeficiency virus type 1 variants harboring K103N and Y181C resistance mutations i

Page 44

233.4Manuskript II Emergence and persistence of minor drug-resistant HIV-1 variants in Ugandan women after nevirapine single-dose prophylaxis Abstract

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243.5Manuskript III Dynamics of NVP-resistance development in HIV-1 of Ugandan mother-child pairs during 18 months after nevirapine single-dose exp

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253.6Manuskript IV Minor drug-resistant HIV type-1 variants in breast milk and plasma of HIV type-1-infected Ugandan women after nevirapine

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263.7Manuskript V Emergence of minor drug-resistant HIV-1 variants after triple antiretroviral prophylaxis for prevention of vertical HIV-

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273.8Manuskript VI Drug-resistant HIV-1 in cellular DNA of Tanzanian women following WHO-recommended antiretroviral prophylaxis for vertical

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283.9Manuskript VII Minor drug-resistant HIV-1 variants in Tanzanian women after antiretroviral prophylaxis for vertical transmission detecte

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294DiskussionDie zeitlich begrenzte Einnahme antiretroviraler Medikamentenregime zur Prävention der Mutter-Kind Übertragung von HIV birgt die Gefahr d

Page 51

3Inhaltsverzeichnis1 Einleitung ... 5 1.1 Die

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304.1Vergleich von ASPCR und UDS Sensitive Resistenz-Nachweismethoden erlauben eine präzise Detektion von geringsten Anteilen an resistenten Virusvari

Page 53

312) Aufgrund der hohen Variabilität der HIV-Sequenzen kommt es bei der ASPCR zu den bekannten Limitierungen der PCR- basierten HIV-Diagnostik: Viruss

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32Assay etabliert werden musste, wurden in der vorliegenden Arbeit einzelne medikamentenselektierte Schlüsselmutationen in der RT als Marker ausgewähl

Page 55 - 6Zusammenfassung

33erfolgreich, die Viruslasten größer als 20.000 Kopien/ml aufwiesen. Die Gründe hierfür wurden ausführlich in Manuskript VII diskutiert. Die ASPCR is

Page 56

344.2Vergleich der HIV-Resistenzentstehung nach Einsatz zweier antiretroviraler Medikamentenregime zur Prävention der HIV-Transmission 4.2.1 HIV-Resis

Page 57

35Die präpartale AZT-Einnahme führte zu einer signifikanten Abnahme der Viruslast zur Geburt, nicht aber zu einer Senkung unter die Nachweisgrenze. Vi

Page 58 - 7Abstract

364.2.2 Mögliche Auswirkungen der HIV-Resistenzentstehung für den Erfolg anschließender antiretroviraler Therapien Ohne medikamentösen Selektionsdruck

Page 59

37Insgesamt wiesen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit sowohl nach NVP-Einmaldosis als auch nach Einnahme des Dreifachregimes auf eine Persistenz v

Page 60

384.2.3 Mögliche Auswirkungen der HIV-Resistenzentstehung für die vertikale Transmission von HIV Die Einführung der präpartalen AZT-Einnahme im Dreifa

Page 61 - 9Anhang

394.2.4HIV-Resistenzentstehung bei vertikal infizierten Kindern Das Auftreten von Resistenzen konnte auch bei den HIV-infizierten Kindern nach Einnah

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43.7 Manuskript V -Abstract ... 26 Emergence of min

Page 63 - Anhang

40Beginn der Langzeittherapien im Infektionsverlauf. Eine der empfohlenen Prophylaxeoptionen entspricht dem Medikamenten-Einnahmeschema von 2006 mit d

Page 64 - λ¿´óÌ·³»ÐÝÎ

41Die Verbreitung und Transmission resistenter Viruspopulationen gewinnt in Afrika zunehmend an Bedeutung. Eine Studie aus Mwanza, Tanzania ermittelte

Page 65 - ÒÌ×Ó×ÝÎÑÞòßÙÛÒÌÍ ÝØÛÓÑÌØÛÎò

425 Literatur 1. Barre-Sinoussi F, Chermann JC, Rey F, Nugeyre MT, Chamaret S, et al. (1983) Isolation of a T-lymphotropic retrovirus from a patient a

Page 66

4313. Joint United Nations Program on HIV/AIDS (UNAIDS) (2010) Global Report: UNAIDS report on the global AIDS epidemic 2010.Available: http://www.una

Page 67

4427. Plantier JC, Leoz M, Dickerson JE, De Oliveira F, Cordonnier F, et al. (2009) A new human immunodeficiency virus derived from gorillas. Nat Med

Page 68

4542. Deutschen AIDS-Gesellschaft e.V./Österreichische AIDS-Gesellschaft (2010) Deutsch-Österreichische Leitlinien zur antiretroviralen Therapie der H

Page 69

4655. Petra Study T (2002) Efficacy of three short-course regimens of zidovudine and lamivudine in preventing early and late transmission of HIV-1 fro

Page 70

4766. McIntyre JA, Hopley M, Moodley D, Eklund M, Gray GE, et al. (2009) Efficacy of short-course AZT plus 3TC to reduce nevirapine resistance in the

Page 71

4880. Marcelin AG, Delaugerre C, Wirden M, Viegas P, Simon A, et al. (2004) Thymidine analogue reverse transcriptase inhibitors resistance mutations p

Page 72

4994. Frentz D, Boucher CA, van de Vijver DA. (2012) Temporal changes in the epidemiology of transmission of drug-resistant HIV-1 across the world. Ai

Page 73 - ܱ-»Ð®±°¸§´¿¨·

51 Einleitung 1.1Die humanen Immundefizienzviren Die humanen Immundefizienzviren (HIV) vom Typ-1 (HIV-1) und Typ-2 (HIV-2) wurden 1983 und 1986 [1,

Page 74 - Û¬¸·½-ͬ¿¬»³»²¬

50107. Siliciano JD, Kajdas J, Finzi D, Quinn TC, Chadwick K, et al. (2003) Long-term follow-up studies confirm the stability of the latent reservoir

Page 75 - Ü·-½«--·±²

51121. Halvas EK, Aldrovandi GM, Balfe P, Beck IA, Boltz VF, et al. (2006) Blinded, multicenter comparison of methods to detect a drug-resistant mutan

Page 76

52135. Lallemant M, Ngo-Giang-Huong N, Jourdain G, Traisaithit P, Cressey TR, et al. PHPT-4 Study Team. (2010) Efficacy and safety of 1-month postpart

Page 77

53148. Pellegrin I, Garrigue I, Caumont A, Pellegrin JL, Merel P, et al. (2001) Persistence of zidovudine-resistance mutations in HIV-1 isolates from

Page 78

54162. De Vincenzi, I. and Kesho Bora Study Group. (2009) Triple-antiretroviral (ARV) prophylaxis during pregnancyand breastfeeding compared to short-

Page 79

556ZusammenfassungSubsahara-Afrika ist die weltweit am stärksten betroffene Region von HIV/AIDS. Im Jahr 2010 entfielen ca. 68% aller HIV-Infektionen

Page 80

56resistente Viruspopulationen inklusive minoritärer Varianten in Plasma- und/oder Brustmilchproben von 39 HIV-positiven Müttern und deren vertikal in

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57von Therapien, die innerhalb des ersten Jahres nach Transmissionsprophylaxe begonnen werden, einschränken. Während die Entstehung monoresistenter Vi

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587AbstractSub-Saharan Africa represents the most heavily HIV-affected region worldwide. In 2010 this region accounted for approximately 68% of all HI

Page 83

59prophylaxis (study cohort: Southwest Tanzania, 2008-2009). A highly sensitive allele-specific PCR (ASPCR) specific for the most prevalent subtypes A

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6weltweit insgesamt 34 Millionen Menschen mit HIV infiziert, die Zahl der Neuinfektionen lag bei 2,7 Millionen in jenem Jahr. Im globalen Vergleich is

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608 Liste der veröffentlichten Arbeiten Hauser A, Mugenyi K, Kabasinguzi R, Bluethgen K, Kuecherer C, Harms G, Kunz A. Detection and quantification of

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619Anhang 9.1DanksagungAn dieser Stelle möchte ich mich bei all denen bedanken, die mich fachlich und moralisch in dieser Zeit unterstützt haben. Fr

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62Fragen, nahm sich die Zeit, sich in diese hineinzudenken und gab wertvolle Anregungen. Ein Austausch mit ihr war stets bereichernd und gab mir Siche

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639.2LebenslaufDer Lebenslauf ist in der Online-Version aus Gründen des Datenschutzes nicht enthalten. Anhang

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Page 95 - Í¿³°´»½¸¿®¿½¬»®·-¬·½

7„horizontale Transmission“ dar. Die Übertragung von HIV-1 von der Mutter auf das Kind wird als „vertikale Transmission“ bezeichnet. Ohne medizinische

Page 96

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Page 103

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Page 104

ManuskriptIII Ergebnisse1DynamicsofNVP-resistancedevelopmentinHIV-1ofUgandanmother-childpairsduring18monthsafternevirapinesingle-doseexposuretoreducev

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ManuskriptIII Ergebnisse2Sequencingmethod[10]oronsamplestaken4-12weeksafterbirthoraftertreatmentfailure[8,15,16].Sofar,theemergenceandpersistenceofmin

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81.2Antiretrovirale Medikamente gegen HIV Seit 1987 können HIV-Infizierte mit antiretroviralen Medikamenten behandelt werden. Ziel ist die Hemmung der

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ManuskriptIII Ergebnisse3months(incaseofdeathorlosstofollow-upofthechild),HIV-PCRwasperformedusingthe “outer” PCRofASPCR[21].IncaseofpositivePCR-resul

Page 108 - ManuskriptVI Ergebnisse

ManuskriptIII Ergebnisse4notbeidentified,sincesamplesofbirthand/or2-4weeksafterwerelacking.AllHIV-positiveinfantswerebreastfed.Mother-childpairswerein

Page 109

ManuskriptIII Ergebnisse5Forchildrenwithantenatalinfections,differentdynamicmodelsofNVP-resistancedevelopmentwerediscussedby[29]Micek etal:ahighpropor

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ManuskriptIII Ergebnisse6challenging:ourdata(despitetheverysmallsamplesize)anddataofPersaud etal. [34](26%ofchildren(n=19)withNVP-resistantHIV6monthsa

Page 111

ManuskriptIII Ergebnisse7References1.GuayLA,MusokeP,FlemingT,BagendaD,AllenM,etal.(1999)Intrapartumandneonatalsingle-dosenevirapinecomparedwithzidovud

Page 112

ManuskriptIII Ergebnisse813.RowleyCF,BoutwellCL,LeeEJ,MacLeodIJ,RibaudoHJ,etal.(2010)Ultrasensitivedetectionofminordrug-resistantvariantsforHIVafterne

Page 113

ManuskriptIII Ergebnisse926.GaleCV,YirrellDL,CampbellE,VanderPaalL,GrosskurthH,etal.(2006)GenotypicvariationinthepolgeneofHIVtype1inanantiretroviraltr

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No. Trans-missionSub-type Delivery Week 2-4 Week 6-8 Month 3 Month 6 Month 12 Month 18 K103N Y181C K103N Y181C K103N Y181C K103N Y181C

Page 115

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9Einbau in die DNA-Kette bei der Reversen Transkription. Da den NRTI die 3´-Hydroxylgruppe an der Desoxyribose fehlt, kann keine Phosphordiesterbindu

Page 118

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Page 124 - Sanger-sequencing

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