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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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Strany 1 - HIV-1 Resistenzentwicklung

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

Strany 2

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

Strany 3 - Inhaltsverzeichnis

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Strany 4

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Strany 5 - 1 Einleitung

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Strany 6

ManuskriptVI Ergebnisse 1Drug-resistantHIV-1incellularDNAofTanzanianwomenfollowingWHO-recommendedantiretroviralprophylaxisforverticaltransmissionAndre

Strany 7

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

Strany 8

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

Strany 9

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

Strany 10

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

Strany 11 - Einleitun

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

Strany 12

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

Strany 13

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

Strany 14

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

Strany 15

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

Strany 16 - . In der Routine hat sich

ManuskriptVI Ergebnisse10supplementarymaterial:QuantificationofHIVproviralDNAProviralDNAcopieswerequantifiedinDNAextractedfrombuffycoatbyTaqManreal-ti

Strany 17

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

Strany 18 - 2Zielsetzung

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 19

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 20 - 3Ergebnisse

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 21 - Er

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 22

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 23

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 24

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

Strany 25

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 26

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 27 - Er

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 28

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 29 - 4Diskussion

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 30

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 31

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 32

Manuskript VII Ergebnisse

Strany 33

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

Strany 34

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

Strany 35

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

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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

Strany 38

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

Strany 39

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

Strany 40

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

Strany 41

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

Strany 42 - 5 Literatur

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

Strany 43

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

Strany 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

Strany 46

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

Strany 47

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

Strany 48

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

Strany 49

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

Strany 50

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

Strany 51

3Inhaltsverzeichnis1 Einleitung ... 5 1.1 Die

Strany 52

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

Strany 53

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

Strany 54

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

Strany 55 - 6Zusammenfassung

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

Strany 56

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

Strany 57

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

Strany 58 - 7Abstract

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

Strany 59

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

Strany 60

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

Strany 61 - 9Anhang

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

Strany 62

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

Strany 63 - Anhang

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

Strany 64 - λ¿´óÌ·³»ÐÝÎ

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

Strany 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

Strany 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

Strany 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

Strany 68

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

Strany 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

Strany 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

Strany 71

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

Strany 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

Strany 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,

Strany 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

Strany 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

Strany 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

Strany 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

Strany 78

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

Strany 79

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

Strany 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

Strany 82

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

Strany 83

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

Strany 84

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

Strany 85

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

Strany 86

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

Strany 87

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

Strany 88 - ͸±®¬ ½±³³«²·½¿¬·±²

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

Strany 89 - Ü Ð·´¹»® »¬ ¿´ò

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Strany 90 - ß²¬·ª·®¿´ ̸»®¿°§ ïêòï ïïï

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Strany 91

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Strany 92 - Ü·-½´±-«®» -¬¿¬»³»²¬

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Strany 93 - Ê»®¬·½¿´Ø×ÊóïÌ®¿²-³·--·±²

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Strany 94

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Strany 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

Strany 96

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Strany 97 - ¿´´»´»ó-°»½·º·½ÐÝÎøßÍÐÝÎ÷ò

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Strany 98

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Strany 99

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Strany 100

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Strany 102

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Strany 103

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Strany 104

ManuskriptIII Ergebnisse1DynamicsofNVP-resistancedevelopmentinHIV-1ofUgandanmother-childpairsduring18monthsafternevirapinesingle-doseexposuretoreducev

Strany 105

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

Strany 106

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

Strany 107

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

Strany 108 - ManuskriptVI Ergebnisse

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

Strany 109

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

Strany 110

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

Strany 111

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

Strany 112

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

Strany 113

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

Strany 114

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

Strany 115

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Strany 116

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Strany 117

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

Strany 118

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Strany 119

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Strany 120

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Strany 121

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Strany 122

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Strany 123

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Strany 124 - Sanger-sequencing

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Strany 125

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Strany 126

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Strany 127

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