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Tsigereda Biru Leulebirhan

• One of the earliest and most striking observations made about HIV is the extensive genetic variation that the virus has within individual hosts, particularly in the hypervariable regions of the env gene which is divided into 5 variable regions (V1-V5) and 5 more constant (C1-C5) regions. HIV evolves at any time over the course of an individual’s infection and infected individuals harbours a population of genetically related but non-identical viruses that are under constant change and ready to adapt to changes in their environment. These genetically heterogeneous populations of closely related genomes are called quasispecies [65]. Tuberculosis or tubercle forming disease is an acute and/or chronic bacterial infection that primarily attacks the lungs, but which may also affect the kidneys, bones, lymph nodes, and brain. The disease is caused by Mycobacterium tuberculosis (MTB), a slow growing rod-shaped, acid fast bacterium. It is transmitted from person to person through inhalation of bacteria-carrying air droplets. Worldwide, one person out of three is infected with Mycobacterium tuberculosis – two billion people in total. TB currently holds the seventh place in the global ranking of causes of death [73]. In 2008, there were an estimated 9.4 (range, 8.9–9.9 million) million incident cases (equivalent to 139 cases per 100 000 population) of TB globally [75]. A complex biological interplay occurs between M. tuberculosis and HIV in coinfected host that results in the worsening of both pathologies. HIV promotes progression of M. tuberculosis either by endogenous reactivation or exogenous reinfection [77, 78] and, the course of HIV-1 infection is accelerated subsequent to the development of TB [80]. Active TB is associated with an increase in intra-patient HIV-1 diversity both systemically and at the infected lung sites [64,122]. The sustainability or reversal of the HIV-1 quasispecies heterogeneity after TB treatment is not known. Tetanus toxoid vaccinated HIV-1 infected patients developed a transient increase in HIV-1 heterogeneity which was reversed after few weeks [121]. Emergence of a heterogeneous HIV-1 population within a patient may be one of the mechanisms to escape strong immune or drug pressure [65,128]. The existence of better fitting and/or immune escape HIV-variants can lead to an increase in HIV-1 replication [129,130]. It might be that TB favourably selected HIV-1 variants which are sources for consistent HIV-1 replication. Understanding the mechanisms underlying the impacts of TB on HIV-1 is essential for the development of effective measures to reduce TB related morbidity and mortality in HIV-1 infected individuals. In the present study we studied whether the increase in HIV-1 quasispecies diversity during active TB is reversed or preserved throughout the course of antituberculous chemotherapy. For this purpose Two time point HIV-1 quasispecies were evaluated by comparing HIV-1 infected patients with active tuberculosis (HIV-1/TB) and HIV-1 infected patients without tuberculosis (HIV-1/non TB). Plasma samples were obtained from the Frankfurt HIV cohort and HIV-1 RNA was isolated. C2V5 env was amplified by PCR and molecular cloning was performed. Eight to twenty five clones were sequenced from each patient. Various phylogenetic analyses were performed including tree inferences, intra-patient viral diversity and divergence, selective pressure, co-receptor usage prediction and two time point identity of quasispecies comparison using Mantel’s test. We found out from this study that: 1) Active TB sustains HIV-1 quasispecies diversity for longer period 2. Active TB increases the rate of HIV-1 divergence 3) TB might slow down evolution of X4 variants And we concluded that active TB has an impact on HIV-1 viral diversity and divergence over time. The influence of active TB on longitudinal evolution of HIV- 1 may be predominant for R5 viruses. The use of CCR5-coreceptor inhibitors for HIV-1/TB patients as therapeutic approach needs further investigation.
• Eine der ersten und überraschenden Beobachtungen, welche bei der Analyse des HI-Virus gemacht wurden ist seine ausgeprägte Genetische Variabilität besonders die hypervariable Region des env Genes betreffen. Dieses wird in 5 variable Regionen (V1-V5) sowie 5 stärker konservierte Regionen (C1-C5) unterteilt. HIV wandelt sich zu jedem Zeitpunkt im Verlauf der Infektion und jedes infizierte Individuum ist Träger einer Population von genetisch verwandten jedoch nicht identischen Viren, welche sich kontinuierlich verändern und an die Erfordernisse innerhalb der Umgebung anpassen. Diese genetisch heterogenen, jedoch eng verwandten Populationen werden Quasispecies genannt. Tuberkulose ist eine mykobakterielle Infektion, welche sowohl akute als auch chronische Verläufe zeigt. Neben den Lungen als primärem Manifestationsort können auch die Nieren, Knochen und andere Organe befallen sein. Eine von drei Personen weltweit ist mit Mycobacterium tuberculosis infiziert, insgesamt 2 Milliarden Menschen. In HIV/TB Co-Inifzierten Menschen entsteht ein komplexes Zusammenspiel zwischen HIV und M. tuberculosis, welches zu einer Verschlechterung beider Krankheitsbilder führt. HIV führt durch endogene Rekativierung oder exogene Re-Infektion zu einer Progression der Tuberkulose, welche im weiteren Verlauf die Krankheitsprogression von HIV beschleunigt. Sowohl Morbidität als auch Mortalität sind in HIV-1/TB Co-Infizierten Menschen erhöht. Aktive Lungentuberkulose und Miliartuberkulose gehen mit dem Anstieg der Diversifität der HIV Viren innerhalb eines Wirtes einher. Wie lange diese erhöhte Heterogenität der HIV Quasispecies nach der erfolgreichen Behandlung einer Tuberkulose bestehen bleibt ist bisher noch unklar. Das Verständnis des dem Zusammenspiel von HIV und TB zugrundeliegenden Mechanismus ist essentiell für die Entwicklung von effektiven Massnahmen zur Senkung der Morbidität und Mortalität in HIV/TB Co-infizierten Menschen. Die gegenwärtige Forschungsarbeit folgte daher der Frage, ob wärend einer aktiven TB Infektion eine Zunahme der Diversität der HIV-1 Quasispecies zu beobachten ist und ob diese Diversität während einer TB Therapie erhalten bleibt oder sich zurück bildet. Hierfür wurden die HIV-1 Quasispecies zu zwei Zeitpunkten untersucht, wobei Proben von HIV-1 infizierten Patienten mit aktiver Tuberkulose (HIV-1/TB) und HIV infizierte Patienten ohne Tuberkulose (HIV-1/non TB) verglichen wurden. Aus Plasmaproben der Frankfurter HIV Cohorte wurde HIV-1 RNA isoliert. C2V5 env wurde durch PCR amplifiziert und molekular cloniert. Acht bis fünfundzwanzig Clone wurden für jeden Patienten sequenziert. Mehrere phylogenetische Analysen wurden durchgeführt, welche tree inferences, Intra-Patienten- und virale Diversität und Divergenz, Selektionsdruckanalysen, Vorhersage der Co-Rezeptornutzung sowie Zweipunktanalysen der Identität von Quasispecies mit Hilfe des Mantel’s Test miteinschlossen. Die Analysen ergaben die folgenden Ergebnisse: 1) Eine aktive TB erhält die Diversität von HIV-1 Quasispecies über einen längeren Zeitraum. 2. Eine aktive TB verstärkt die HIV -1 Divergenz 3) TB könnte zu einer langsameren Evolution von X4 Varianten führen. Schlussfolgerung: eine aktive TB beeinflusst die Entwicklung der viralen Diversität und Divergenz von HIV-1 im Verlauf der Krankheit. Der Einfluss der aktiven TB auf die longitudinale Evolution von HIV-1 könnte insbesondere R5 Viren betreffen. Der Einsatz von CCR5-Corezeptor Inhibitoren in HIV-1/TB coinifizerten Patienten sollte daher in Langzeitstudien untersucht werden.