Epidemiologia Molecular de Hepatite B e C

Epidemiologia Molecular de Hepatite B e C Lia Laura Lewis-Ximenez, MD, PhD Laboratório de Hepatites Virais Instituto Oswaldo Cruz Fundação Oswaldo Cruz Ministério da Saúde Rio de Janeiro, Brasil llewis@ioc.fiocruz.br

Distribution of HBV (HBsAg) e HCV (anti-hcv) Mello et al, 2007, adapled > 350 milhões (WHO 2008) 123-170 milhões (WHO 2004) ~ 500 milhões 8% da população mundial

Biologia dos Vírus da HBV e HCV HBV HCV Família Hepadnaviridae Genus Orthohepadnavirus vírus envelopado genoma DNA circular parcialmente duplo ~ 3200 nucleotídeos 1 mutação por 100.000.000 nt/cr 10 4 /substituições de nt/ano Família Flaviviridae Genus Hepacivirus vírus envelopado genoma de RNA ~ 9600 nucleotídeos 1 mutação por 1.000 100.000 nt/cr 10 6-10 7 /substituições de nt/ano

Diversidade Genética HBV HCV Genótipo 3000 anos 500-2000 anos > 8% de divergência > 30% de divergência A - H 1-6 Subtipo 4% de divergência 20-30% de divergência A: 1, 2, 3, 4, 5 1: a, b, c, d,...m B: 1, 2, 3, 4 2: a, b, c, d,...r C: 1, 2, 3, 4 3: a, b, c, d,...l D: 1, 2, 3, 4, 5 4: a, b, c, d,...t E: 5: a F: 1, 2, 3, 4, 5 6: a, b, c, d,...u G: H: Simmonds P, 2005

Heterogeneidade dos genomas do HBV e HBV HBV HCV Árvore filogenética de 175 sequências do genoma completo do HBV representando os 8 genótipos (Kramvis et al., 2005) Árvore filogenética de sequências do genoma completo do HCV representando os 6 genótipos (Simmonds, 2004)

Relevância 1. Distribuição geográfica eventos migratórios 2. Vias de transmissão 3. Curso clínico da doença 4. Preditor de resposta terapeutica

Características de Distribuição Geográfica Europa e Região América c/ único do Norte- tipo mas tipo com 1a/b, 2a, 3a numerosos subtipos- padrão sugestivo de longo período de infecção Japão 1b, endêmica- 2a, 2b Brasil- 1a/b, 2b,3a África Central- Regiões gen com 4 mais (4a, de 4b,4c,4d,4e,etc) um genótipo, mas África Ocidental cada genótipo - gen representado 2 (2a,2b,2c,2d,2e,etc) por poucos subtipos- introdução Noroeste relativamente Índia- gen 3 recente (3a, 3b,3c, a partir 3d etc) de Sudoeste regiões Ásia- endêmicas- gen 6 (6a, 6b,6c,6d,etc)

Distribuição Mundial de HBV por Genótipo CAEDFGH B C1, B3C2 D3 C1, C2 F1,F2 A2 D2, G D3 H D2, D3 A2 G H F1,F2 H A2 D1-D4 F1-F4 A1 E A2 F1,F2 G A2 D1 D1, D2,D3 A4 A3 E A5 A1 D1, D3 B1,B2 D1, D4 C1, C2, C3 D1, B1,B2 D4 B1, B2 C1, C2, C3 A1 D1,D2 B1, B2, B4 D1, D4 F1,F2 B3 F ED3 A1, A2 D1, D4 C4 C3

Distribuição Mundial de HCV por Genótipo 1,2,3 1, 2, 3, 4, 5 3,6 Transfusão sanguinea Vacinação e injeções 1,2,3,4,5 1,2,4,5 1,2,3,4,6

Distribuição mundial dos genótipos do HCV: seqüenciamento Dados da divergência dos genótipos podem ajudar a explicar várias características da distribuição geográfica do HCV

Distribuição dos genótipos Brasil: seqüenciamento

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Análise filogenética de 182 seqüências da região do core Genótipos de HCV de diferentes regiões do Brasil. Genótipos do HCV em diferentes regiões do Brasil RJ BA GO PE AM 4 3a 2b 1b 1a 2b RJ BA GO PE AM 69 4 1 82 63 Br124RJ br7317pe S179 br6247pe 34GO 670fLia Br1163f br050rj br097rj br051rj br071rj br010rj 70GO br7083pe br045rj br042rj br822rj S277 H081 br103rj 1124RJ S19GO br061rj 33GO br029rj br035rj br088rj br094rj br015rj br057rj 38GO Br1545RJ br023rj Br163RJ br7060pe br083rj br081rj br011rj br036rj br018rj br086rj br008rj br006rj br025rj br068rj br031rj br022rj br062rj S406-pp Br053rj br7470pe br098rj m58335-1b br302am 1427RJ 47GO br038rj br499am br089rj br074rj br7494pe br002rj Br123RJ br030rj br001rj br066rj br044rj br047rj br112rj br004rj br012rj br7275pe S413 br019rj S155 br101rj Br091rj Br7564pe br078rj Br040RJ br7308pe Br059RJ 106GO Br114RJ 600RJ d10749-1a m62321-1a S390 Br079RJ Br287am S382 Br1274f 46GO Br087RJ Br034RJ Br7490pe Br106RJ Br017RJ Br067RJ Br060RJ Br046RJ Br054RJ Br115rj Br063RJ 1525Lia Br117rj Br116rj Br095RJ Br745am Br021RJ Br069RJ Br113RJ Br055RJ S571 Br1136RJ S375 Br092RJ Br056RJ Br016RJ Br093RJ Br119RJ Br077RJ Br024RJ Br107RJ Br014RJ Br108RJ S077 Br458am Br020RJ Br082RJ S260 Br052RJ F034 62GO Br6413PE S18GO S31fGO U064 84GO S064S026 d14853-1c 67 96 d26556-3b d28917-3a 41GO 99 Br110RJ S285 Br007RJ 40GO Br381AM S169 S168 S200 15GO Br037RJ 60GO Br102RJ Br100RJ S329 24GO 3a 72 Br085RJ Br6414PE 64 100 1b 84 1a 93 Br076RJ Br080RJ Br7382PE Br043RJ S418 68GO Br6244PE 73GO U224 S330 Br084RJ Br032RJ 96 98 Br122RJ Br27A 4c-u10238Z6 y11604-4a 4d-u10192DK13 BR352 4f-l38332FR12 4e-u10237Z5 4b-u10235Z1 96 y13184-5a d00944-2a d50409-2c Br954RJ d01221-2b 99 Br839RJ 72 186GO Br213RJ Br564RJ 0.05

Estudo da variabilidade genética do HCV das cepas do Brasil Análise filogenética da região NS5b do HCV de amostras do Brasil e de outros países 1a Amostras do genótipo 1a formam cluster separado e distinto das dos demais países. p12hrj R898RJ A052RJ 412GO 601RJ A113RJ p07hrj R921RJ p10hrj A130RJ 281GO 1525RJ A119RJ A131RJ 857GO 828GO 061GO 122GO BR-5593-95 247RJ 696GO A132RJ A115RJ 652GO 465GO 955GO 699GO 799GO 778GO A063RJ A021RJ 702GO sbhrj 446GO p25rj A093RJ 1a.US.00129-14 AY683095 368RJ A108RJ 374GO p05hrj 1a.US.01412-14 AY683113 1a.US.00268-14 AY683098 1a.GB.H865-I AF282669 1a.US.01753-14 AY683117 1a.GB.BD244-I AY003947 1a.GB.IDU230-I AY004019 A079RJ 1a.GB.H069-I AF282647 997GO R919RJ 1a.US.00650-14 AY683107 1a.US.05397-14 AY683093 p24hrj 452GO 1a.US.00282-12 AY683099 1a.US.01664-14 AY683115 1a.US.00624-13 AY683106 1a.US.04410-14 AY683128 1a.US.00888-14 AY683108 1a.US.01107-14 AY683110 1a.US.00167-13 AY683096 1a.US.02248-03 AY683124 1a.US.02060-14 AY683121 1a.US.02313-05 AY683126 1a.US.HCV-1 M62321 1a.US.01727-13 AY683116 1a.US.01575-14 AY683114 1a.GB.H071-I AF282651 1a.US.01929-14 AY683119 1a.US.02301-14 AY683125 1a.US.HCV-H M67463 1a.US.05020-14 AY683131 1a.US.05323-14 AY683132 1a.US.00509-14 AY683103 1a.US.01171-14 AY683111 1a.US.05373-14 AY683092 1a.US.00369-14 AY683101 1a.US.00256-08 AY683097 1a.US.04749-14 AY683129 A107RJ 1b-m58335-JP BR US;EU US 1b Amostra s do genotipo 1b são mais variáveis e dispersas entre as dos demais países. 71 73 77 80 1b.JP.HCV-K1-R3 D50482 1b.JP.pt--1 AB057598 1b.JP.pt--3 AB057600 1b.JP.JK1-full X61596 1b.JP.pt--10 AB057607 1b.CN.AY587016 AY587016 1b.JP.1B-2 AB109543 1b.JP.MD1-0 AF165045 p18rj 1b.JP.J33 D14484 A023RJ 690GO p22hrj 1b.GB.H075- AF282653 1b.DE.HD-1 U45476 1b-m58335-JP 1b.CN.HEBEI L02836 1b.KR.HCU16362 U16362 1b.KR.HCV-L2 U01214 395GO 1124RJ 1b.JP.HCV-K1-R1 D50480 1b.TW.HPCGENANTI M84754 1b.GB.BD426-I AY003977 p17rj 1b.DE.Con1 AJ238799 1b.US.00080-1F AY682462 1b.US.02096-14 AY683122 1b.US.00458-09 AY683102 1b.US.04220-03 AY683127 1b.US.00535-12 AY683104 A015RJ A025RJ A045RJ 787RJ A051RJ 844RJ p26rj A083RJ p23hrj A094RJ 1427dRJ 1b.US.00054-1F AY682461 1b.GB.BD268-I AY003962 1b.IE.K1 AY957567 670RJ 792GO A091RJ 123GO 845RJ 345GO 551GO 847GO BR-5532-95 286GO 1b.AU.HCV-A AJ000009 1b.US.01854-14 AY683118 1b.DE.HCV-AD78 AJ132996 1b.TR.HCV-TR1 AF483269 1b.RU.RIG134 AF506588 1b.US.00345-14 AY683100 1b.US.00890-13 AY683109 p15hrj 1b.JP.HPCT2 D16435 1b.JP.JT D11168 1b.RU.KGV13 AF506569 1b.JP.HC-J4 D00826 1b.ES.HPVPS5 M87630 1b.GB.BD259-I AY003953 1b.GB.IDU323-I AY004032 1b.RU.AY044867 AY044867 498RJ 1036RJ 1057GO p20hrj p14hrj 94 A030RJ A038RJ 1b.RU.KGV411 AJ507279 1b.US.04890-14 AY683130 1b.US.01373-14 AY683112 1b.US.02147-06 AY683123 1b.CN.HCV-S AY460204 1b.RU.274933RU AF176573 1a-m62321-US JP JP,EU, CN US BR BR, US AU, US, DE JP, RU, EU BR 0,02 0,02 Goiás Rio de Janeiro São Paulo

Mecanismos de Transmissão HBV HCV Estudos de transmissão viral rastreamento de infecções parenterais e não-parenterais Identificar fontes de disseminação Aplicações de estratégias apropriadas ao controle das infecções

31,8% 54,6% Distribuição de Genótipos do HCV Depende do grupo estudado, fatores de risco, idade, etc 1a 1b 4,5% 9,1% Genótipos do HCV em doadores de sangue em Goiânia 2b 3a Dados de Goiânia: Dra Regina Maria Martins Bringel e equipe - UFG 20,0% 4,4% 5,6% 70,0% Genótipos do HCV em pacientes em hemodiálise em Goiânia-GO 1a 1b 1 3a 1a 41,0% 1b 25,5% 1 7,7% 2b 2,6% 2+3a 2,6% 3a 20,5% Genótipos do HCV em hemofílicos em Goiânia-GO

Evidência de transmissão de hepatite C em unidades de hemodiálise Estado de Goiás 15 Unidades de hemodiálise do Estado de Goiás 1096 pacientes 180 anti-hcv/hcv-rna (16.4%) Seqüenciamento região NS5B do HCV e Análise filogenética: comprovação de transmissão nosocomial Análise dados epidemiológicos: investigar possíveis rotas de transmissão do HCV nas unidades de Hemodiálise

Genoma do HCV Região estrutural Região não-estrutural C E1 E2 p7 NS2 NS3 NS4A NS4B NS5A NS5B Kwong et al. Drug Discovery Today: Therapeutic Strategies, 2006 Protease Polymerase The figure was generated from the structure coordinates deposited in the PDB using Visual Molecular Dynamics and rendered with POV-Ray.

Transmissão nosocomial de HCV em pacientes em hemodiálise do Estado de Goiás- Brasil 15 unidades de diálise 106 patientes Análise filogenética: 69 pacientes formaram 13 clusters de seqüências altamente relacionadas indicando transmissão de vírus entre os pacientes. região NS5b (nt 8279-8619) Journal of Medical Virolology,2007 sep, 79 (9): 1325-1333.

Investigação epidemiológica/molecular Unidade D- 13 pacientes clusters II, IV e V- Cluster II genotipo 1b único paciente (156) com fator de risco= transfusão de sangue, diálise longo período, análise filogenética rápido alastramento da infecção para os demais 6 pacientes por quebra das medidas de prevenção

Investigação epidemiológica/molecular Unidade J Cluster III- 3 pacientes: dois do centro J e um do centro M, mas este dialisou na clínica J em 1998 antes de ser transferido para clínica M

BR163 1b.US.U10234 BR097 Transmissão nosocomial de HCV 1b.JP.M74807 em pacientes em BR37HD hemodiálise evidenciada por análise BR66HD 94 filogenética BR28HD Cluster A da região BR55HD BR57HD BR34HD 0.02 93 98 99 BR822 BR1163 BR071 1b.IT.M74809 1b.AR.M74815 BR670 BR48HD BR098 BR103 BR123 BR112 1b.DE.U10189 1b.JP.M58335 BR18HD 1b.FR.L12354 BR081 BR163 1b.US.U10234 BR097 1b.JP.M74807 BR37HD BR66HD 94 BR28HD Cluster A BR55HD BR57HD BR34HD BR101 BR086 BR078 BR45HD BR1427 BR13HD BR089 BR094 BR124 BR69HD 1a.US.M67463 1a.AR.AF359345 1a.US.M62321 1a.US.AY695437 BR093 BR106 BR16HD BR1274 BR15HD BR087 BR115 BR077 BR095 BR1136 BR116 BR1525 BR46HD BR119 BR65HD BR117 BR107 BR052 BR36HD BR082 BR68HD 3a.AU.D28917 BR084 BR100 99 BR110 BR20HD Cluster B BR70HD 3a.DE.X76918 BR085 BR080 BR122 BR102 BR076 3a.US.AY522107 0.02 do core 93 98 99 BR101 BR086 BR078 BR45HD BR1427 BR13HD BR089 BR094 BR124 BR69HD 1a.US.M67463 1a.AR.AF359345 1a.US.M62321 1a.US.AY695437 BR093 BR106 BR16HD BR1274 BR15HD BR087 BR115 BR077 BR163 1b.US.U10234 1b.JP.M74807 97 BR66HD BR28HD BR37HD BR097 BR55HD BR081 BR095 BR57HD BR1136 BR34HD BR116 BR1525 0.005 BR46HD BR119 BR65HD >97% BR117 BR107 BR052 BR36HD BR082 BR68HD 3a.AU.D28917 BR084 BR100 BR110 99 BR20HD Cluster B BR70HD 3a.DE.X76918 BR085 BR080 BR122 BR102 BR076 3a.US.AY522107 >99% 1b Cluster de 6 seqüências relacionadas: 1 caso crônico 5 casos agudos 3a Cluster de 2 seqüências relacionadas: 1 caso crônico 1 caso agudo

Estudos de investigação de transmissão 100 A091BR 845BR 721F Subject B 670M 1b.JP. X61596 H018BR A023BR 1444BR 1b.JP. D50480 1b.GB. AY003977 1b.FR. AF515988 1124BR 844BR 4622F Subject C 100 787M 1b.US. AY683104 1b.US. AY683118 A094BR A051BR A045BR A015BR A025BR 1b.US. AY682462 H015BR 1b.AU. AJ000009 1b.DE. AJ132996 H019BR 1b.JP. AF165062 1b.CN. L02836 1b.ES. M87630 1b.JP. D90208 100 99 1245F Subject A 498M 1b.CN. AY460204 1a.US. M62321 1c.ID. D14853 Evidência de transmissão sexual do HCV por análise filogenética 0.02

Curso Clínico da Doença HBV HCV a d adulto < criança Genótipo A & C 5 % - 90% HEPATITE AGUDA HEPATITE CRÔNICA criança < adulto 55% - 80% Genótipo 1a??? C & D 10 % - 20% CIRROSE 10% - 20% 1a?? & 2?? 1 3 %/ano HEPATOCARCINOMA 1-5%/ ano

Preditores de Resposta Terapêutica Hepatite B Genótipo A & B > Genótipo C e D Hepatite C Genótipo 2 & 3 > 4 & 1

Resumo Contribuição importante para : 1. compreender a distribuição geográfica e seus eventos migratórios. 2. investigar as vias de transmissão e identificando as suas fontes 3. avaliar o curso clínico da doença 4. estratégias terapêuticas

Colaboradores: Equipe: Elisabeth Lampe, PhD Lia Laura Lewis-Ximenez, MD, PhD Livia Mello Vilar, PhD Marcia Leite Baptista, PhD Clara F. T. Yoshida, PhD Allan, Adilson, Karen, Márcia Paschoal - alunos de PG Paulo, Cleber, Mara, Ilton, Sabrina, Juliana, Lucy, Lucia + equipe técnica, estagiários, estudantes graduação, Laboratório de Desenvolvimento Tecnológico, IOC, FIOCRUZ Laboratório de Virologia Molecular, IOC, FIOCRUZ Hospitais de Referência em Hepatites, SMS, RJ Universidade Federal de Goiás,GO Massachusetts General Hospital/Harvard Medical School,Boston, EUA

OBRIGADA

Variabilidade do HBsAg Determinante a Subdeterminante d y w r w r Sorotipos adw2 adw4 adrq+ adrqayw1 ayw2 ayw3 ayw4 ayr

Genótipos do HBV Grupo genômico Sorotipo Área de alta prevalência A B C Noroeste da Europa África Central Indonésia, China Vietnã Ásia Oriental Coréia, China, Japão Polinésia Vietnã adw2 ayw1 adw2 ayw1 adw2 adrq+ adrq- ayr D ayw2 ayw3 Área Mediterrânea Índia E ayw4 África Ocidental F adw4 Índios das Américas, Polinésia G adw2 México, America do Norte, Europa H adw4 Americas Distribuição geográfica dos genotipos e sorotipos do HBV no mundo. Adaptado de Magnius & Norder, 1995.

Caracterização viral por seqüenciamento Seqüenciamento nucleotídico seguido de Análise Filogenética é o método mais preciso para classificar o HCV. considerado padrão ouro contra qual todos os outros métodos são comparados. Os dados das seqüências base para desenvolvimento de testes de diagnóstico de HCV: desenho de primers para detecção do RNA viral seleção de enzimas de restrição para testes de genotipagem: RFLP Desenho de sondas tipo específicas-teste hibridização reversa- InnoLipa,

Mutações Na região pré-core A troca do nucleotídeo da posição 1896 (G-A), resulta na ausência da síntese do HBeAg mais realcionada a genotipos B e C Na região do promoter do core Substituições no promoter do core ao nível do nucleotídeo 1762 (A -T) e 1764 (G-A), também interfere na transcrição do HBeAg Na região do envelope Escapam da proteção da vacina

Genótipos e Subtípos Genótipo Subgenótipos Localização A A1 África, Brasil A2 A3 Europa, EUA Gabão, Camarões B B1 Japão B2 B3 B4 Ásia ( Japão) Indonésia, Filipinas Vietnã C C1 Sudeste Asiático C2 C3 C4 Ásia Oriental (Coréia, China e Japão) Micronésia Austrália D D1 Mongólia, Bielorrúsia, Europa D2 D3 D4 Índia África do Sul Austrália F F1 América Central F2 América do Sul Tabela reproduzida com autorização do Francisco CA Mello, do Lababoratório de Virologia Molecular/IOC/FIOCRUZ/RJ, 2008)