《Infection, Genetics and Evolution》：Spatiotemporal analysis of HIV-1 subtype B transmission networks in Uruguay
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人类免疫缺陷病毒1型B亚型（HIV-1B）形成了在非洲以外建立的最早大规模流行，并在全球HIV大流行的传播中发挥了核心作用。尽管HIV-1B仅占全球感染总数的约10%–12%，但它是地理分布最广泛的HIV-1基因变异体之一，在多个区域流行中占主导地位，并历来是
人类免疫缺陷病毒1型B亚型（HIV-1B）形成了在非洲以外建立的最早大规模流行，并在全球HIV大流行的传播中发挥了核心作用。尽管HIV-1B仅占全球感染总数的约10%–12%，但它是地理分布最广泛的HIV-1基因变异体之一，在多个区域流行中占主导地位，并历来是分子与转化研究的重要参考。在拉丁美洲，HIV-1B流行包含两个系统发育上不同的病毒多样性组分：大流行谱系（BPAN）和加勒比衍生进化支（BCAR）。本研究对2007年至2021年间在乌拉圭采集的491条HIV-1B pol序列（HXB2位置2358–3251）进行了全面的全国性系统动力学分析。所有序列均由乌拉圭公共卫生部公共卫生实验室部门（DLSP）提供，并存储于GENOUY-HIV国家数据库中。系统发育分析显示，绝大多数乌拉圭HIV-1B序列（96.3%）归属于BPAN，仅3.7%归属于BCAR。在10个最大似然（ML）系统发育树中，共鉴定出229次BPAN病毒独立传入乌拉圭的事件；其中仅52次（22.7%）形成了可检测的本地传播簇，其余177次（77.3%）为未检测到持续本地传播的散发病例（单例）。在52个传播簇中，2个为大型簇（n≥30），9个为中型簇（10≤n<30），41个为小型簇（2≤n<10）。两个最大的簇仅在BPAN–UY亚进化支中检测到，分别命名为BPAN–UY–I（n=37）和BPAN–UY–II（n=30）。贝叶斯时间尺度分析显示，这两个主要乌拉圭亚进化支的最近共同祖先时间（TMRCA）平均值分别为1985年（95%最高后验密度（HPD）：1978–1989）和1987年（95% HPD：1978–1988），表明两者在1980年代中期至后期独立出现。贝叶斯Skygrid（BSKG）模型重建的有效种群大小（Ne）显示，BPAN–UY种群自1980年代中期至约2010年经历了持续指数增长阶段；Birth-death Skyline（BDSKY）模型估计的有效繁殖数（Re）在1980年代末至2000年代初期间保持大于1，随后在2000年代中期至约2015年间下降至接近1，最近时间段内Re中位数小于1，表明传播强度下降。内部枝长分析显示，连续感染之间的最大时间间隔中位数为25.4个月（四分位距（IQR）：11.8–46.5），其中49.3%的间隔小于2年，29.2%介于2至5年之间，21.5%超过5年。祖先地理重建表明，巴西是乌拉圭BPAN多样性的主要来源：在20个乌拉圭传播簇中，16个（80.0%）推断起源于巴西，4个（20.0%）起源于阿根廷。总体而言，乌拉圭HIV-1B流行体现了一个成熟、高度分隔的系统动力学系统，长期流行持续性由早期谱系建立、高连通传播网络内的选择性扩增以及诊断–治疗连续过程中的持续性结构缺口之间的相互作用所塑造。
# 乌拉圭HIV-1B亚型传播网络的时空动态：早期建立、选择性扩增与流行成熟期的系统发育地理学证据——论文主体深度解读
## 一、研究背景与科学问题
人类免疫缺陷病毒1型B亚型（HIV-1B）是非洲以外最早建立的大规模流行病原体，在全球HIV大流行传播中发挥了核心作用。尽管HIV-1B仅占全球感染约10%–12%，却是地理分布最广泛的HIV-1遗传变异体之一，在加勒比地区占病例的90%以上，在拉丁美洲约占76%，在西欧、中欧和北美占80%以上。分子系统发育证据已将其起源追溯至20世纪中叶的中非（金沙萨），随后于1960年代中期单一传入海地，并在1960年代末从海地传入美国，此后在美洲和欧洲扩展。在拉丁美洲，HIV-1B流行包含两个系统发育上不同的病毒多样性组分：一为大流行谱系（BPAN），已在北美建立并扩散至整个大陆，占拉丁美洲大陆国家HIV-1B感染的90%以上；另一为加勒比衍生进化支（BCAR），在加勒比群岛多个流行中占主导，但在拉丁美洲大陆仅以散发或低流行率（1%–10%）被检测到。BPAN传入拉丁美洲后，在1960年代末至1980年代间通过多次独立传入事件，在特定国家和亚区域背景下形成有限数量的大型传播进化支，包括阿根廷、巴西、墨西哥、秘鲁的特异性进化支以及横跨阿根廷和巴西的南美进化支（BPAN-SAM）与横跨洪都拉斯和萨尔瓦多的中美洲进化支（BPAN-CAM）。这一区域框架显示了一种以强烈地理区室化和主要在国家内部传播为特征的区域流行结构。
在此区域背景下，乌拉圭HIV-1B的进化历史在很大程度上尚未被探索。全国分子监测表明，HIV-1B在乌拉圭占主导地位（39.3%），且与男男性行为者（MSM）中的传播密切相关。然而，BPAN和BCAR进化支在全国流行中的相对贡献、独立病毒传入事件的数量以及本地传播网络的长期持续性均未被系统评估。为填补这些空白，研究人员开展了全国性综合系统动力学分析，旨在重建乌拉圭HIV-1B的进化与人口统计历史，刻画本地传播谱系的建立与持续性，并将乌拉圭流行置于HIV-1B多样化和传播的更广泛区域背景中。
## 二、研究设计与关键技术方法
研究人员共分析了2007年至2021年间在乌拉圭采集的491条HIV-1B pol序列（HXB2位置2358–3251），所有序列由乌拉圭公共卫生部公共卫生实验室部门（DLSP）提供，存储于GENOUY-HIV国家数据库。序列的生成、质量控制、亚型分类和重组分析已在先前研究中描述（Podchibiakin等人，2026）。为分配进化支，使用MAFFT进行多重序列比对，参考数据集包含来自美国（USA）和法国的BPAN序列（n=300）、加勒比BCAR谱系（n=200）以及主要的拉丁美洲BPAN簇参考序列。为尽量减少抗逆转录病毒治疗（ART）选择压力驱动的趋同进化影响，排除了蛋白酶（PR）和逆转录酶（RT）中与临床相关ART耐药相关的保守密码子集合。进化支分配使用RAxML v8.2.4中实现的进化分配算法（EPA）完成。随后，将BPAN指定序列按区域数据集分层，与相应参考组合重新分析，共进行11次独立的ML系统发育推断，所有系统发育树均使用PhyML构建，采用子树剪接再植（SPR）启发式搜索策略和Smart Model Selection（SMS）自动选择最佳进化模型，分支支持度使用基于Shimodaira-Hasegawa-like过程的近似似然比检验（SH-aLRT）评估。ML系统发育树使用TempEst v1.5评估时间信号和最佳根位置，随后使用TreeTime v0.8.6进行时间尺度化。祖先地理重建使用PastML在最大似然/最大后验（MAP）方法和F81样模型下进行。乌拉圭传播簇定义为满足SH-aLRT≥0.85的单系进化支，其祖先节点被推断位于乌拉圭，且主要由（>90%）乌拉圭序列组成。所有BPAN乌拉圭进化支的最近共同祖先时间（TMRCA）使用BEAST v1.10.4中的贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法估计，采用灵活的贝叶斯Skyline溯祖模型、GTR+I+Γ4核苷酸替代模型和松弛非相关对数正态分子钟。主要BPAN乌拉圭进化支的人口统计历史使用贝叶斯Skygrid（BSKG）模型和Birth-death Skyline（BDSKY）模型重建，分别推断有效种群大小（Ne）和有效繁殖数（Re）的时间变化。内部枝长从包含两个主要进化支的联合最大进化支可信度树（MCCT）中提取，用于估计连续感染之间的最大时间间隔。
## 三、主要研究结果
### 3.1 HIV-1B传入事件与本地传播簇
ML系统发育分析显示，绝大多数乌拉圭HIV-1B序列（n=473，96.3%）归属于BPAN，仅3.7%（n=18）归属于BCAR。在BPAN序列中，37.0%聚集在先前描述的特定国家或区域性BPAN进化支内，而63.0%未与迄今描述的任何BPAN进化支关联，这些序列在独立的系统发育推断（BPAN–UY）中被解析为乌拉圭特异性传播亚进化支和系统发育上孤立的传入事件。在10个ML系统发育树中，共鉴定出229次BPAN病毒独立传入乌拉圭的事件；其中52次（22.7%）形成了可检测的本地传播簇，其余177次（77.3%）为散发病例。在52个传播簇中，2个为大型簇（3.8%；n≥30），9个为中型簇（17.3%；10≤n<30），41个为小型簇（78.9%；2≤n<10）。两个最大的簇仅在BPAN–UY亚进化支中检测到，命名为BPAN–UY–I（n=37）和BPAN–UY–II（n=30）。中、小型传播簇在先前描述的七个BPAN进化支（BPAN–SAM、BPAN–AR–II、BPAN–AR–III、BPAN–BR–II、BPAN–BR–III、BPAN–MX–I、BPAN–MX–II）以及多个BPAN–UY亚进化支中被鉴定到。相比之下，BPAN–BR–IV、BPAN-CAM和BPAN–PE仅局限于散发病例。
### 3.2 贝叶斯时间尺度进化分析与人口统计重建
贝叶斯时间尺度系统发育推断涵盖涉及乌拉圭传播网络的南美BPAN簇（BPAN–UY、BPAN–SAM、BPAN–AR–II、BPAN–AR–III、BPAN–BR–II和BPAN–BR–III）。总体平均替代率为1.8×10?3替换/位点/年（95% HPD：1.7×10?3–2.1×10?3），分支特异性速率的变异系数为0.36（95% HPD：0.26–0.47），表明谱系间存在显著的速率异质性，支持使用松弛非相关对数正态分子钟模型。BPAN谱系传入乌拉圭的时间介于1978年（95% HPD：1972–1985）至2013年（95% HPD：2008–2016）之间，大多数1995年至2015年间的事件未与持续本地传播网络的建立相关联。两个主要乌拉圭BPAN亚进化支BPAN–UY–I和BPAN–UY–II的平均TMRCA估计分别为1985年（95% HPD：1978–1989）和1987年（95% HPD：1978–1988），与它们在1980年代中期至后期独立出现相一致。BSKG分析显示，合并的BPAN–UY种群自1980年代中期至约2010年经历了持续指数增长阶段，Ne显著且持续增加。BDSKY模型中，Re在八个等距时间区间（1981–2021年）内被估计为分段常数，后验中位数Re在对应于1980年代末和2000年代初的最早区间内大于1，随后在2000年代中期至约2015年间下降至接近1，最近区间内保持小于1，表明传播强度下降。内部枝长分析显示，连续感染之间最大时间间隔的估计中位数为25.4个月（IQR：11.8–46.5），其中49.3%的间隔小于2年，29.2%介于2至5年，21.5%超过5年。
### 3.3 乌拉圭BPAN流行的南美来源
祖先地理重建限定于归属于先前描述的南美谱系（BPAN-SAM、BPAN-AR-II、BPAN-AR-III、BPAN-BR-II、BPAN-BR-III和BPAN-BR-IV）的乌拉圭BPAN序列。巴西被鉴定为乌拉圭BPAN多样性的主要来源：在20个乌拉圭传播簇中，16个（80.0%）推断起源于巴西，4个（20.0%）起源于阿根廷。独立传入事件的模式类似：在61个此类乌拉圭序列中，45个（73.8%）被分配巴西起源，16个（26.2%）分配阿根廷起源。
## 四、讨论与结论
### 4.1 讨论部分总结
乌拉圭HIV-1B流行符合区域系统动力学特征：高频率的传入事件未能建立持续本地传播，仅约5%的传入事件产生中型或大型本地传播进化支。尽管来自区域循环的广泛BPAN谱系持续输入，大多数传入事件在流行病学上不成功。BCAR谱系仅对乌拉圭流行产生微小贡献。两个乌拉圭特异性BPAN亚进化支BPAN–UY–I和BPAN–UY–II构成了国家长期流行持续性的主体，可解释为拉丁美洲其他地区维持长期流行的主要BPAN创始进化支的国家尺度对应物。1980年代中期后发生的病毒传入事件建立持续传播的可能性显著降低。系统动力学分析表明，HIV-1B流行已达到成熟阶段：从1980年代中期至约2010年持续扩张，随后稳定并出现近期传播下降信号。Re估计在数十年内持续高于流行阈值，在2000年代中期至2010年代中期接近临界值，此后下降至亚临界值，与乌拉圭抗病毒治疗普遍化（1996–1997年启动）后的时间相吻合。连续感染间隔的异质性表明，传播动态受阶段特异性传染性和传播网络结构共同塑造。系统地理学分析显示巴西是传入乌拉圭的主要来源，其后为阿根廷，符合以短距离跨境传播为主的拉丁美洲传播机制。
### 4.2 研究结论翻译
总体而言，乌拉圭HIV-1B流行体现了一个成熟、高度分隔的系统动力学系统，其中长期流行持续性由早期谱系建立、高连通传播网络内的选择性扩增以及诊断–治疗连续过程中的持续性结构缺口之间的相互作用所塑造。流行持续性并非由持续病毒输入所驱动，而是由有限数量早期建立创始谱系的长期成功所决定。这一模式将乌拉圭置于更广泛的拉丁美洲系统动力学框架中，当代B亚型流行结构不仅反映持续的传播过程，也体现了早期历史偶然性和网络形成的持久印记，从而将区域出现与当前持续性联系起来。
