Viruslastbestimmung

Paul Schnitzler

Bestimmung der Virusbelastung HIV-1-infizierter Patienten

Seit bekannt ist, daß während der langen asymptomatischen Phase HIV-1-infizierter Patienten eine ständige, dynamische Virus-Replikation stattfindet, gilt die Anzahl der HIV-1-RNA-Kopien im Plasma der Patienten (Virusbelastung, "Viral load") als ein prognostischer Marker der HIV-1-Krankheit. In klinischen Studien konnte nachgewiesen werden, daß eine hohe Virusbelastung (> 100.000 HIV-1-RNA-Kopien/ml) sowie eine niedrige CD4-T-Zellzahl mit einer schnelleren Krankheitsprogression assoziiert ist. Daher kann die Virusbelastung HIV-1-infizierter Patienten zusammen mit der CD4- und CD8-T-Zellzahl, dem HIV-1-p24-Antigen-Gehalt und dem klinischen Krankheitsbild zur Bewertung der Krankheitsprogression oder einer antiretroviralen Chemotherapie eingesetzt werden. Von einem Therapieansprechen kann ausgegangen werden, wenn die Virusbelastung 8-12 Wochen nach Therapiestart um ein 5 bis 10-faches (0.7-1 log-Stufe) gesunken ist. Ziel der antiretroviralen Therapie ist die vollständige Senkung der Virusbelastung und die Wiederherstellung eines intakten Immunstatus der Patienten (Ansteigen der CD4-T-Zellzahl). Zum Nachweis der HIV-1-RNA-Kopien-Anzahl im Plasma HIV-1-infizierter Patienten sind verschiedene Methoden, die auf dem Prinzip der Nukleinsäure-Amplifikation (1., 2.) oder Signal-Amplifikation (3.) beruhen, anwendbar und als kommerzielle Testsysteme erhältlich (siehe auch Tabelle 1):

1. Quantitative kompetitive Reverse-Transkriptase Polymerase-Kettenreaktion (HIV-1-MonitorTM; Hoffmann La Roche, Grenzach Whylen)
2. Isotherme quantitative RNA-Amplifikation (NucliSense NASBA®-Methode, Organon Teknika Rockville,USA)
3. "Branched"-DNA-Methode (QUANTIPLEX® HIV-1-RNA-Assay, Chiron).

Diese Methoden erlauben eine direkte Bestimmung der HIV-1-RNA-Kopienzahl im Plasma der Patienten und besitzen den Vorteil, daß ein Virusnachweis noch vor Serokonversion (HIV-1 Antikörperbildung) des Patienten möglich ist. Mit Hilfe dieser Testsysteme wird eine Nachweisgrenze von 20-500 HIV-1-RNA-Kopien/ml Plasma erreicht (siehe Tabelle 1). Ein Bestreben ist es, Testverfahren zu entwickeln, mit deren Hilfe noch weniger HIV-1-RNA-Kopien im Blut der Patienten nachweisbar sind. Die Bestimmung der Virusbelastung wird bei unbehandelten HIV-1-Patienten alle 6-12 Monate, bei antiretroviral behandelten HIV-1-Patienten alle 3-6 Monate empfohlen. Das Ergebnis sollte möglichst durch eine zweite Bestimmung bestätigt werden, um eventuelle technische Variationen zu vermeiden.

Zusammenfassung:

• Die Virusbelastung im Plasma HIV-1-infizierter Patienten kann als zuverlässiger Marker zur Bewertung der Krankheitsprogression und antiretroviralen Therapie eingesetzt werden. Die Bewertung sollte jedoch stets in Zusammenhang mit der CD4-T-Lymphozytenzahl und klinischen Symptomen der Patienten erfolgen.
• Ein Unterdrücken der Virusbelastung unter die Nachweisgrenze zeigt einen Therapie-Erfolg an, gibt jedoch nicht an, ob das Virus vollkommen aus dem Körper entfernt wurde.
• In klinischen Patienten-Studien konnte nachgewiesen werden: je niedriger die Virusbelastung der HIV-1-Patienten zu Beginn einer Therapie ist, desto länger ist die Zeitspanne des Therapieansprechens.
• Wird die Virusbelastung nicht unter die Nachweisgrenze gedrückt, können sich resistente Virusmutanten bevorzugt bilden.

Vergleich der Reduktion in log-Stufen im Vergleich zur prozentualen Reduktion vom Ausgangswert

Tabelle 1: Testsysteme zum Nachweis von HIV-1-RNA-Kopien im Plasma HIV-infizierter Patienten

^a im Doppelansatz
^b bei einem Probenvolumen von 2000 µl, bei kleineren Probenvolumen vermindert sich die Sensitivität

Bestimmung des Geno- und Phänotyps der HI-Virusisolate HIV-1-infizierter Patienten

Eine hohe Virusbelastung und damit fortschreitende Virusreplikation unter antiretroviraler Therapie stellt einen kritischen Faktor dar, da die Entwicklung resistenter Virusmutanten gefördert wird. Durch die Bestimmung der Virusbelastung können resistente Virusmutanten sowie Zell-Tropismus oder Zytopathogenität des Virus jedoch nicht nachgewiesen werden.

Die Langzeitbehandlung von HIV-1-Patienten mit antiretroviral wirksamen Chemotherapeutika kann zur Bildung von Punktmutationen im viralen Reverse-Transkriptase- oder Protease-Gen und zu Aminosäuresubstitutionen in den Proteinen führen. Dadurch kann sich die Empfindlichkeit gegenüber den Substanzen vermindern und die therapeutische Wirksamkeit der Medikamente versagt. Diese genotypischen Muster der HI-Virusisolate, die zur Resistenzbildung beitragen, können durch Sequenzierung des Reverse Transkriptase- oder Protease-Gens der HIV-1-RNA-Patienten-Isolate erkannt werden.

Eine phänotypische Resistenzbestimmung ist notwendig, um die Beziehung zwischen dem Genotyp des HIV-1-Patienten-Isolates und des daraus resultierenden Phänotyps des Virus herzustellen. Die phänotypische Resistenzbestimmung kann mit Hilfe eines in vitroAssays (Protease-RT-AntivirogrammTM; VIRCO, Antwerpen, Belgien) nachgewiesen werden. Dazu wird ein genetisches Konstrukt des HI-Virus Typ-1, dem die Reverse-Transkriptase- und Protease-kodierende Sequenz fehlt, angewendet. Der fehlende Bereich wird aus den im Blut der Patienten zirkulierenden HIV-1-Virus-Populationen isoliert, amplifiziert und in das Konstrukt eingesetzt. Auf einer Trägerzellinie kann in vitro die Empfindlichkeit des Virus-Konstruktes gegenüber allen zur Zeit klinisch anwendbaren Reverse-Transkriptase- sowie Protease-Inhibitoren untersucht werden.