Redesenhando a história das populações para patógenos virais

Conectando árvores a mapas: a filodinâmica da infecção pelo HIV

O entendimento da epidemiologia e distribuição dos subtipos de HIV podem ajudar na tomada de medidas preventivas (incluindo vacinas) e decisões clínicas. A variação de sequências pode afetar o desenvolvimento de resistência a drogas antivirais, progressão da doença, taxas de evolução e rotas de transmissão. Pode também fornecer subsídios para uma melhor compreensão da imunologia básica da resposta imune não só a agentes virais como também a outros agentes infecciosos.

Resumo aqui trecho da palestra que a Dra Anne-Mieke Vandamme apresentou no o 23^rd European Congress of Clinical Microbiology and
 Infectious Diseases, que aconteceu em Berlim, de 27 a 30 de Abril de 2013, e que, dentre outros inúmeros trabalhos, despertou recentemente na National Geographic a ideia de rodar um documentário sobre o HIV, patógeno tão temido pela humanidade, a despeito do progresso histórico em benefício dos pacientes, em relativamente pouco tempo. Tive o privilégio de conversar com a Dra Anne-Mieke, durante um almoço no St Pieters Hospital, da KU Leuven, e falamos até de filogenética linguística, tema no qual não sou expert, para o qual ela me indicou alguns papers.

‘Todos já ouviram dizer que a topologia da árvore filogenética SIV/HIV sugere transmissão entre símios e humanos...

1. Mas como podemos ver esses dados na árvore filogenética?

Este é um exemplo de árvore onde o passado está representado na base da figura e o presente, no topo. Portanto, a árvore cresce do passado para o presente, e a figura mostra uma boa coevolução do vírus com o hospedeiro.
Em um determinado momento ao longo da árvore, é possível se verificar a transmissão do vírus da espécie A para B (transmissão interespécies). 

Aplicada a SIV/HIV, a árvore mostra dados de presença do vírus no passado em ancestrais e no presente em humanos. Por exemplo, HIV-2 veio do macaco-fuligem (espécie de macaco africano encontrado em florestas do Senegal a Gana), enquanto que HIV-1 grupos M e N se originaram de chimpanzés e HIV-1 grupo P se originou de gorilas.

2. ONDE essa transmissão interespécies ocorreu?

Pesquisando esterco e urina de chimpanzés na selva, a biogeografia das variantes epidêmicas de HIV mostra que seus parentes SIV mais próximos (HIV grupo M) foram encontrados no Camarões, enquanto que a epidemia de HIV-1 grupo M parece ter-se originado na República Democrática do Congo (Congo Belga). Em relação a HIV-2, os SIVs de macacos-fuligem mais proximamente relacionados (grupos A e B) foram encontrados na Costa do Marfim.

3. Por que o HIV-1 se originou do Camarões enquanto que os SIVs tiveram origem na Costa do Marfim? Como se infere isso a partir da árvore filogenética?

Em algum momento, deve ter havido eventos migratórios. Na árvore da figura, em uma determinada situação, à esquerda, todas as amostras atuais foram encontradas na localização A, enquanto que à direita, todas as amostras atuais foram encontradas na localização B, indicando que o vírus evoluiu localmente. Em outra situação, por exemplo, quando ocorreu a transmissão interespécies, de A para B, como citado anteriormente na primeira pergunta, a árvore é reconstruída para indicar que o ancestral continua na localização A, enquanto que outros vírus migraram para a localização B (como indicado pelas setas vermelhas). No caso de HIV-1 grupo M, sugere-se que, pela natureza hidrográfica da região, a presença de rios tenha favorecido a migração do vírus do Camarões para Kinshasa (Congo Belga).

4. Quando isso ocorreu?

O HIV tem uma evolução mensurável. Se compararmos uma árvore filogenética a um cacto, e acompanharmos o crescimento de 3 dos seus ramos, ao longo dos anos, é possível medir quanto cada ramo cresceu num período de 10 anos, por exemplo; tirar uma média de crescimento por ano e a partir daí, inferir quando cada nodo anterior originou cada ramo. Obviamente, a realidade é bem mais complicada do que isso, pois temos que considerar as diferentes taxas de evolução, etc. Mas no caso do HIV e de outras árvores filogenéticas, também é possível acrescentar datas, e calcular as datas dos nodos retroativamente.’

Espero que este texto introdutório tenha servido como uma opsonização aos novos imunologistas interessados em filogenética, como eu, mesmo que na forma de curiosidade científica. Eu, que sempre gostei de Geografia, achei superinteressante este trabalho, tanto que até consegui uma tese de doutorado original em inglês sobre o assunto, pra ler mais um pouco com afinco, e quem sabe entender mais. O texto introdutório é apenas 1/3 da palestra integral que a Dra Anne-Mieke Vandamme apresentou na conferência. 

Colaboração: Ricardo Khouri (FIOCRUZ/KU Leuven, Bélgica)

References:

1. Uncovering the patterns of gene flow in viral epidemic history. Nuno Rodrigues Faria. Doctoral thesis in Biomedical Sciences. Rega Institute for Medical Research, Clinical Epidemiological Virology. Department of Microbiology and Immunology. Katholieke Universiteit Leuven, Belgium. July, 2013.
2. Phylogeographical footprint of colonial history in the global dispersal of human immunodeficiency virus type 2 group A. Faria NR, Vandamme AM et al. J Gen Virol. 2012 Apr; 93 (Pt 4):889-99.