利用HIV-1组特异性抗原蛋白序列的香农熵分析预测近期HIV-1感染情况

《Virology Journal》：Prediction of recent HIV-1 infections using Shannon entropy analysis of HIV-1 group-specific antigen protein sequence

本研究通过Shannon熵分析HIV-1 Gag蛋白序列多样性，发现慢性感染者氨基酸多样性显著高于近期感染者（p=0.0003）。滑动窗口分析识别出S54、E55、I256和S451四个关键位点，其中三个位点具有统计显著性（p=0.027/0.027/0.045）。单独检测时敏感度71-86%但假阳性率达39-52%，结合多个位点可将假阳性率降至24%以下。结论指出基于Gag的分子检测策略具有可行性，但需警惕高假阳性率问题。

　　

摘要

背景

亲和力检测经常将慢性HIV-1感染误分类为近期HIV-1感染（假性近期率），尤其是在接受抗逆转录病毒治疗的参与者中。本研究的目的是利用香农熵来评估HIV-1组特异性抗原（Gag）序列的多样性，以预测近期HIV-1感染。

方法

这是一项回顾性研究，通过从确诊为近期或慢性HIV-1感染的参与者那里获得的Sanger序列来分析完整的HIV-1 Gag序列。对整个HIV-1 Gag氨基酸（aa）序列（501个氨基酸）计算了香农熵，并以每100个氨基酸的间隔进行了滑动窗口分析。随后，寻找在近期和慢性HIV-1感染阶段之间表现出不同突变分布的氨基酸位点。参考序列来自GenBank和Los Alamos HIV数据库，以验证研究序列得到的结果。

结果

共有47名参与者参与研究，平均年龄为28.7岁（18-44岁），其中14人（30%）患有近期HIV-1感染。香农熵分析显示，慢性HIV-1感染的氨基酸多样性显著高于近期HIV-1感染（p = 0.0003）。滑动窗口分析确定了四个氨基酸位点：S54、E55、I256和S451，在近期和慢性HIV-1感染阶段之间的突变分布模式存在差异；然而，只有三个位点的统计显著性得到验证，其p值分别为0.094、0.027和0.045。这些位点在检测研究序列中的近期HIV-1感染方面的准确率在71%到86%之间，但假性近期率（FRR）较高，范围为39%到52%。在参考序列中也观察到了类似的性能。结合使用一些信息丰富的氨基酸位点可以将研究序列中的FRR降低到24%以下。

结论

我们的数据表明，在有Gag序列的情况下，可以使用基于Gag的分子策略来检测近期HIV-1感染。然而，由于存在较高的假性近期率，这些结果需要谨慎解读。需要进一步的研究来开发出具有更好检测近期HIV-1感染能力的分子策略。

背景

亲和力检测经常将慢性HIV-1感染误分类为近期HIV-1感染（假性近期率），尤其是在接受抗逆转录病毒治疗的参与者中。本研究的目的是利用香农熵来评估HIV-1组特异性抗原（Gag）序列的多样性，以预测近期HIV-1感染。

方法

这是一项回顾性研究，通过从确诊为近期或慢性HIV-1感染的参与者那里获得的Sanger序列来分析完整的HIV-1 Gag序列。对整个HIV-1 Gag氨基酸（aa）序列（501个氨基酸）计算了香农熵，并以每100个氨基酸的间隔进行了滑动窗口分析。随后，寻找在近期和慢性HIV-1感染阶段之间表现出不同突变分布的氨基酸位点。参考序列来自GenBank和Los Alamos HIV数据库，以验证研究序列得到的结果。

结果

共有47名参与者参与研究，平均年龄为28.7岁（18-44岁），其中14人（30%）患有近期HIV-1感染。香农熵分析显示，慢性HIV-1感染的氨基酸多样性显著高于近期HIV-1感染（p = 0.0003）。滑动窗口分析确定了四个氨基酸位点：S54、E55、I256和S451，在近期和慢性HIV-1感染阶段之间的突变分布模式存在差异；然而，只有三个位点的统计显著性得到验证，其p值分别为0.094、0.027和0.027。这些位点在检测研究序列中的近期HIV-1感染方面的准确率在71%到86%之间，但假性近期率（FRR）较高，范围为39%到52%。在参考序列中也观察到了类似的性能。结合使用一些信息丰富的氨基酸位点可以将研究序列中的FRR降低到24%以下。

结论

我们的数据表明，在有Gag序列的情况下，可以使用基于Gag的分子策略来检测近期HIV-1感染。然而，由于存在较高的假性近期率，这些结果需要谨慎解读。需要进一步的研究来开发出具有更好检测近期HIV-1感染能力的分子策略。