Characterization of viral reservoirs among HIV-1 vertically infected adolescents receiving antiretroviral therapy in Yaounde, Cameroon

Early combined antiretroviral therapy (cART) initiation in pediatrics reduces residual viremia and viral diversity. Although cART has significantly prolonged the lives of infected children, drug-resistant variants can persist as the virus remains as a stable reservoir in different types of cells which composition may differ between children and adults. Most if not all the insights on this topic originate from high-income and Southern African countries, leaving a knowledge gap on HIV-1 reservoir profiles in sub-Saharan (SSA). The present work therefore aims to address this gap by characterizing reservoirs in HIV-1-infected adolescents living in SSA. A global systematic review and meta-analysis was conducted on HIV-1 reservoirs in pediatrics, including randomized and non-randomized trials, cohort studies, and cross-sectional studies. Forty-nine studies from 17 countries, involving 2,356 participants aged 2 days to 19 years, with 48.83% being females, were included. The analysis revealed that quantitative characterization of viral reservoirs in SSA is limited, with rare use of sensitive techniques like ddPCR. The overall prevalence of acquired drug-resistant mutations (ADRM) was 37.8% [95% CI: 13.9–65.2], varying across regions, with no difference between infants and adolescents. Initiating ART before 2 months of age significantly reduced HIV-1 DNA levels. Participants with long-term viral suppression (>5 years) had significant lower HIV-1 DNA levels, while pre-/post-ART CD4 ≤29% and pre-ART viremia ≥5 Log10 copies/mL were associated with higher HIV-1 DNA levels. A more specific systematic review was done to assess the pooled prevalence of mother-to-child transmission (MTCT) of HIV-1 and evaluate the reservoirs profile of infected children in Cameroon. A total of 29 studies were included and 46,684 children born from HIV-positive mothers were analyzed. The overall rate of MTCT was 7.0% (95% CI = 6.1-8.5). According to regions, the highest rate was in Adamaoua-region (17.5% [95% CI:14.2-21.1]), with only one study found. Regarding risk-factors, MTCT was significantly associated with the absence of PMTCT-interventions both in children (OR:5.4 [95% CI: 2.6-11.3]) and mothers (OR: 3.6 [95% CI: 2.2-6.0]). Regarding viral reservoirs, only one study has reported the prevalence of archived HIV drug resistance mutations, identified in pro-viral DNA in 21/79 infected children. Additionally, to provide further insights on the genotypic profile of HIV reservoirs among adolescents living with HIV-1 (ALHIV) in Cameroon, a comparative study was conducted within the COVID-19 pandemic amongst unvaccinated ALHIV. Out of 60 participants (median [IQR] age: 17 [16-19] years; female: 51.6%), with a median ART-duration of 14 [12-16] years; 56.3% were initially on NNRTI-based first-line ART, while 43.6% were on second-line ART. Forty-two (70.0%) were under virologic control. Sequencing was successfully obtained for 43 (71.7%) participants. A total of 62.7% (27/43) had ADRM, with viremic ALHIV at 69.2% and aviremic at 60.0% (p=0.56). Viremic ALHIV had significantly higher NNRTI-ADRMs (69.2% vs. 46.7%, p=0.030). CD4-nadir <350 cells/mm3 correlated with higher ADRM rates (aOR:3.2 [1.4-95.5], p=0.03). For SARS-CoV-2 immunity, 28.3% (17/60) were SARS-CoV-2 IgG seropositive, while none of them were IgM positive. Those with CD4-nadir ≥350 cells/mm3 had higher odds of SARS-CoV-2 IgG seropositivity (OR:7.9 [2.0-30.3], p<0.01). Below the genotypic characterization as presented previously, an evaluation of HIV-1 proviral DNA levels according to virological response and of associated-factors was also performed among ALHIV. For this purpose, an observational cohort-study was conducted from March 2018 to September 2019. HIV-1 RNA viremia and CD4+ T cell count were assessed at three timepoints over 18 months of observation. At the third time-point, 80 selected participants were randomly selected and classified as viremic (≥50 copies/mL; n=40) or non-viremic (<50 copies/mL; n=40). Among these participants, total HIV-1 DNA load was quantified through droplet digital PCR. Median (IQR) age was 15 (13-17) years, 56.2% female, ART duration was 9.3 (5.4-12.2) years. No significant variation in HIV-1 RNA viremia and CD4 cell count was observed between the three time-points, and 13.7% (11/80) participants maintained virological control and immune-competence throughout (stable adolescents). A positive and moderate correlation (r= 0.59; p<0.001) was found between HIV-1 DNA levels and RNA viremia. Adolescents who started ART within the first age of life, those with virological success and about 10 years of ART duration had lower risks of having high HIV-1 DNA levels. Overall findings suggest that among ALHIV, high plasma HIV-1 RNA levels may serve as a surrogate of proviral DNA in cellular reservoirs, and early ART initiation leads to virological control and limited HIV-1 reservoir size. As the immune system of ALHIV remains vulnerable, finally an evaluation of their inflammatory profile was also performed through a cross-sectional and comparative study among ART-experienced ALPHI. Overall, 73 adolescents were enrolled (60 ALHIV and 13 HIV-negative peers) aged 15 (13-18) years; 60.00% were female. Median (IQR) of ART duration was 92 (46-123) months; median (IQR) plasma viral load was 3.99 (3.17-4.66) RNA Log10 copies/mL and median (IQR) CD4 count was 326 (201-654) cells/mm3. As compared to HIV-negative adolescents, TNFα was highly expressed among ALHIV. By considering the virological response, inflammatory cytokines (IFNγ, IL-1β and IL-12), anti-inflammatory cytokines (IL-4 and IL-10) and inflammation related cytokines (IL-6) were highly expressed in individuals under viral suppression (VS) vs. those in virological failure (VF), while the chemokine CCL3 was highly expressed in individuals with VF. Regarding immune response, the inflammatory cytokine TNFα was highly expressed in immunocompetent (CD4 ≥500 cells/mm3) vs. immunocompromised (CD4 <500 cells/mm3) adolescents, while chemokine CCL2 was highly expressed in immunocompromised adolescents. In the presence of ADRMs, IL-4 and CCL3 were highly expressed. Overall, findings revealed ADRM, especially NNRTI-related ones in ALHIV, emphasizing the need for NNRTI-sparing treatments for these vulnerable individuals. The present research underscores the importance of early HIV treatment and achieving a successful virological response to reduce viral reservoirs. Continuous virological control and maintaining robust immune function might be important criteria toward the identification of potential post-treatment controllers in Cameroon. Additionally, the research highlights specific inflammatory biomarkers like IFN-γ, IL-1β, IL-6, and IL-12 associated with viral suppression, and suggests downregulating CCL2 and CCL3 as potential strategies for viral control.

L'inizio precoce della terapia antiretrovirale combinata (cART) in pediatria riduce la viremia residua e la diversità virale. Sebbene la cART abbia prolungato in modo significativo la vita dei bambini con infezione da HIV, varianti farmacoresistenti possono persistere, in quanto il virus è presente in diversi serbatoi cellulari, la cui composizione differisce tra bambini e adulti. La maggior parte, se non tutte, le conoscenze su questo argomento provengono da Paesi ad alto reddito e dell'Africa meridionale, con un’assenza di conoscenze sui profili dei serbatoi di HIV-1 nell'Africa sub-sahariana (SSA). La presente tesi mira quindi a colmare queste lacune con l’obiettivo di caratterizzare i reservoir virali negli adolescenti che vivono con HIV-1 in SSA. Sono state condotte sia una revisione sistematica globale che una meta-analisi sui serbatoi di HIV-1 nelle popolazioni pediatriche, includendo studi randomizzati e non randomizzati, studi di coorte e studi trasversali. Sono stati analizzati 49 studi condotti in 17 Paesi, che hanno coinvolto 2.356 partecipanti di età compresa tra 2 giorni e 19 anni, il 48,8% dei quali era di sesso femminile. L’analisi ha messo in evidenza che la caratterizzazione quantitativa dei serbatoi virali in SSA è limitata, dato l’utilizzo limitato di tecniche sensibili come la ddPCR. La prevalenza complessiva di mutazioni associate a farmacoresistenza acquisite (ADRM) era del 37,8% [95%CI: 13,9-65,2], con differenze nella prevalenza tra le regioni, senza peraltro differenze significative tra neonati e adolescenti. L'inizio dell'ART prima dei 2 mesi di età riduceva in maniera significativa i livelli di HIV-1 DNA. I partecipanti con una lunga soppressione virale (>5 anni) avevano livelli di HIV-1 DNA più bassi, mentre i CD4 ≤29% pre-/post-ART e la viremia ≥5Log10 copie/mL prima dell'inizio dell'ART erano associati a livelli più elevati di HIV-1 DNA. È stata effettuata anche una revisione sistematica più specifica al fine di valutare la prevalenza della trasmissione di HIV-1 da madre a figlio (MTCT) e il profilo dei serbatoi virali dei bambini con infezione da HIV-1 in Camerun. Sono stati inclusi 29 studi e sono stati analizzati 46.684 bambini nati da madri sieropositive. Il tasso complessivo di MTCT era del 7,0% (95% CI = 6,1-8,5). In base alle regioni, il tasso più alto è stato registrato nella regione di Adamaoua (17,5% [95% CI: 14,2-21,1]), con un solo studio trovato. Per quanto riguarda i fattori di rischio, la MTCT era significativamente associata all'assenza di interventi PMTCT sia nei bambini (OR: 5,4 [95% CI: 2,6-11,3]) che nelle madri (OR: 3,6 [95% CI: 2,2-6,0]). Per quanto riguarda i serbatoi virali, solo uno studio ha riportato la prevalenza di mutazioni di farmacoresistenza archiviate, identificate nel DNA pro-virale in 21/79 bambini infetti. Successivamente, è stato condotto uno studio comparativo tra gli adolescenti con HIV (ALHIV) non vaccinati contro SARS-CoV2, con l'obiettivo di fornire ulteriori approfondimenti sul profilo genotipico dei serbatoi di HIV tra gli ALHIV in Camerun durante la pandemia COVID-19. Sono stati analizzati 60 ALHIV, con un’età mediana (IQR) di 17 (16-19) anni, 51,6% femmine, con una durata mediana (IQR) di ART di 14 (12-16) anni; il 56,3% di essi era inizialmente in una prima linea terapeutica a base di NNRTI, mentre il 43,6% era in una seconda linea terapeutica. Quarantadue (70,0%) partecipanti erano sotto controllo virologico. Il sequenziamento genotipico è stato effettuato con successo per 43 (71,6%) partecipanti; 27 di essi (62,7%) presentavano mutazioni ADRM. La percentuale di ALHIV con resistenza era simile tra i viremici e gli aviremici (69,2% 60.0%; p=0,56). Gli ALHIV viremici avevano un numero significativamente più elevato di NNRTI-ADRM (69,2% vs. 46,7%, p=0,030). Un valore di CD4-nadir <350 cellule/mm3 era correlato con tassi di ADRM più elevati (aOR:3,20 [1,36-95,53], p=0,03). Per quanto riguarda l'immunità al SARS-CoV-2, il 28,3% (17/60) era sieropositivo al SARS-CoV-2 IgG, mentre nessuno era positivo alle IgM. I soggetti con CD4-nadir ≥350 cellule/mm3 avevano una maggiore probabilità di sieropositività al SARS-CoV-2 IgG (OR:7,85 [2,03-30,28], p<0,01). Sono stati valutati anche i livelli di DNA provirale di HIV-1 in base alla risposta virologica e i fattori associati a tali livelli tra gli ALHIV. A tal fine, è stato condotto uno studio di coorte osservazionale da marzo 2018 a settembre 2019. La viremia e la conta delle cellule T CD4+ sono stati valutati in tre tempi nell'arco di 18 mesi di osservazione. Al terzo tempo, 80 partecipanti sono stati selezionati in maniera random e classificati come viremici (≥50 copie/mL; n=40) o non viremici (<50 copie/mL; n=40). Tra questi partecipanti, i livelli di HIV-1 DNA totale sono stati misurati mediante droplet digital PCR. L'età mediana (IQR) dei partecipanti era di 15 (13-17) anni, il 56,2% di sesso femminile, la durata della ART era di 9,3 (5,4-12,2) anni. Non sono state osservate variazioni significative nella viremia e nella conta delle cellule CD4 nei tre tempi, e il 13,7% (11/80) dei partecipanti manteneva il controllo virologico e l'immunocompetenza per tutto il tempo di osservazione (adolescenti stabili). Una correlazione positiva e modesta (r= 0,59; p<0,001) è stata osservata tra i livelli di HIV-1 DNA e la viremia. Gli adolescenti che iniziavano la ART entro il primo anno di vita, quelli con successo virologico e con una durata dell'ART di circa 10 anni avevano un rischio minore di avere livelli elevati di HIV-1 DNA. Nel complesso, i risultati suggeriscono che tra gli ALHIV, alti livelli plasmatici di HIV-1 RNA possono servire come surrogato del DNA provirale nei serbatoi cellulari, e che l'inizio precoce della ART porta al controllo virologico e a una dimensione limitata del serbatoio di HIV-1. Infine, poiché il sistema immunitario degli adolescenti con infezione perinatale da HIV-1 rimane vulnerabile, è stato valutato anche il loro profilo infiammatorio, eseguendo uno studio trasversale e comparativo tra gli ALPHI con esperienza di ART. Complessivamente, sono stati arruolati 73 adolescenti (60 ALPHI e 13 coetanei HIV-1 negativi) con un’età mediana (IQR) di 15 (13-18) anni; il 60,00% era di sesso femminile. La durata mediana (IQR) della ART era di 92 (46-123) mesi; la carica virale mediana era di 3,99 (3,17-4,66) Log10 copie/mL e la conta mediana (IQR) dei CD4 era di 326 (201-654) cellule/mm3. Rispetto agli adolescenti HIV-negativi, il TNFα era altamente espresso tra gli ALPHI. Considerando la risposta virologica, le citochine infiammatorie (IFNγ, IL-6, IL-1β and IL-12), le citochine antinfiammatorie (IL-4 e IL-10) erano altamente espresse negli individui in soppressione virologica (VS) rispetto a quelli in fallimento virologico (VF), mentre la chemochina CCL3 era altamente espressa