Molecular epidemiology and phylogenetic analysis of human papillomavirus infection in women with cervical lesions and cancer from the coastal region of Ecuador

Abstract

El objetivo del presente estudio fue aportar información sobre la epidemiología molecular del virus del papiloma humano (human papillomavirus [HPV]) y los factores de riesgo asociados al desarrollo de lesiones cervicales y cáncer en mujeres de la costa del Ecuador. Además, se estudiaron la evolución de las variantes de los HPV más prevalentes y el marco temporal de su emergencia, para ayudar a rastrear la fuente de dispersión en la región. Se analizaron 166 muestras, incluyendo 57 y 95 casos de neoplasia intraepitelial cervical tipo 1 (CIN1) y tipo 2/3 (CIN2/3), respectivamente, y 14 de casos de cáncer. La detección/tipificación de HPV se realizó por PCR-secuenciación (MY09/MY11). La caracterización de variantes y la datación del ancestro común más reciente (tMRCA) se realizaron mediante filogenia y coalescencia. Se encontró ADN de HPV en el 54,4% de las muestras de CIN1, el 74,7% de las muestras de CIN2/3 y el 78,6% de las muestras de cáncer. Los tipos HPV16 (38,9%) y HPV58 (19,5%) fueron los más frecuentes. Los factores de riesgo para el desarrollo de lesiones cervicales/cáncer fueron 3 o más embarazos (OR = 4,3) e infección por HPV (O = 3,7 para HPV de alto riesgo, OR = 3,5 para HPV16), entre otros. En cuanto a la evolución viral, los aislados del HPV16 pertenecían a los linajes A (69%) y D (31%), mientras que los aislados del HPV58 pertenecían únicamente al linaje A. El período de emergencia del HPV16 estuvo asociado a poblaciones humanas (tMRCA = 91.052 años para HPV16A y 27.000 para HPV16D), mientras que el del HPV58A precedió a la evolución de Homo sapiens (322.257 años). Este estudio proporciona datos novedosos sobre la epidemiología y la evolución del HPV en Ecuador, los cuales serán fundamentales en la era de la vacuna.

The aim of the present study was to gather information regarding the molecular epidemiology of Human papillomavirus (HPV) and related risk factors in a group of women with low- and high-grade cervical lesions and cancer from the coastal region of Ecuador. In addition, we studied the evolution of HPV variants from the most prevalent types and provided a temporal framework for their emergence, which may help to trace the source of dissemination within the region. We analyzed 166 samples, including 57 CIN1, 95 CIN2/3 and 14 cancer cases. HPV detection and typing was done by PCR-sequencing (MY09/MY11). HPV variants and estimation of the time to most recent common ancestor (tMRCA) was assessed through phylogeny and coalescence analysis. HPV DNA was found in 54.4% of CIN1, 74.7% of CIN2/3 and 78.6% of cancer samples. HPV16 (38.9%) and HPV58 (19.5%) were the most prevalent types. Risk factors for the development of cervical lesions/cancer were the following: three or more pregnancies (OR = 4.3), HPV infection (OR = 3.7 for high-risk types; OR = 3.5 for HPV16), among others. With regard to HPV evolution, HPV16 isolates belonged to lineages A (69%) and D (31%) whereas HPV58 isolates belonged only to lineage A. The period of emergence of HPV16 was in association with human populations (tMRCA = 91. 052 years for HPV16A and 27. 000 years for HPV16D), whereas HPV58A preceded Homo sapiens evolution (322. 257 years). This study provides novel data on HPV epidemiology and evolution in Ecuador, which will be fundamental in the vaccine era.