Understanding of pandemics depends on the characterization of pathogen collections from well-defined and demographically diverse cohorts. Since its emergence in Congo almost a century ago, Human Immunodeficiency Virus Type 1 (HIV-1) has geographically spread and genetically diversified into distinct viral subtypes. Phylogenetic analysis can be used to reconstruct the ancestry of the virus to better understand the origin and distribution of subtypes. We sequenced two 3.6-kb amplicons of HIV-1 genomes from 3,197 participants in a clinical trial with consistent and uniform sampling at sites across 35 countries and analyzed our data with another 2,632 genomes that comprehensively reflect the HIV-1 genetic diversity. We used maximum likelihood phylogenetic analysis coupled with geographical information to infer the state of ancestors. The majority of our sequenced genomes (n = 2,501) were either pure subtypes (A–D, F, and G) or CRF01_AE. The diversity and distribution of subtypes across geographical regions differed; USA showed the most homogenous subtype population, whereas African samples were most diverse. We delineated transmission of the four most prevalent subtypes in our dataset (A, B, C, and CRF01_AE), and our results suggest both continuous and frequent transmission of HIV-1 over country borders, as well as single transmission events being the seed of endemic population expansions. Overall, we show that coupling of genetic and geographical information of HIV-1 can be used to understand the origin and spread of pandemic pathogens.

中文翻译：

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HIV-1 的系统发育分析显示频繁的跨国传播和当地人口扩张

对流行病的理解取决于对来自明确定义和人口统计学差异的队列的病原体集合的表征。自近一个世纪前在刚果出现以来，1 型人类免疫缺陷病毒 (HIV-1) 已在地理上传播并在基因上多样化为不同的病毒亚型。系统发育分析可用于重建病毒的祖先，以更好地了解亚型的起源和分布。我们对来自 3,197 名临床试验参与者的 HIV-1 基因组的两个 3.6-kb 扩增子进行了测序，并在 35 个国家/地区的地点进行了一致且统一的采样，并用另外 2,632 个基因组分析了我们的数据，这些基因组全面反映了 HIV-1 的遗传多样性。我们使用最大似然系统发育分析和地理信息来推断祖先的状态。我们测序的大部分基因组 (n = 2,501) 是纯亚型（A–D、F 和 G）或 CRF01_AE。不同地理区域的亚型多样性和分布不同；美国显示出最同质的亚型群体，而非洲样本最为多样化。我们在我们的数据集中描述了四种最普遍的亚型（A、B、C 和 CRF01_AE）的传播，我们的结果表明 HIV-1 持续和频繁地跨越国家边界传播，以及单次传播事件是传播的种子地方性人口扩张。总的来说，我们表明 HIV-1 的遗传和地理信息的耦合可用于了解大流行病原体的起源和传播。不同地理区域的亚型多样性和分布不同；美国显示出最同质的亚型群体，而非洲样本最为多样化。我们在我们的数据集中描述了四种最普遍的亚型（A、B、C 和 CRF01_AE）的传播，我们的结果表明 HIV-1 持续和频繁地跨越国家边界传播，以及单次传播事件是传播的种子地方性人口扩张。总的来说，我们表明 HIV-1 的遗传和地理信息的耦合可用于了解大流行病原体的起源和传播。不同地理区域的亚型多样性和分布不同；美国显示出最同质的亚型群体，而非洲样本最为多样化。我们在我们的数据集中描述了四种最普遍的亚型（A、B、C 和 CRF01_AE）的传播，我们的结果表明 HIV-1 持续和频繁地跨越国家边界传播，以及单次传播事件是传播的种子地方性人口扩张。总的来说，我们表明 HIV-1 的遗传和地理信息的耦合可用于了解大流行病原体的起源和传播。我们的结果表明，HIV-1 持续且频繁地跨越国界传播，以及单一传播事件是地方性人口扩张的种子。总的来说，我们表明 HIV-1 的遗传和地理信息的耦合可用于了解大流行病原体的起源和传播。我们的结果表明，HIV-1 持续且频繁地跨越国界传播，以及单一传播事件是地方性人口扩张的种子。总的来说，我们表明 HIV-1 的遗传和地理信息的耦合可用于了解大流行病原体的起源和传播。