Успех борьбы с малярией в Африке под угрозой распространения множественной лекарственной устойчивости

В первом общеконтинентальном геномном исследовании малярийных паразитов в Африке ученые раскрыли генетические особенности паразитов Plasmodium falciparum, населяющих различные регионы континента, включая генетические факторы, придающие устойчивость к противомалярийным препаратам. Это проливает новый свет на то, как лекарственная устойчивость возникает в разных местах и ​​распространяется разными маршрутами через Африку, что ставит под угрозу предыдущий успех в борьбе с малярией.

Исследование, опубликованное сегодня в Science, принадлежит первой сети африканских ученых – Plasmodium Diversity Network Africa (PDNA), которая работает с геномными инструментами для изучения разнообразия малярийных паразитов на всем континенте. В сотрудничестве с институтом Wellcome Sanger исследователи изучили генетическое разнообразие P. falciparum, эндемичные для нескольких стран Африки к югу от Сахары, включая Эфиопию и Гану. Данные геномного надзора помогут отследить появление и распространение устойчивых к лекарствам штаммов, что будет способствовать усилиям по ликвидации малярии.

Малярия остается глобальной проблемой, поскольку самые смертоносные виды паразитов P. falciparum, распространенный в Африке к югу от Сахары. В период с 2000 по 2015 год в результате непрекращающихся усилий по ликвидации этой болезни смертность от малярии во всем мире сократилась вдвое с 864 000 до 429 000 в год. В 2015 году 92 процента случаев смерти от малярии в мире приходилось на Африку, причем 74 процента из них приходились на детей в возрасте до пяти лет. Но результаты нового исследования показывают, что этот прогресс может оказаться под угрозой, если не будут разработаны новые формы лечения.

Хотя население P. falciparum, паразиты в Африке к югу от Сахары чрезвычайно генетически разнообразны, предыдущие исследования показали, что это разнообразие было относительно одинаковым на всем континенте. Также считалось, что поток генетического материала, как правило, идет с востока на запад, а устойчивость к противомалярийным препаратам, как полагают, происходит из Юго-Восточной Азии.

Однако результаты этого нового исследования показывают, что P. falciparum, паразиты генетически различаются в зависимости от региона Африки, в котором они обитают. Кроме того, исследователи обнаружили, что эти региональные группы населения делятся генетическим материалом во всех направлениях, включая гены, которые могут придавать устойчивость к противомалярийным препаратам, с появлением новых типов устойчивости к лекарствам в разных частях Африки. Считается, что миграция людей, в том числе в результате колониальной деятельности, сыграла роль в эволюции P. falciparum в Африке.

Образцы P. falciparum, были собраны PDNA из 15 африканских стран, а их геномы секвенированы в Институте Wellcome Sanger в рамках сети обмена данными MalariaGEN. Генетические данные по этим образцам, наряду с другими африканскими данными, которые были ранее получены и опубликованы MalariaGEN, были проанализированы для отслеживания родственных связей между различными популяциями паразитов.

Профессор Абдулай Джимде, научный сотрудник Wellcome International в институте Wellcome Sanger и руководитель отдела молекулярной эпидемиологии и лекарственной устойчивости Центра исследований и обучения малярии Университета Бамако, сказал: "В отличие от предыдущих исследований, мы определили отдельные западные, центральные и восточные популяции P. falciparum, а также сильно различающееся эфиопское население. Генетический материал, происходящий со всех сторон, был общим для всех популяций, что указывает на то, что поток генов является разнонаправленным, а не однонаправленным с востока на запад, как считалось ранее. Это важная информация для понимания того, как в Африке развивается устойчивость к лекарствам от малярии."

Исследователи отметили тот факт, что популяция эфиопских паразитов сильно отличается от популяции в остальной части Африки, что позволяет предположить, что на происхождение малярийных паразитов, возможно, повлияла миграция людей. Человеческое население в Эфиопии также имеет отличное происхождение от других жителей Африки, что позволяет предположить, что отсутствие колонизации страны может объяснить ее исключительный статус. Напротив, паразиты из далеких бывших французских колоний имеют общий генетический материал.

Результаты подтвердили, что популяции P. falciparum, с течением времени делились генетической информацией, особенно генами, связанными с устойчивостью к противомалярийным препаратам.

Что наиболее тревожно, сильные генетические сигнатуры были обнаружены на хромосоме 12 в P. falciparum из Ганы и Малави, что повышает вероятность того, что недавняя эволюция паразита может поставить под угрозу эффективность комбинированной терапии на основе артемизинина (ККТ). АКТ объединяют несколько противомалярийных препаратов в одном лечении для преодоления устойчивости к одному или нескольким отдельным препаратам.

Доктор. Альфред Амамбуа-Нгва, первый автор исследования, научный сотрудник Wellcome International в Институте Wellcome Sanger и доцент Отделения Совета медицинских исследований Лондонской школы гигиены и тропической медицины в Гамбии, сказал: "Какими бы ни были исторические факторы, влияющие на поток генов между отдельными P. falciparum, выявленный нами разнонаправленный поток повышает вероятность континентального распространения устойчивости к комбинированной терапии на основе артемизинина, которая может возникнуть из любой точки Африки. Геномный надзор, причем в крупном масштабе, будет иметь жизненно важное значение для отслеживания появления и распространения устойчивости к комбинированной терапии."

Создание PDNA – важный шаг в продолжении отслеживания распространения лекарственно-устойчивой малярии в Африке в критический момент, когда усилия по ликвидации этого заболевания в настоящее время застопорились, а перспективы появления штаммов P. falciparum в Африке на горизонте.

Профессор Доминик Квятковски, руководитель программы по паразитам и микробам в Институте Wellcome Sanger и директор Центра геномики и глобального здравоохранения MRC, сказал: "Еще в 2013 году эта впечатляющая команда африканских ученых осознала необходимость совместной работы на всем континенте для отслеживания эволюции этого смертоносного малярийного паразита. Это связано с множеством практических и логистических проблем, и команда проделала потрясающую работу по составлению наиболее полной генетической картины популяции паразитов в различных частях Африки. Это доказывает возможность использования современных геномных технологий для мониторинга устойчивости к лекарствам от малярии в Африке, и в настоящее время чрезвычайно важно обеспечить, чтобы эта работа продолжалась и использовалась политиками и учреждениями общественного здравоохранения для выработки устойчивых стратегий борьбы с болезнями."

Майкл Чу, менеджер портфеля инфекций и иммунобиологии Wellcome, сказал: "Это исследование может иметь значение для будущих исследований малярии и борьбы с ней в Африке к югу от Сахары. Изучая генетическое разнообразие малярии на такой обширной и разнообразной территории, исследовательская группа выявила наличие ключевых генетических различий внутри малярийного паразита P. falciparum по всей Африке.

"Это может предоставить жизненно важную информацию о том, как развивается лекарственная устойчивость в регионе, и станет четким напоминанием о том, что прогресс, достигнутый в борьбе с малярией в странах Африки к югу от Сахары, может остановиться, если мы не сможем разработать новые и эффективные методы лечения."

Блог Брикса