恶性疟原虫甲氟喹耐药临床分离株对甲氟喹-哌喹组合的耐受性及其对三氢青蒿素复方疗法的影响

《Nature Communications》：Tolerance of Plasmodium falciparum mefloquine-resistant clinical isolates to mefloquine-piperaquine with implications for triple artemisinin-based combination therapies

【编辑推荐】为应对恶性疟原虫多药耐药威胁，研究人员评估了甲氟喹-哌喹(MQ-PPQ)三氢青蒿素复方疗法(TACT)的耐药风险。研究发现，pfmdr1扩增介导的MQ耐药可导致对MQ-PPQ组合的交叉耐受，其机制为MQ以剂量依赖方式抑制PPQ在寄生虫体内的积累。这一发现对TACTs的临床策略提出了重要挑战，强调了需优化联合用药方案以降低耐药选择风险。

　　

在人类与疟疾的漫长斗争中，青蒿素类复方疗法(ACTs)一直是抗击恶性疟原虫感染的主力武器。然而，随着青蒿素部分耐药(ART-R)在东南亚和非洲地区的出现，多药耐药疟原虫的威胁日益严峻。面对这一挑战，三氢青蒿素复方疗法(TACTs)应运而生，其核心策略是将青蒿素衍生物与两种不同作用机制的伙伴药物联用，以期延缓耐药性的产生。其中，甲氟喹-哌喹(MQ-PPQ)组合备受关注，其理论依据是同时获得对两种伙伴药物的耐药性较为困难。

但这一看似完美的策略是否存在潜在漏洞？这正是Camille Roesch等人在《Nature Communications》上发表的最新研究试图解答的关键问题。研究人员将目光投向了疟疾耐药热点区域——柬埔寨，通过对具有不同耐药特征的临床分离株进行系统研究，揭示了MQ-PPQ组合疗法中令人担忧的耐药风险。

关键技术方法

研究团队采用多学科方法：收集柬埔寨2016-2019年治疗的恶性疟原虫临床分离株，根据pfk13、pfmdr1、pfpm2和pfcrt基因型分为敏感株、PPQ耐药株(KEL1/PLA1)和MQ耐药株；通过体外药敏试验(包括Piperaquine生存分析法PSA和[3H]-次黄嘌呤掺入法)评估药物敏感性；对寄生虫株进行连续四个月的MQ-PPQ体外药物压力选择；利用全基因组测序和基因拷贝数变异(CNV)分析耐药机制；采用放射性标记PPQ-[3H(G)]掺入实验研究药物相互作用。

研究结果

不同耐药表型分离株对MQ-PPQ的敏感性差异

研究首先评估了三组柬埔寨恶性疟原虫分离株(敏感株、PPQ耐药株和MQ耐药株)对PPQ、MQ及其组合的体外敏感性。通过Piperaquine生存分析法(PSA)证实，KEL1/PLA1分离株的生存率显著高于敏感株和MQ耐药株。而MQ耐药株对MQ的半数抑制浓度(IC₅₀)值显著高于其他两组。

最关键的是，当评估MQ-PPQ组合活性时，MQ耐药株对组合的生存IC₅₀值显著高于敏感株和KEL1/PLA1分离株。进一步分析发现，MQ的IC₅₀值与MQ-PPQ组合的生存IC₅₀值之间存在高度显著相关性，提示MQ耐药水平直接影响寄生虫对MQ-PPQ组合的敏感性。

体外药物压力选择下的适应性进化

为模拟临床用药压力，研究团队对柬埔寨恶性疟原虫9097株进行了连续四轮的MQ-PPQ体外药物压力选择。结果显示，经过压力选择后，寄生虫对MQ和MQ-PPQ组合的敏感性显著降低，而对PPQ的敏感性仅轻微变化。

表型验证显示，压力选择后菌株的MQ IC₅₀值显著增加，PSA生存率虽有上升但仍低于10%的耐药阈值。基因分析发现，压力选择株获得了pfmdr1基因的额外拷贝，而pfpm2拷贝数未发生变化。

比较基因组学分析

全基因组比较分析显示，亲本株和压力选择株之间没有获得新的单核苷酸多态性(SNPs)，但拷贝数变异(CNV)分析发现压力选择株在5号染色体上出现了包含pfmdr1基因的区域扩增。

pfmdr1在MQ-PPQ耐受性中的核心作用

为探究机制，研究人员通过放射性标记实验评估了MQ预孵育对PPQ-[3H(G)]掺入的影响。结果显示，在亲本株和压力选择株中，MQ预孵育均显著降低了放射性PPQ的掺入量。

剂量反应实验进一步表明，抑制50%PPQ掺入所需的MQ浓度在MQ耐药株中最高，提示这些寄生虫需要更高浓度的MQ才能影响PPQ的积累。此外，pfmdr1多拷贝分离株即使在MQ预孵育后，其PPQ-[3H(G)]掺入量也显著高于单拷贝分离株。

MQ预孵育降低MQ耐药株对PPQ的敏感性

研究人员进一步评估了MQ预孵育是否调节MQ耐药寄生虫对PPQ的敏感性。结果显示，在压力选择株和MQ耐药临床分离株中，MQ预孵育显著提高了PSA生存率，而在亲本株中无显著影响。

研究结论与意义

这项研究通过系统的体外实验揭示了MQ-PPQ TACT的一个重要局限性：预先存在的MQ耐药可导致对MQ-PPQ组合的交叉耐受。其核心机制在于pfmdr1基因扩增，该扩增不仅导致MQ耐药，还通过改变药物在寄生虫体内的分布平衡而影响PPQ的活性。

研究提出的机制假设完美解释了表面上的矛盾：为什么pfmdr1扩增的寄生虫对单独的PPQ高度敏感，却在MQ-PPQ组合存在时表现出耐受性。这是因为PfMDR1介导的药物转运竞争中，MQ占据了优势地位，导致PPQ无法有效到达其作用靶点。

这一发现对疟疾化疗策略具有重要启示。它挑战了TACTs中伙伴药物间存在完全抗性拮抗性的传统假设，揭示了药物组合在特定耐药背景下的潜在风险。研究强调，在推进MQ-PPQ TACT大规模应用时，必须加强对pfmdr1扩增寄生虫的主动监测，并考虑开发耐药风险更低的替代方案。

该研究不仅为理解抗疟药物相互作用提供了新的分子视角，也为优化联合用药策略、延缓耐药性产生提供了重要科学依据。在青蒿素耐药不断扩散的背景下，这类基础研究对维持抗疟疗效、实现疟疾消除目标具有至关重要的意义。