埃塞俄比亚西北部恶性疟原虫 MSP2 基因多态性研究:揭示疟疾防控新挑战

【字体: 时间:2025年02月27日 来源:BMC Infectious Diseases 3.4

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  为探究恶性疟原虫(P. falciparum)的遗传多样性,埃塞俄比亚贡德尔大学研究人员对其 MSP2 基因多态性展开研究,发现存在多种基因型、高感染复数等,为疟疾防控提供依据。

  

一、研究背景

疟疾,这个古老而又致命的疾病,一直是全球公共卫生领域的重大挑战。它由疟原虫属(Plasmodium)的几种寄生虫引起,主要通过受感染的雌性按蚊叮咬传播。在众多疟原虫种类中,恶性疟原虫(P. falciparum)最为致命,它引发的疟疾症状严重,甚至可能导致死亡。全球范围内,每年有大量人口感染疟疾,尤其是在非洲等低收入地区,疟疾负担沉重,严重影响人们的健康和生活。
随着时间的推移,控制疟疾变得越来越困难,其中一个关键因素就是疟原虫的遗传多样性。恶性疟原虫的高遗传多样性使其能够逃避人体免疫系统的攻击,并且容易产生对抗疟药物的耐药性。这种遗传多样性源于多种机制,包括等位基因多态性、染色体重排等。了解疟原虫的遗传结构对于制定有效的疟疾控制措施至关重要,而基因分型则是解开这一谜题的重要工具。
恶性疟原虫的裂殖子表面蛋白 2(merozoite surface protein 2,MSP2)基因是研究其遗传多样性的常用靶点。该基因位于染色体 2 上,具有高度多态性,其多态性区域能够反映疟原虫种群的多样性。通过对 MSP2 基因进行研究,可以揭示疟原虫的遗传变异情况,了解不同地区疟原虫的分布特征,为疟疾的防控提供关键信息。然而,在埃塞俄比亚西北部地区,关于恶性疟原虫 MSP2 基因多态性的研究还十分有限,这使得当地在疟疾防控方面缺乏足够的科学依据。

二、研究概况

为了填补这一知识空白,来自埃塞俄比亚贡德尔大学的研究人员展开了一项具有重要意义的研究。他们以埃塞俄比亚西北部的疟疾患者为研究对象,深入探究恶性疟原虫 MSP2 基因的多态性。该研究成果发表在《BMC Infectious Diseases》期刊上,为进一步了解该地区疟疾的流行特征和防控策略提供了有力支持。
在研究过程中,研究人员采用了多种关键技术方法。首先是样本采集,他们从 520 名发热患者中采集手指末梢血样本,通过显微镜检查确定疟原虫种类,筛选出 150 例恶性疟原虫阳性样本。接着,利用 0.5% Tween - 20/Chelex - 100 技术从干燥血斑中提取基因组 DNA。之后,运用基于 18S rRNA 基因的巢式 PCR 技术鉴定疟原虫种类,并采用巢式 PCR 技术对 MSP2 基因进行分型。最后,使用 SPSS V 20 软件和 GenAlEx 工具进行数据分析,计算 MSP2 基因的等位基因频率、感染复数(multiplicity of infection,MOI)以及杂合度(heterozygosity,He)等指标。

三、研究结果

  1. 寄生虫学和人口统计学数据:研究人员对 520 名不同年龄和性别的发热个体进行筛查,最终获得 150 例经显微镜确诊的恶性疟原虫疟疾病例。在这些样本中,132 例通过巢式 PCR 确认为恶性疟原虫阳性,其中 126 例成功扩增出 MSP2 基因,6 例因条带强度微弱被排除。
  2. 恶性疟原虫 MSP2 基因的遗传多样性和等位基因频率:对 126 株恶性疟原虫分离株的 MSP2 基因进行多态性分析,共产生 436 个独特片段。其中,IC/3D7 和 FC27 等位基因家族的片段分别占 57.4% 和 42.6%。研究发现了 38 种不同的 MSP2 等位基因,IC/3D7 家族有 20 种,FC27 家族有 18 种。IC/3D7 和 FC27 家族的等位基因频率分别为 100% 和 97.6%,97.6% 的分离株同时携带这两个家族的等位基因。MSP2 基因的杂合度指数为 0.948,表明该地区恶性疟原虫种群具有高度的遗传多样性。
  3. 恶性疟原虫感染复数:在 126 例阳性样本中,97.6% 的分离株同时携带 IC/3D7 和 FC27 等位基因,总体感染复数为 3.46。不同研究地点的感染复数有所差异,Koladiba 为 3.58,Sanja 为 3.72,Zarima 为 3.10。研究还发现,感染复数与年龄无显著差异,但与寄生虫密度呈显著正相关,即寄生虫密度越高,感染复数越高。

四、研究结论与讨论

该研究表明,埃塞俄比亚西北部地区的恶性疟原虫分离株具有多种基因型,杂合度高,感染复数高,存在大量混合菌株感染的情况。这一系列结果揭示了该地区疟原虫种群的高度遗传多样性,意味着疟疾传播水平较高。这种遗传多样性给疟疾的治疗和控制带来了巨大挑战,因为它可能促进耐药菌株的出现和传播。
从等位基因分布来看,该地区 MSP2 基因的优势等位基因为 3D7/IC,这与其他一些地区的研究结果一致,但也存在地区差异。这种差异可能受到地理因素、传播强度、研究人群规模等多种因素的影响。高传播地区由于存在多种共同传播的寄生虫菌株和多克隆感染,往往具有更高的遗传多样性,而低传播地区则可能以特定等位基因主导的单克隆感染为主。
研究中观察到的高杂合度和高感染复数,暗示着该地区可能存在持续的疟疾传播,即使在加强疟疾控制措施的情况下也是如此。这可能是由于多种因素造成的,例如蚊子叮咬传播不同基因型的疟原虫,或者一次蚊子叮咬就可能接种多种基因不同的子孢子。此外,该地区的感染复数高于一些其他地区的研究结果,这与当地的疟疾流行程度、传播强度、人群免疫状态等因素密切相关。
研究还发现,年龄对感染复数没有显著影响,这表明感染复数可能更多地反映了当地人群对疟疾的暴露情况,而非免疫获得的持续时间。然而,寄生虫密度与感染复数呈正相关,这一关系受到多种因素的影响,包括宿主免疫、可用克隆数量以及其他生态和生物学因素。
尽管该研究存在一定的局限性,如仅依赖单个血样可能无法全面反映个体携带的寄生虫多样性,使用单一抗原标记可能会低估感染的多样性,但它仍然为埃塞俄比亚西北部地区的疟疾防控提供了宝贵的信息。这些发现有助于政策制定者制定更有效的、针对该地区的疟疾预防和控制策略,同时也为未来该地区疟疾传播的流行病学研究提供了重要的基线数据。未来的研究可以采用更大的样本量和更先进的技术,如微卫星 DNA 测序和毛细管电泳,对 MSP2 基因以及其他相关标记进行深入研究,从而得出更全面的结论。
通过对埃塞俄比亚西北部地区恶性疟原虫 MSP2 基因多态性的研究,人们对该地区疟疾的遗传特征有了更深入的了解,这为全球疟疾防控事业提供了重要的参考,有望推动相关研究和防控工作取得新的进展。
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