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为探究疟疾防控新途径,泰国玛希隆大学(Faculty of Allied Health Sciences, Thammasat University)研究人员对间日疟原虫 Pvs48/45 和 Pvs47 基因多态性展开研究,发现其多态性有限,该成果有助于疟疾流行地区开发有效疫苗。
疟疾,这一古老而又顽固的传染病,如同隐匿在热带和亚热带地区的 “健康杀手”,时刻威胁着人类的生命健康。它由疟原虫属寄生虫引发,借助受感染的雌性按蚊叮咬传播给人类。在 2022 年,全球 85 个疟疾流行国家中,就有 2.49 亿疟疾病例,着实令人揪心。在众多疟原虫种类里,间日疟原虫(Plasmodium vivax)在亚太地区、中南美洲 “兴风作浪”,成为当地疟疾的主要 “元凶”。在泰国,它更是导致了超过 93% 的疟疾病例 。
尽管过去十年间全球疟疾发病率有所下降,间日疟原虫对现有抗疟治疗也还算敏感,但耐药间日疟原虫的出现以及预防疫苗的缺失,使得疟疾防控工作困难重重。研发疟疾疫苗迫在眉睫,而传播阻断疫苗(TBVs)作为疟疾防控和消除的关键 “武器”,致力于针对疟原虫的有性阶段,减少或阻断寄生虫传播。其中,Pvs48/45 和 Pvs47 作为潜在的 TBVs 靶点,受到了研究人员的重点关注。然而,疟原虫基因的遗传多样性在全球不同地区存在差异,这给疫苗研发带来了极大挑战。为了深入了解这一情况,泰国玛希隆大学(Faculty of Allied Health Sciences, Thammasat University)的 Jiraporn Kuesap 等人开展了一项针对泰国流行地区间日疟原虫临床分离株中 Pvs48/45 和 Pvs47 基因遗传多样性的研究,该研究成果为疟疾防控和疫苗研发提供了重要依据。
在这项研究中,研究人员采用了多种关键技术方法。首先,从 2006 年至 2019 年,他们精心收集了泰国两个地区(泰国 - 缅甸边境的达府 45 例、北碧府 10 例,泰国 - 马来西亚边境的拉廊府 20 例、也拉府 25 例)共 100 例间日疟原虫样本,这些样本均来自疟疾患者。样本收集后,利用 QIAamp DNA 提取试剂盒,按照标准流程从 EDTA 血液样本中提取疟原虫基因组 DNA。接着,运用聚合酶链反应(PCR)技术,对 Pvs48/45 和 Pvs47 基因进行特异性扩增。扩增产物经过 QIAquick PCR 纯化试剂盒纯化后,借助 ABI 3730XL DNA 分析仪进行双向测序,确保序列准确性。最后,通过 MEGA X 和 DnaSP 6.0 等专业软件,对核苷酸和推导的氨基酸序列进行比对、分析,从而探究基因的遗传多样性、中性进化以及单倍型等特征。
研究结果令人眼前一亮。在 Pvs48/45 基因方面,36 个样本成功扩增,产物大小为 1605bp。与 Sal - I 株序列相比,发现了 17 个单核苷酸多态性(SNPs),其中 3 个位点(631A、750C 和 1253G)发生了 100% 突变。在推导的氨基酸序列中,有 15 个非同义替换和 2 个同义替换,共确定了 11 种单倍型。H2 单倍型最为常见,频率达 55.6%。在 Pvs47 基因方面,62 个样本成功扩增,产物大小为 1507bp。它比 Pvs48/45 基因表现出更高的多态性,有 24 个 SNPs,4 个位点(22A、24C、26A 和 27G)突变率为 100% 。氨基酸序列中有 18 个非同义替换和 5 个同义替换,确定了 26 种单倍型,H1 单倍型最为常见,频率为 16.1% 。
从遗传多样性和自然选择分析来看,Pvs48/45 的平均核苷酸差异数(K = 1.40317)比 Pvs47(K = 3.67319)低 2.6 倍 。Pvs48/45 和 Pvs47 的单倍型多样性(Hd)分别为 0.67930 和 0.94183,核苷酸多样性(π)分别为 0.00104 和 0.00321。Tajima’s D 值显示,Pvs48/45 和 Pvs47 均为负值,且 Pvs48/45 差异显著(P < 0.05),表明存在纯化选择。此外,Pvs47 的重组参数较高,意味着其减数分裂重组产生的基因多样性更丰富。
通过构建全球 Pvs48/45 和 Pvs47 序列的单倍型网络,研究人员发现全球范围内这些基因存在地理分化。Pvs48/45 在 8 个国家的 344 个序列中确定了 37 种单倍型,Pvs47 在 138 个序列中确定了 45 种单倍型。泰国序列中,两种基因的单倍型频率较高,反映出泰国人群的遗传多样性较高。同时,不同地区间 Pvs48/45 和 Pvs47 的 FST值较高,进一步证实了种群间的高多样性。
综合研究结论和讨论部分,此次研究揭示了泰国间日疟原虫分离株中 Pvs48/45 和 Pvs47 的遗传多样性和氨基酸替换情况。研究结果与先前研究一致,表明间日疟原虫 TBV 候选抗原的序列多态性有限。不过,不同地区的间日疟原虫分离株遗传多样性存在差异,这可能与抗疟药耐药性、传播强度、重组率、遗传漂变和自然选择等因素有关。这些遗传数据为疟疾防控提供了宝贵信息,不仅有助于开发有效的抗疟疾 TBVs,还能作为遗传标记,描述不同流行地区疟原虫的多样性,为全球疟疾防控事业注入了新的希望。