非洲地区恶性疟原虫血浆蛋白酶 3 拷贝数变异与双氢青蒿素哌喹(DHA-PPQ)预防疟疾复发效果下降的关联研究及意义

《Nature Communications》:

【字体: 时间:2025年03月19日 来源:Nature Communications

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  为探究恶性疟原虫血浆蛋白酶(pfpm)基因拷贝数变异对双氢青蒿素哌喹(DHA-PPQ)治疗后预防期时长的影响,研究人员回顾性分析随机临床试验数据。结果发现,DHA-PPQ 预防再感染效果下降,且与 pfpm3 多拷贝寄生虫感染频率增加有关。这为疟疾防控策略提供了重要参考。

  疟疾,作为一种严重威胁人类健康的传染病,在全球范围内尤其是非洲地区肆虐。2023 年,恶性疟原虫(Plasmodium falciparum)感染导致的疟疾病例占全球约 2.63 亿例疟疾的 96%,相关死亡人数达 59.7 万,其中超 95% 集中在非洲大陆,5 岁以下儿童是主要受害者。在撒哈拉以南非洲国家,疟疾传播率持续居高不下,孩子们在缓慢获得抗疟免疫力的过程中,频繁因再感染而接受重复治疗。
双氢青蒿素哌喹(DHA-PPQ)凭借哌喹较长的终末半衰期(天),在多个非洲国家被列为抗疟二线和三线用药,其预防再感染的能力备受期待,有望降低疟疾发病率。然而,在东南亚柬埔寨低传播地区,2012 年全国推广 DHA-PPQ 后,治疗失败率居高不下,2016 年当地停用该药物。研究发现,这与恶性疟原虫血浆蛋白酶 2(pfpm2)和 3(pfpm3)基因拷贝数增加有关。而在非洲高传播地区,DHA-PPQ 治疗后哌喹亚治疗浓度缓慢下降,为对哌喹不敏感的再感染寄生虫提供了选择机会,加之血浆蛋白酶基因拷贝数变异在非洲寄生虫种群中已被发现,未来若 DHA-PPQ 使用增加,可能导致寄生虫耐药性进一步发展。在此背景下,明确 pfpm 基因拷贝数变异对 DHA-PPQ 治疗后预防期时长的影响至关重要。
为解决上述问题,来自瑞典卡罗林斯卡学院(Karolinska Institutet)、英国埃克塞特大学(University of Exeter)、德国图宾根大学(University of Tübingen)等多个研究机构的研究人员,对西非抗疟药物临床试验网络(WANECAM)在马里南部进行的多中心随机对照试验数据进行了回顾性临床和分子分析。该研究成果发表于《Nature Communications》。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本方面,选取了参与 WANECAM 临床试验中 DHA-PPQ 和青蒿琥酯阿莫地喹(ASAQ)治疗组的患者数据。分子分析上,采用 SYBR green 染料法和 TaqMan 探针法分别检测 pfpm2 和 pfpm3 基因拷贝数;利用 PCR - 限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)和桑格测序(Sanger sequencing)分析 pfcrt 单核苷酸多态性(SNPs)。数据分析时,通过计算发病率密度、风险比等评估再感染情况。

研究结果

  1. DHA-PPQ 治疗后预防效果快速下降:最初分析显示,DHA-PPQ 组恶性疟原虫疟疾年发病率低于 ASAQ 组,但主要得益于第一年再感染发生率的差异,后续年份两组发病率逐渐趋同。DHA-PPQ 组再感染风险比(RR)随时间上升,从最初 6 个月的(95% CI [0.35,0.89])升至 12 个月的(95% CI [0.85,1]) ,之后两组再感染风险无统计学差异。同时,DHA-PPQ 组再感染平均时间显著缩短,从 2012 年的平均 86 天降至 2014 年的平均 72 天。
  2. DHA-PPQ 治疗后对 pfpm3 基因拷贝数变异的选择:治疗前感染样本中未发现 pfpm2 基因拷贝数增加(拷贝数≥1.5),但在 DHA-PPQ 组复发感染中低频出现,且多在发作间期较短(小于 70 天)的感染中。DHA-PPQ 组携带 pfpm3 多拷贝变异的混合感染频率随时间显著增加,平均标准化 CNV 评分从 2012 年的 1.01 升至 2014 年的 1.17,而 ASAQ 组未出现此现象。早期再感染寄生虫中,DHA-PPQ 组 pfpm3 平均拷贝数增加,再次表明哌喹对携带多拷贝 pfpm3 寄生虫的选择作用。此外,pfpm2 和 pfpm3 基因拷贝数变异未在同一感染样本中出现,也未发现东南亚地区存在的 pfpm1 - 3 杂交结构断点。同时,虽未发现哌喹对测试的 pfcrt SNPs 有阳性选择信号,但 pfcrt 76T 和 356T 突变型 SNPs 与再感染时间缩短有关。

研究结论与讨论

该研究表明,DHA-PPQ 治疗后预防效果在非洲高传播地区迅速下降,与携带扩增的 pfpm2 或 pfpm3 的复发性寄生虫增加有关。这一发现为 DHA-PPQ 在非洲用于化学预防策略(如孕期间歇性预防治疗(IPTp)或儿童季节性疟疾化学预防(SMC))敲响了警钟。
虽然 DHA-PPQ 化疗效果在试验期间一直较高,但 pfpm2 和 pfpm3 基因拷贝数变异仍可能在持续低药物压力下,与其他突变积累导致寄生虫产生完全耐药表型。目前,非洲部分地区已出现 Kelch13 基因突变传播,若不能保证伴侣药物的保护作用,可能增加治疗失败风险。
定期检测 pfpm2 和 pfpm3 平均 CNV,有助于监测寄生虫种群在哌喹压力下的演变,对以 DHA-PPQ 替代大规模药物施用(MDA)的非洲疟疾防控策略意义重大。该研究为国家疟疾控制规划中合理使用 DHA-PPQ 提供了重要参考,引发了对恶性疟原虫耐药性进一步发展的担忧,强调了密切关注寄生虫基因型变化的必要性,为后续研究和防控决策提供了关键依据 。
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