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为探究恶性疟原虫(P. falciparum)遗传多样性和种群结构,研究人员分析不同传播强度地区样本,发现高遗传多样性和 MOI、低种群结构,为疟疾防控提供依据。
疟疾,这个古老又顽固的健康杀手,在全球范围内持续肆虐,尤其是撒哈拉以南非洲地区,深受其害。据 2024 年《世界疟疾报告》显示,2023 年全球有 26300 万例疟疾病例,其中撒哈拉以南非洲地区就占了 24600 万例,乌干达的疟疾病例数在全球排名第三,占比 4.8%。而在这些疟疾病例中,超过 90% 是由恶性疟原虫引起的,它不仅致病力强,还因遗传多样性高,导致抗疟药耐药问题日益严重,给疟疾的防控和消除工作带来了巨大挑战。
此前的研究虽然对恶性疟原虫的遗传多样性有所涉及,但大多集中在症状明显的儿童群体,且研究地区局限于疟疾传播强度中等至较高的区域,对于乌干达不同疟疾传播强度(低、中、高)地区的恶性疟原虫遗传多样性及种群结构差异,以及无症状感染者在疟疾传播中的作用,都缺乏深入研究。为了填补这些空白,来自 Makerere 大学临床流行病学单位、Kabale 大学微生物与免疫学系等多个机构的研究人员开展了此项研究。研究成果发表在《Malaria Journal》上,为制定更有效的疟疾控制策略提供了重要依据。
研究人员利用了疟疾抗性、免疫学和建模计划(PRISM)研究中收集的干燥血斑(DBS)样本,这些样本来自乌干达三个不同地区(金贾、卡努古和托罗罗)的队列研究参与者。在实验室中,研究人员首先通过显微镜检查确定寄生虫密度和种类,随后采用 Chelex 100 树脂法从 DBS 样本中提取恶性疟原虫的基因组 DNA,并利用巢式 PCR 对其进行检测和确认。为了评估恶性疟原虫的遗传多样性和种群结构,研究人员选择了 7 个中性多态微卫星标记进行基因分型,通过一系列 PCR 反应扩增目标片段,再利用 ABI 毛细管电泳平台进行微卫星片段分析,最后使用多种软件对数据进行综合分析。
研究人员对 288 份恶性疟原虫阳性样本进行分析后发现,不同地区的恶性疟原虫遗传多样性存在差异。金贾地区的平均等位基因数(N)为 11.29±3.82,卡努古为 13.43±4.58,托罗罗为 12.57±5.47;平均预期杂合度(He)方面,金贾和托罗罗均为 0.78±0.16,卡努古最高,达 0.81±0.14。不过,Kruskal-Wallis 检验表明,这些指标在三个地区之间并没有显著差异(p>0.05)。
在感染复数(MOI)方面,托罗罗地区的多克隆感染率最高,71 个样本中有 50 个(70%),金贾和卡努古的多克隆感染率分别为 58%(69 个样本中有 40 个)和 56%(71 个样本中有 40 个)。托罗罗的平均 MOI 为 2.5±0.05,显著高于卡努古(2.0±0.05)和金贾(1.9±0.3)。
种群结构分析显示,三个研究地点之间的恶性疟原虫遗传分化程度较低(FST范围为 0.011 - 0.021),分子方差分析(AMOVA)值仅为 0.03,这意味着 97% 的遗传变异存在于种群内部,不同亚种群之间的差异只占 3%。连锁不平衡(LD)分析表明,所有研究地点都存在显著的多基因座 LD(p<0.01),LD 值在托罗罗为 0.07,金贾为 0.14。主成分分析(PCoA)和聚类分析也进一步证实了不同地区寄生虫种群之间存在复杂的遗传混合。
综上所述,该研究揭示了乌干达不同疟疾传播强度地区的恶性疟原虫具有较高的遗传多样性和 MOI,但种群结构却较低,这表明不同地区的寄生虫之间存在显著的基因流动。这种情况给疟疾防控带来了巨大挑战,因为高遗传多样性会使人体难以产生有效的免疫反应,还可能促使耐药菌株的出现。因此,研究人员强调,制定疟疾控制策略时,需要充分考虑不同地区寄生虫种群的遗传连通性,采取区域协同的防控措施,而不是局限于局部地区。同时,持续监测恶性疟原虫的遗传多样性和种群结构变化,根据遗传数据调整防控手段,对于实现乌干达乃至全球的疟疾消除目标至关重要。