基于Illumina AmpliSeq技术的美国本土间日疟原虫遗传特征解析及传播溯源研究

美国CDC团队针对2023年佛罗里达等三州突发本土间日疟原虫（Plasmodium vivax）疫情，开发定制化Illumina AmpliSeq panel（495个扩增子），结合微卫星分析和Na?ve Bayes地理分类模型，首次证实三起独立输入事件均具中/南美洲（LAM）遗传特征，为疟疾防控提供分子溯源新工具。成果发表于《The Lancet Regional Health - Americas》。

　　

2023年，美国佛罗里达、德克萨斯和阿肯色三州突发9例本土间日疟原虫（Plasmodium vivax）感染病例，这是自2003年佛罗里达疫情后首次出现的本土传播事件。作为全球分布最广的疟疾病原体，P. vivax虽致死率低于恶性疟原虫（P. falciparum），但其休眠体特性可导致疾病复发。尽管美国自1951年宣布消除疟疾，但当地媒介按蚊（如Anopheles crucians）仍广泛存在，加之国际旅行频繁，使得本土传播风险持续存在。这些病例究竟是单次输入还是多次独立事件？其病原体来源何处？这些问题对制定精准防控策略至关重要。

美国疾病控制与预防中心（CDC）寄生虫病与疟疾司的Joel Barratt团队领衔开展研究，通过开发新型分子溯源技术，揭示了这些本土病例的遗传特征和传播模式。研究成果发表在《The Lancet Regional Health - Americas》期刊，为理解疟疾再传播机制提供了关键证据。

研究采用三项核心技术：1）定制Illumina AmpliSeq panel捕获495个靶标（涵盖14条染色体、113个地理信息SNP及耐药相关位点）；2）微卫星分型分析8个位点；3）基于1012个P. vivax基因组训练的Bi-Allele Likelihood（BALK）地理分类器。样本包括2023年本土病例（佛罗里达7例、德克萨斯1例、阿肯色1例）、2003年佛罗里达疫情存档样本（7例）及全球旅行相关病例（194例）。

研究结果
Microsatellite analysis
微卫星分型显示：2023年佛罗里达7例标本在8个位点中仅3例存在单个位点差异（MS038或14.297），而2003年佛罗里达疫情标本呈现相同模式（仅2例在14.297位点存在3碱基差异）。德克萨斯本土病例与同期输入病例的微卫星谱差异显著（7/8位点不同），证实二者无关联。

AmpliSeq genotyping
Hierarchical clustering
基于0.264的遗传距离阈值，层级聚类将2023年佛罗里达病例归为同一簇，与2003年佛罗里达簇（首次基因证实为单次输入事件）明显分离。德克萨斯本土病例、阿肯色病例各自形成独立簇，支持"三次独立输入"的流行病学假设。值得注意的是，一名德克萨斯输入病例患者治疗后辗转明尼苏达州就诊，两次采样基因型高度一致，证实技术可靠性。

Geographic classification
BALK分类器显示：97例旅行相关病例中95例（98%）基因型与旅行史吻合。所有本土病例（包括2003年簇）均被归类为中/南美洲（LAM）谱系，其中一例捕获自佛罗里亚按蚊的标本也获LAM分类，首次提供A. crucians作为P. vivax媒介的分子证据。

讨论与意义
该研究通过多技术交叉验证，首次系统解析了美国本土P. vivax疫情的遗传学特征：1）2023年三起独立输入事件均源自中/南美洲，与2003年佛罗里达疫情起源区域相同，提示该地区是美国疟疾再传播的主要风险来源；2）建立的AmpliSeq panel在区分近缘株（如德克萨斯本土/输入病例）和追踪治疗失败病例方面展现强大效能；3）地理分类器对全球样本的准确率达98%，但LAM区域内部解析度受限于现有基因组数据。

研究局限性包括：1）两例分类结果与旅行史不符可能反映数据报告误差；2）按蚊样本测序深度不足凸显环境样本检测挑战。未来需持续监测输入病例基因型变化，并扩充LAM区域参考基因组以提升溯源精度。这项研究不仅为美国疟疾防控提供了分子监测框架，其技术路线也可推广至其他寄生虫病暴发调查，具有重要公共卫生价值。