马里纵向队列中疟疾感染率的显著异质性：分子感染力(molFOI)揭示个体差异与免疫保护机制

研究人员针对疟疾感染风险异质性这一关键科学问题，通过6年纵向队列研究，采用Illumina扩增子测序技术对马里Kalifabougou地区13,152份血液样本进行基因分型，首次系统量化了分子感染力(molFOI)的个体差异。研究发现molFOI在个体间差异显著(0-55)且具有时间稳定性，HbS等位基因与功能性抗体特征(CSP C-term/RH5)与低感染率相关，为疟疾疫苗研发提供了重要免疫保护相关标志物。

　　

疟疾作为全球重大传染病，其感染风险在不同个体间存在显著差异，但这种异质性的成因长期困扰着科研人员。传统研究主要依赖显微镜检查或PCR检测感染状态，难以区分复杂的多克隆感染动态。特别是在高传播地区，重复感染导致的混合感染使得准确量化个体感染率变得极具挑战性。这种技术限制严重阻碍了对自然获得性免疫(NAI)形成机制的理解，也影响了疫苗临床试验的精准评估。

为解决这一科学难题，来自Broad研究所和哈佛大学的研究团队在马里Kalifabougou地区开展了为期6年的创新性研究。该地区具有典型的季节性疟疾传播特征，为研究高传播环境下的感染动态提供了理想场所。研究人员采用Illumina扩增子测序技术，通过对13,152份干血斑样本中4个高度多态性疟原虫抗原(csp、ama1、sera2和trap)进行基因分型，建立了分子感染力(molFOI)这一创新指标，系统量化了464名参与者(年龄3个月至25岁)的疟疾感染动态。相关研究成果发表在《Nature Communications》上，为理解疟疾感染异质性提供了全新视角。

研究团队采用的主要技术方法包括：1)基于Illumina平台的4CAST扩增子测序技术，靶向4个高度多态性疟原虫抗原位点；2)分子感染力(molFOI)算法，通过追踪新获得的不同基因型寄生虫克隆数量来量化感染率；3)系统血清学分析，检测201名参与者对AMA1、CSP、MSP1、RH5等抗原的抗体反应；4)空间自相关分析(Moran's I)评估地理因素影响；5)线性混合效应模型分析个体间差异。

molFOI与年龄无关

研究发现2011年传播季节的molFOI值在个体间差异显著(0-55)，但未显示与年龄的相关性(quasi-Poisson回归P=0.077)。与之形成对比的是，临床疾病发作次数(以抗疟治疗次数为指标)随年龄增长显著减少(P=0.00073)，表明自然获得性免疫主要降低疾病风险而非感染率。治疗次数仅能解释2.02%的molFOI变异，证实疾病率与感染率是不同的生物学指标。

个体molFOI具有时间稳定性

纵向分析显示，2011年的molFOI与后续5年累计molFOI高度相关(Spearman's ρ=0.53，P=1.51e-9)。线性混合效应模型证实，个体身份(伪R²=0.50)而非年龄(伪R²=0.00)是感染率变异的主要驱动因素。特别值得注意的是，2012年时9岁的亚组参与者随时间推移持续表现出高于平均的molFOI值，这种模式在临床疾病指标中未观察到，凸显了molFOI作为稳定感染风险标志物的独特价值。

宿主遗传因素影响感染率

血红蛋白HBB基因型分析发现，HbAS(镰状细胞特征)个体的2011年molFOI(均值5.3)显著低于HbAA(11.8)和HbAC(13.1)个体(P=7.8e-6)。这种保护效应在临床疾病指标中也得到验证(HbAS个体治疗次数显著减少，P=0.0019)。地理分析显示，距诊所较远(线性回归R²=0.089，P=4.3e-8)和距河流较近(P=0.0031)与较高molFOI相关，但仅能解释小部分变异。

血清学标志物发现

通过比较高低molFOI组(阈值<4和>13)的血清学特征，发现针对CSP C-terminal的FcyRIIIAV结合抗体(W=112，P=0.015)和针对RH5的FcyRIIIAV结合抗体(W=127，P=0.030)在低感染率个体中显著富集。这些功能性抗体特征可能通过增强NK细胞和吞噬细胞活性发挥保护作用，为疫苗设计提供了潜在靶点。

这项研究通过创新性地建立molFOI指标，首次系统揭示了疟疾感染率在个体间的巨大差异及其时间稳定性特征。研究发现挑战了传统认为自然获得性免疫会降低感染率的观点，证实其主要作用是减轻临床症状。血红蛋白变异体(HbAS)的保护作用在感染率层面得到验证，而新发现的血清学标志物(CSP C-term/RH5特异性FcyRIIIAV结合抗体)为理解免疫保护机制提供了新视角。这些发现对疟疾疫苗临床试验设计具有重要启示：首先，感染风险异质性可能影响疫苗效果评估，建议采用感染状态作为分层因素；其次，针对CSP和RH5抗原的功能性抗体反应值得作为疫苗效力的免疫相关性指标。从公共卫生角度看，识别高感染风险个体将有助于精准干预策略的制定。该研究建立的molFOI分析框架也为其他传染病异质性研究提供了方法学借鉴。