Малярийные паразиты распространяются комарами.
Исследователи разработали новый метод выявления горячих точек эволюции малярийных паразитов и отслеживания роста устойчивости к лекарствам от малярии быстрее и эффективнее, чем когда-либо прежде.
Впервые исследователи получили возможность анализировать геномы малярии прямо из образцов крови пациентов с использованием новых технологий секвенирования и методов информатики. В качестве доказательства принципа команда провела первый анализ клинических образцов из шести стран и выявила уникальные различия в развитии малярии в Африке, Азии и Океании. Это исследование опубликовано в журнале Nature 13 июня 2012 г.
Тяжелые формы малярийной инфекции вызываются паразитом Plasmodium falciparum, который распространяется комарами. Малярия поражает более 200 миллионов человек и ежегодно уносит жизни около 600 000 человек, в первую очередь детей в возрасте до пяти лет в странах Африки к югу от Сахары.
"Одна из самых ярких особенностей P. falciparum – это его способность развиваться и преодолевать противомалярийные препараты. Хлорохин стал неэффективным против малярии, и появляется устойчивость к другим препаратам первой линии," говорит старший автор исследования профессор Доминик Квятковски из Wellcome Trust Sanger Institute и Оксфордского университета. "Если мы хотим контролировать резистентность, нам сначала нужно иметь возможность отслеживать генетическое разнообразие P. falciparum и выявлять очаги потенциальной резистентности по мере их появления. Быстрое секвенирование геномов паразитов из крови инфицированных людей – мощный способ обнаружения изменений в популяции паразитов и потенциально важный новый инструмент наблюдения в арсенале для борьбы с малярией."
Команда разработала новый метод извлечения ДНК паразита непосредственно из крови, удалив из образца как можно больше ДНК человека. Новый метод устраняет необходимость выращивания паразита в культуре крови перед секвенированием, ускоряя процесс и сводя к минимуму ошибки репликации.
п. falciparum, особенно сложно секвенировать, потому что, в отличие от ДНК человека, большие части последовательности ДНК повторяются. В результате восстановление последовательностей ДНК целого генома паразита происходит медленно, дорого и подвержено ошибкам с использованием современных методов секвенирования ДНК. Чтобы избежать этих проблем, команда использовала данные последовательности для создания списка изменений отдельных букв ДНК, известных как SNP, которые можно надежно идентифицировать в богатых генами областях генома. Эти SNP позволяют обнаруживать и измерять изменчивость естественных популяций паразитов.
"Мы каталогизировали около 86000 SNP в геноме паразита, что позволяет нам точно определять различия между паразитами по всему миру, что является отправной точкой для понимания того, как эти популяции адаптируются к изменениям в окружающей их среде." – говорит доктор Магнус Манске, соавтор из Института Сэнгера.
Д-р Оливо Миотто из Института Сэнгера и Оксфордского университета, также являющийся соавтором, добавляет: "Многие пациенты с малярией, особенно в Африке, постоянно заражаются малярийными паразитами, и мы создали новый инструмент для изучения генетического разнообразия одного пациента и сравнения его с разнообразием окружающей среды."
Команда использовала эти методы для анализа образцов из Буркина-Фасо, Камбоджи, Кении, Мали, Папуа-Новой Гвинеи и Таиланда. Они обнаружили, что у одного инфицированного человека может быть множество генетически различных малярийных паразитов, что позволяет паразитам обмениваться ДНК для создания новых форм. Следовательно, на скорость эволюции паразитов сильно влияют человеческие факторы, а также география.
Образцы, взятые у жителей соседних африканских стран Буркина-Фасо и Мали, где очень высок уровень передачи малярии, показали сильное смешение P. геномы falciparum.
Напротив, азиатский P. falciparum, собранные на тайско-бирманской границе, не только отличались от паразитов в Африке, но и от паразитов, обнаруженных у тайской границы с Камбоджей. Такое отсутствие взаимодействия может быть результатом эффективной борьбы с малярией в Таиланде в сочетании с историей ограниченных поездок людей между Таиландом и Камбоджей.
"Возникновение и распространение устойчивости к противомалярийным препаратам представляет собой серьезную угрозу текущим глобальным инициативам по контролю и ликвидации малярии" говорит профессор Ник Уайт из Оксфордского университета и Университета Махидол, Таиланд. "Это исследование дает фундаментальное представление о структуре популяции и эволюции Plasmodium falciparum, что очень важно для выявления, картирования и последующего сдерживания распространения устойчивости. Работая как глобальное сообщество, мы теперь можем использовать этот метод для выявления горячих точек устойчивости к противомалярийным препаратам во всем мире и их эффективного сдерживания."