Jüngster Anstieg polygenomischer Infektionen geringer Komplexität und Sialinsäure

Parasites & Vectors Band 16, Artikelnummer: 309 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Der Malariaparasit Plasmodium falciparum nutzt mehrere alternative Rezeptor-Ligand-Wechselwirkungen für die Invasion menschlicher Erythrozyten. Während einige P. falciparum-Klone Sialinsäurereste (SA) auf der Oberfläche der menschlichen Glycophorinrezeptoren nutzen, um in die Erythrozyten einzudringen, nutzen andere alternative Rezeptoren, die von Sialinsäureresten unabhängig sind. Wir stellten die Hypothese auf, dass im Laufe der Jahre verstärkte Maßnahmen zur Malariabekämpfung und ein Rückgang der Prävalenz in Gambia zu einer Selektion von Parasiten mit dominanten Invasionswegen und Ligandenexpressionsprofilen geführt haben.

Über einen Zeitraum von drei Jahren (2015, 2016 und 2021) wurden Blutproben von 65 mit Malaria infizierten Teilnehmern mit unkomplizierter Malaria entnommen. Die genetische Diversität wurde durch Genotypisierung des polymorphen Gens des Merozoiten-Oberflächenproteins 2 (msp2) von P. falciparum bestimmt. Die Phänotypen der Erythrozyteninvasion wurden mithilfe der Enzyme Neuraminidase, Trypsin und Chymotrypsin bestimmt, von denen bekannt ist, dass sie verschiedene Rezeptoren von der Oberfläche des Erythrozyten abspalten. Für eine Reihe von 6 P. falciparum-Invasionsligandengenen (eba175, eba181, Rh2b, Rh4, Rh5 und clag2) wurden unter Verwendung von 48 erfolgreich kultivierten Isolaten Transkriptniveaus im Schizontenstadium ermittelt.

Obwohl die allelische Heterozygotie der msp2-Repeat-Region erwartungsgemäß mit reduzierter Übertragung abnahm, gab es von 2015 bis 2021 einen Anstieg der Infektionen mit mehr als einem einzelnen msp2-Allelotyp. Die Invasionsphänotypen dieser Isolate waren größtenteils SA-unabhängig mit einem kontinuierlichen Anstieg von 2015 bis 2021 2021. Isolate aus dem Jahr 2021 wurden durch die Chymotrypsin-Behandlung im Vergleich zu Isolaten aus den Jahren 2015 und 2016 stark gehemmt. Eine höhere Invasionshemmung für die Isolate aus dem Jahr 2021 wurde außerdem nach einer Erythrozytenbehandlung mit einer Kombination aus Chymotrypsin und Trypsin erzielt. Die Transkriptniveaus der Invasionsligandengene variierten über die Jahre. Allerdings waren die Konzentrationen von Clag2, einem Rhoptry-assoziierten Protein, in den Isolaten von 2015 und 2016 höher als in den Isolaten von 2021, während die Rh5-Konzentrationen im Jahr 2021 im Vergleich zu anderen Jahren höher waren.

Insgesamt deuten diese Ergebnisse auf eine Zunahme gemischter Infektionen mit einer zunehmenden Nutzung von Sialinsäure-unabhängigen Invasionswegen durch klinische Isolate von P. falciparum im westlichen Teil Gambias hin.

Der Malariaparasit Plasmodium falciparum dringt während der gesamten Erythrozytenphase seines Lebenszyklus in menschliche rote Blutkörperchen (RBCs) ein und vermehrt sich dort. Die Erythrozyteninvasion durch Merozoitenstadien von P. falciparum ist ein entscheidender, komplexer und mehrstufiger Prozess, der mehrere alternative Rezeptor-Ligand-Wechselwirkungen erfordert [1]. Plasmodium falciparum-Liganden bestehen aus zwei Proteinfamilien: dem Erythrozyten-bindenden Antigen (EBA-175, EBA-140, EBA-165, EBL1 und EBA-181) [2,3,4,5] und dem Retikulozyten-bindenden Protein. wie Homologe (Rh1, RH2A, Rh2B, Rh4 und Rh5) [6,7,8,9]. Diese Liganden bestimmen die Invasionsphänotypen von P. falciparum, die meist durch die Behandlung von Erythrozyten mit Enzymen charakterisiert wurden, von denen bekannt ist, dass sie einen Teil des Rezeptorrepertoires spalten, an das sie binden. Zu den häufig verwendeten Enzymen gehören Neuraminidase, die Sialinsäuren von den Glycophorin (Gly)-Rezeptoren (GlyA, B und C) abspaltet, Trypsin spaltet die Glycophorine A, C und den Komplementrezeptor 1 (CR1), während Chymotrypsin GlyB, Band 3 und spaltet andere invasionsbezogene Proteine [10, 11]. Basierend auf den Sialinsäureresten (SA) der Glycophorinrezeptoren werden die Invasionswege von P. falciparum daher entweder als SA-abhängig oder als SA-unabhängig beschrieben. Diese Ligand-Rezeptor-Wechselwirkungen werden von P. falciparum-Isolaten in verschiedenen Malariapopulationen unterschiedlich genutzt, und einige Parasitenlinien aktivieren alternative Signalwege oder wechseln Invasionsphänotypen während des In-vitro-Lebenszyklus [12,13,14,15].

Frühere Studien in Gambia haben über die überwiegende Nutzung der SA-abhängigen Signalwege während einer Zeit relativ höherer Malariaübertragung berichtet [16, 17]. In den letzten 20 Jahren wurde die Übertragung von Malaria aufgrund intensivierter und nachhaltiger Maßnahmen zur Malariabekämpfung drastisch reduziert. Derzeit bewegt sich Gambia in Richtung Malaria-Eliminierung (Vor-Eliminationsphase) mit einer Gesamtprävalenz von 0,2 % im Land und einer Inzidenz von 25–100 Fällen pro 1000 Einwohner in der westlichen Region [18]. Daher ist nicht bekannt, wie sich dieser Übergang von einer hohen zu einer niedrigen Malariaübertragung auf die Mechanismen der Erythrozyteninvasion ausgewirkt hat, an denen Liganden beteiligt sind, die für die Impfstoffentwicklung bestimmt sind.

In dieser Studie untersuchten wir die Invasionsphänotypen und Transkriptniveaus von sechs Invasionsligandengenen (eba175, eba181, Rh2b, Rh4, Rh5, clag2) von P. falciparum-Feldisolaten aus drei verschiedenen Jahren in Gambia (2015, 2016 und 2021). ). Wir verwendeten auch das hochpolymorphe P. falciparum-Oberflächenprotein, das Merozoiten-Oberflächenprotein 2 (msp2), um die Komplexität der Infektionen aus diesen verschiedenen Jahren zu beurteilen. Wir gehen davon aus, dass verstärkte Maßnahmen zur Malariabekämpfung und ein Rückgang der Prävalenz in Gambia zu einer Selektion von Parasiten mit den dominantesten Invasionswegen geführt haben, die durch die Expression spezifischer Liganden gesteuert werden.

Diese Studie wurde in der westlichen Region Gambias durchgeführt. Zur Teilnahme an der Studie wurden Patienten mit unkomplizierter Malaria aus zwei Gesundheitseinrichtungen (Brikama- und Fajikunda-Gesundheitszentren) eingeladen, die im immunchromatischen Schnelldiagnosetest (RDT) positiv auf P. falciparum getestet wurden und angaben, in den letzten drei Tagen keine Malariamedikamente eingenommen zu haben.

Die Patienten wurden 2015 (n = 15), 2016 (n = 26) und 2021 (n = 24) während des jährlichen Höhepunkts der Malariaübertragung (September bis Dezember) rekrutiert. Isolate aus den Jahren 2015 und 2016 wurden von Kindern ≤ 14 Jahren gesammelt, während die Isolate aus dem Jahr 2021 aus allen Altersgruppen gesammelt wurden. Die Einschlusskriterien waren Patienten mit Achseltemperaturen von > 37,5 °C oder einer Vorgeschichte von Fieber in den letzten 48 Stunden und einem positiven RDT-Test auf Malaria. Für jeden zustimmenden qualifizierten Fall wurden etwa 2 ml venöses Blut in EDTA-Antikoagulansröhrchen gesammelt und durch Lichtmikroskopie weiter auf Malaria bestätigt. Das Plasma wurde entfernt und infizierte Erythrozyten durch NycoPrep-Gradientenzentrifugation von Lymphozyten und Leukozytenfilm getrennt. Die infizierten Erythrozyten der 2015 gesammelten Proben wurden in Glycerolyt kryokonserviert und bis zur Verwendung in flüssigem Stickstoff gelagert, während die 2016 und 2021 gesammelten Proben direkt bei 2 % Hämatokrit in Roswell Park Memorial Institute 1640-Komplettmedium (RPMI 1640) (mit 25 mmol/l) resuspendiert wurden. l HEPES, 2 mmol/l, l Glutamin, 25 mmol/l Glucose, 25 mg Gentamicin pro Liter, 10 mg Hypoxanthin pro Liter und 10 % menschliches AB-Serum oder 5000 mg/l Albumax) und für Invasionstests verwendet .

Für alle in die Studie einbezogenen Patienten wurde das Blut vor der Kultivierung (Proben vom Tag Null) auf Filterpapier (Whatman 3 mm, GE Healthcare, USA) getupft, etikettiert, luftgetrocknet und in versiegelten Plastiktüten bei 4 °C gelagert. Plasmodium falciparum-DNA wurde anschließend mit dem QIAamp DNA Mini Kit (Qiagen, Deutschland) gemäß dem Qiagen-DNA-Reinigungsprotokoll aus getrockneten Blutflecken extrahiert. Die wiederholte Genotypisierung des Merozoiten-Oberflächenproteins 2 (msp2) wurde unter Verwendung spezifischer Primer wie zuvor beschrieben durchgeführt (19). Kurz gesagt zielte die primäre PCR auf die polymorphe Block-3-Region von msp2 ab, während die verschachtelten PCR-Primersätze spezifisch für msp2-Allelfamilien (3D7 und FC27) waren. Die primäre PCR wurde in einem Endvolumen von 15 μl durchgeführt, das 2 μl gDNA, 0,076 U/μl Taq-Polymerase (New England Biolabs), 250 nM Vorwärts- und Rückwärtsprimer, 125 μM dNTPs, 1 × (1,5 μl) Thermopol-Puffer enthielt ( New England Biolabs) und 10,35 μl nukleasefreies Wasser. Die verschachtelte PCR wurde mit einem Endvolumen von 20 μl durchgeführt, das 1 μl des primären PCR-Produkts, 0,05 U/μl Taq-Polymerase (New England Biolabs), 125 nM Vorwärts- und Rückwärtsprimer, 100 μM dNTPs, 1 × (2 μl) Thermopol enthielt Puffer (New England Biolabs) und 16,1 μl nukleasefreies Wasser. Die verwendeten Zyklusbedingungen waren wie zuvor beschrieben [20], wobei in jedem PCR-Lauf positive (3D7 und Dd2) und negative (nukleasefreies Wasser) Kontrollen einbezogen wurden. Amplifikons aus den Allelfamilien wurden mit QIAxcel (Qiagen) analysiert und die Fragmentgrößen wurden mit der QIAxcel ScreenGel-Software bestimmt.

Isolate aus Proben mit ausreichendem Volumen und mindestens 0,5 % Parasitämie wurden bis zum Schizontenstadium kultiviert und bei –80 °C in drei Teilen TRIzol-Reagenz (Ambion/Life Technologies, USA) eingefroren, wie zuvor beschrieben [17]. Die RNA wurde mit dem Phenol-Chloroform-RNA-Extraktionsprotokoll gemäß den Anweisungen des Tri Reagent®-Herstellers extrahiert und die Konzentrationen wurden mit dem Qubit-Fluorometer (Life Technologies, UK) geschätzt. Die RNA jedes Isolats wurde mit dem First Strand cDNA Synthesis Kit (New England Biolabs) revers transkribiert und die Transkriptmengen für die Gene eba175, eba181, clag2, Rh2b, Rh4 und Rh5 wurden unter Verwendung genspezifischer Primer/Sonden-Sets bestimmt [17, 21, 22]. Quantitative Reverse-Transkriptase-PCRs wurden unter Verwendung des TaqMan Universal PCR Master Mix (ThermoFisher) in Volumina von 15 μl mit 330 nM Konzentrationen jedes Primers und 160 nM Konzentrationen jeder Sonde bei 95 °C für 10 Minuten, gefolgt von 40 Zyklen bei 95 °C für 10 Minuten, durchgeführt 30 s und 50 °C für 1:30 s. Jeder Lauf umfasste Kontrollen und 3D7-Genom-DNA-Standards, wobei für jeden Lauf Standardkurven erstellt wurden. Der Fluoreszenzschwellenwert für jeden Lauf wurde automatisch von der BioRad CFX96-Software bestimmt.

Die für Invasionstests verwendeten Erythrozyten stammten von nicht infizierten menschlichen Freiwilligen der Blutgruppe O+, die im letzten Monat kein Malariamittel eingenommen hatten und keine Medikamente einnahmen. Frische Zielerythrozyten wurden wöchentlich mit Neuraminidase (Sigma-Aldrich, UK), Trypsin (Sigma-Aldrich, UK) und Chymotrypsin (Sigma-Aldrich, UK) in verschiedenen Kombinationen und Konzentrationen behandelt, wie zuvor beschrieben [23] mit einigen Modifikationen. Kurz gesagt, die Zielerythrozyten wurden mit 66,7 mU/ml Neuraminidase (NM), 66,7 µg/ml für niedrigen Trypsinspiegel (LT) und 1,0 mg/ml für hohen Trypsinspiegel (HT) behandelt; Chymotrypsin und niedriges Trypsin (CHY_LT) mit 1,0 mg/ml bzw. 66,7 µg/ml und 1,0 mg/ml Chymotrypsin (CHY). Als Negativkontrolle wurden vollständige RPMI-Medien verwendet (keine Invasionshemmung) und als Positivkontrolle wurde eine Kombination aller Enzyme verwendet (100 % Hemmung). Alle Enzymbehandlungen der Erythrozyten wurden 1 Stunde lang bei 37 °C durchgeführt, gefolgt von zwei Wäschen mit 1 × PBS und einmal mit RPMI 1640 sowie einer Suspension bei 2 % Hämatokrit. Die behandelten Erythrozyten mit 2 % Hämatokrit wurden mit dem Cell Trace(R) Far Red (CTFR) Proliferation Kit (Invitrogen, C34564) wie zuvor beschrieben fluoreszierend markiert [17, 23].

Die Invasionsphänotypen klinischer P. falciparum-Isolate über drei Jahre hinweg, 2015 (n = 15), 2016 (n = 26) und 2021 (n = 24), wurden anhand ihrer Fähigkeit bestimmt, in rezeptorarme CTFR-markierte Zielerythrozyten einzudringen. Die Tests wurden dreifach in 96-Well-Platten mit flachem Boden durchgeführt. Für jeden Test wurden Ringstadium-Parasitenisolate von infizierten Patienten zu CTFR-gefärbten Erythrozyten im Verhältnis 1:1 bei 2 % Hämatokrit in Kulturplatten mit flachem Boden und 96 Vertiefungen gegeben, sodass ein Gesamtkulturvolumen von 100 µl pro Vertiefung entstand. Jedes Isolat wurde dreifach pro enzymbehandelter Zelle getestet und die Platten wurden bei 37 °C in einer Gasatmosphäre aus 1 % O2, 3 % CO2 und 96 % N2 inkubiert. Nach dem ersten vollständigen Invasionszyklus (48 Stunden) wurden die Zellen mit SYBR Green I-Nukleinsäuregelfärbung (Invitrogen) markiert, um infizierte von nicht infizierten Erythrozyten zu unterscheiden. Die Invasionsniveaus wurden mit dem Durchflusszytometer BD Accuri™ C6 Plus (BD Biosciences) bestimmt und der Prozentsatz der sowohl mit CTFR als auch mit SYBR Green I gefärbten Zellen als neu eingedrungen aufgezeichnet.

Für die msp2-Genotypisierung wurde die Multiplizität der Infektion (MOI) berechnet, indem die Gesamtzahl der nachgewiesenen Allele durch die Gesamtzahl der Proben dividiert wurde [24], während die erwartete Heterozygotie (ein Maß für die genetische Diversität) zur Beurteilung der Populationsstruktur von Parasiten verwendet wurde. Die Heterozygotie (He) wurde anhand der Formel berechnet

Dabei ist n die Stichprobengröße und Pi die Allelfrequenz, wie zuvor beschrieben [25].

Gentranskriptexpressions- und Invasionsdatenanalysen wurden mit der Software R Version 4.2.0 durchgeführt. Die Gaußsche Verteilung der Daten wurde mit dem Shapiro-Wilk-Normalitätstest bewertet und Variablen, die den Normalitätstest bestanden, wurden mit parametrischen Methoden analysiert; ansonsten wurden nichtparametrische Verfahren verwendet. Enzyminhibitionsraten und relative Genexpressionen wurden über die Probenahmejahre hinweg mit dem Kruskal-Wallis-Test verglichen, und post-hoc-paarweise Vergleiche wurden mit dem Mann-Whitney-U-Test mit Bonferroni-Korrektur mehrerer paarweiser Vergleiche durchgeführt. Korrelationen zwischen den Verteilungen der verschiedenen Enzyminhibitionsphänotypen wurden mit Spearmans Rho getestet. P-Werte < 0,05 wurden für alle Analysen als statistisch signifikant angesehen.

Insgesamt wurden 65 mit Malaria infizierte Personen zurückgehalten, wobei der niedrigste Anteil aus dem Jahr 2015 (23,1 %) stammte und ähnliche Anteile aus den Jahren 2016 und 2021 (40 % bzw. 36,9 %) stammten. Während das Durchschnittsalter zwischen den Teilnehmern von 2015 und 2016 ähnlich war (9 bzw. 8,21), war es bei den Teilnehmern von 2021 höher (20,48). Der Anteil der männlichen zu weiblichen Teilnehmer an der Studie war nicht unterschiedlich (31 bzw. 30), und vier Teilnehmer gaben ihr Geschlecht nicht an. Im Jahr 2015 gesammelte Proben wiesen im Vergleich zu 2016 und 2021 eine höhere Parasitämie im Bereich von 1 bis 7 % mit einem Median von 1,85 % auf, wobei die Parasitämie im Bereich von 0,21 bis 5,2 % (Median 1,24 %) bzw. 0,4 bis 3,6 % (Median 1 %) lag ( Tabelle 1).

In Gambia kam es zu einem drastischen Rückgang der Malariaprävalenz von 4 % im Jahr 2010 auf 0,2 % im Jahr 2017 [26]. Allerdings liegt die landesweite Gesamtprävalenz seit 2017 bis heute trotz kontinuierlicher Kontrollbemühungen immer noch bei 0,2 %. Dies ist wahrscheinlich auf einen Stillstand oder einen leichten Anstieg der Infektionen in einigen Teilen des Landes zurückzuführen, wie aus den weltweiten Malariaberichten der letzten Jahre hervorgeht [18, 27, 28]. Dies könnte Auswirkungen auf die genetische Vielfalt von Infektionen und Invasionsmustern haben. Daher haben wir die P. falciparum-Isolate auf msp2-Genwiederholungspolymorphismen genotypisiert, um zu untersuchen, ob die in den drei Jahren gesammelten Parasiten genetisch unterschiedlich waren. Allele wurden nach der Größe der amplifizierten Fragmente klassifiziert. Es wurden 32 einzelne Allele nachgewiesen, davon 22 Allele für 3D7 (Fragmentbereich 230–700 bp) (Abb. 1A) und 10 Allele für FC27 (Fragmentbereich 250–450 bp) (Abb. 1B). Die Häufigkeit aller in der 3D7-Familie nachgewiesenen Allele betrug < 20 %, und das 350-bp-Allel war sowohl in der 3D7- als auch in der FC27-Familie am häufigsten (18 % bzw. 39 %).

Prävalenz und Allelfrequenzen von msp2. A-Häufigkeiten der Allelfamilie 3D7, B-Häufigkeiten der Allelfamilie FC27, C-Prävalenz der MSP2-Repeat-Polymorphismus-Allelfamilien von Plasmodium falciparum in klinischen Isolaten, die 2015, 2016 und 2021 aus West-Gambia gesammelt wurden. bp-Basenpaare

Die Häufigkeit wahrscheinlicher monogenomischer Infektionen mit einem einzelnen 3D7-Allel war 2016 (61,5 %) höher als 2015 (40 %) und 2021 (40,9 %). Diese Unterschiede waren jedoch statistisch nicht signifikant (P = 0,37). Darüber hinaus gab es im Jahr 2021 einen Anstieg polygenomischer Infektionen desselben 3D7-Allelotyps (13,6 %) im Vergleich zu 2015 (6,6 %) und 2016 (7,7 %), aber auch diese Unterschiede waren statistisch nicht signifikant (P = 0,4). In ähnlicher Weise wiesen Isolate mit dem FC27-Allelotyp im Jahr 2015 eine höhere Häufigkeit (33,3 %) wahrscheinlicher monogenomischer Infektionen auf, während polygenomische FC27-Typen in den Jahren 2016 und 2021 nachgewiesen wurden. Komplexe (polygenomische) Infektionen mit beiden Alleltypen 3D7/FC27 waren häufiger bei den Isolaten von 2021 mit einer Häufigkeit von 36,6 % im Vergleich zu 2015 (20 %) und 2016 (15,4 %) (Abb. 1C).

Insgesamt war das Vorhandensein mehrerer Klone in einer einzelnen Infektion, definiert durch den Multiplizitätsindex (MOI), bei den Isolaten 2021 höher (1,55) als 2015 (1,33) und 2016 (1,27). Dies stand im Gegensatz zu einem allgemeinen Rückgang der Heterozygotie (He) des msp2-Gens von 2015 (0,29) über 2016 (0,2) bis 2021 (0,06) (Tabelle 2).

Spezifische Merozoiten-Ligandengene werden überwiegend von P. falciparum-Isolaten während des Invasionsprozesses exprimiert und könnten die verwendeten Wege bestimmen. Um die Variation in den Transkriptniveaus von sechs Invasionsliganden (CLAG-2, EBA-175, EBA-181, RH-2B, RH4 und RH5) zu bestimmen, wurde jedes Isolat ex vivo bis hin zu überwiegend schizonten Stadien kultiviert und RNA-Massen extrahiert. Insgesamt 48 der 65 genotypisierten Isolate wurden erfolgreich für die Transkriptanalyse kultiviert [2015 (n = 12), 2016 (n = 15) und 2021 (n = 21)]. Für die anderen 17 Isolate lagen keine Daten vor, da entweder das Wachstum in der Kultur schlecht war oder die RNA-Ausbeute nach der Extraktion zu gering war, um eine zuverlässige Transkriptquantifizierung zu ermöglichen. Die kombinierten Transkriptprofile aller Liganden gruppierten die Isolate in vier Hauptcluster (A, B, C und D) (Abb. 2A). Profile auf Transkriptebene für Isolate gruppierten RH4 und RH-2B sowie RH5 und RH-2B, die mit dem Sialinsäure-unabhängigen Invasionsweg assoziiert sind, während EBA-181- und EBA-175-Gene ebenfalls mit dem Sialinsäure-abhängigen Invasionsweg assoziiert sind gruppiert (Abb. 2A). Somit wurden signifikante positive Korrelationen zwischen EBA-175 und EBA-181 (Spearmans r = 0,5, P = 2e−04), RH-2B und RH4 (r = 0,5, P = 0,001) und RH5 und RH4 (Spearmans r) beobachtet = 0,7, P = 1e−06) (Abb. 2B).

Relative Genexpression und Korrelation zwischen Genexpressionsniveaus. Eine hierarchische Cluster-Heatmap der relativen Expressionsniveaus von sechs Plasmodium falciparum-Ligandengenen (Zeilen) zwischen klinischen Isolaten (Spalten). Weiße bis hellrote Farbe weist auf eine geringere Ausprägung hin, während braune Farbe auf eine höhere Ausprägung hinweist. B Korrelation zwischen Genexpressionsniveaus; Zahlen aus den Klammern in quadratischen Kästchen stellen die Korrelationskoeffizienten dar, während die Zahlen in Klammern die P-Werte darstellen. Signifikante P-Werte werden in Rot angezeigt

Insgesamt zeigten CLAG2 (Mittelwert 2,61) und RH5 (Mittelwert 2,93) über die drei Jahre hinweg die relativ höchsten Kopienzahlen von Transkripten ohne signifikante zeitliche Unterschiede zwischen ihrer Expression (P = 0,41), gefolgt von EBA-181 (Mittelwert 1,05) und EBA -175 (Mittelwert 1,03) (Zusatzdatei 1: Abb. S1). Darüber hinaus zeigte die Analyse der Invasionseffizienz von Isolaten gemäß den Ligandengen-Expressionsclustern in Abb. 2A keine statistisch signifikanten Unterschiede in der Invasionseffizienz aller Enzymbehandlungen über alle Cluster hinweg (Zusatzdatei 1: Abb. S2).

Invasionsphänotypen von P. falciparum-Isolaten über 3 Jahre in Gambia. NM-Neuraminidase, LT niedriges Trypsin, HT hohes Trypsin, CHY_LT Chymotrypsin und niedriges Trypsin und CHY Chymotrypsin. Jeder Punkt stellt ein Isolat dar, während die vertikale Linie jedes Kästchens den Median darstellt. P < 0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen

Nach der Erschöpfung der Rezeptoren mithilfe verschiedener Enzyme beobachteten wir bei Isolaten aus allen drei Jahren eine sehr geringe Invasionshemmung (im Mittel 27,3 %) in mit Neuraminidase (NM) behandelte Erythrozyten. Höhere Hemmgrade wurden für niedriges Trypsin (LT; 45,6 %, P = 6,1 e−6), hohes Trypsin (HT; 86,6 %, P = 2 e−16) und Chymotrypsin (CHY; 84,9 %, P = 2) beobachtet e−16). Die Kombination von Chymotrypsin und Trypsin (CHY_LT) führte zu einer höheren Invasionshemmung (durchschnittlich 88,9 %) als bei getrennter Verwendung der Enzyme, diese Unterschiede waren jedoch statistisch nicht signifikant (CHY_LT und CHY P = 0,058, CHY_LT und HT P = 0,065 (Abb. 3). .

Der Vergleich der Invasionsphänotypen über die drei Jahre zeigte einen Trend zu einer erhöhten Neuraminidase-Hemmung zwischen 2015 und 2021 (Mittelwert: 2015 = 22,21 %, 2016 = 26,69 % und 2021 = 31,6 %), aber die Unterschiede waren statistisch nicht signifikant (Kruskal-Wallis-Test). , P = 0,3) (Abb. 4A). Mit niedrigem Trypsingehalt behandelte Erythrozyten führten zu einem signifikanten Anstieg (P = 0,004 zwischen 2015 und 2016 und 0,0045 zwischen 2016 und 2021) der Invasionshemmung zwischen den Jahren mit einem Mittelwert von 37 % im Jahr 2015 und 41,1 % im Jahr 2021, wie 2016 gesammelte Isolate zeigten eine höhere (durchschnittlich 53,65 %) Hemmungsrate im Vergleich zu den Isolaten des Vorjahres 2015 (unkorrigiertes P = 0,004, P korrigiert für mehrere paarweise Vergleiche = 0,012) (Abb. 4B). Darüber hinaus war die Hemmung durch Chymotrypsin bei den Isolaten von 2016 signifikant höher (Mittelwert 87,38 %) im Vergleich zu 2015 (Mann-Whitney unkorrigiertes P = 0,0023, korrigiertes P = 0,007 (Abb. 4C) und im Jahr 2021 sogar noch stärker (Mittelwert 90,6 %) im Vergleich zu 2015 Isolate (Mann-Whitney unkorrigiertes P = 0,00037, korrigiertes P = 0,001). Allerdings war die Hemmung durch diese Enzymkombination (Chymotrypsin und niedriges Trypsin) in allen Jahren wirksamer (Mittelwert: 2015 = 84,57 %, 2016 = 91,65 % und 2021). = 88,35) (Abb. 4D).

Vergleich der Phänotypen der Hemmung der Erythrozyteninvasion von Plasmodium falciparum-Isolaten über 3 Jahre in Gambia. A Neuraminidase, B niedriges Trypsin, C Chymotrypsin und D Chymotrypsin und niedriges Trypsin. Jedes Kästchen zeigt die Invasionseffizienzen in enzymbehandelten Erythrozyten im Vergleich zu unbehandelten Erythrozyten, und die horizontalen schwarzen Linien in jedem Kästchen stellen den Median dar. P-Werte < 0,05 wurden als statistisch signifikant angesehen

Nach den beobachteten Phänotypen und Variationen der Invasionshemmung im Laufe der Jahre haben wir getestet, ob die Phänotypen auch je nach msp2-Allelfamilien variierten. Für den dominantesten Alleltyp (350 bp) für beide Familien (3D7 und FC27) war die Invasionshemmung in der 3D7-Allelfamilie nur im Fall einer Erythrozytenbehandlung mit hohem Trypsingehalt signifikant höher (P = 0,027) (Zusatzdatei 1: Abb. S3). Bei mit Neuraminidase behandelten Zellen waren die Isolate vom Typ 3D7 ebenfalls weniger gehemmt, obwohl der Unterschied zu den Isolaten vom Typ FC27 nicht signifikant war.

Das Ausmaß und das Muster der Hemmung der Invasion durch CHY, CHY_LT und NM korrelierten positiv mit dem Alter, jedoch negativ mit Parasitämie, während HT negativ mit dem Alter, aber positiv mit Parasitämie korrelierte. Diese Korrelationen zwischen Alter, Parasitämie und Enzymbehandlungen waren statistisch nicht signifikant, obwohl sie für die HT-Hemmung und das Alter geringfügig signifikant waren (0,05) (Abb. 5). Eine weitere Einteilung der Studienteilnehmer in drei Altersgruppen als kleine Kinder (0–5 Jahre), ältere Kinder (6–17 Jahre) und Erwachsene (18 Jahre und älter) führte zu signifikanten Unterschieden zwischen Altersgruppen und Enzymbehandlungen (zusätzliche Datei). 1: Abb. S4). Die Hemmung durch niedriges Trypsin und Chymotrypsin korrelierte signifikant negativ mit Parasitämie bei jüngeren Kindern (Spearmans r = – 0,76 bzw. r = – 0,82) (Zusatzdatei 1: Abb. S4).

Korrelation zwischen Enzymhemmung, Alter und Parasitämie. Die Zahlen außerhalb der Klammern stellen die Korrelationskoeffizienten dar, während die Zahlen in Klammern die P-Werte angeben, wobei signifikante P-Werte rot hervorgehoben sind. PCT-Parasitämie

Diese Studie charakterisierte und verglich die genetische Vielfalt, die Expression von Ligandengenen und die Invasionsphänotypen klinischer Isolate von P. falciparum über einen Zeitraum von drei Jahren in West-Gambia, wo verbesserte Kontrollmaßnahmen seit über einem Jahrzehnt zu einem signifikanten Rückgang der Malariaübertragung und der klinischen Inzidenz geführt haben. Dieser allgemeine Rückgang der Malariaübertragung spiegelte sich in dieser Studie im Vergleich zu früheren Berichten in einer geringeren Heterozygotie der polymorphen Msp2-Repeat-Allele wider. Weltweite Malariaberichte in den letzten Jahren, die in der Studie behandelt wurden, deuten jedoch auf einen leichten Anstieg der Infektionen in Gambia hin [18, 27, 28]. Somit beobachteten wir bei den ab 2021 untersuchten Infektionen im Vergleich zu 2015 und 2016 trotz der insgesamt geringeren Heterozygotie einen Anstieg polygenomischer Infektionen. Im Jahr 2021 gab es mehr Infektionen mit mehr als einem einzelnen Klon, obwohl insgesamt weniger Klone im Umlauf waren. Dies könnte auf den leichten Anstieg der Übertragung zurückzuführen sein. Ein solches Phänomen wurde zwischen Populationen in Kamerun beschrieben, wo trotz der geringen Anzahl zirkulierender Genotypen eine hohe Multiplizität von Infektionen beobachtet wurde [29]. Diese Beobachtung ist unerwartet, da sich Gambia in der Phase vor der Ausrottung der Malaria befindet und die MOI im Laufe der Jahre voraussichtlich sinken wird. Darüber hinaus wird allgemein erwartet, dass eine Erhöhung des MOI zu einer zunehmenden Heterozygotie führen sollte, was in dieser Studie jedoch nicht der Fall war [30,31,32]. Es ist wahrscheinlich, dass trotz der geringen Übertragung in der westlichen Region Gambias mehrere Klone mit wenigen polymorphen Loci erhalten geblieben sind oder in der Bevölkerung zirkulieren oder in diese urbanste Region des Landes importiert werden. Diese Ergebnisse sollten aufgrund der geringen Stichprobengröße mit Vorsicht interpretiert werden und die Stichprobe nur aus West-Gambia spiegelt nicht das gesamte Land wider. Darüber hinaus wurde nur das msp2-Gen genotypisiert, und das Muster könnte sich unterscheiden, wenn die Diversität an anderen polymorphen Orten wie Mikrosatelliten und genomweiten Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) bewertet würde.

Parasitämie entsteht bei Malaria nach mehreren Merozoiten-Ligand-Erythrozyten-Rezeptor-Wechselwirkungen, Merozoiten-Invasion und Replikation in Erythrozyten [10]. Die Erythrozyteninvasion kann über mehrere alternative Wege erfolgen, die durch die Expressionsniveaus und die Art oder Verwendung verschiedener Ligandenkombinationen bestimmt werden könnten [33,34,35]. Analysen der Transkriptmengen im Verhältnis zum apikalen Membranantigen-1-Gen (AMA1) für ausgewählte Invasionsliganden in unseren klinischen Isolaten zeigten signifikante Unterschiede im Rhoptry-Protein RH5 (36, 37) im Vergleich zu EBA-181 und EBA-175. RH5 ist eine Determinante des Tropismus des Wirts und ein unvermeidlicher Ligand im Invasionsprozess, der an Basigin (CD147) und P113 bindet (38, 39). Es ist eines der führenden Malaria-Impfstoffantigene im Blutstadium von P. falciparum und seine höhere Expression im Vergleich zu EBA-175 steht im Gegensatz zu früheren Studien in Ghana und Gambia, wo EBA-175-Transkripte und SA-abhängige Signalwege dominierten berichtet [17, 40]. Im Gegensatz zu den Isolaten aus den Vorjahren waren die meisten der hier charakterisierten Isolate SA-unabhängig. Die RH5-Expression korrelierte stark mit der von RH4 und RH2b, zwei Liganden, die auch für die SA-unabhängige Invasion wichtig sind, und unterstützte den Wechsel von der SA-abhängigen Invasion in Gambia. Aufgrund des Immundrucks gegen die EBA-Proteinfamilie, wie durch die Störung des EBA-175-Gens nachgewiesen wurde, können Parasiten die Invasionswege in nicht-EBA-abhängige und SA-unabhängige Wege ändern [41]. Malaria ist in Gambia rückläufig, wobei ein Rückgang der Immunität auf Bevölkerungsebene zu erwarten ist [42, 43]. Während dies im Idealfall den Druck auf EBA-175 verringern und eine anhaltende SA-abhängige Invasion ermöglichen sollte, deutet die hier beobachtete Umkehrung darauf hin, dass der Immundruck nicht der einzige Faktor bei der Signalwegumschaltung ist. Tatsächlich kann die Umstellung des Signalwegs auf effizientere Mechanismen durch die Umgebung bedingt sein, wie dies bei der Anpassung der In-vitro-Kultur zu beobachten ist [44]. Eine hohe Expression wurde auch für CLAG-2 festgestellt, ein Gen, das mit der Rhoptry-Zwiebel assoziiert ist und ein Mitglied einer Multigenfamilie von Rhoptry-Proteinen ist, die an der Zytoadhärenz, der Durchlässigkeit infizierter Zellen und der Invasion beteiligt sind (45, 46). Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass das Ausmaß der Antigenexpression allein die Variation in den Mustern der Invasionswege nicht erklären kann, da diese mit anderen Infektionsmatrizen korrelieren. Beispielsweise gab es eine positive Korrelation zwischen der RH5-Expression und Parasitämie, wie zuvor aus Gambia [17], Ghana [40], Mali [47] und Papua-Neuguinea [48] berichtet wurde. RH5 ist ein essentielles Invasionsantigen und ein wirksamer Impfstoffkandidat in der fortgeschrittenen Entwicklung. Seine Schutzfunktion gegen Infektionen und Krankheiten muss weiter untersucht werden, da sich Malariaparasitenpopulationen trotz intensiver Eingriffe mit sich ändernder Epidemiologie weiterentwickeln.

Der verstärkte Einsatz SA-unabhängiger Rezeptoren und der Neuraminidase-Resistenz von 2015 bis 2021 in der westlichen Region Gambias könnte auf die Anpassung an den verringerten Übertragungsdruck zurückzuführen sein. Klinische Isolate von P. falciparum aus anderen Regionen Afrikas zeigten ebenfalls ähnliche Resistenzgrade gegenüber der Neuraminidase-Behandlung [23, 40, 49]. Bei den meisten davon handelte es sich auch um Isolate aus neueren Populationen, im Gegensatz zu früheren Ergebnissen von Feldisolaten, die vor über einem Jahrzehnt in Gambia gesammelt wurden, wo die Fähigkeit der Parasiten, in mit Neuraminidase behandelte Erythrozyten einzudringen, viel höher war [16, 17]. Die Übertragung von Malaria während der früheren Studien war in West-Gambia intensiver, und die hier beobachtete Variation könnte auch auf einige der wertvollen Proben zurückzuführen sein, die aus schweren Malariafällen getestet wurden, im Vergleich zu den meist unkomplizierten Fällen mit geringer Parasitämie in dieser Studie [17]. Es besteht auch die Möglichkeit von Schwankungen in den Aktivitäten der verwendeten kommerziellen Neuraminidase-Enzym-Chargen. Insgesamt bleibt die Verwendung verschiedener Invasionswege heterogen und die molekularen Muster, die dies bestimmen, bleiben kompliziert und müssen weiter untersucht werden, da Parasitenliganden bei der Impfstoffentwicklung im Visier sind. Diese Studie ist durch die geringe Anzahl von Proben pro Jahr begrenzt, ein Faktor bei anderen Invasionsstudien, der höchstwahrscheinlich auf die erhebliche Kapazität und die Ressourcen zurückzuführen ist, die für die Parasitenkultivierung und Zelltests erforderlich sind.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Studie in der westlichen Region von Gambia einen geringen Anstieg polygenomischer Infektionen geringer Komplexität in jüngster Zeit zeigte und darauf hindeutet, dass neuere klinische Isolate von P. falciparum aus unkomplizierter Malaria zunehmend Sialinsäure-unabhängige Invasionswege gegen Sialinsäure-abhängige nutzen Alternative. Da Gambia die Maßnahmen zur Voreliminierung beschleunigt und neue Eliminierungsinstrumente (z. B. Impfstoffe) möglich macht, ist eine kontinuierliche molekulare und phänotypische Überwachung der Parasitenpopulation erforderlich.

Daten, die die Schlussfolgerung dieses Artikels stützen, sind im Artikel enthalten.

Retikulozyten-bindendes Protein-Homolog 5

Retikulozyten-bindendes Protein-Homolog 4

Retikulozyten-bindendes Protein-Homolog 2b

Komplementrezeptor 1

Zytoadhärenz-verknüpftes asexuelles Protein 2

Erythrozyten-bindendes Antigen 181

Erythrozyten-bindendes Antigen 175

Glykophorin

Schneller Diagnosetest

Ethylendiamintetraessigsäure

Einzelnukleotidpolymorphismen

Apikales Membranantigen 1

Zellspur tiefrot

Sialinsäure

Gaur D, Mayer DCG, Miller LH. Parasiten-Ligand-Wirt-Rezeptor-Wechselwirkungen während der Invasion von Erythrozyten durch Plasmodium-Merozoiten. Int J Parasitol. 2004;34:1413–29.

CAS PubMed Google Scholar

Gilberger TW, Thompson JK, Triglia T, Good RT, Duraisingh MT, Cowman AF. Ein neuartiges Erythrozyten-bindendes Antigen-175-Paralog von Plasmodium falciparum definiert einen neuen Trypsin-resistenten Rezeptor auf menschlichen Erythrozyten. J Biol. Chem. 2003;278:14480–6.

CAS PubMed Google Scholar

Mayer DCG, Cofie J, Jiang L, Hartl DL, Tracy E, Kabat J, et al. Glycophorin B ist der Erythrozytenrezeptor des Erythrozyten-bindenden Liganden EBL-1 von Plasmodium falciparum. Proc Natl Acad Sci. 2009;106:5348–52.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Narum DL, Fuhrmann SR, Luu T, Sim BKL. Ein neuartiges Plasmodium falciparum-Erythrozyten-bindendes Protein-2 (EBP2/BAEBL), das an der Erythrozyten-Rezeptor-Bindung beteiligt ist. Mol Biochem Parasitol. 2002;119:159–68.

CAS PubMed Google Scholar

Sim BK, Orlandi PA, Haynes JD, Klotz FW, Carter JM, Camus D, et al. Primärstruktur des 175K-Erythrozyten-bindenden Antigens von Plasmodium falciparum und Identifizierung eines Peptids, das Antikörper hervorruft, die die Invasion von Malaria-Merozoiten hemmen. J Cell Biol. 1990;111:1877–84.

CAS PubMed Google Scholar

DeSimone TM, Bei AK, Jennings CV, Duraisingh MT. Genetische Analyse der zytoplasmatischen Domäne des PfRh2b-Merozoiten-Invasionsproteins von Plasmodium falciparum. Int J Parasitol. 2009;39:399–405.

CAS PubMed Google Scholar

Rayner JC, Vargas-Serrato E, Huber CS, Galinski MR, Barnwell JW. Ein Plasmodium falciparum-Homolog des Plasmodium vivax-Retikulozyten-Bindungsproteins (PvRBP1) definiert einen Trypsin-resistenten Erythrozyten-Invasionsweg. J Exp Med. 2001;194:1571–82.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Tham WH, Wilson DW, Reiling L, Chen L, Beeson JG, Cowman AF. Antikörper gegen das Retikulozyten-bindende Protein-ähnliche Homolog 4 hemmen die Invasion von Plasmodium falciparum in menschliche Erythrozyten. Immun infizieren. 2009;77:2427–35.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Triglia T, Thompson J, Caruana SR, Delorenzi M, Speed T, Cowman AF. Identifizierung von Proteinen aus Plasmodium falciparum, die homolog zu Retikulozyten-bindenden Proteinen in Plasmodium vivax sind. Immun infizieren. 2001;69:1084–92.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cowman AF, Crabb BS. Invasion roter Blutkörperchen durch Malariaparasiten. Zelle. 2006;124:755–66.

CAS PubMed Google Scholar

Triglia T, Chen L, Lopaticki S, Dekiwadia C, Riglar DT, Hodder AN, et al. Die Invasion von Plasmodium falciparum-Merozoiten wird durch Antikörper gehemmt, die auf die Bindungsdomänen PfRh2a und b abzielen. PLoS Pathog. 2011;7:e1002075.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hadley TJ, Klotz FW, Pasvol G, Haynes JD, McGinniss MH, Okubo Y, et al. Falciparum-Malariaparasiten dringen in Erythrozyten ein, denen Glycophorin A und B fehlen (MkMk). Stammunterschiede weisen auf Rezeptorheterogenität und zwei Invasionswege hin. J Clin Invest. 1987;80:1190–3.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mitchell G, Hadley T, McGinniss M, Klotz F, Miller L. Invasion von Erythrozyten durch Plasmodium falciparum-Malariaparasiten: Hinweise auf Rezeptorheterogenität und zwei Rezeptoren. Blut. 1986;67:1519–21.

CAS PubMed Google Scholar

Okoyeh JN, Pillai CR, Chitnis CE. Plasmodium falciparum-Feldisolate nutzen üblicherweise Erythrozyten-Invasionswege, die unabhängig von Sialinsäureresten von Glycophorin A sind. Infect Immun. 1999;67:5784–91.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Perkins ME, Holt EH. Die Erkennung von Erythrozytenrezeptoren variiert bei Plasmodium falciparum-Isolaten. Mol Biochem Parasitol. 1988;27:23–34.

CAS PubMed Google Scholar

Baum J, Pinder M, Conway DJ. Phänotypen der Erythrozyteninvasion von Plasmodium falciparum in Gambia. Immun infizieren. 2003;71:1856–63.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gomez-Escobar N, Amambua-Ngwa A, Walther M, Okebe J, Ebonyi A, Conway DJ. Erythrozyteninvasion und Merozoitenliganden-Genexpression bei schwerer und leichter Plasmodium falciparum-Malaria. J Infect Dis. 2010;201:444–52.

CAS PubMed Google Scholar

WER. Welt-Malaria-Bericht 2022. Genf: Weltgesundheitsorganisation; 2022. https://www.who.int/publications/i/item/9789240064898. Zugriff am 21. Februar 2023.

Snounou G, Zhu X, Siripoon N, Jarra W, Thaithong S, Brown KN, et al. Voreingenommene Verteilung der msp1- und msp2-Allelvarianten in Plasmodium falciparum-Populationen in Thailand. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1999;93:369–74.

CAS PubMed Google Scholar

Oboh MA, Ndiaye T, Diongue K, Ndiaye YD, Sy M, Deme AB, et al. Die allelische Diversität der MSP1- und MSP2-Repeat-Loci korreliert mit dem Ausmaß der Malaria-Endemizität in senegalesischen und nigerianischen Populationen. Malar J. 2021;20:38.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Blair PL. Transkripte entwicklungsregulierter Plasmodium falciparum-Gene, quantifiziert durch Echtzeit-RT-PCR. Nukleinsäuren Res. 2002;30:2224–31.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Nery S, Deans AM, Mosobo M, Marsh K, Rowe JA, Conway DJ. Die Expression von Plasmodium falciparum-Genen, die an der Erythrozyteninvasion beteiligt sind, variiert zwischen Isolaten, die direkt von Patienten kultiviert wurden. Mol Biochem Parasitol. 2006;149:208–15.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Bowyer PW, Stewart LB, Aspeling-Jones H, Mensah-Brown HE, Ahouidi AD, Amambua-Ngwa A, et al. Variation der Phänotypen der Erythrozyteninvasion von Plasmodium falciparum und der Genexpression des Merozoitenliganden in verschiedenen Populationen in Gebieten mit Endemizität von Malaria. Immun infizieren. 2015;83:2575–82.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mayengue PI, Ndounga M, Davy MM, Tandou N, Ntoumi F. In vivo Chloroquinresistenz und Prävalenz der pfcrt-Codon-76-Mutation in Plasmodium falciparum-Isolaten aus der Republik Kongo. Act Trop. 2005;95:219–25.

CAS PubMed Google Scholar

Nei M. Schätzung der durchschnittlichen Heterozygotie und genetischen Distanz bei einer kleinen Anzahl von Individuen. Genetik. 1978;89:583–90.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mwesigwa J, Achan J, Di Tanna GL, Affara M, Jawara M, Worwui A, et al. Die Dynamik der verbleibenden Malariaübertragung variiert in ganz Gambia trotz der hohen Abdeckung durch Kontrollmaßnahmen. Plus eins. 2017;12:e0187059.

PubMed PubMed Central Google Scholar

WER. Weltmalariabericht 2020: 20 Jahre globaler Fortschritt und Herausforderungen. Genf: Weltgesundheitsorganisation; 2020. https://apps.who.int/iris/handle/10665/337660. Zugriff am 17. Mai 2022.

WER. Welt-Malaria-Bericht 2021. Genf: Weltgesundheitsorganisation; 2021. https://apps.who.int/iris/handle/10665/350147. Zugriff am 17. Mai 2022.

Atuh NI, Anong DN, Jerome FC, Oriero E, Mohammed NI, D'Alessandro U, et al. Hohe genetische Komplexität, aber geringe Verwandtschaft bei Plasmodium falciparum-Infektionen im westlichen Savannah-Hochland und im äquatorialen Küstentiefland Kameruns. Pathog-Glob-Gesundheit. 2022;116:428–37.

CAS PubMed Google Scholar

Fola AA, Abby Harrison GL, Hazairin MH, Barnadas C, Hetzel MW, Iga J, et al. Höhere Komplexität der Infektion und genetische Vielfalt von Plasmodium vivax als Plasmodium falciparum in allen Malaria-Übertragungsgebieten von Papua-Neuguinea. Bin J Trop Med Hyg. 2017;96:630.

PubMed PubMed Central Google Scholar

Roh ME, Tessema SK, Murphy M, Nhlabathi N, Mkhonta N, Vilakati S, et al. Hohe genetische Vielfalt von Plasmodium falciparum in der Umgebung mit geringer Übertragung im Königreich Eswatini. J Infect Dis. 2019;220:1346–54.

PubMed PubMed Central Google Scholar

Touray AO, Mobegi VA, Wamunyokoli F, Herren JK. Vielfalt und Multiplizität von P. falciparum-Infektionen bei asymptomatischen Schulkindern in Mbita, Westkenia. Sci Rep. 2020;10:5924.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dolan SA, Miller LH, Wellems TE. Hinweise auf einen Schaltmechanismus bei der Invasion von Erythrozyten durch Plasmodium falciparum. J Clin Invest. 1990;86:618–24.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Duraisingh MT, Maier AG, Triglia T, Cowman AF. Das Erythrozyten-bindende Antigen 175 vermittelt die Invasion in Plasmodium falciparum über Sialinsäure-abhängige und -unabhängige Wege. Proc Natl Acad Sci. 2003;100:4796–801.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Taylor HM, Grainger M, Holder AA. Variation in der Expression einer Plasmodium falciparum-Proteinfamilie, die an der Erythrozyteninvasion beteiligt ist. Immun infizieren. 2002;70:5779–89.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Douglas AD, Williams AR, Illingworth JJ, Kamuyu G, Biswas S, Goodman AL, et al. Das Malaria-Antigen PfRH5 im Blutstadium ist anfällig für durch den Impfstoff induzierbare, stammübergreifende neutralisierende Antikörper. Nat Commun. 2011;2:601.

PubMed Google Scholar

Illingworth JJ, Alanine DG, Brown R, Marshall JM, Bartlett HE, Silk SE, et al. Funktionsvergleich der Antigene des Malaria-Impfstoffkandidaten gegen Plasmodium falciparum im Blutstadium. Frontimmunol. 2019;10:1254.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wanaguru M, Liu W, Hahn BH, Rayner JC, Wright GJ. Die RH5-Basigin-Wechselwirkung spielt eine wichtige Rolle im Wirtstropismus von Plasmodium falciparum. Proc Natl Acad Sci. 2013;110:20735–40.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Campeotto I, Galaway F, Mehmood S, Barfod LK, Quinkert D, Kotraiah V, et al. Die Struktur der cysteinreichen Domäne von Plasmodium falciparum P113 identifiziert die Position der RH5-Bindungsstelle. MBio. 2020;11:e01566-20.

PubMed PubMed Central Google Scholar

Mensah-Brown HE, Amoako N, Abugri J, Stewart LB, Agongo G, Dickson EK, et al. Analyse der Mechanismen der Erythrozyteninvasion von klinischen Isolaten von Plasmodium falciparum in drei Malaria-Endemiegebieten in Ghana. J Infect Dis. 2015;212:1288–97.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Stubbs J, Simpson KM, Triglia T, Plouffe D, Tonkin CJ, Duraisingh MT, et al. Molekularer Mechanismus für die Umschaltung der Invasionswege von P. falciparum in menschliche Erythrozyten. Wissenschaft. 2005;309:1384–7.

CAS PubMed Google Scholar

Ceesay SJ, Casals-Pascual C, Erskine J, Anya SE, Duah NO, Fulford AJ, et al. Veränderungen der Malariaindizes zwischen 1999 und 2007 in Gambia: eine retrospektive Analyse. Die Lanzette. 2008;372:1545–54.

Google Scholar

Ceesay SJ, Casals-Pascual C, Nwakanma DC, Walther M, Gomez-Escobar N, Fulford AJC, et al. Anhaltender Rückgang der Malaria in Gambia mit Auswirkungen auf die Ausrottung. Plus eins. 2010;5:e12242.

PubMed PubMed Central Google Scholar

Awandare GA, Nyarko PB, Aniweh Y, Ayivor-Djanie R, Stoute JA. Plasmodium falciparum-Stämme wechseln spontan den Invasionsphänotyp in Suspensionskulturen. Sci Rep. 2018;8:5782.

PubMed PubMed Central Google Scholar

Nguitragool W, Bokhari AAB, Pillai AD, Rayavara K, Sharma P, Turpin B, et al. Die Clag3-Gene des Malariaparasiten bestimmen die kanalvermittelte Nährstoffaufnahme durch infizierte rote Blutkörperchen. Zelle. 2011;145:665–77.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Trenholme KR, Gardiner DL, Holt DC, Thomas EA, Cowman AF, Kemp DJ. clag9: Ein Zytoadhärenzgen in Plasmodium falciparum, das für die Bindung parasitierter Erythrozyten an CD36 essentiell ist. Proc Natl Acad Sci. 2000;97:4029–33.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Tran TM, Ongoiba A, Coursen J, Crosnier C, Diouf A, Huang CY, et al. Natürlich erworbene Antikörper, die spezifisch für das Retikulozyten-bindende Protein-Homolog 5 von Plasmodium falciparum sind, hemmen das Parasitenwachstum und sagen einen Schutz vor Malaria voraus. J Infect Dis. 2014;209:789–98.

CAS PubMed Google Scholar

Chiu CYH, Healer J, Thompson JK, Chen L, Kaul A, Savergave L, et al. Assoziation von Antikörpern gegen Plasmodium falciparum Retikulozyten-bindendes Protein-Homolog 5 mit Schutz vor klinischer Malaria. Vordere Mikrobiol. 2014. https://doi.org/10.3389/fmicb.2014.00314/abstract.

PubMed PubMed Central Google Scholar

Deans AM, Nery S, Conway DJ, Kai O, Marsh K, Rowe JA. Invasionswege und Schweregrad der Malaria in klinischen Isolaten von Plasmodium falciparum aus Kenia. Immun infizieren. 2007;75:3014–20.

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

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Wir danken allen Malariapatienten für ihre Teilnahme an der Studie und den Außendienstmitarbeitern, die die Probenentnahme in den Gesundheitszentren Brikama und Fajikunda erleichtert haben. Wir freuen uns über die Unterstützung vieler Kollegen der Medical Research Council Unit The Gambia an der London School of Hygiene and Tropical Medicine (MRCG@LSHTM), insbesondere von freiwilligen Spendern der Blutgruppe O.

Diese Arbeit wurde durch das Doktorandenstipendium des Pan-African Malaria Genetic Epidemiology Network (PAMGEN) unterstützt. PAMGEN ist ein Team afrikanischer Wissenschaftler, die mit Mitteln des Wellcome Trust über das H3Africa-Programm der African Academy of Science (H3A/18/002) die genetischen Interaktionen zwischen menschlichen Populationen und Malariaparasiten in verschiedenen Umweltumgebungen in ganz Afrika untersuchen.

Abteilung des Medical Research Council The Gambia in London, School of Hygiene and Tropical Medicine, Banjul, Gambia

Nora Nghochuzie - I'm Not Afraid (Offizielles Musikvideo) Nora Nghochuzie - I'm Not Afraid (Offizielles Musikvideo)

Westafrikanisches Zentrum für Zellbiologie infektiöser Krankheitserreger (WACCBIP), Universität von Ghana, Accra, Ghana

Nora Nghochuzie Nganyewo, Gordon Akanzuwine Awandare und Lucas N. Amenga-Etego

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Finanzierungsakquise: AAN, LNA, UD und GAA. Experimentelles Design und Konzeption: AAN und LNA. Probensammlung: ECO, AAN, FB und NNN, Experimente: NNN, FB, AO, ASJ, NFD, HM und SC. Datenanalyse: NNN und AAN, Manuskripterstellung: NNN, kritische Prüfung und Bearbeitung: AAN, LNA, ECO, AO und HM. Die endgültige Version gelesen und genehmigt: alle Autoren.

Korrespondenz mit Alfred Amambua-Ngwa.

Das Studienprotokoll wurde von der Regierung Gambias und der Gemeinsamen Ethikkommission des MRC genehmigt. Vor der Anmeldung wurde von jedem Teilnehmer oder Elternteil/Erziehungsberechtigten von Minderjährigen eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt.

Unzutreffend.

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.

Springer Nature bleibt neutral hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

: Abbildung S1. Falten Sie die Genexpression von Genen, die für sechs Invasionsliganden kodieren, in Ex-vivo-Kulturen von klinischen Isolaten von Plasmodium falciparum im Schizontenstadium über einen Zeitraum von drei Jahren in Gambia. (A) kombinierte Expression von Isolaten über alle Jahre hinweg (n = 48), (B) Isolate aus dem Jahr 2015 (n = 12), (C) Isolate aus dem Jahr 2016 (n = 15) und (D) Isolate aus dem Jahr 2021 (n = 11). Horizontale Linien geben den Mittelwert für jedes Transkript aller in jedem Jahr untersuchten Isolate an, und jeder Punkt bezeichnet das Transkript für jedes Gen in einem einzelnen klinischen Isolat. Abbildung S2. Phänotypen der Invasionshemmung von klinischen Plasmodium falciparum-Isolaten gemäß Genexpressionsclustern. Abbildung S3. Phänotypen der Invasionshemmung klinischer Isolate von Plasmodium falciparum durch dominantes Allel pro msp2-Gen-Allelfamilie. Neuraminidase (NM), niedriges Trypsin (LT), hohes Trypsin (HT), Chymotrypsin und niedriges Trypsin (CHY_LT) und Chymotrypsin (CHY). Abbildung S4. Streumatrixdiagramm der Enzymbehandlung und Parasitämie (X-Achsen und Y-Achsen) zwischen verschiedenen Altersgruppen. Innerhalb jedes Panels stellt jeder Aufzählungspunkt die prozentuale Invasionshemmung jedes Enzyms dar. Das Sternchen (*) steht für Gruppen mit signifikanten P-Werten. NM = Neuraminidase, LT = niedriges Trypsin, HT = hohes Trypsin, CHY_LT = Chymotrypsin/niedriges Trypsin, PCT = Parasitämie und CHY = Chymotrypsin.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Nganyewo, NN, Bojang, F., Oriero, EC et al. Jüngster Anstieg polygenomischer Infektionen geringer Komplexität und Sialinsäure-unabhängiger Invasionswege bei Plasmodium falciparum aus West-Gambia. Parasites Vectors 16, 309 (2023). https://doi.org/10.1186/s13071-023-05929-4

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Eingegangen: 08. April 2023

Angenommen: 14. August 2023

Veröffentlicht: 31. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1186/s13071-023-05929-4

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