Nowe wyzwania w walce z malarią – analiza oporności na leki

Jakie są nowe wyzwania w walce z malarią?

Badanie przeprowadzone przez naukowców z Malawi i Korei Południowej dostarcza aktualnych danych na temat markerów oporności na leki przeciwmalaryczne w dwóch strategicznych regionach Malawi. Analiza molekularna wykazała zróżnicowaną prewalencję mutacji związanych z opornością w genach Plasmodium falciparum, co ma istotne implikacje dla skuteczności obecnie stosowanych schematów leczenia. Malaria pozostaje jedną z głównych przyczyn zgonów w Afryce Subsaharyjskiej, z szacowanymi 263 milionami przypadków i 597 000 zgonów w 2023 roku, przy czym kraje afrykańskie według WHO odpowiadają za ponad 94% przypadków i zgonów. P. falciparum jest odpowiedzialny za ponad 94% globalnych przypadków malarii i zgonów spowodowanych przez pasożyty Plasmodium. Oporność na leki przeciwmalaryczne stanowi znaczącą przeszkodę w kontroli i eliminacji tej choroby.

Czy polityka antymalaryczna odpowiada zmieniającej się oporności?

W 1993 roku Malawi zmieniło swoją politykę leczenia malarii z chlorochiny (CQ) jako leku pierwszego rzutu na sulfadoksynę-pirymetaminę (SP), a następnie w 2007 roku przyjęło lumefantrynę (LUM) w połączeniu z artemetherem (ATM). Podobnie jak w wielu krajach Afryki Subsaharyjskiej, sulfadoksyna-pirymetamina jest nadal stosowana w zapobiegawczym leczeniu malarii w ciąży (IPTp). Chociaż nie zgłoszono oporności na terapię artemether-lumefantryna (ALU) w Malawi, monitorowanie jej skuteczności jest kluczowe, ponieważ przewiduje się selekcję oporności na leki partnerskie w terapii skojarzonej z artemizininą (ACT). Może to względnie zmniejszyć wskaźniki wyleczenia ACT, a w konsekwencji wyniki terapeutyczne w krajach endemicznych dla malarii.

Badanie przeprowadzono w dwóch lokalizacjach położonych przy granicy – Mzuzu (region północny, graniczący z Tanzanią) i Lilongwe (region centralny, połączony z Zambią). Te strategiczne punkty charakteryzują się znaczącym przepływem osób przez granicę, co zwiększa ryzyko importu i rozprzestrzeniania się opornych wariantów P. falciparum. W badaniu przesiewowym przebadano 1582 próbek krwi pobrane od pacjentów w wieku od 6 miesięcy lub starszych w okresie od grudnia 2020 do czerwca 2021 roku, a następnie przeprowadzono genotypowanie sześciu kluczowych genów związanych z opornością: pfmdr1, pfcrt, pfk13, pfatp6, pfdhfr i pfdhps.

Jak identyfikujemy markery oporności w praktyce?

Polimorfizmy w genie P. falciparum chloroquine resistance transporter (pfcrt) są kluczowymi predyktorami oporności na CQ i niepowodzenia leczenia. Mutacje w pfcrt są również związane z opornością na inne leki z grupy 4-aminochinolin, w tym amodiakwinę (AQ) i piperachinę (PPQ). Dodatkowo, mutacje w P. falciparum multidrug resistance 1 (pfmdr1) i genie kelch 13 (pfk13) zostały zidentyfikowane jako zwalidowane markery molekularne oporności na endoperoksydy, takie jak artemizinina (ART), artezunat (AS), artemether (ATM) i dihydroartemizynina (DHA). Podczas gdy wcześniejsze badania sugerowały rolę P. falciparum sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase ortholog (pfatp6) w oporności na artemizininę, późniejsze badania nie potwierdziły tego związku i nie jest już uważany za wiarygodny marker oporności na artemizininę. Ponadto, polimorfizm w pfmdr1 wykazano, że nadaje oporność na aryl-aminoalkohole, w tym lumefantrynę (LUM), meflochinę (MFQ) i chininę (QN). Oporność na SP jest związana z mutacjami punktowymi w genach P. falciparum dihydropteroate synthase (pfdhps) i dihydrofolate reductase (pfdhfr).

Wyniki badań wykazały brak mutacji w genach pfcrt i pfk13, co potwierdza pełną wrażliwość pasożytów na chlorochinę (CQ) i pochodne artemizyniny (ART). Jest to zgodne z wcześniejszymi obserwacjami, że po wycofaniu chlorochiny jako leku pierwszego rzutu w 1993 roku, nastąpiła pełna resensytyzacja populacji pasożytów. Należy jednak zachować ostrożność przy rozważaniu ponownego wprowadzenia CQ, gdyż doświadczenia z Zambii pokazują, że może to prowadzić do szybkiej reselekcji opornych szczepów.

W genie pfmdr1, który moduluje wrażliwość na leki partnerskie w terapii ACT, zaobserwowano znaczny polimorfizm. Mutacja 184F była obecna w obu badanych ośrodkach, z częstością 44,9% w Mzuzu i 39,6% w Lilongwe. Haplotyp NFD (N86/184F/D1246) był najczęściej występującym i został wcześniej powiązany ze zmniejszoną wrażliwością na lumefantrynę (LUM), lek partnerski w artemether-lumefantrynie (ALU), która jest terapią pierwszego rzutu w Malawi. Wysoka prewalencja haplotypu NFD prawdopodobnie odzwierciedla selekcję wywołaną stosowaniem ALU. Obserwacje te są zgodne z wcześniejszymi doniesieniami z Tanzanii, Zambii i innych regionów.

Chociaż gen pfatp6 nie jest już uznawany za wiarygodny marker oporności na artemizininy, analizowano go ze względu na wcześniejsze doniesienia o jego związku z odpowiedzią na leki. Mutacja A569K wystąpiła z częstością 21,9% w Lilongwe i 18,8% w Mzuzu. Chociaż bezpośrednie dowody łączące A569K z tolerancją na ART są ograniczone, wcześniejsze badania sugerują, że mutacje pfatp6 mogą wpływać na wiązanie ART i aktywność funkcjonalną, szczególnie w połączeniu z innymi polimorfizmami.

Czy skuteczność terapii SP jest zagrożona?

Szczególnie niepokojące są wyniki dotyczące genów pfdhfr i pfdhps, związanych z opornością na sulfadoksynę-pirymetaminę (SP). Zaobserwowano wysoką częstość występowania mutantów pfdhfr-pfdhps, zwłaszcza poczwórnego haplotypu AIRNVI-SGEAA, który przekraczał 86% w obu ośrodkach. Haplotyp ten zawiera kluczowe mutacje pfdhfr-S108N i pfdhps-K540E i jest związany ze zmniejszoną skutecznością SP. Dla mutacji w genie pfdhfr, izolaty z Lilongwe zawierały allele mutantowe w kodonach pfdhfr 51, 59, 108 i 164 odpowiednio w 114 (96,6%), 113 (95,8%), 113 (95,8%) i 3 (2,5%) przypadkach. Podobnie, izolaty z Mzuzu miały 203 (91,9%), 202 (91,4%), 204 (92,3%) i 1 (0,5%) alleli mutantowych w odpowiednich kodonach. Potrójny mutant pfdhfr AIRNVI występował znacznie częściej niż inne haplotypy w obu lokalizacjach. Wśród wszystkich izolatów sekwencjonowanych dla pfdhps, mutacje wykryto w 540E i 581G odpowiednio u 199 (88,4%) i 4 (1,8%) z Mzuzu oraz 143 (97,3%) i 3 (2,0%) z Lilongwe.

Obserwowana prewalencja przekracza próg WHO, powyżej którego SP prawdopodobnie nie pozostanie skuteczna w zapobiegawczym leczeniu malarii w ciąży (IPTp). Mimo to SP nadal jest zalecana do IPTp nawet w warunkach wysokiej oporności, częściowo dlatego, że może zapewniać pewną ochronę przed niekorzystnymi wynikami ciąży, w tym niską masą urodzeniową i niedokrwistością matki, potencjalnie poprzez mechanizmy niepasożytnicze.

Jak zmieniają się strategie terapeutyczne w obliczu oporności?

Alternatywy dla SP, takie jak dihydroartemizynina-piperachina (DHA-PQ), które wykazały wyższą skuteczność w badaniach klinicznych, a także inne kandydujące leki, w tym meflochina lub doksycyklina, powinny być oceniane w lokalnych kontekstach. Takie oceny są szczególnie uzasadnione, biorąc pod uwagę, że zmniejszająca się skuteczność IPTp może negatywnie wpływać na zdrowie matki i noworodka w regionach endemicznych. Jednak powszechne przyjęcie alternatyw, takich jak DHA-PQ, napotyka na wyzwania związane z kosztami, dostępnością, przestrzeganiem zaleceń i bezpieczeństwem, które mogą ograniczać ich natychmiastowe wdrożenie. Obecnie trwają wielokrajowe badania i przeglądy polityki WHO oceniające te schematy, ale dalsze dowody z Malawi i podobnych środowisk o wysokiej oporności będą kluczowe dla kierowania strategiami IPTp.

Aby zrozumieć wpływ obserwowanych polimorfizmów na różne leki przeciwmalaryczne, polimorfizmy porównano z wcześniejszymi doniesieniami o ich wpływie na wrażliwość pasożytów P. falciparum na cztery grupy leków przeciwmalarycznych: endoperoksydy, 4-aminochinoliny, antyfolaty i aryl-aminoalkohole. Brak markerów mutantów w genach pfcrt i pfk13 wskazywał, że pasożyty były w pełni wrażliwe na endoperoksydy, CQ i AQ. Polimorfizm w pfmdr1, szczególnie allel dzikiego typu N86 i kodon mutantowy 184F, które są związane ze zmniejszoną wrażliwością na aryl-aminoalkohole (QN, LUM i MFQ), obserwowano z różną częstotliwością w izolatach. Markery pfdhfr-pfdhps, które wiążą się z opornością pasożytów na antyfolaty (PYR, PG i SDX), były bardzo rozpowszechnione w obu miejscach.

Badanie potwierdza trwały brak markerów oporności pfcrt i pfk13 w Malawi, co wspiera ciągłą skuteczność CQ i pochodnych ART. Jednakże podwyższona prewalencja haplotypu pfmdr1-NFD i rozpowszechnione kombinacje mutantów pfdhfr-pfdhps budzą obawy co do długoterminowej skuteczności LUM i SP. Wyniki te podkreślają znaczenie trwałego nadzoru molekularnego, uzupełnionego o badania skuteczności klinicznej, w celu opracowania polityki przeciwmalarycznej opartej na dowodach w ramach Narodowego Programu Kontroli Malarii (NMCP) i zachowania skuteczności leczenia w Malawi.

Jakie są ograniczenia obecnych badań?

Ograniczenia badania obejmują pobieranie próbek ograniczone do dwóch szpitali miejskich o ograniczonym zasięgu geograficznym, co może nie w pełni reprezentować krajową dynamikę oporności, a przekrojowy projekt wyklucza również ocenę trendów czasowych. Ponadto poleganie wyłącznie na markerach molekularnych bez badań in vivo lub in vitro ogranicza bezpośrednie wnioskowanie o skuteczności klinicznej. Przyszłe badania powinny obejmować szerszy zasięg geograficzny, włączać ocenę skuteczności klinicznej oraz wykorzystywać techniki sekwencjonowania całego genomu, aby lepiej zrozumieć strukturę populacji pasożytów i przepływ genów.

Podsumowanie

Najnowsze badania z Malawi dostarczają kluczowych informacji na temat aktualnego stanu oporności na leki przeciwmalaryczne. Analiza molekularna przeprowadzona w dwóch strategicznych regionach kraju wykazała brak mutacji w genach pfcrt i pfk13, potwierdzając pełną wrażliwość pasożytów na chlorochinę i pochodne artemizyniny. Niepokojące są jednak wysokie wskaźniki występowania mutacji w genach pfdhfr i pfdhps, związanych z opornością na sulfadoksynę-pirymetaminę, które przekraczają próg bezpieczeństwa WHO. Zaobserwowano również znaczną częstość występowania haplotypu NFD w genie pfmdr1, co może wskazywać na zmniejszoną wrażliwość na lumefantrynę. Wyniki badań podkreślają konieczność ciągłego monitorowania molekularnego i potrzebę rozważenia alternatywnych strategii leczenia, szczególnie w kontekście zapobiegawczego leczenia malarii w ciąży.