アルテメテル後の再発性熱帯熱マラリア原虫感染におけるシステイン脱硫酵素 IscS (Pfnfs1) 遺伝子の変異の有病率

Malaria Journal volume 22、記事番号: 158 (2023) この記事を引用

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マラリアは依然として世界的に公衆衛生上の懸念となっています。抗マラリア薬への耐性により、マラリア原虫の制御の進歩が常に脅かされてきました。現在、ケニアを含む多くのアフリカ諸国では、アルテメテル・ルメファントリン（AL）とジヒドロアルテミシニン・ピペラキン（DP）が熱帯熱マラリア原虫感染症に対する治療レジメンとなっている。 AL または DP で治療された患者での再発感染が報告されており、2 つの治療法に対する耐性の発現に関連した再感染または寄生虫の再燃の可能性が示唆されています。熱帯熱マラリア原虫システインデスルフラーゼ IscS (Pfnfs1) K65 選択マーカーは、ルメファントリン感受性の低下と以前から関連付けられていました。この研究では、ケニア西部のブシア郡マタヨスに住む熱帯熱マラリア原虫感染者から採取された再発感染症における Pfnfs1 K65 耐性マーカーおよび関連する K65Q 耐性対立遺伝子の頻度を評価しました。

ALまたはDPのいずれかによる治療後の臨床追跡調査日における再発性マラリア感染症患者の保存された乾燥血液斑点（DBS）が研究で使用されました。ゲノム DNA の抽出後、PCR 増幅および配列分析を使用して、再発感染における Pfnfs1 K65 耐性マーカーおよび K65Q 変異対立遺伝子の頻度を決定しました。熱帯熱マラリア原虫 msp1 および熱帯熱マラリア原虫 msp2 の遺伝子マーカーを使用して、再燃感染と新規感染を区別しました。

再発サンプルでは、K65 野生型対立遺伝子は 41% の頻度で検出され、K65Q 変異型対立遺伝子は 22% の頻度で検出されました。 K65 野生型対立遺伝子を含むサンプルの 58% は AL 処理サンプルであり、42% は DP 処理サンプルでした。 K65Q 変異を持つサンプルの 79% は AL 処理サンプルで、21% は DP 処理サンプルでした。 K65 野生型対立遺伝子は、AL 処理サンプルから特定された 3 件の再燃性感染症 (100%) で検出されました。 K65 野生型対立遺伝子は 2 つの再燃 DP 処理サンプル (67%) で検出され、K65Q 変異対立遺伝子は 1 つの DP 処理再燃サンプル (33%) で同定されました。

データは、研究期間中に再発感染症を患った患者において K65 耐性マーカーの頻度が高いことを示しています。この研究は、マラリアの伝播が盛んな地域における耐性の分子マーカーを一貫してモニタリングする必要性を強調している。

世界的に見て、マラリアは依然として公衆衛生上の重大な懸念のある疾患です。 2020年には、62万7,000人の死亡と2億4,100万人の感染者が報告されました[1]。マラリアは、マラリア原虫属のアピコンプレックス寄生虫によって引き起こされます。最も致死性の高い種である熱帯熱マラリア原虫は、アフリカ大陸で最も蔓延している種であり、マラリア総症例の 95% がアフリカ大陸で発生しています [1]。

アルテミシニンベースの併用療法（ACT）は、短時間作用型のアルテミシニン誘導体と、残存する寄生虫の負荷を根絶する半減期の長いパートナー薬剤を組み合わせることの有効性により、熱帯熱マラリア原虫の治療に使用されています[2]。アルテミシニン耐性熱帯熱マラリア原虫の出現は、東南アジアで初めて報告されました[3]。 ACT はアフリカのほとんどの地域で依然として有効です [4、5、6]。しかし、ルワンダ [7] とウガンダ [8] では、寄生虫除去の遅れに関連するアルテミシニン耐性寄生虫の報告が報告されています。アルテミシニンの有効性が失われると、選択圧力がかかり、ACT パートナー薬剤の活性に影響を与える可能性があります [9]。アルテミシニンおよびパートナー薬剤耐性が発現した場合、アフリカではさらに 7,800 万人のマラリア症例が報告されることになる [10]。抗マラリア薬耐性は、in vitro 薬剤感受性試験、in vivo 治療効果研究、または耐性に関連する分子マーカーの監視によって監視されます。抗マラリア薬の治療効果研究の結果として考えられるのは、再感染または寄生虫の再燃に起因する追跡調査期間中の再発感染です。

アルテミシニン耐性は主に、熱帯熱マラリア原虫 kelch13 (PfK13) 遺伝子のいくつかの遺伝子座における変異と関連しています [11、12、13]。アモジアキンなどの 4-アミノキノリンパートナー薬物に対する耐性は、熱帯熱マラリア原虫クロロキン耐性トランスポーター (PfCRT) および熱帯熱マラリア原虫多剤耐性 1 トランスポーター (PfMDR1) の変異によって発生します [13]。一方、ピペラキンの耐性はプラスメプシンによって発生します。 II および III の増幅 [14]。ルメファントリンなどのアリールアルコール薬の作用機序はよくわかっていませんが、ヘム解毒を妨げると広く考えられています[15]。ルメファントリンに対する耐性は、pfmdr1 遺伝子のコピー数の増加と関連しています [16]。ルメファントリンに対する寄生虫の耐性に関する研究は、薬物の溶解性が低いことと、ルメファントリン耐性について明確に定義されたインビトロ閾値が存在しないため、困難を極めています[17]。したがって、アルテミシニンとそのパートナー薬剤に対する寄生虫の耐性に関連する分子マーカーをモニタリングすることは、新たな薬剤耐性の早期発見と対応のために必要です。

ケニアでは、全人口の 70% がマラリアに感染するリスクにさらされています [18]。国内の医療施設の外来患者の約 19% がこの病気に起因すると考えられています [19]。 ACTは2004年にこの国でマラリアの治療法として採用された。アルテメテル-ルメファントリン(AL)は第一選択薬の組み合わせであり、一方、ジヒドロアルテミシニン-ピペラキン(DP)は合併症のない熱帯熱マラリアに対する第二選択薬である[20]。 ACT はケニアにおける熱帯熱マラリア原虫感染症に対して引き続き有効です [21]。 PfK13 プロペラ領域における非同義変異は国内で確認されているが、アルテミシニン耐性と関連する変異は存在しない[22、23]。

熱帯熱マラリア原虫システインデスルフラーゼ IscS (Pfnfs1) (PF3D7_0727200) は、ルメファントリン耐性と関連しています。ガンビアでは、野生型 K65 対立遺伝子のより高い IC50 値と、7 年間にわたる同じ対立遺伝子の強い時間的分化が、ルメファントリン耐性選択と関連していた [24]。 PfNFS1 タンパク質は、システインデスルフラーゼとして知られるトランスフェラーゼ酵素のグループに属します。これらは、鉄硫黄 (Fe-S) クラスターの集合のための L-システインからの硫黄原子の切断に関与する、Fe-S 生合成経路に不可欠です。 FeS クラスターの集合には、鉄および硫黄源、足場タンパク質、キャリアタンパク質、アクセサリータンパク質などのいくつかのコンポーネントが組み込まれています [25]。これらのクラスターは、ストレス条件下での遺伝子発現、細胞発生、薬剤耐性、代謝調節に関与するタンパク質を活性化します[26、27、28]。 PfNFS1 タンパク質は、寄生ミトコンドリア内に局在する鉄硫黄クラスター合成 (ISCS) 経路の一部であり [29]、この経路は無性血液段階の寄生虫の発生および薬物標的の可能性に関与している [26]。マラリア原虫の血液段階における鉄恒常性の極めて重要な役割とキノリンの薬物メカニズムを考慮すると[24]、Pfnfs1などの遺伝子は薬物の作用と耐性における潜在的な役割を決定するためにさらなる研究が必要である。

この研究では、AL および DP 治療後 21、28、および 42 日目に収集されたアーカイブ DBS を分析し、Pfnfs1 遺伝子の標的領域における変異の頻度と、再発感染における関連する転帰を調べました。 Pfnfs1 遺伝子の標的領域の変異を調べるために、DBS から DNA を抽出し、続いて PCR 増幅と分離株の配列決定を行いました。

研究はケニア西部ブシア郡マタヨスで実施された。マタヨスは北緯 0.3618 度、東経 34.168 度に位置し、標高 1214 m、面積は 196.2km2 です。この地域には、3 月から 6 月と 10 月から 11 月に、年に 2 回雨季があります。この地域はマラリアの伝播が盛んで、ビクトリア湖流域の一部であるため、主要なマラリア媒介動物であるハマダラカハマダラカおよびハマダラカハマダラカに適した繁殖条件を提供しており、継続的なマラリア伝播を促進する一方、熱帯熱マラリア原虫は最も蔓延する寄生虫種である。エリア内[30]。

この研究では、アルテメテル・ルメファントリン（AL）およびジヒドロアルテミシニン・ピペラキン（DP）に関する二群治療効果研究（TES）から2016年に収集されたアーカイブDBSが使用されました。ランダム化対照研究デザインが採用され、参加者が治療ガイドラインを順守しているかどうか治療中にモニタリングされました。治療追跡日は、治療後7、14、21、28および42日目であった。この研究は、性別や性別に偏ることなく実施されました。アーカイブされた DBS は -20 °C で保存されました。この研究の適格基準には、インフォームドコンセントの取得、体温37.5℃以上の発熱歴、熱帯熱マラリア原虫の単独感染、血液1μLあたり2000～20万寄生虫血症レベルが含まれる。除外基準には、過去 14 日間にマラリアの治療を受けた患者および研究からの自発的中止が含まれていました。顕微鏡検査を使用してマラリア感染が確認されました。この研究では、再発性マラリア感染症患者から採取した71件のDBSを分析した。これらの DBS は、AL または DP による薬物治療後の予定外の日の 21、28、42、および 5 日目のサンプルから収集されました。

2 つの高度に多型性マーカー、熱帯熱マラリア原虫 msp2 (Pfmsp2) および熱帯熱マラリア原虫 msp1 (Pfmsp1) を利用して、標準的な方法に従って再燃感染と新規感染を区別しました [31]。一次 PCR にはフォワードプライマー 5'-GAAGGTAATTAAAACATTGTC-3' およびリバースプライマー 5'-GAGGGATGTTGCTGCTCCACA-3、フォワードプライマー 5'-GAGTATAAG GAGAAGTATG-3' およびリバースプライマー 5'-CTAGAACCATGCATATGTCC-3' を使用して、Pfmsp2 遺伝子を増幅しました。二次PCR用。 Pfmsp1 遺伝子は、一次 PCR にはフォワードプライマー 5'-CTAGAAGCTTTAGAAGATGCAGTATT-3' およびリバースプライマー 5'-CTTAAATAGTATTCTAATTCAAGTGGATCA-3 を、二次 PCR にはフォワードプライマー 5-AAATGAAGAAGAAATTACTACAAAAGG-3' およびリバースプライマー 5'-GCTTGCATCAGCTGGAGGGCTTGCACC-3' を使用して増幅しました。 Pfmsp2 および Pfmsp1 の両方の PCR 反応は同様の条件下で実施されました。簡単に説明すると、反応混合物は、12.5 mM MgCl2 (Solis Biodyne™、カタログ番号 04-12-00125) を含む 5 × Firepol マスターミックス、10 μM のフォワードプライマーとリバースプライマーの両方、ヌクレアーゼフリーの水、および 1 μl の個々のゲノム DNA で構成されていました。最終反応量 20 μl まで抽出します。 PCR 増幅は、以下の最適化された条件を使用して ProFlex PCR システム (Applied Biosystems) で実行されました: 一次 PCR: 94 °C で 3 分間の初期変性、続いて 94 °C で 25 秒間の変性を 30 サイクル、アニーリング42 °C で 1 分間、65 °C で 2 分間伸長し、その後 72 °C で 3 分間最終伸長します。二次 PCR: 94 °C で 3 分間の初期変性、その後 94 °C で 25 秒の変性、50 °C で 1 分間のアニーリング、および 72 °C で 3 分間の伸長を 30 サイクルし、その後最終伸長は 72 ℃で2分間。

Pfnfs1 の分析は、再発性寄生虫血症患者から採取したアーカイブ DBS を使用して実行されました。寄生虫のゲノム DNA を、製造業者の指示に従って QIAamp DNA ミニキット (Qiagen、カタログ番号 51304) を使用して DBS から抽出しました。 Pfnfs1 遺伝子の標的領域は、Benchling を使用して設計されたフォワードプライマー 5'-TTTGTGTTAAAAGACCTCATCCC-3' およびリバースプライマー 5'-TCTGGGTCAATCATTGTGGTT-3' を使用する従来の PCR によって増幅されました。簡単に説明すると、反応混合物は 5 × Q5 反応バッファー (NEB™、カタログ番号 B9027S)、10 μM のフォワードプライマーとリバースプライマーの両方、10 mM dNTP ミックス、Q5 高忠実度 DNA ポリメラーゼ (NEB、カタログ番号 M0491)、ヌクレアーゼフリーの水と 1 μl の個々のゲノム DNA 抽出物を加えて最終反応量を 25 μl にします。 PCR 増幅は、次の最適化された条件を使用して ProFlex PCR システム (Applied Biosystems) で実行されました: 98 °C で 30 秒間の初期変性、その後の 98 °C で 15 秒の変性、58 °C でのアニーリングの 35 サイクル15 秒間の伸長と 72 °C で 2 分間の伸長、続いて 72 °C で 7 分間の最終伸長。 PCR産物を1.5%アガロースゲルで分析し、QIAquick PCR精製キット(Qiagen、カタログ番号28104)を製造業者の指示に従って使用して精製した。精製したPCRサンプルを、3730xl DNA AnalyzerシーケンサーBigDye v3.1(Applied Biosystems)を使用して配列決定した。

分子進化遺伝学解析 (MEGA) ソフトウェアバージョン 10 [32] を使用して、PlasmoDB から取得した 3D7 熱帯熱マラリア原虫株のゲノムからの参照遺伝子を含む配列を解析しました。頻度は、対象遺伝子座のデータを含む配列の総数のうち、突然変異を伴う配列のパーセンテージとして計算されました。

この研究はケニア医学研究所（KEMRI）で実施された。すべての実験は、関連する国内および国際基準に従って実施され、承認 KEMRI/SERU/CTMDR/095/4172 に基づいてケニア医学研究所の科学倫理審査ユニット (SERU) によって承認されました。元の研究は ACT の有効性に関する治療効果研究であり、SERU 承認番号 SSC 2276 を受けていました。

合計334人の患者が研究に参加した。 166人の患者がALで治療され、168人がDPで治療された。 AL治療群の患者の年齢中央値は56か月であったのに対し、DP治療群の患者の年齢中央値は48か月であった。 AL治療群の患者の46%、DP治療群の患者の45%が女性でした。合計 71 人の再発性寄生虫血症患者が、さまざまな追跡時点で記録されました。 AL または DP 治療後の再発感染は、治療後 21、28、および 42 日目と予定外の日に記録されました。 Pfnfs1 遺伝子の標的領域は、AL 治療患者 44 名と DP 治療患者 20 名の 64 サンプルで増幅および配列決定に成功しました。配列決定された 26 個の AL 処理サンプルと 14 個の DP 処理サンプルは、自信を持ってスコア付けされました。 24 個のサンプル (AL 処理サンプル 18 個と DP 処理サンプル 6 個) は確実にスコア付けされなかったため、さらなる分析には含まれませんでした。治療後 21 日目に、AL 治療患者 13 名に再発性寄生虫血症が見られましたが、DP 治療患者には再発性感染症はありませんでした。治療後 28 日目に、20 人の患者が再発性感染症を示しました。17 人が AL 治療患者から、3 人が DP 治療患者からでした。さらなる追跡調査により、AL治療を受けた患者12名とDP治療を受けた患者14名が再発性寄生虫血症を患っており、治療後42日目には合計26名の患者が発生したことが明らかになった。 2 つの AL 処理サンプルと 3 つの DP 処理サンプルは、予定外の治療フォローアップ日に再発性寄生虫血症を示しました (表 1)。

AL 治療患者の寄生虫学的データにより、0 日目の対応するベースライン寄生虫血症と比較して、21 日目の再発感染患者の寄生虫密度が 31.7% 増加していることが明らかになりました (表 2)。対応する寄生虫数が増加するにつれて、21 日目には平均ヘモグロビン (Hb) レベルが 9.7 g/dL まで低下しました (表 2)。 DP 治療患者では治療後 28 日目と 42 日目に Hb レベルがそれぞれ 11.6% と 13.8% 増加しましたが、AL 治療患者では同様の追跡調査日で 9.4% と 7.2% 増加しました。 (表3)。

再燃性感染は、ペアのサンプルの対立遺伝子が 0 日目と再発感染日で同一である感染として分類されました (追加ファイル 1: 図 S1)。 AL治療群では、治療後28日目に2件の再燃性感染が検出され、治療後42日目に1件の再燃性感染が検出されました（図1）。 DP 治療群では、治療後 28 日目に 1 件の再燃性感染が検出され、治療後 42 日目に 2 件の再燃性感染が検出されました (図 1)。どちらの治療群でも、治療後 21 日目および予定外のフォローアップ日に再発は検出されませんでした。

アルテメテル・ルメファントリン（AL）およびジヒドロアルテミシニン・ピペラキン（DP）による治療後の追跡日数における再燃性感染症の数

標的領域の PCR 増幅により、686 bp のフラグメントが明らかになりました (追加ファイル 2: 図 S2)。 Pfnfs1 遺伝子の標的領域の配列決定後、AL 処理された再発サンプル 44 個のうち 26 個が確実にスコア付けされ、分析されました。 15 の AL 処理再発サンプルは K65 野生型対立遺伝子を持っていましたが、11 のサンプルでは K65Q 変異型対立遺伝子が検出されました。 K65 野生型対立遺伝子は、21 日目に収集された 2 つのサンプル、28 日目に収集された 6 つのサンプル、および 42 日目に収集された 5 つのサンプルで検出されました (図 2A)。 K65Q 変異対立遺伝子は、治療後 21 日目と 28 日目の両方で 4 つのサンプルで検出され、治療後 42 日目に収集された 3 つのサンプルで検出されました (図 2B)。研究のAL治療群で検出された3つの再発サンプルはすべてK65野生型対立遺伝子を含んでおり、2つは治療後28日目に、1つは治療後42日目に検出されました（図2C）。

再発感染における A K65 野生型対立遺伝子の頻度とパーセンテージ (%) 再発感染における B K65Q 変異対立遺伝子および治療後 21 日目、28 日目、42 日目、および予定外の日の再燃サンプルにおける C K65 野生型対立遺伝子アルテメテル・ルメファントリン (AL)

研究のDP群における再発感染の評価により、20のDP処理サンプルのうち14が自信を持ってスコアリングされ、配列決定後に分析されたことが明らかになった。 11 個のサンプルには K65 野生型対立遺伝子が含まれていましたが、3 個のサンプルには K65Q 変異型対立遺伝子が含まれていました。一般にルメファントリン耐性に関連する K65 野生型対立遺伝子は、28 日目に 18% の頻度で検出されました。興味深いことに、両方の治療群で最も高い頻度で K65 野生型対立遺伝子が検出されたのは、DP 治療後 42 日目の頻度でした。 55% (図 3A)。再発サンプルをさらに調査したところ、K65Q 変異対立遺伝子は治療後 42 日目にのみ検出されたことが示されました (図 3B)。研究のDP治療群で検出された3つの再燃性サンプルのうち2つはK65野生型対立遺伝子を含んでおり、1つは治療後28日目に検出され、もう1つは治療後42日目に検出されました（図3C）。治療後 42 日目に収集された 1 つの再燃性サンプルには、K65Q 変異対立遺伝子が含まれていました (図 3D)。

A 再発感染における K65 野生型対立遺伝子の頻度とパーセンテージ (%) B 再発感染における K65Q 変異対立遺伝子 C 再燃感染における K65 野生型対立遺伝子 D 21 日目、28 日目、42 日目の再燃感染における K65Q 変異対立遺伝子およびジヒドロアルテミシニン-ピペラキン（DP）による治療後の予定外の数日

AL 治療を受けた患者では、寄生虫数の増加は、最小阻止濃度閾値を下回る予想される LM 濃度の低下と一致すると仮説が立てられています。研究では、マラリア誘発性貧血の有病率と強度の増加が、寄生虫の再発によって引き起こされるマラリア感染症の再発と関連していることが示されています[33]。 21 日目の高い寄生虫数は、循環赤血球の枯渇をもたらし、低 Hb レベルとマラリア誘発性貧血の一因となっていると推定されます。赤血球の急速な枯渇と炎症は、マラリア感染症における赤血球の回復の低下と関連している[34]。寄生虫血症は、AL 治療患者と DP 治療患者の両方で再発性寄生虫血症が最初に検出されてから数日間の追跡調査で継続的に報告されました。以前の研究では、寄生虫の休眠または静止が寄生虫の除去の遅れを引き起こすことが示唆されています[35、36]。 AL治療を受けた患者と比較して、DP治療を受けた患者ではより高いヘモグロビンの回復が報告されました。ウガンダでは、AL と比較して Hb レベルの平均増加率が高いことからわかるように、DP はヘモグロビンの回復が良好であることも報告されています [37]。しかし、ほとんどの場合、治療が失敗したにもかかわらず、Hb レベルは回復し、増加することが報告されています [38]。 DP 後の治療失敗はまれで、アフリカの 3 か国でのみ登録されており、これらの研究では AL での治療失敗も示されています [39、40、41]。

全体として、再発感染全体の 9% が再燃感染であり、91% が新規感染でした。新規感染者数の多さは、研究対象地におけるマラリア伝播の高さと一致しています。これらの感染症では、K65 野生型対立遺伝子と K65Q 変異型対立遺伝子の割合が、その地域で流行している寄生虫におけるそれらの分布の指標となる可能性があります。この研究では、治療失敗率は研究のAL群で1.80%、研究のDP群で1.78%であり、現場での抗マラリア薬の有効性の一貫したモニタリングの緊急性が強調されています。

K65 野生型対立遺伝子の増加は、AL の使用と熱帯熱マラリア原虫野外分離株に対する LM の IC50 に伴って増加することが示されています [24]。さらに、数学的モデルは、治療後 20 日から 39 日の間に獲得された AL に対する耐性の拡大を予測しました [42]。この研究では、その後の in vitro 培養および IC50 値の決定のために寄生虫サンプルは収集されませんでした。再発性寄生虫血症は、DP 治療患者よりも AL の方が早く出現することが観察されました (表 1)。ルメファントリンの排出半減期は約 4 ～ 5 日 [43]、ピペラキンの排出半減期は 23 ～ 33 日と推定されています [44]。したがって、2 つの治療法間の再発性寄生虫血症の発症の違いは、患者の薬物血漿除去率の違いによるものである可能性があります。さらに、AL による治療後の再発感染の発生率は DP による治療より 56% 高いことが観察され、これは寄生虫が DP と比較して AL の薬剤圧力に適応していることを示している可能性があります。 LM などのアリールアルコール系薬剤と、クロロキン (CQ) や PQ などのアミノキノリン系薬剤の間には相互耐性があります [45]。したがって、K65 を選択すると、アミノキノリン薬に対する感受性が高まり、寄生虫の再発が遅れる可能性があります。この研究では、ケニアの沿岸地域であるキリフィで行われた研究と比較して、K65 野生型対立遺伝子の頻度が高かった[46]。これは、2 つの地域間のマラリア伝播の違いに起因すると考えられます。沿岸地域では中程度のマラリア伝播が見られますが、この研究が実施された湖沼常在地域ではマラリア伝播が高く安定しています。

この研究では、AL 治療後 42 日目までに再発感染が報告されました。さらに、感染後 42 日目に採取された再燃性サンプルから K65 野生型対立遺伝子が検出されました。追跡期間の 21 日目から 42 日目までの再発感染における K65 野生型対立遺伝子の数の増加が検出されたことは、この地域内で AL 治療を継続した後の選択の可能性を示唆する可能性があります。総合すると、これらのデータは、マラリア薬の有効性研究と寄生虫の薬剤耐性の監視において、最低 42 日間の追跡期間の利点を強調しています。 AL 治療後の治療失敗は、薬物の吸収と生物学的利用能の低下、患者の薬物投与量の不遵守、および寄生虫耐性によって引き起こされる可能性があります。 AL 療法後の治療失敗は、アンゴラ [47]、コンゴ民主共和国 [40]、ブルキナファソ [41] で報告されています。この研究で評価された場所に比較的近いウガンダ東部のブシア地区での最近の研究でも、高いマラリア有病率とALの有効性の低さが報告されている[39]。アフリカからの旅行者でも治療の失敗が報告されています[48、49]。これらの研究は、AL 不全とその後の寄生虫の再発の一貫した傾向を示唆しています。この研究で観察された再発性寄生虫血症の原因として、LM の吸収不良が完全に排除されたわけではありませんが、AL アームで K65 変異が検出されたことは、再発性感染症が吸収不良ではなく K65 変異と大きく関連している可能性を強く示唆しています。

DP 群における再発性寄生虫血症は 28 日目から検出され、その後時間の経過とともに再発感染数が増加し、治療後 42 日目に再発感染のピークに達しました (表 1)。再燃性感染の最大数も治療後 42 日目に検出されました。アルテミシニン誘導体が休眠寄生虫を誘導し、インビトロおよびインビボでの寄生虫の再燃に関連する再発性感染を促進することは現在十分に確立されている[50、51、52、53]。薬物治療後に薬物濃度が治療量以下になると、持続性寄生虫が再出現する[54]。これは、遅い PQ 排除プロファイルが再燃性寄生虫の発生を遅らせ、新たな感染を遠隔から防ぐ可能性があることを示唆している可能性があります。ただし、この観察はユニークなものではありません。ウガンダでの臨床研究でも、28日目から42日目までのDP治療を受けた個体における再発に関連する再発性寄生虫血症の増加が報告されている[39]。アジアでの研究でも、追跡期間の28日目から開始したDP治療後の再燃性感染症が報告されている[55、56]。治療後6週間を超えてDPで治療された患者でも再発が報告された[57]。ピペラキンの排出半減期が比較的長いため、寄生虫の再発を抑制する効果が長続きする可能性があり、したがってこの研究では再発性寄生虫血症が 28 日目に発症しました。この期間を過ぎると、薬剤の最小阻止濃度が減少し、まだ除去されていない残留寄生虫が拡大する可能性があり、再発感染の可能性が高まります。さらに、PQ の長い除去プロファイルにより、血漿薬物濃度の低下により、その薬物に耐性のある寄生虫の選択と増殖が生じる可能性があります。

鉄硫黄クラスター合成 (ISCS) 経路は、抗マラリア薬の有望な標的として提案されており、Pfnfs1 はこの経路の駆動に重要です。ケニアでの 10 年以上の ACT 使用後に収集されたサンプルを使用して生成されたデータは、ケニア西部のマタヨスでの再発感染における K65 ルメファントリン耐性選択マーカーの存在を示しています。新興の薬剤耐性熱帯熱マラリア原虫の脅威により、ケニアやその他のマラリア伝播の多い地域における治療方針に情報を提供する上で臨床データを補完するために、ACT 治療失敗の分子マーカーを継続的にモニタリングする必要がある。今後の研究では、再燃性寄生虫の薬剤感受性プロファイルと、観察された変異と薬剤感受性の関連性も評価する必要がある。

この研究で使用されたデータセットは入手可能であり、合理的な要求に応じて責任著者に共有できます。

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この研究の出版を許可していただいたケニア医学研究所所長に感謝いたします。

アフリカ連合は、汎アフリカ大学基礎科学・技術・イノベーション研究所（PAUSTI）の博士号の下でこの研究を支援した。 BGにフェローシップ賞を授与。

分子生物学およびバイオテクノロジー学部、汎アフリカ大学基礎科学、技術およびイノベーション研究所、私書箱 62000-00200、ナイロビ、ケニア

ベアトリス・ガシー、ジャン・チェプゲティッチ、ガブリエル・マゴマ

伝統医学・薬物研究センター (CTMDR)、ケニア医学研究所、Off Raila Odinga Way、私書箱 54840-00200、ナイロビ、ケニア

ベアトリス・ガシー、ブレンダ・ムリシ、ジャン・チェプゲティッチ、ジェレミア・ガティルワ、ピーター・ムウィタリ

バイオテクノロジー研究開発センター (CBRD)、ケニア医学研究所、Off Raila Odinga Way、私書箱 54840-00200、ナイロビ、ケニア

ベアトリス・ガチー、ケルビン・ティオンゴ、ブレンダ・ムリーシ、ジャン・チェプンゲティッチ、ノア・オンチエク、フランシス・キマニ

ジョモ・ケニヤッタ農工大学 (JKUAT) 生化学部、私書箱 62000 -00200、ナイロビ、ケニア

ガブリエル・マゴマ & ダニエル・キボイ

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BG、DK、FK がこの研究を計画し、設計しました。 BG は分子分析を実施しました。 BG、KT、DK は統計分析と解釈を実行しました。 BGとDKが原稿を準備してくれました。他のすべての著者は原稿の準備に貢献しました。著者全員が最終原稿を読んで承認しました。

ベアトリス・ガチエへの通信。

この研究は、ケニア医学研究所の科学倫理審査ユニット (KEMRI/SERU) によって承認されました。

適用できない。

著者らは、競合する利益を持たないことを宣言します。

シュプリンガーネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

図 S1: 選択された患者分離株からの熱帯熱マラリア原虫 msp2 および熱帯熱マラリア原虫 msp1 遺伝子の増幅による PCR 産物のゲル画像。レーン 1 - 100bp ラダー。レーン 2 - 患者サンプル 1、0 日目、MSP2 レーン 3 - 患者サンプル 1、28 日目、MSP2、レーン 4 - 患者サンプル 1、0 日目、MSP1、レーン 5 - 患者サンプル 1、28 日目、MSP1。レーン 6 - 100bp ラダー、レーン 7 - 患者サンプル 2、0 日目、MSP2、レーン 8 - 患者サンプル 2、42 日目、MSP2、レーン 9 - 患者サンプル 2、0 日目、MSP1、レーン 10 - 患者サンプル 2、0 日42、MSP1; レーン 11 - 100bp ラダー、レーン 12 - 患者サンプル 3、0 日目、MSP2、レーン 13 - 患者サンプル 3、21 日目、MSP2、レーン 14 - 患者サンプル 3、0 日目、MSP1、レーン 15 - 患者サンプル 3、0 日21、MSP1、レーン 16 - 100bp ラダー。レーン 2-5: 新規感染、レーン 7-10: 再燃性感染、レーン 12-15: 新規感染。

図 S2: 選択された患者分離株からの熱帯熱マラリア原虫システイン脱硫酵素 IscS 遺伝子の増幅による PCR 産物のゲル画像。レーン 1 - 100bp ラダー、レーン 2 - 患者サンプル 1、レーン 3 - 患者サンプル 2、レーン 4 - 患者サンプル 3、レーン 5 - 患者サンプル 4、レーン 6 - 患者サンプル 5、レーン 7 - 患者サンプル 6、レーン 8 - 患者サンプル 7、レーン 9 - 患者サンプル 8、レーン 10 - 患者サンプル 9、レーン 11 - 患者サンプル 10、レーン 12 - 患者サンプル 11、レーン 13 - 患者サンプル 12、レーン 14 - 患者サンプル 13、レーン 15 -患者サンプル 14、レーン 16 - 100bp ラダー。

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転載と許可

Gachie, B.、Thiong'o, K.、Muriithi, B. 他ケニア西部マタヨスにおけるアルテメテル・ルメファントリン（AL）およびジヒドロアルテミシニン・ピペラキン（DP）治療後の再発性熱帯熱マラリア原虫感染症におけるシステイン脱硫酵素IscS（Pfnfs1）遺伝子の変異の有病率。マラー J 22、158 (2023)。 https://doi.org/10.1186/s12936-023-04587-2

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受信日: 2023 年 1 月 31 日

受理日: 2023 年 5 月 11 日

公開日: 2023 年 5 月 19 日

DOI: https://doi.org/10.1186/s12936-023-04587-2

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