全球疟疾发病率和死亡率都在日益下降,但消灭疟疾又重新提上了日程。在抗击疟疾的过程中,主要取得了两大进步,即使用杀虫剂驱除疟疾传播过程的中间宿主蚊子,另一个则是研发药物防治疟疾。
但现在两者均遭遇了耐药性的问题。上个世纪,部分区域逐渐出现了完全不受青蒿素影响的疟原虫抗性株,研究人员一直在努力寻找青蒿素抗性背后的原因。
青蒿素衍生物作为抗疟药具有高效、安全且耐受性好的特点。其中,青蒿琥酯是用来治疗重症疟疾的首选药物,而以青蒿素为主的联合疗法是世界各地用来治疗单纯性恶性疟疾的一线疗法。
但目前在东南亚地区开始出现恶性疟原虫耐药的情况,而该地区数十年前曾经出现过对氯喹和磺胺多辛-乙胺嘧啶耐药,并因此葬送了千百万人的生命。
为此,泰国曼谷 Mahidol 大学热带医学系 Nicholas J White 针对 Ariey 等的研究结果发表评论,认为疟原虫 kelch13 或可作为青蒿素耐药的分子标记,赞同该发现是目前相关研究中的一项重大突破性进展,利用好这一分子标记物或可遏制住耐药性疟疾在世界各地流行区的传播。该文发表在 2014 年 4 月 26 日 The Lancet 上。
White 认为,若要遏制住青蒿素耐药,首先要描绘出耐药性传播的方式,目前做到这点需花费大量工作频繁序贯测定接受治疗患者体内寄生虫密度,得出其清除半衰期(PCT1/2),但该项工作很难批量完成,且对于慢清除率的界定尚未达成共识。
总的来说,青蒿素耐药性与平均超过 5 小时的 PCT1/2(是药敏感染 PCT1/2的两倍)有关。而多种因素会影响到 PCT1/2,所以即便是能对一组患者做出稳妥的 PCT1/2评估,针对个体来说就没那么容易了。
若要早期监测到青蒿素耐药或其传播并进行干预,则需认清该类寄生虫本身的特性。体外监测暴露出了一些问题:青蒿素耐药的恶性疟原虫在环状体期就表现药物敏感度下降,生活史后期仅轻微影响目前的耐药程度,因此传统的体外监法(多为评估 48 小时无性繁殖周期)就几乎无法分辨出敏感性和耐药性疟原虫。
而改良的体外检测方法在监测早期环状体期耐药性方面较前改善很多,但这种监测需要相对同步性感染及资质足够的实验室支持。因此,临床需要一种分子标志物用来有效发现疟疾青蒿素耐药性,而现在已经发现了一种分子标志物或可用于临床。
Ariey 等从恶性疟原虫坦桑尼亚分离株中挑选出青蒿素耐药株,发现七个基因发生了八种突变。之前有两个全基因组关联研究中发现过,疟原虫 13 号染色体某区中部一个编码 kelch 蛋白的基因与青蒿素耐药性关联密切。
Ariey 等随后从对青蒿素耐药的柬埔寨分离株中寻找这些突变,结果在 PF3D7_1343700 kelch propeller 域(kelch13)中发现许多非同义单核苷酸多态性,该域在体内和体外试验中均表现出与耐药性密切的相关性。
研究人员没有在该区域发现双重突变,这意味着这样的突变可能对疟原虫正常代谢影响很大。该证据十分令人信服,但是仍需更多相关信息进一步研究。目前尚不知道 kelch 蛋白(估计该结构蛋白能介导蛋白-蛋白之间相互作用)发生这样的改变是如何引起青蒿素耐药的。
转染研究中将 kelch13 突变体等位基因导入青蒿素敏感株,未来所得结果将能确定是否单纯为该基因的这个突变是耐药性产生的原因,抑或是该基因需要基因组其他地方发生改变协同发挥作用,还是该基因突变是代偿发生的。
现在还需要对东南亚其他地区进行研究,以验证该基因标记表现耐药性的流行病学效用;今后应该很快就可探索出关于近端 kelch13 突变(氨基酸 440 位前)和耐药性间关系,继而确定临界值。
如果 kelch13 propeller 域突变经验证成为流行病学标记,那么研究人员则需考虑如何使用这些标记。虽然很可能会需要扩增、测序所有或大部分基因,用来识别突变(对于单核苷酸多态性 PCRs 而言存在太多的突变),但这仍比识别表型容易得多。滤纸血片或快速诊断检测法可提供足量 DNA,并且可随时收集、容易储存、便于转送至参考实验室。
当务之急是明确青蒿素耐药性在东亚地区已经传播多远,其他地方也应开始启动筛查。kelch13 propeller 区突变在自然条件下发生率很低,研究人员需要明确这些突变与青蒿素治疗过程中疟原虫低清除率是否有关,也许该过程还需要其他一些基因改变参与以赋予恶性疟原虫稳定抗性表型。