Mettere parassiti sulla mappa del mondo: metodi sviluppati per consentire analisi su larga scala dei genomi parassita della malaria da campioni di sangue di pazienti

Marzo 26, 2016 Admin Salute 0 7
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I ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnica per identificare gli hotspot di malaria evoluzione parassita e monitorare l'aumento della resistenza ai farmaci malarica, più veloce e più efficiente che mai.

Per la prima volta, i ricercatori hanno la capacità di analizzare i genomi malaria direttamente da campioni di sangue di pazienti che utilizzano le nuove tecnologie di sequenziamento e metodi informatici. Come una prova di principio, il team ha condotto la prima analisi di campioni clinici provenienti da sei paesi e scoperto differenze uniche di sviluppo della malaria in Africa, Asia e Oceania. Questo studio è pubblicato su Nature il 13 giugno 2012.

Forme gravi di malaria sono causate dal parassita Plasmodium falciparum, che si sviluppa dalle zanzare. La malaria colpisce oltre 200 milioni di persone e ne uccide circa 600.000 persone ogni anno, soprattutto bambini sotto i cinque anni in Africa sub-sahariana.




"Una delle caratteristiche più sorprendenti di P. falciparum è la sua capacità di evolversi, e superare farmaci antimalarici. Clorochina è diventato inefficace contro la malaria, e la resistenza ad altri farmaci di prima linea sta emergendo", dice l'autore senior dello studio, il professor Domenico Kwiatkowski, del Wellcome Trust Sanger Institute e dell'Università di Oxford. "Se si vuole controllare la resistenza, abbiamo prima bisogno di essere in grado di monitorare la diversità genetica di P. falciparum e identificare gli hotspot di potenziale resistenza in cui si verificano. Rapido sequenziamento di genomi parassita dal sangue di persone infette è un modo potente di rilevazione cambiamenti nella popolazione del parassita, e potenzialmente un importante nuovo strumento di sorveglianza nel armamentario per il controllo della malaria. "

Il gruppo ha sviluppato una nuova tecnica per estrarre il DNA parassita direttamente dal sangue eliminando quanto più DNA umano dal campione possibile. Il nuovo metodo supera la necessità di crescere il parassita in una cultura sangue prima sequenziamento, velocizzando il processo e minimizzando gli errori di replica.

P. falciparum genomi sono particolarmente difficili da sequenziare perché, a differenza di DNA umano, gran parte della sequenza di DNA si ripetono. Come risultato, la ricostruzione di interi parassita genoma sequenze di DNA è lento, costoso e soggetto a errori usando attuali metodi di sequenziamento del DNA. Per evitare questi problemi, la squadra utilizzato dati di sequenza per creare una lista di cambiamenti lettera DNA singoli, note come SNP, che possono essere identificate in modo affidabile nelle zone ricche di geni del genoma. Questi SNPs permettono la scoperta e la misurazione della variabilità nelle popolazioni di parassiti naturali.

"Abbiamo catalogato circa 86.000 SNPs nel genoma parassita che ci permettono di individuare le differenze tra i parassiti in tutto il mondo, un punto di partenza per capire come queste popolazioni ad adattarsi ai cambiamenti nel loro ambiente." afferma il dottor Magnus Manske, co-primo autore presso l'Istituto Sanger.

Dr Olivo Miotto dal Sanger Institute e dell'Università di Oxford, anche un co-primo autore, aggiunge: "Molti pazienti affetti da malaria, specialmente in Africa, sono continuamente infettati da parassiti della malaria, e abbiamo creato un nuovo strumento per studiare la diversità genetica all'interno di una singolo paziente, e confrontarlo con la diversità nel loro ambiente. "

Il team ha utilizzato queste tecniche per analizzare campioni di Burkina Faso, Cambogia, Kenya, Mali, Papua Nuova Guinea e la Thailandia. Essi hanno scoperto che una singola persona infetta potrebbe ospitare molti geneticamente differenti parassiti malarici, permettendo alle popolazioni di parassiti di scambiare DNA per creare forme nuove. Quindi, il ritmo di evoluzione parassita è drasticamente influenzata da fattori umani, nonché geografia.

I campioni prelevati da persone nei vicini paesi africani del Burkina Faso e Mali, dove ci sono livelli molto elevati di trasmissione della malaria, hanno mostrato una forte compenetrazione di P. falciparum genomi.

In netto contrasto, Asian P. falciparum parassiti raccolti sul confine tra Thailandia e Birmania, non erano solo diversi da quelli in Africa, ma anche distinti da quelli che si trovano nei pressi del confine con la Thailandia con la Cambogia. Questa mancanza di mescolanza potrebbe essere il risultato di controllo della malaria efficace in Thailandia, in combinazione con una storia di viaggio ristretto di persone tra la Thailandia e la Cambogia.

"La nascita e la diffusione della resistenza ai farmaci anti-malaria è una grave minaccia alle attuali iniziative globali per controllare ed eliminare la malaria", spiega il professor Nick White dell'Università di Oxford e di Mahidol University, Thailandia. "Questa ricerca fornisce intuizioni fondamentali nella struttura della popolazione e l'evoluzione di Plasmodium falciparum che sono essenziali se vogliamo individuare, carta, e quindi contenere la diffusione della resistenza. Lavorando come una comunità globale, ora siamo in grado di costruire su questa tecnica per identificare gli hotspot di antimalarico resistenza ai farmaci in tutto il mondo e li contengono efficacemente. "

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