Håndtering af asymptomatiske Plasmodium-reservoirer for at fremskynde eliminering og udryddelse af malaria i Rwanda.

Ifølge Verdenssundhedsorganisationen (WHO) verdens malaria 2021-rapport var der 241 millioner tilfælde af malaria i 2020, med 627.000 estimerede dødsfald i samme år - en stigning på 69.000 dødsfald i forhold til det foregående år. Det afrikanske kontinent bærer fortsat en uforholdsmæssig høj andel af den globale malariabyrde. I 2020 var regionen hjemsted for 95 % af alle malariatilfælde og 96 % af dødsfaldene. Børn under 5 år tegnede sig for omkring 80 % af alle malariadødsfald i regionen. På trods af beundringsværdige fremskridt i de første 15 år af dette århundrede, har der været tilbageslag med hensyn til at opnå malariaeliminering.

Malaria er en parasitisk vektor-overført infektion forårsaget af Plasmodium-arter. Fire hovedarter af mennesker er: P. falciparum, den mest virulente og fremherskende art i Afrika syd for Sahara, P. Ovale, P. vivax og P. malariae, og en zoonotisk art P. knowlesi. Det er en sygdom, der er ansvarlig for katastrofal sundhed og socioøkonomiske konsekvenser, hovedsagelig på grund af Plasmodium falciparum, som er ansvarlig for betydelig sygelighed og dødelighed, især hos børn under fem år og gravide kvinder.

Når en Plasmodium-bærende Anopheles-myg indtager et blodmåltid på et individ, injiceres spyt sammen med sporozoitterne, som migrerer til leveren, hvorved en cyklus begynder. Når mennesker først er blevet inficeret, varer levercyklussen 10 til 14 dage (i tilfælde af P. falciparum), hvorefter tusindvis af aseksuelt reproducerende merozoitter frigives til det perifere blod, hvor de invaderer og udvikler sig inde i modne erytrocytter. Blodstadieparasitterne er dem, der forårsager symptomerne på malaria. I et kontinuerligt mønster, under aseksuel replikation i blodstrømmen, gennemgår en lille del af parasitterne seksuel udvikling, der varer cirka 10 dage i tilfælde af P. falciparum, hvilket resulterer i produktionen af ​​overførbare gametocytformer. Disse gametocytter, der er ansvarlige for parasitoverførsel fra mennesker til myggevektoren, er ufølsomme over for de fleste konventionelle antimalarialægemidler og er ofte langlivede (populationslevetid på op til 55 dage efter vellykket antimalariabehandling), hvilket sikrer malariatransmission over flere uger. At forstyrre malariatransmission kræver derfor udvikling af nye anti-gametocytlægemidler med sikkerhedsprofiler, der muliggør behandlingskampagner for hele befolkningen.

Rwanda har gjort store fremskridt i løbet af de sidste to årtier ved at investere strategisk i styrkelse af sundhedssystemet, øget adgang til pleje ved at etablere lokalsamfundsbaseret sygesikring, hvilket har resulteret i betydelige fald i sygdomsbyrden. Siden 2012 har landet dog oplevet en vedvarende stigning i malaria. Fra 2012 til 2018 steg malariaforekomsten markant fra 48 pr. 1.000 til 403 pr. 1.000, en stigning på næsten 10 gange. I 2019-2020 var antallet af sager reduceret med mere end det halve til 198 pr. 1000. Selvom transmissionen er heterogen i Rwanda, anses hele befolkningen for at være i risiko for malaria. Den primære Plasmodium (P.)-art fundet i Rwanda, det agens, der er ansvarlig for denne sygdom, er P. falciparum, men P. malariae og P. ovale er også blevet identificeret, og dette er for det meste i den kosmopolitiske hovedby Kigali, der modtager hyppige rejsende og turister.

På trods af de opnåede gevinster kræver de seneste stigninger og bekymringer om voksende lægemiddelresistens mere dynamiske, tilgængelige, omkostningseffektive og adaptive mekanismer til at bekæmpe og potentielt eliminere malaria sammen. I løbet af det sidste årti er der iværksat adskillige folkesundhedsforanstaltninger, der forsøger at udrydde malaria, men dette mål forbliver uhåndgribeligt til dato og landet, og ligesom det meste af Afrika syd for Sahara, står Rwanda fortsat over for en høj byrde af malariadødelighed og sygelighed.

I Rwanda og mange andre afrikanske husholdningsmiljøer har familier ofte både yngre børn og ældre bedsteforældre, der bor sammen. Når et husstandsmedlem har Plasmodium-reservoirer, sætter dette både de yngre børn og ældre mere sårbare familiemedlemmer i fare for tilbagevendende alvorlige malariainfektioner. Betydningen af ​​asymptomatiske husholdningsbærere for at opretholde overførsel af malaria blev påvist både i Sydøstasien og i Afrika.

Malariakontrolforanstaltninger, der i øjeblikket anvendes, omfatter selektiv brug af forskellige WHO anbefalede strategier såsom kontrol af myggeavl, rettidig diagnosticering og behandling af tilfælde, samt brug af kemoprofylakse til meget sårbare befolkningsgrupper såsom børn under 5 år, gravide kvinder og besøgende fra ikke-endemiske zoner. Dette har givet nogle gevinster med hensyn til at reducere malariabyrderne globalt i de seneste år, og det har skabt øgede forhåbninger om eliminering/udryddelse af malaria i den nærmeste fremtid. Sådanne gevinster er imidlertid alvorligt truet af fremkomsten og verdensomspændende spredning af både insekticid- og antimalariaresistens. Resistens over for kombinationsbehandling med artemisinin (ACTs), den førstelinjebehandling, der anbefales af WHO, er tydelig i Sydøstasien og er også blevet rapporteret i afrikanske lande. Eliminering af malaria vil derfor kræve udvikling af innovative tilgange og værktøjer, herunder nye behandlingsmuligheder og vektorkontrolforanstaltninger.

I løbet af 2021 anbefalede WHO brugen af ​​RTS, S/S2 malariavaccinen til forebyggelse af P. falciparum malaria hos børn, der bor i regioner med moderat til høj transmission som defineret af WHO. Fase 3-forsøg viste dog relativt lille effekt, og det faktum, at vaccinen i sig selv er usandsynligt, at den vil opfylde målet om malariaudryddelse af sig selv. Med yderligere vaccinekandidater i pipelinen, som er ved at blive evalueret i vaccineforsøg, er der håb om, at alternative parasitmål og vaccinationsstrategier fortsat vil blive udviklet. En anden nylig positiv er fra kombineret RTS, S/S2-vaccine og kemoprævention, der viste, at denne tilgang var ikke ringere end kemoprævention alene til at forhindre ukompliceret malaria. Kombinationen af ​​disse interventioner resulterede i en lavere forekomst af ukompliceret malaria, svær malaria og død af malaria end hver intervention alene.

For nylig har en ny vaccine R21 været under fase 2-forsøg. På trods af at det ligner RTS, S2, fusionerer det et hepatitis B-antigen og halvdelen af ​​circumsporozoit-proteinet - en større del end i RTS, S2. Udviklerne mente, at denne kombination ville være mindst lige så effektiv som RTS, S, men billigere. I et dobbeltblindt, randomiseret, kontrolleret fase 2b-forsøg blev en lavdosis circumsporozoit-proteinbaseret R21-vaccine givet til børn i alderen 5-17 måneder i Nanoro, Burkina Faso, med to forskellige doser af adjuvans Matrix-M (MM) ). R21/MM forekommer sikker og signifikant immunogen i denne kohorte af afrikanske børn og viser lovende effekt.

Flere vaccineforsøg er blevet udført med strålingssvækket Plasmodium falciparum sporozoite (PfSPZ)-vaccine, der antages at give beskyttelse mod P. falciparum-infektion hos malaria-naive voksne og børn. Prækliniske undersøgelser viser, at T-celle-medieret immunitet er påkrævet for beskyttelse og let induceres hos mennesker efter vaccination. Der var imidlertid ingen signifikant beskyttelse mod P. falciparum-infektion i nogen dosisgruppe efter 6 måneder, hvilket var undersøgelsens primære slutpunkt.

Asymptomatisk malaria er udbredt i endemiske områder og gennem alle årstider, og identifikation af dem kræver ofte brug af meget følsomme diagnostiske værktøjer, herunder molekylære tilgange såsom PCR. Eliminering af malaria i områder med stabil malariatransmission vil derfor kræve bæredygtig brug af integrerede vektor-parasit-tilgange rettet mod både menneskelige asymptomatiske reservoirer og vektorreservoirer, samtidig med at man er opmærksom på toksicitet fra lægemidler og sikrer, at resistensen ikke forværres yderligere.

Litteratur viser, at asymptomatiske reservoirer kan elimineres i massebehandlingsprogrammer. Tidligere er forskellige massebehandlingsstrategier (Mass Drug Administration (MDA)) blevet foreslået og forsøgt at vise sig hurtigt at reducere malaria, især i regioner med sæsonbestemt malariatransmission i dele af Afrika og i Kina. Desværre udgør brugen af ​​ACT'er i samfundsrettet behandling af asymptomatisk malaria en udfordring, ikke kun fra lægemiddelresistens, men også observationen af ​​potensering af gametocytproliferation ved ACT-administrationer. I modsætning til de ovenfor rapporterede udfordringer ved ACT'er, der skal bruges i MDA, viste in vitro undersøgelser, at Artemisia annua og Artemisia afra infusioner eller pulveriserede blade var effektive, hvor begge tydeligt viste potent hæmning af parasitæmi og gametocytæmi. Det er også blevet vist, at Artemisia annua ikke kun indeholder artemisinin, men også andre komponenter, der viser en synergistisk kompleks anti-malaria-effekt. Artemisia afra indeholder ikke artemisinin. I et nyligt dobbeltblindet klinisk forsøg med mennesker og i andre tidligere undersøgelser blev begge planter rapporteret stabilt at helbrede malaria, herunder ACT-resistente tilfælde samt dræbe overførbare gametocytformer. Deres kemobeskyttende potentiale blev også observeret i disse og andre undersøgelser.

Vi mener, at for effektivt at opnå malariaeliminering i Rwanda, er det afgørende at målrette det menneskelige reservoir af P. falciparum ved hjælp af lokale og let tilgængelige Artemisia-infusioner. Asymptomatiske infektioner, der kan påvises ved PCR, er et vigtigt reservoir, fordi de ofte varer ved i måneder og rummer gametocytter, parasitstadiet, der er smitsomt for myg.

III. Forskningsmål Generel målsætning; For at give et proof of concept, at Artemisia-infusioner, både annua og afra, er effektive og tilstrækkelige til at eliminere resterende Plasmodium-reservoirer efter malariabehandling. Efterforskerne vil bestemme den aktuelle forekomst af humane Plasmodium-reservoirer i vores samfund og i vores postmalariabehandlede patienter, både vildtype- og muterede/resistente stammer på King Faisal Hospital og tilhørende sundhedsfaciliteter. Vi vil yderligere bestemme dem, der er forbundet med mutation i Kelch13-genet eller andre kandidatgener, der er impliceret i behandlingssvigt.

Specifikke mål;

1. Giv et proof of concept, at Artemisia-infusioner er effektive og tilstrækkelige til at tømme humane Plasmodium-reservoirer hos asymptomatiske frivillige i samfundet og efter malariabehandling.
2. Undersøg P. falciparum husholdningsklynger hos under fem gamle malariapatienter såvel som hos individer inficeret med stammer, der bærer mutationer forbundet med resistens over for behandling, og udforsk, hvordan konstruktion af et malariafamilieregister kan bruges som et værktøj til bedre sygdomskontrol i Rwanda
3. At vurdere sikkerheden af ​​Artemisia afra og Artemisia annua ved at overvåge urinkemitests, nyre (urinstof, kreatinin og elektrolytter) og leverfunktionstest (transaminaser, bilirubin).
4. At undersøge det profylaktiske potentiale af Artemisia-infusioner, når reservoirerne er blevet tømt.
5. Vurder udnyttelse og accept af Artemisia urtemedicin i rwandiske samfund.
6. Undersøg den socioøkonomiske indvirkning af menneskelig Plasmodium-reservoirdræning i det rwandiske samfund.

IV. Metodik

Studiemiljø Undersøgelsen vil blive udført på patienter, der søger lægehjælp for malaria på King Faisal Hospital, tilhørende sundhedsfaciliteter, CHUB, såvel som i samfundet rettet mod asymptomatiske Plasmodium-bærere.

Studiedesign Studiet vil blive udført som et proof of concept åbent randomiseret kontrolleret forsøg med permuteret blokrandomisering/tilfældig varierende størrelse. Efterforskerne vil rekruttere mindst 125 deltagere inden for 14 dage efter afslutning af standard malariabehandling. Patienterne vil blive bedt om at underskrive informeret samtykke, og en PCR/RT-PCR vil blive udført for at teste for P. falciparum reservoirer. Vi vil bruge en Real Time PCR (qPCR) cut off cycle threshold (CT-værdi) over eller lig med 40, som er blevet etableret baseret på negativ afrikansk kontrol og europæiske kontroller, der aldrig har været udsat for malaria før. Blodprøver fra de rekrutterede deltagere vil også blive undersøgt for enkeltnukleotidpolymorfier (SNP'er) i Kelch13-genet ved at sekventere propeldomænet af dette gen, inden for hvilket punktmutationer forbundet med Artemisinin-resistens er blevet rapporteret. I tilfælde af fravær af SNP i K13, vil søgningen efter anden genmutation forbundet med behandlingssvigt blive udført ved helgenomsekventering og yderligere adresseret ved laboratorieparasitkulturassays. Fra de screenede deltagere vil hundrede (100) med resterende parasitter (inducerede reservoirer) derefter blive opdelt i 3 grupper: to interventionsgrupper og 1 kontrolgruppe

Prøvestørrelsesbestemmelse Efterforskerne planlægger en undersøgelse af uafhængige sager og kontroller med 1 kontrol for 2 sager. Foreløbige data indikerer, at fejlraten blandt kontroller er ≥ 0,75. Hvis den sande fejlrate for behandlede forsøgspersoner er ≤ 0,25, er vi nødt til at studere mindst 40 behandlede forsøgspersoner og 20 kontroller for at påvise en sådan forskel med en 95 % effekt ved et signifikansniveau på 0,05. Vi vil således kræve 40 patienter i hver interventionsgruppe og 20 kontroller, i alt 100. For at vi kan randomisere 100, planlægger vi at screene mindst 125 patienter i løbet af vores fastsatte rekrutteringsperiode. Baseret på det faktum, at under 5 børn er de mest sårbare med den højeste malariaassocierede dødelighed og sygelighed og ikke vil deltage i vores kliniske forsøg, vil vi rekruttere dem som indekstilfælde til vores husstandsklyngeundersøgelse. Husstandsmedlemmer af disse børn vil således blive screenet ved hjælp af PCR for at fastslå status for plasmodiumreservoirer og for at konstatere, om der er mutationer af betydning i plasmodiumet, der cirkulerer i hjemmet. Bekræftede reservoirer hos voksne husstandsmedlemmer, der giver samtykke, vil blive behandlet med Artemisia-te.

Undersøgelsespopulation Til den kliniske tilgang vil undersøgelsen rekruttere voksne mellem 18 og 65 år til Artemisia te proof of concept intervention mellem 15. april 2023 og 30. juni 2026. Men baseret på det faktum, at under 5 børn er de mest sårbare med den højeste dødelighed, vil de under 5 postmalariabehandlede børn blive inkluderet som indekstilfælde for vores husstandsklyngeundersøgelse og familieregisterudvikling. Selvom børn ikke vil blive inkluderet i denne indledende proof of concept-undersøgelse, har vi til hensigt at udvikle galeniske formuleringer, der passer til den pædiatriske aldersgruppe på et senere tidspunkt.

For samfundstilgangen vil asymptomatiske husstandsmedlemmer blive screenet ved hjælp af PCR/RT-PCR for at fastslå status for Plasmodium-reservoirer og for at fastslå, om der er mutationer i det resterende Plasmodium, der cirkulerer i hjemmet. Baseret på dette vil der blive bygget et familieregister omkring småbørnsindekssager som et sporingsværktøj, og Artemisia-te givet til de voksne med det mål at eliminere husholdningernes klyngereservoirer. Vi vil derefter spore over en periode på mindst 6 måneder for at se, om der er forskel på børn, hvis husstandsgrupper blev behandlet med infusionerne, og dem, der ikke var med hensyn til malariainfektioner. Dette vil blive testet som en yderligere potentiel malariaovervågnings- og kontrolforanstaltning.

For yderligere at undersøge, om Artemisia-infusioner kunne have profylaktisk potentiale, agter vi at forfølge undersøgelsen med de allerede tilmeldte deltagere ved at ændre doseringen. De 75 % af deltagerne med tømt reservoir vil blive randomiseret i 3 grupper: den første gruppe på 12 deltagere vil fortsætte med Artemisia te en kop (335 ml) på 10 g/L (A. afra) eller 10g/L (A. annua) hver dag; den anden gruppe på 12 deltagere vil modtage Artemisia te en kop (335 ml) på 10 g/L (A. afra) eller 10g/L (A. annua) en gang om ugen; den sidste gruppe på 6 deltagere vil være kontrollerne. Hvis Artemisia-infusionerne med enten A. afra- eller A. annua-blok Plasmodium-reservoir fylder mere end 75 % af deltagerne sammenlignet med mindre end 25 % af kontrollerne, vil undersøgelsen have 95 % kraft til at påvise en forskel mellem profylaktisk gruppe og kontrollerne på et signifikansniveau på 0,025.

For at overvåge for toksicitet vil nyre- og leverfunktionstests blive undersøgt i begyndelsen og efter 14 dages Artemisia-te, samt månedligt i den profylaktiske fase på mindst 6 måneder.

For at imødekomme accepten og virkningen af ​​forskningsinterventionerne vil der blive gennemført passende undersøgelser.

Datastyring og analyse Alle data vil blive håndteret ved hjælp af standard fortrolighedsprincipper og administreret med EpiInfo og analyseret ved hjælp af STATA 17 softwarepakker. Deltagerne vil blive beskrevet ud fra deres sociodemografiske karakteristika som middel og standardafvigelser for kontinuerte variable eller proportioner for kategoriske variable. En intention-to-treat-analyse (ITT) ved brug af to prøver vil blive brugt til at bestemme chancerne for, at plasmodium-reservoiret tømmes. Overlevelsesanalyse med cox-regression vil blive udført for at evaluere plasmodium-reservoirets tømningstid og tid for genudbrud/geninfektion. Data vil blive sammenlignet mellem grupper ved hjælp af enten Chi-square eller Fischer eksakte test efter kontrol for den mindste forventede værdi. Gennemsnitlig ændring fra baseline Middelværdier vil blive sammenlignet ved hjælp af enten en parametrisk (elev t eller ANOVA) eller en ikke-parametrisk (Mann-Whitney/Wilcoxon eller Kruskal-Wallis) test efter kontrol af normalitet af fordeling og varianslighed.

Etiske overvejelser Alle undersøgelsesdeltagere vil have en detaljeret forklaring om undersøgelsen og anmodet om frit at underskrive et skriftligt informeret samtykke. Etisk godkendelse er blevet godkendt af Rwandas nationale etiske komité (120/RNEC/2022 maj 2022, ændret oktober 2022). Rwanda Food and Drug Authority ansøgning om godkendelse er blevet indledt.