Adressierung asymptomatischer Plasmodium-Reserven zur Beschleunigung der Eliminierung und Ausrottung von Malaria in Ruanda.

Laut dem World Malaria 2021-Bericht der Weltgesundheitsorganisation (WHO) gab es im Jahr 2020 241 Millionen Malariafälle mit geschätzten 627 000 Todesfällen im selben Jahr – ein Anstieg von 69 000 Todesfällen gegenüber dem Vorjahr. Der afrikanische Kontinent trägt nach wie vor einen überproportional hohen Anteil an der weltweiten Malariabelastung. Im Jahr 2020 waren in der Region 95 % aller Malariafälle und 96 % der Todesfälle zu verzeichnen. Kinder unter 5 Jahren machten etwa 80 % aller Todesfälle durch Malaria in der Region aus. Trotz bewundernswerter Fortschritte in den ersten 15 Jahren dieses Jahrhunderts gab es Rückschläge bei der Ausrottung der Malaria.

Malaria ist eine parasitäre vektorübertragene Infektion, die durch Plasmodium-Spezies verursacht wird. Vier Hauptarten des Menschen sind: P. falciparum, die virulenteste und vorherrschende Art in Subsahara-Afrika, P. Ovale, P. vivax und P. malariae, und eine zoonotische Art, P. knowlesi. Es ist eine Krankheit, die für katastrophale gesundheitliche und sozioökonomische Auswirkungen verantwortlich ist, hauptsächlich aufgrund von Plasmodium falciparum, das für eine erhebliche Morbidität und Mortalität insbesondere bei Kindern unter fünf Jahren und schwangeren Frauen verantwortlich ist.

Wenn eine Plasmodium-übertragende Anopheles-Mücke einer Person eine Blutmahlzeit zuführt, wird Speichel zusammen mit den Sporozoiten injiziert, die zur Leber wandern, wodurch ein Zyklus beginnt. Sobald Menschen infiziert sind, dauert der Leberzyklus 10 bis 14 Tage (im Fall von P. falciparum), wonach Tausende von sich asexuell vermehrenden Merozoiten in das periphere Blut freigesetzt werden, wo sie in reife Erythrozyten eindringen und sich dort entwickeln. Die Parasiten im Blutstadium sind diejenigen, die die Symptome von Malaria verursachen. In einem kontinuierlichen Muster durchläuft während der asexuellen Replikation im Blutkreislauf ein kleiner Teil der Parasiten eine sexuelle Entwicklung, die im Fall von P. falciparum etwa 10 Tage dauert, was zur Produktion übertragbarer Gametozytenformen führt. Diese Gametozyten, die für die Parasitenübertragung vom Menschen auf den Mückenvektor verantwortlich sind, sind unempfindlich gegenüber den meisten herkömmlichen Malariamedikamenten und oft langlebig (Populationslebensdauer von bis zu 55 Tagen nach erfolgreicher Antimalariatherapie), wodurch eine Malariaübertragung über mehrere Wochen sichergestellt wird. Die Unterbrechung der Malariaübertragung erfordert daher die Entwicklung neuer Anti-Gametozyten-Medikamente mit Sicherheitsprofilen, die bevölkerungsweite Behandlungskampagnen ermöglichen.

Ruanda hat in den letzten zwei Jahrzehnten große Fortschritte gemacht, indem es strategisch in die Stärkung des Gesundheitssystems investiert und den Zugang zur Gesundheitsversorgung durch die Einrichtung einer gemeindebasierten Krankenversicherung verbessert hat, was zu einem erheblichen Rückgang der Krankheitslast geführt hat. Seit 2012 erlebt das Land jedoch einen anhaltenden Anstieg der Malaria. Von 2012 bis 2018 stieg die Malaria-Inzidenz signifikant von 48 pro 1000 auf 403 pro 1000, was einer fast 10-fachen Zunahme entspricht. Bis 2019-2020 wurde die Zahl der Fälle um mehr als die Hälfte auf 198 pro 1000 reduziert. Obwohl die Übertragung in Ruanda heterogen ist, gilt die gesamte Bevölkerung als Malaria-gefährdet. Die primäre Plasmodium (P.)-Spezies, die in Ruanda gefunden wird, der für diese Krankheit verantwortliche Erreger, ist P. falciparum, aber auch P. malariae und P. ovale wurden identifiziert, und dies ist hauptsächlich in der kosmopolitischen Hauptstadt Kigali der Fall, die häufig auftritt Reisende und Touristen.

Trotz der erzielten Fortschritte erfordern die jüngsten Aufschwünge und Bedenken hinsichtlich der zunehmenden Arzneimittelresistenz dynamischere, zugänglichere, kostengünstigere und anpassungsfähigere Mechanismen zur Bekämpfung und potenziellen Eliminierung von Malaria insgesamt. In den letzten zehn Jahren wurden mehrere öffentliche Gesundheitsmaßnahmen zur Ausrottung der Malaria eingeleitet, aber dieses Ziel bleibt bis heute unerreichbar, und das Land, und wie der größte Teil Afrikas südlich der Sahara, ist Ruanda weiterhin mit einer hohen Malaria-Sterblichkeits- und Morbiditätslast konfrontiert.

In Ruanda und vielen anderen afrikanischen Haushalten leben in Familien häufig sowohl jüngere Kinder als auch ältere Großeltern zusammen. Wenn ein Haushaltsmitglied Plasmodium-Reservoire hat, setzt dies sowohl die jüngeren Kinder als auch die älteren, anfälligeren Familienmitglieder einem Risiko für wiederkehrende schwere Malariainfektionen aus. Die Bedeutung asymptomatischer Haushaltsträger bei der Aufrechterhaltung der Übertragung von Malaria wurde sowohl in Südostasien als auch in Afrika nachgewiesen.

Zu den derzeit eingesetzten Malariakontrollmaßnahmen gehören die selektive Anwendung verschiedener von der WHO empfohlener Strategien wie die Kontrolle der Mückenzucht, die rechtzeitige Diagnose und das Management von Fällen sowie die Verwendung von Chemoprophylaxe für stark gefährdete Bevölkerungsgruppen wie Kinder unter 5 Jahren, schwangere Frauen und Besucher aus nicht endemischen Gebieten. Dies hat in den letzten Jahren zu einigen Vorteilen bei der Verringerung der Malariabelastung weltweit geführt und erhöhte Hoffnungen auf eine Eliminierung/Eradikation von Malaria in der nahen Zukunft geweckt. Solche Erfolge werden jedoch durch das Auftreten und die weltweite Ausbreitung von Resistenzen sowohl gegen Insektizide als auch gegen Malariamedikamente ernsthaft bedroht. Resistenzen gegen die Artemisinin-Kombinationstherapie (ACTs), die von der WHO empfohlene Erstlinienbehandlung, sind in Südostasien offensichtlich und wurden auch in afrikanischen Ländern gemeldet. Die Ausrottung von Malaria erfordert daher die Entwicklung innovativer Ansätze und Instrumente, einschließlich neuer Behandlungsoptionen und Maßnahmen zur Vektorkontrolle.

Im Jahr 2021 empfahl die WHO die Verwendung des Malaria-Impfstoffs RTS, S/S2 zur Vorbeugung von P. falciparum-Malaria bei Kindern, die in Regionen mit mäßiger bis hoher Übertragung leben, wie von der WHO definiert. Phase-3-Studien zeigten jedoch eine relativ geringe Wirksamkeit und die Tatsache, dass der Impfstoff selbst das Ziel der Malaria-Ausrottung wahrscheinlich nicht erreichen wird. Da weitere Impfstoffkandidaten in der Pipeline sind, die in Impfstoffversuchen bewertet werden, besteht die Hoffnung, dass auch weiterhin alternative Parasitenziele und Impfstrategien entwickelt werden. Ein weiteres positives Ergebnis stammt aus der Kombination von RTS, S/S2-Impfstoff und Chemoprävention, die zeigte, dass dieser Ansatz der alleinigen Chemoprävention bei der Prävention unkomplizierter Malaria nicht unterlegen war. Die Kombination dieser Interventionen führte zu einer geringeren Inzidenz von unkomplizierter Malaria, schwerer Malaria und Todesfällen durch Malaria als jede Intervention allein.

Vor kurzem wurde ein neuartiger Impfstoff R21 in Phase-2-Studien getestet. Obwohl es RTS, S2 ähnlich ist, fusioniert es ein Hepatitis-B-Antigen und die Hälfte des Circumsporozoitenproteins – ein größerer Anteil als in RTS, S2. Die Entwickler glaubten, dass diese Kombination mindestens so effektiv wie RTS, S wäre, aber weniger teuer. In einer doppelblinden, randomisierten, kontrollierten Phase-2b-Studie wurde Kindern im Alter von 5 bis 17 Monaten in Nanoro, Burkina Faso, ein niedrig dosierter R21-Impfstoff auf Circumsporozoiten-Proteinbasis mit zwei verschiedenen Dosen des Adjuvans Matrix-M (MM ). R21/MM scheint in dieser Kohorte afrikanischer Kinder sicher und signifikant immunogen zu sein und zeigt eine vielversprechende Wirksamkeit.

Es wurden weitere Impfstoffversuche mit dem strahlenattenuierten Plasmodium falciparum-Sporozoiten (PfSPZ)-Impfstoff durchgeführt, von dem angenommen wird, dass er Malaria-naiven Erwachsenen und Kindern Schutz vor einer P. falciparum-Infektion bietet. Präklinische Studien zeigen, dass eine T-Zell-vermittelte Immunität zum Schutz erforderlich ist und beim Menschen nach der Impfung leicht induziert wird. Nach 6 Monaten, dem primären Endpunkt der Studie, gab es jedoch in keiner Dosisgruppe einen signifikanten Schutz gegen eine Infektion mit P. falciparum.

Asymptomatische Malaria ist in endemischen Regionen und zu allen Jahreszeiten weit verbreitet, und ihre Identifizierung erfordert oft den Einsatz hochempfindlicher diagnostischer Werkzeuge, einschließlich molekularer Ansätze wie PCR. Die Eliminierung von Malaria in Gebieten mit stabiler Malariaübertragung erfordert daher den nachhaltigen Einsatz integrierter Vektor-Parasiten-Ansätze, die sowohl auf die asymptomatischen Reservoire des Menschen als auch auf die Vektorreservoirs abzielen, während gleichzeitig auf die Toxizität von Medikamenten geachtet und sichergestellt wird, dass die Resistenz nicht weiter verschlechtert wird.

Die Literatur zeigt, dass asymptomatische Reservoirs in Massenbehandlungsprogrammen eliminiert werden können. In der Vergangenheit wurden verschiedene Massenbehandlungsstrategien (Mass Drug Administration (MDA)) vorgeschlagen und versucht, Malaria insbesondere in Regionen mit saisonaler Malariaübertragung in Teilen Afrikas und in China schnell zu reduzieren. Leider stellt die Verwendung von ACTs in der gemeinschaftsgerichteten Behandlung von asymptomatischer Malaria eine Herausforderung dar, nicht nur aufgrund der Arzneimittelresistenz, sondern auch der Beobachtung einer Potenzierung der Gametozytenproliferation bei ACT-Verabreichungen. Im Gegensatz zu den oben berichteten Herausforderungen von ACTs zur Verwendung bei MDA zeigten In-vitro-Studien, dass Artemisia annua- und Artemisia afra-Infusionen oder pulverisierte Blätter wirksam waren, wobei beide eindeutig eine starke Hemmung von Parasitämie und Gametozytenämie zeigten. Es wurde auch gezeigt, dass Artemisia annua nicht nur Artemisinin enthält, sondern auch andere Komponenten, die eine synergistische komplexe Anti-Malaria-Wirkung zeigen. Artemisia afra enthält kein Artemisinin. In einer kürzlich durchgeführten klinischen Doppelblindstudie am Menschen und in anderen früheren Studien wurde berichtet, dass beide Pflanzen Malaria, einschließlich ACT-resistenter Fälle, stabil heilen und übertragbare Gametozytenformen abtöten. Ihr chemoprotektives Potenzial wurde auch in diesen und anderen Studien beobachtet.

Wir glauben, dass es für eine effektive Eliminierung der Malaria in Ruanda entscheidend ist, das menschliche Reservoir von P. falciparum mit lokalen und leicht verfügbaren Artemisia-Infusionen anzugreifen. Durch PCR nachweisbare asymptomatische Infektionen sind ein wichtiges Reservoir, da sie oft monatelang persistieren und Gametozyten beherbergen, das für Mücken infektiöse Parasitenstadium.

III. Forschungsziele Allgemeines Ziel; Um einen Machbarkeitsnachweis zu erbringen, dass Artemisia-Infusionen, sowohl annua als auch afra, effizient und ausreichend sind, um restliche Plasmodium-Reservoire nach einer Malariabehandlung zu eliminieren. Die Ermittler werden die aktuelle Prävalenz menschlicher Plasmodium-Reservoire in unserer Gemeinde und bei unseren nach Malaria behandelten Patienten bestimmen, sowohl beim Wildtyp als auch bei mutierten/resistenten Stämmen im King Faisal Hospital und den zugehörigen Gesundheitseinrichtungen. Wir werden ferner diejenigen bestimmen, die mit Mutationen im Kelch13-Gen oder anderen Kandidatengenen assoziiert sind, die mit einem Behandlungsversagen in Verbindung gebracht werden.

Bestimmte Ziele;

1. Bereitstellung eines Machbarkeitsnachweises, dass Artemisia-Infusionen effizient und ausreichend sind, um menschliche Plasmodium-Reservoire bei asymptomatischen Freiwilligen in der Gemeinde und nach einer Malariabehandlung zu leeren.
2. Untersuchen Sie P. falciparum-Haushaltscluster bei alten Malariapatienten unter fünf Jahren sowie bei Personen, die mit Stämmen infiziert sind, die Mutationen im Zusammenhang mit Behandlungsresistenz tragen, und untersuchen Sie, wie die Entwicklung eines Malaria-Familienregisters als Instrument für eine bessere Krankheitskontrolle in Ruanda eingesetzt werden kann
3. Bewertung der Sicherheit von Artemisia afra und Artemisia annua durch Überwachung von Urinchemietests, Nieren- (Harnstoff, Kreatinin und Elektrolyten) und Leberfunktionstests (Transaminasen, Bilirubin).
4. Untersuchung der prophylaktischen Potenziale von Artemisia-Infusionen, nachdem die Reservoirs geräumt wurden.
5. Bewertung der Verwendung und Akzeptanz von Artemisia-Kräutermedizin in ruandischen Gemeinden.
6. Untersuchen Sie die sozioökonomischen Auswirkungen der Entwässerung des menschlichen Plasmodium-Reservoirs in der ruandischen Gemeinde.

IV. Methodik

Studienumfeld Die Studie wird an Patienten durchgeführt, die medizinische Behandlung wegen Malaria im King Faisal Hospital, angeschlossenen Gesundheitseinrichtungen, CHUB, sowie in der Gemeinde suchen, die auf asymptomatische Plasmodium-Träger abzielt.

Studiendesign Die Studie wird als offene, randomisierte, kontrollierte Proof-of-Concept-Studie mit permutierter Block-Randomisierung/zufällig variierenden Größen durchgeführt. Die Ermittler rekrutieren mindestens 125 Teilnehmer innerhalb von 14 Tagen nach Abschluss der Standard-Malariabehandlung. Die Patienten werden gebeten, eine Einverständniserklärung zu unterschreiben, und es wird eine PCR/RT-PCR durchgeführt, um auf P. falciparum-Reservoire zu testen. Wir verwenden einen Real Time PCR (qPCR)-Cut-Off-Cycle-Schwellenwert (CT-Wert) über oder gleich 40, der auf der Grundlage negativer afrikanischer Kontrollen und europäischer Kontrollen festgelegt wurde, die noch nie Malaria ausgesetzt waren. Blutproben der rekrutierten Teilnehmer werden auch auf Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) im Kelch13-Gen untersucht, indem die Propellerdomäne dieses Gens sequenziert wird, in der Punktmutationen im Zusammenhang mit Artemisinin-Resistenz gemeldet wurden. Im Falle des Fehlens von SNP in K13 wird die Suche nach anderen Genmutationen, die mit einem Behandlungsversagen einhergehen, durch Sequenzierung des gesamten Genoms durchgeführt und weiter durch Labortests mit Parasitenkulturen untersucht. Von den gescreenten Teilnehmern werden dann einhundert (100) mit Restparasiten (induzierte Reservoire) in 3 Gruppen eingeteilt: zwei Interventionsgruppen und 1 Kontrollgruppe

Bestimmung der Stichprobengröße Die Forscher planen eine Studie mit unabhängigen Fällen und Kontrollen mit 1 Kontrolle für 2 Fälle. Vorläufige Daten zeigen, dass die Fehlerrate bei den Kontrollen ≥ 0,75 beträgt. Wenn die tatsächliche Misserfolgsrate für behandelte Probanden ≤ 0,25 ist, müssen wir mindestens 40 behandelte Probanden und 20 Kontrollen untersuchen, um einen solchen Unterschied mit einer Aussagekraft von 95 % auf einem Signifikanzniveau von 0,05 zu erkennen. Wir benötigen also 40 Patienten in jeder Interventionsgruppe und 20 Kontrollen, also insgesamt 100. Damit wir 100 randomisieren können, planen wir, mindestens 125 Patienten während unseres festgelegten Rekrutierungszeitraums zu untersuchen. Basierend auf der Tatsache, dass Kinder unter 5 Jahren am anfälligsten sind mit der höchsten Malaria-assoziierten Sterblichkeit und Morbidität und nicht an unseren klinischen Studien teilnehmen werden, werden wir sie als Indexfälle für unsere Haushaltscluster-Umfrage rekrutieren. Haushaltsmitglieder dieser Kinder werden daher mittels PCR untersucht, um den Status von Plasmodium-Reservoiren festzustellen und festzustellen, ob innerhalb des im Haushalt zirkulierenden Plasmodiums signifikante Mutationen vorhanden sind. Bestätigte Reservoirs bei erwachsenen Haushaltsmitgliedern, die zustimmen, werden mit Artemisia-Tee behandelt.

Studienpopulation Für den klinischen Ansatz wird die Studie zwischen dem 15. April 2023 und dem 30. Juni 2026 Erwachsene zwischen 18 und 65 Jahren für die Proof-of-Concept-Intervention mit Artemisia-Tee rekrutieren. Aufgrund der Tatsache, dass Kinder unter 5 Jahren am stärksten gefährdet sind und die höchste Sterblichkeit aufweisen, werden die Kinder unter 5 Jahren, die nach Malaria behandelt wurden, als Indexfälle für unsere Haushaltscluster-Umfrage und die Entwicklung des Familienregisters aufgenommen. Obwohl Kinder in dieser ersten Proof-of-Concept-Studie nicht eingeschlossen werden, beabsichtigen wir, zu einem späteren Zeitpunkt galenische Formulierungen zu entwickeln, die für die pädiatrische Altersgruppe geeignet sind.

Für den Gemeinschaftsansatz werden asymptomatische Haushaltsmitglieder mittels PCR/RT-PCR gescreent, um den Status von Plasmodium-Reservoiren festzustellen und festzustellen, ob es irgendwelche Mutationen innerhalb des restlichen Plasmodiums gibt, das im Haushalt zirkuliert. Auf dieser Grundlage wird ein Familienregister um die Indexfälle bei kleinen Kindern als Nachverfolgungsinstrument erstellt und Artemisia-Tee an die Erwachsenen verabreicht, um die Haushaltsclusterreservoirs zu eliminieren. Wir werden dann über einen Zeitraum von mindestens 6 Monaten nachverfolgen, ob es Unterschiede zwischen Kindern, deren Haushaltscluster mit den Infusionen behandelt wurden, und denen, die dies nicht waren, im Hinblick auf Malariainfektionen gibt. Dies wird als zusätzliche potenzielle Malaria-Überwachungs- und Kontrollmaßnahme getestet.

Um weiter zu untersuchen, ob Artemisia-Infusionen ein prophylaktisches Potenzial haben könnten, beabsichtigen wir, die Studie mit den bereits eingeschriebenen Teilnehmern fortzusetzen, indem wir die Dosierung ändern. Die 75 % der Teilnehmer mit geleertem Reservoir werden in 3 Gruppen randomisiert: Die erste Gruppe von 12 Teilnehmern wird mit Artemisia-Tee einer Tasse (335 ml) von 10 g/L (A. afra) oder 10 g/L (A. annua) jeden Tag; die zweite Gruppe von 12 Teilnehmern erhält eine Tasse Artemisia-Tee (335 ml) mit 10 g/L (A. afra) oder 10 g/L (A. annua) einmal pro Woche; die letzte Gruppe von 6 Teilnehmern wird die Kontrollen sein. Wenn die Artemisia-Infusionen mit entweder A. afra oder A. annua das Plasmodium-Reservoir bei mehr als 75 % der Teilnehmer füllen, verglichen mit weniger als 25 % der Kontrollen, dann hat die Studie eine Aussagekraft von 95 %, um einen Unterschied zwischen den zu erkennen prophylaktische Gruppe und die Kontrollen auf einem Signifikanzniveau von 0,025.

Zur Überwachung der Toxizität werden Nieren- und Leberfunktionstests zu Beginn und nach 14 Tagen Artemisia-Tee sowie monatlich während der Prophylaxephase von mindestens 6 Monaten untersucht.

Um Akzeptanz und Wirkung der Forschungsinterventionen zu erörtern, werden entsprechende Umfragen durchgeführt.

Datenmanagement und -analyse Alle Daten werden nach den üblichen Vertraulichkeitsprinzipien behandelt und mit EpiInfo verwaltet und mit STATA 17-Softwarepaketen analysiert. Die Teilnehmer werden anhand ihrer soziodemografischen Merkmale als Mittelwerte und Standardabweichungen für kontinuierliche Variablen oder Anteile für kategoriale Variablen beschrieben. Eine Intention-to-treat (ITT)-Analyse unter Verwendung von zwei Probenanteilen wird verwendet, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass das Plasmodium-Reservoir geleert wird. Es wird eine Überlebensanalyse mit Cox-Regression durchgeführt, um die Entleerungszeit des Plasmodium-Reservoirs und die Zeit für eine Rezidivierung/Reinfektion zu bewerten. Die Daten werden zwischen den Gruppen entweder mit dem Chi-Quadrat- oder dem exakten Fischer-Test verglichen, nachdem der kleinste erwartete Wert überprüft wurde. Mittlere Veränderung gegenüber dem Ausgangswert Die Mittelwerte werden entweder mit einem parametrischen (Student t oder ANOVA) oder einem nichtparametrischen (Mann-Whitney/Wilcoxon oder Kruskal-Wallis) Test verglichen, nachdem die Normalverteilung und Gleichheit der Varianzen überprüft wurden.

Ethische Erwägungen Alle Studienteilnehmer erhalten eine detaillierte Aufklärung über die Studie und werden gebeten, freiwillig eine schriftliche Einverständniserklärung zu unterzeichnen. Die Ethikfreigabe wurde von der Nationalen Ethikkommission Ruandas genehmigt (120/RNEC/2022 Mai 2022, geändert Oktober 2022). Der Zulassungsantrag der ruandischen Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde wurde eingeleitet.