Molekulare Malariaüberwachung in Mosambik (Phase 2) (GenMoz2)

Das ZIEL dieses Projekts besteht darin, die molekulare Malariaüberwachung (MMS) in Mosambik zu stärken und zu skalieren, um die Vorteile der NMCP-Strategie 2023–2030 für die öffentliche Gesundheit qualitativ hochwertig, zeitnah und angemessen zu optimieren, und zwar sowohl auf proaktive als auch auf adaptive Weise, indem die Kombinationen ausgewählt werden Interventionen, die die Wirkung auf individueller und gemeinschaftlicher Ebene maximieren. Die SPEZIFISCHEN ZIELE und erwarteten programmatischen Auswirkungen sind:

ZIEL 1: Echtzeitverfolgung biologischer Bedrohungen für laufende NMCP-Strategien:

Beheben Sie Diagnosefehler, einschließlich Gendeletionen in RDT-Zielen (HRP2/3) oder Nicht-Falciparum-Infektionen. Zu den programmatischen Auswirkungen gehört die Aktualisierung von RDT-Protokollen auf der Grundlage von Prävalenzschwellenwerten für pfhrp2/3-Deletionen oder Nicht-Falciparum-Arten.

Bewerten Sie die therapeutische Resistenz anhand molekularer Marker der Erstlinien-ACT-Resistenz und der Unterstützung durch Studien zur therapeutischen Wirksamkeit (TES) und unterscheiden Sie Rückfälle von Neuinfektionen, um Wirksamkeitsschätzungen und Eindämmungsmaßnahmen zu treffen.

Identifizieren Sie Übertragungsquellen auf lokaler und nationaler Ebene durch genetische Fallklassifizierung und Ausbruchsüberwachung und verbessern Sie so gezielte Interventionen und die Dynamik von Quelle und Senke.

Verbessern Sie die Identifizierung von Anopheles-Arten und die Charakterisierung der Populationsstruktur, um die Wirksamkeit der Vektorkontrolle durch genaue Artbildung mittels Vector Molecular Surveillance (VMS) zu verbessern.

ZIEL 2: Instrumente entwickeln, um Entscheidungen über den Wert alternativer Malariaansätze zu treffen:

Bewerten Sie neue Chemopräventionsmethoden, indem Sie Resistenzmarker gegen präventive Malariamittel (SP, AQ, DHAp für IPTp, PMC, SMC, MDA) bewerten und ihre Auswirkungen unter verschiedenen Resistenzszenarien modellieren.

Nutzen Sie die ANC-basierte Überwachung, um Interventionsentscheidungen auf der Grundlage der Malariaübertragungsdynamik zu treffen und die Wirksamkeit laufender Interventionen zu überwachen.

Katalogisieren Sie Impfstoff-Fluchtvarianten, um Herausforderungen für die Wirksamkeit des Impfstoffs nach der Einführung zu antizipieren.

Bewerten Sie die Auswirkungen einer Diversifizierung von ACT-Regimen auf die Entstehung von Malariaresistenzen durch molekulare Markeranalyse.

Führen Sie eine Überwachung der genetischen Diversität von Parasiten durch, um Interventionsstrategien auf subnationaler Ebene anzupassen.

ZIEL 3: Steigerung der Produktion und Nutzung von MMS-Indikatoren zur Entscheidungsfindung:

Optimieren Sie MMS-Verfahren, um die Nutzung von GenMoz2-Daten durch verbesserte Stichprobenstrategien und digitalisierte Datenerfassungstools zu maximieren.

Verbessern Sie den Datenaustausch und den Nutzen für eine optimierte Entscheidungsfindung durch genetische Dashboards und die Integration in technische Gruppendiskussionen des NMCP.

Erhöhen Sie den Besitz des NMCP an MMS-Daten durch Schulungsinitiativen und die Integration in die nationale strategische Planung.

Verknüpfen Sie MMS mit umfassenderen Überwachungssystemen, klinischen Studien und Interventionseinsätzen, um die kontextbezogene Relevanz und Wirksamkeit zu verbessern.

ERGEBNISBASIERTER RAHMEN

1. Ergebnisse

   Um die Malaria-Genomik zur Optimierung der NMCP-Strategie 2023–2030 zu nutzen, wird sich dieses Projekt auf das Erreichen von drei primären Ergebnissen (PO) und fünf Zwischenergebnissen (IO) konzentrieren:

   PO 1: Verfolgung biologischer Bedrohungen für laufende NMCP-Strategien: Stärkung des MMS, um neu auftretende Varianten zu erkennen und den Einsatz von Interventionen zu verbessern.

   PO 2: Leitende Entscheidungen über den Wert alternativer Antimalaria-Ansätze: Entwickeln Sie Tools für neue MMS-Anwendungen und erstellen Sie einen kuratierten Sequenzkatalog.

   PO 3: Steigerung der Produktion und Nutzung von MMS-Indikatoren als Grundlage für die Entscheidungsfindung: Verbesserung der Produktion, Weitergabe und Integration von MMS in globale Gesundheitsentscheidungen.

2. Ergebnisse und Methodik:

Fünf Arbeitsbereiche werden diese Ergebnisse unterstützen und umfassende Bemühungen zur Kontrolle und Eliminierung der Malaria in Mosambik erleichtern.

Workstream 1. Sampling Im Vorgängerprojekt (GenMoz1) haben wir ein optimales Sampling-Design für MMS14 entwickelt. Für das aktuelle Projekt werden wir eine probabilistische Multi-Cluster-Gesundheitseinrichtungsumfrage (HFS) verwenden, um pfhrp2/3-Deletionen und Marker für Antimalariaresistenz zu erkennen, mit dem Ziel, 2840 biologische Proben zu sammeln. Diese Stichprobenstrategie wird basierend auf den Veränderungen der Markerprävalenz im Laufe der Zeit angepasst. Wir werden außerdem in den Bezirken, die für die Eliminierung vorgesehen sind, dichte Probenahmen durchführen und schwangere Frauen bei ihrem ersten ANC-Besuch befragen, um Malariatrends zu überwachen und zusätzliche biologische Proben für MMS bereitzustellen.

Bei den Umfragen zu Gesundheitseinrichtungen werden getrocknete Blutflecken von 60 RDT-bestätigten Malariafällen pro Einrichtung in 10 Provinzen gesammelt, um qualitativ hochwertige Sequenzdaten zu sammeln. Zur Überwachung wird ein probabilistischer Ansatz zur Auswahl von Gesundheitseinrichtungen verwendet, wobei der Schwerpunkt auf Regionen mit hoher Besucherzahl liegt. Dadurch können wir Widerstandsmarker mit hoher statistischer Aussagekraft erkennen.

Wir werden gezielte Probenahmen in Sentinel-Gesundheitseinrichtungen in vier Distrikten durchführen, in denen therapeutische Wirksamkeitsstudien (TES) durchgeführt werden, und Proben von Kindern mit unkomplizierter P. falciparum-Malaria sammeln. Die ANC-basierte Überwachung wird Malaria bei den ersten ANC-Besuchen überwachen, um die Auswirkungen der Intervention auf die Übertragung zu bewerten und als Grundlage für öffentliche Gesundheitsstrategien zu dienen.

Durch dichte Probenahmen in Gebieten mit geringer Übertragung werden Übertragungsquellen identifiziert, Ausbrüche überwacht und die Übertragungsdynamik im Feinmaßstab modelliert. Es werden auch Proben für die Vektormückenüberwachung (VMS) gesammelt, um die Artenvielfalt von Anopheles und die Übertragung von Malaria zu verstehen.

Zu den Qualitätskontrollmaßnahmen gehören die Verwendung von Redcap-Tabletten zur Datenerfassung, die regelmäßige Datenüberprüfung und die systematische Probenlagerung am CISM zur Aufrechterhaltung der DNA-Integrität. Eine Kaskadenstruktur verfolgt den Fortschritt visuell und stellt die Datenqualität und -vollständigkeit über ein internes ShinyDashboard sicher.

Arbeitsablauf 2. Molekulare Bestimmungen

Workstream 2 konzentriert sich auf fortschrittliche Genomsequenzierungstechniken, um unser Verständnis von Malariaparasiten und -vektoren zu verbessern. Multiplex-Amplikon-basierte Sequenzierung (MAD4HatTeR-Panels) (Ausgabe 2.1) zielt darauf ab, 7690 P. falciparum-Proben zu sequenzieren und Mikrohaplotypen, pfhrp2/3-Deletionen, pfcsp-Polymorphismen, Nicht-Falciparum-Arten und Arzneimittelresistenzmarker zu erkennen. Eine robuste bioinformatische Pipeline wird Daten verarbeiten, um Allelfrequenzen abzuleiten, Gendeletionen zu identifizieren und Datenformate zu standardisieren. Die Echtzeit-PCR wird die Sequenzierung durch die Bestätigung der Parasitendichte und genetischer Varianten ergänzen. CISM wird die Sequenzierung durchführen, wobei ISGlobal die Qualitätskontrolle überwacht und technischen Support leistet.

Whole Genome Sequencing (WGS) (Output 2.2) wird 500 P. falciparum-Proben am Wellcome Sanger Institute analysieren, um genetische Marker zu identifizieren, die mit Rekrudeszenz und Reinfektion verbunden sind, wobei der Schwerpunkt auf Proben mit verzögerter Clearance und Behandlungsfehlern liegt. Die genetische Vielfalt innerhalb der Parasitenpopulationen wird anhand von Proben bewertet, die bei Umfragen in Gesundheitseinrichtungen in den Jahren 2022 und 2025 gesammelt werden, wobei die Daten über die Plattformen MalariaGEN und ENA ausgetauscht werden.

Vector Targeted Sequencing (Output 2.3) wird das Anospp-Panel des WSI nutzen, um die Artenvielfalt, Populationsstruktur und ihre Rolle bei der Malariaübertragung zu untersuchen. Diese Hochdurchsatzmethode verbessert die Bemühungen zur Vektorkontrolle durch die Identifizierung kryptischer Arten und sekundärer Vektoren. Durch die Zusammenarbeit mit Experten und die Priorisierung von Süd-Süd-Partnerschaften werden alternative Technologien wie MALDI-TOF-MS untersucht, um Vektorüberwachungs- und Kontrollstrategien zu verbessern.

Workstream 3. Epidemiologisch-genomische Analyse und Modellierung

In Workstream 3 beschäftigen wir uns mit epidemiologisch-genomischer Analyse und Modellierung, um unser Verständnis der Malariadynamik und Resistenzmuster zu verbessern. Für die Malariaresistenz (Ausgabe 3.1) werden wir die Resistenz auf Provinzebene untersuchen und dabei Bioinformatik-Pipelines verwenden, um Polyklonalität zu korrigieren und Allelhäufigkeiten abzuschätzen. Statistische Tests werden die Prävalenz von Resistenzmarkern in verschiedenen Regionen und Zeiträumen vergleichen und neue besorgniserregende Varianten identifizieren. HRP2/3-Deletionen (Ausgabe 3.2) konzentriert sich auf die Bewertung von pfhrp2/3-Deletionen mithilfe von qPCR, um Sequenzierungsmethoden zum Nachweis von Gendeletionen zu validieren. TES Outcome Correction (Output 3.3) zielt darauf ab, in Studien zur therapeutischen Wirksamkeit (TES) zwischen Rekrudeszenz und Reinfektion mithilfe von msp1/msp2/polyA-Genotypisierung und Amplikonsequenzierung zu unterscheiden und so die Evidenz für eine sequenzierungsbasierte molekulare Korrektur der nächsten Generation zu verbessern.

In Import und Übertragung (Ausgabe 3.4) verfolgen wir die Übertragungs- und Importquellen von Malaria innerhalb der Provinzen durch genetische Verwandtschaftsbewertungen unter Einbeziehung historischer Daten und Reiseberichte. Genetische Diversitätsmetriken (Ergebnis 3.5) umfassen die Entwicklung von Werkzeugen, um genetische Diversitätsmetriken mit der Intensität der Malariaübertragung zu korrelieren und so Schätzungen der Malariabelastung zu ermöglichen. Die Überwachung der Impfstoffresistenz (Ergebnis 3.6) konzentriert sich auf die Überwachung von Polymorphismen im Circumsporozoiten-Protein, um potenzielle Impfstoff-Escape-Varianten zu identifizieren und Basisdaten für die Wirkung des R21-Malaria-Impfstoffs bereitzustellen. ANC-basierte Überwachung (Output 3.7) nutzt Daten zur Schwangerschaftsvorsorge (ANC), Daten auf Haushaltsebene und klinische Fallberichte, um die Übertragung von Malaria zu modellieren und die Auswirkungen von Interventionen zu bewerten und so eine optimale Ressourcenallokation zu unterstützen.

Die Modellierung der Malaria-Inzidenz (Ergebnis 3.8) zielt darauf ab, Schätzungen der Malaria-Inzidenz zu verfeinern, indem Verzerrungen im gesundheitsbezogenen Verhalten, in der Berichterstattung und bei Tests berücksichtigt werden, und zwar im Einklang mit den Empfehlungen der WHO. Schließlich wird die Modellierungsharmonisierung (Ausgabe 3.9) die Modellierungsaktivitäten harmonisieren, indem genomische und epidemiologische Daten integriert, Vorhersagemodelle für die Malariaübertragung und Interventionsauswirkungen erstellt und die Malariakontrollbemühungen durch regelmäßige NMCP-Konsultationen gesteuert werden.

Arbeitsablauf 4. Datennutzung

Um den Datennutzen zu optimieren, werden genetische Daten in das DHIS2-basierte iMISS-System integriert und die Zugänglichkeit durch die Kombination mit vorhandenen Falldaten, entomologischen Überwachungs- und Interventionsdaten verbessert. Das in Zusammenarbeit mit NMCP entwickelte iMISS wird mit neuen Resistenzdaten aktualisiert und für die genetische Konnektivität und Fallklassifizierung in Gebieten mit geringer Übertragung wie dem Magude-Distrikt angepasst. Formate und Visualisierungen werden mit den Stakeholdern definiert, mit möglicher Nutzung von Open-Source-Plattformen wie Power BI oder R Shiny.

In regelmäßigen halbjährlichen Treffen mit dem NMCP wird über iMISS-Updates berichtet, während MMS- und VMS-Daten in jährlichen regionalen Treffen ausgetauscht werden. Datenbasierte Poster und eine vierteljährlich erscheinende portugiesische Broschüre werden Gesundheitspersonal und Interessenvertreter einbeziehen. CISM wird dem NMCP monatliche Fortschrittsberichte vorlegen und Fortbildungen werden in Form von Workshops und Online-Kursen angeboten. Jährliche Workshops werden die Fähigkeiten im Bereich der Genomik stärken und ein MMS-Wettbewerb wird Anreize für eine effektive Probenahme bieten.

Die integrierte Überwachung wird Initiativen wie CHAMPS und die Seroüberwachung von Salmonella Typhi unterstützen. Der Kapazitätsaufbau richtet sich an NMCP-, INS-, CISM-Personal und junge Malaria-Überwacher. In Mosambik wird das NMCP eine akademische und werkstattbasierte Ausbildung erhalten. Angola wird von einem vor Ort stattfindenden translationalen MMS-Workshop profitieren.

Das INS-Training folgt einem stufenweisen Ansatz, beginnend mit der qPCR bis hin zur Sequenzierung. Eine Mentorenphase wird die Autonomie in der Malaria-Genomik gewährleisten. Die Qualitätskontrolle umfasst DBS-Kontrollen und bioinformatische Qualitätskontrolle mithilfe benutzerdefinierter R-Skripte. Der Aufbau von VMS-Kapazitäten wird sich auf die Etablierung eines NGS-basierten Assays für VMS in Zusammenarbeit mit Vektormolekularexperten konzentrieren. Drei CISM-Forscher werden einen Postgraduiertenabschluss erwerben und so zur MMS-Kapazität beitragen. In einem Spezialmodul werden Studierende in Methoden zur Überwachung von Krankheitserregern geschult.

Arbeitsablauf 5. Projektmanagement Ein effizientes Projektmanagement des Projekts ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die Aktivitäten rechtzeitig und mit Qualität durchgeführt werden. Um dies zu erreichen, werden mehrere Aktivitäten durchgeführt. Zunächst wird ein umfassender Betriebsplan (mit detaillierten Angaben zur Lieferantenauswahl, Wartungsplänen, Bestandsverwaltung und Transportlogistik) erstellt, um Beschaffung, Wartung und Logistik zu verwalten, um eine effiziente Ressourcennutzung sicherzustellen und Verzögerungen zu minimieren. In monatlichen Managementsitzungen wird die Finanz- und Ressourcenzuweisung überwacht, und ein gemeinsames Nachverfolgungsdokument wird diese Bemühungen erleichtern. Darüber hinaus werden durch eine Risikominderungsstrategie potenzielle Projektrisiken von Anfang an identifiziert und angegangen. Zweitens wird eine effektive Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen den Interessengruppen durch monatliche Treffen zur Bereitstellung von Aktualisierungen und strategischen Anpassungen sowie durch zusätzliche halbjährliche Treffen mit dem NMCP und regelmäßige Arbeitsgruppentreffen gefördert. Die programmatischen Auswirkungen werden anhand von Richtlinienüberprüfungen, Sitzungsprotokollen und jährlichen Umfragen bewertet, um zu messen, wie projektgenerierte Erkenntnisse die Malariakontrollstrategien des NMCP beeinflussen. Drittens wird ein Überwachungs- und Bewertungsplan (M&E) entwickelt, um eine zeitnahe und umfassende Projektverfolgung sicherzustellen. Trimestrale Beurteilungen überwachen die Ergebnisse mit einem gemeinsamen Ordner für den Zugriff der Beteiligten. Eine jährliche Feedback-Bewertung erleichtert die kontinuierliche Verbesserung auf der Grundlage der Beiträge der Stakeholder. Eine abschließende Umfrage wird die gewonnenen Erkenntnisse dokumentieren, Hindernisse und Erleichterungen für den Projekterfolg identifizieren und als Grundlage für zukünftige Strategien dienen. Schließlich wird das Projekt die Gleichstellung der Geschlechter fördern, indem es die Beiträge mosambikanischer Wissenschaftlerinnen durch optisch ansprechende Plakate hervorhebt, die in Bildungs- und öffentlichen Räumen verteilt werden. Aktivitäten am Internationalen Tag für Frauen und Mädchen in der Wissenschaft werden die Bedeutung der Beteiligung von Frauen an Wissenschaft und Technologie hervorheben.