Sorveglianza molecolare della malaria in Mozambico (Fase 2) (GenMoz2)

Lo SCOPO di questo progetto è rafforzare e ampliare la sorveglianza della malaria molecolare (MMS) in Mozambico per un’ottimizzazione qualitativa, tempestiva e adeguata dei benefici per la salute pubblica della strategia NMCP 2023-2030 sia in modo proattivo che adattivo, selezionando le combinazioni di interventi che massimizzano l’impatto a livello individuale e comunitario. Gli OBIETTIVI SPECIFICI e gli impatti programmatici attesi sono:

OBIETTIVO 1: Monitoraggio in tempo reale delle minacce biologiche alle strategie NMCP in corso:

Affrontare gli errori diagnostici, comprese le delezioni genetiche nei target RDT (HRP2/3) o le infezioni non falciparum. Gli impatti programmatici includono l'aggiornamento dei protocolli RDT basati sulle soglie di prevalenza delle delezioni pfhrp2/3 o delle specie non falciparum.

Valutare la resistenza terapeutica attraverso marcatori molecolari della resistenza all’ACT di prima linea e il supporto degli studi di efficacia terapeutica (TES), distinguendo la recrudescenza dalle nuove infezioni per informare le stime di efficacia e le misure di contenimento.

Identificare le fonti di trasmissione a livello locale e nazionale attraverso la classificazione genetica dei casi e il monitoraggio delle epidemie, migliorando gli interventi mirati e le dinamiche fonte-sink.

Migliorare l'identificazione delle specie Anopheles e la caratterizzazione della struttura della popolazione per migliorare l'efficacia del controllo dei vettori attraverso un'accurata speciazione tramite la sorveglianza molecolare vettoriale (VMS).

OBIETTIVO 2: Sviluppare strumenti per guidare le decisioni sul valore di approcci antimalarici alternativi:

Valutare nuovi metodi di chemioprevenzione valutando i marcatori di resistenza agli antimalarici preventivi (SP, AQ, DHAp per IPTp, PMC, SMC, MDA) e modellare il loro impatto in diversi scenari di resistenza.

Utilizzare la sorveglianza basata sull'ANC per informare le decisioni di intervento basate sulle dinamiche di trasmissione della malaria e monitorare l'efficacia degli interventi in corso.

Catalogare le varianti di fuga del vaccino per anticipare le sfide all’efficacia del vaccino dopo la distribuzione.

Valutare l’impatto della diversificazione dei regimi ACT sulla resistenza antimalarica emergente attraverso l’analisi dei marcatori molecolari.

Condurre la sorveglianza della diversità genetica dei parassiti per adattare le strategie di intervento a livello subnazionale.

OBIETTIVO 3: Aumentare la produzione e l’adozione degli indicatori MMS per informare il processo decisionale:

Ottimizza le procedure MMS per massimizzare l'uso dei dati GenMoz2 attraverso strategie di campionamento migliorate e strumenti di raccolta dati digitalizzati.

Migliorare la condivisione e l'utilità dei dati per un processo decisionale semplificato tramite dashboard genetici e l'integrazione nelle discussioni dei gruppi tecnici NMCP.

Aumentare la proprietà NMCP dei dati MMS attraverso iniziative di formazione e integrazione nella pianificazione strategica nazionale.

Collega gli MMS a sistemi di sorveglianza, studi clinici e implementazioni di interventi più ampi per migliorare la pertinenza e l’efficacia contestuale.

QUADRO BASATO SUI RISULTATI

1. Risultati

   Per sfruttare la genomica della malaria per ottimizzare la strategia NMCP 2023-2030, questo progetto si concentrerà sul raggiungimento di tre risultati primari (PO) e cinque risultati intermedi (IO):

   PO 1: Monitoraggio delle minacce biologiche alle strategie NMCP in corso: rafforzare gli MMS per rilevare varianti emergenti e migliorare la distribuzione degli interventi.

   PO 2: Orientare le decisioni sul valore degli approcci antimalarici alternativi: sviluppare strumenti per nuove applicazioni MMS e creare un catalogo di sequenze curate.

   PO 3: Aumentare la produzione e l'adozione degli indicatori MMS per informare il processo decisionale: migliorare la produzione, la condivisione e l'integrazione degli MMS nel processo decisionale sanitario globale.

2. Risultati e metodologia:

Cinque flussi di lavoro sosterranno questi risultati, facilitando gli sforzi globali di controllo ed eliminazione della malaria in Mozambico.

Flusso di lavoro 1. Campionamento Nel progetto precedente (GenMoz1), abbiamo sviluppato un disegno di campionamento ottimale per l'MMS14. Per il progetto attuale, utilizzeremo un'indagine probabilistica multi-cluster sulle strutture sanitarie (HFS) per rilevare delezioni pfhrp2/3 e marcatori di resistenza antimalarica, con l'obiettivo di raccogliere 2840 campioni biologici. Questa strategia di campionamento verrà adattata in base alle variazioni della prevalenza dei marcatori nel tempo. Condurremo anche un fitto campionamento nei distretti destinati all'eliminazione e campioneremo le donne incinte alla loro prima visita dell'ANC per monitorare le tendenze della malaria e fornire ulteriori campioni biologici per l'MMS.

Le indagini sulle strutture sanitarie comporteranno la raccolta di macchie di sangue essiccato da 60 casi di malaria confermati da RDT per struttura in 10 province, con l'obiettivo di raccogliere dati di sequenza di alta qualità. Per la sorveglianza verrà utilizzato un approccio probabilistico per selezionare le strutture sanitarie, concentrandosi sulle regioni ad alta frequentazione. Ciò ci consentirà di rilevare marcatori di resistenza con elevato potere statistico.

Implementeremo un campionamento mirato presso strutture sanitarie sentinella in quattro distretti in cui vengono condotti studi di efficacia terapeutica (TES), raccogliendo campioni da bambini affetti da malaria da P. falciparum non complicata. La sorveglianza basata sull’ANC monitorerà la malaria durante le prime visite dell’ANC per valutare gli impatti dell’intervento sulla trasmissione e contribuire a informare le strategie di sanità pubblica.

Il campionamento denso in aree a bassa trasmissione identificherà le fonti di trasmissione, monitorerà le epidemie e modellerà le dinamiche di trasmissione su scala ridotta. Verranno inoltre raccolti campioni per la sorveglianza delle zanzare vettoriali (VMS) per comprendere la diversità delle specie Anopheles e la trasmissione della malaria.

Le misure di controllo della qualità includono l'uso delle compresse Redcap per l'acquisizione dei dati, la verifica regolare dei dati e la conservazione sistematica dei campioni presso il CISM per mantenere l'integrità del DNA. Una struttura a cascata traccerà visivamente i progressi, garantendo qualità e completezza dei dati attraverso una ShinyDashboard interna.

Workstream 2. Determinazioni molecolari

Il Workstream 2 si concentra su tecniche avanzate di sequenziamento genomico per migliorare la nostra comprensione dei parassiti e dei vettori della malaria. Il sequenziamento multiplex basato su ampliconi (pannelli MAD4HatTeR) (output 2.1) mira a sequenziare 7690 campioni di P. falciparum, rilevando microaplotipi, delezioni pfhrp2/3, polimorfismi pfcsp, specie non falciparum e marcatori di resistenza ai farmaci. Una solida pipeline bioinformatica elaborerà i dati per dedurre le frequenze alleliche, identificare le delezioni genetiche e standardizzare i formati dei dati. La PCR in tempo reale completerà il sequenziamento confermando la densità dei parassiti e le varianti genetiche. Il CISM condurrà il sequenziamento, mentre ISGlobal supervisionerà il controllo di qualità e fornirà supporto tecnico.

Whole Genome Sequencing (WGS) (Output 2.2) analizzerà 500 campioni di P. falciparum presso il Wellcome Sanger Institute per identificare marcatori genetici associati alla recrudescenza e alla reinfezione, concentrandosi su campioni con eliminazione ritardata e fallimenti terapeutici. La diversità genetica all’interno delle popolazioni di parassiti sarà valutata utilizzando campioni raccolti durante le indagini nelle strutture sanitarie nel 2022 e nel 2025, con i dati condivisi attraverso le piattaforme MalariaGEN ed ENA.

Il sequenziamento mirato al vettore (output 2.3) utilizzerà il pannello Anospp del WSI per studiare la diversità delle specie Anopheles, la struttura della popolazione e il loro ruolo nella trasmissione della malaria. Questo metodo ad alto rendimento migliora gli sforzi di controllo dei vettori identificando specie criptiche e vettori secondari. La collaborazione con esperti e la definizione delle priorità dei partenariati sud-sud esploreranno tecnologie alternative come MALDI-TOF MS per migliorare le strategie di sorveglianza e controllo dei vettori.

Workstream 3. Analisi e modellizzazione epidemiologico-genomica

Nel Workstream 3, approfondiamo l'analisi e la modellizzazione epidemiologico-genomica per migliorare la nostra comprensione delle dinamiche della malaria e dei modelli di resistenza. Per la resistenza antimalarica (output 3.1), esamineremo attentamente la resistenza a livello provinciale, utilizzando pipeline bioinformatiche per correggere la policlonalità e stimare le frequenze alleliche. I test statistici confronteranno la prevalenza dei marcatori di resistenza in diverse regioni e intervalli di tempo, identificando le varianti emergenti che destano preoccupazione. HRP2/3 Deletions (Output 3.2) si concentra sulla valutazione delle delezioni pfhrp2/3 utilizzando qPCR per convalidare i metodi di sequenziamento per il rilevamento delle delezioni geniche. TES Outcome Correction (Output 3.3) mira a distinguere tra recrudescenza e reinfezione negli studi di efficacia terapeutica (TES) utilizzando la genotipizzazione msp1/msp2/polyA e il sequenziamento degli ampliconi, migliorando l'evidenza per la correzione molecolare basata sul sequenziamento di prossima generazione.

In Importazione e trasmissione (output 3.4), tracceremo la trasmissione della malaria e le fonti di importazione all'interno delle province attraverso valutazioni di parentela genetica, incorporando dati storici e rapporti di viaggio. La metrica della diversità genetica (output 3.5) prevede lo sviluppo di strumenti per correlare le metriche della diversità genetica con l’intensità della trasmissione della malaria, informando le stime del carico della malaria. Il monitoraggio della resistenza al vaccino (output 3.6) si concentra sul monitoraggio dei polimorfismi nella proteina circumsporozoita per identificare potenziali varianti di fuga del vaccino, fornendo dati di base per l'impatto del vaccino contro la malaria R21. La sorveglianza basata sull’ANC (output 3.7) sfrutta i dati sull’assistenza prenatale (ANC), i dati a livello familiare e le segnalazioni di casi clinici per modellare la trasmissione della malaria e valutare gli impatti dell’intervento, favorendo l’allocazione ottimale delle risorse.

Il modello di incidenza della malaria (output 3.8) mira a perfezionare le stime dell’incidenza della malaria tenendo conto dei pregiudizi nel comportamento, nella segnalazione e nei test di ricerca della salute, in linea con le raccomandazioni dell’OMS. Infine, l’armonizzazione dei modelli (output 3.9) armonizzerà le attività di modellazione integrando dati genomici ed epidemiologici, producendo modelli predittivi per la trasmissione della malaria e gli impatti degli interventi e guidando gli sforzi di controllo della malaria attraverso consultazioni regolari dell’NMCP.

Flusso di lavoro 4. Utilizzo dei dati

Per ottimizzare l'utilità dei dati, i dati genetici saranno integrati nel sistema iMISS basato su DHIS2, migliorandone l'accessibilità combinandoli con i dati dei casi esistenti, la sorveglianza entomologica e i dati di intervento. L'iMISS, sviluppato con la collaborazione dell'NMCP, sarà aggiornato con nuovi dati sulla resistenza e adattato per la connettività genetica e la classificazione dei casi in aree a bassa trasmissione come il distretto di Magude. Formati e visualizzazioni saranno definiti con le parti interessate, con il potenziale utilizzo di piattaforme open source come Power BI o R Shiny.

Riunioni semestrali regolari con NMCP riferiranno sugli aggiornamenti di iMISS, mentre i dati MMS e VMS saranno condivisi nelle riunioni regionali annuali. Poster basati sui dati e una brochure trimestrale portoghese coinvolgeranno gli operatori sanitari e le parti interessate. Il CISM fornirà rapporti mensili sui progressi compiuti all'NMCP e sarà offerta formazione avanzata tramite workshop e corsi online. Workshop annuali svilupperanno le competenze genomiche e un concorso MMS incentivierà un campionamento efficace.

La sorveglianza integrata sosterrà iniziative come CHAMPS e la sierosorveglianza della Salmonella Typhi. Il rafforzamento delle capacità sarà rivolto al personale dell'NMCP, dell'INS, del CISM e ai giovani osservatori della malaria. In Mozambico, il NMCP riceverà una formazione accademica e basata su workshop. L'Angola beneficerà di un seminario MMS traslazionale nel paese.

La formazione dell'INS seguirà un approccio graduale, iniziando con la qPCR e passando al sequenziamento. Un periodo di tutoraggio garantirà l’autonomia nella genomica della malaria. Il controllo di qualità includerà controlli DBS e QC bioinformatici utilizzando script R personalizzati. Lo sviluppo delle capacità VMS si concentrerà sulla creazione di un test basato su NGS per VMS, con la collaborazione di esperti di molecole vettoriali. Tre ricercatori del CISM otterranno diplomi post-laurea, contribuendo alla capacità dell'MMS, e un modulo specializzato formerà gli studenti sui metodi di sorveglianza degli agenti patogeni.

Flusso di lavoro 5. Gestione del progetto È necessaria una gestione efficiente del progetto per garantire che le attività siano condotte tempestivamente e con qualità. Per raggiungere questo obiettivo verranno condotte diverse attività. Innanzitutto, verrà stabilito un piano operativo completo (che dettaglia la selezione dei fornitori, i programmi di manutenzione, la gestione dell’inventario e la logistica dei trasporti) per gestire l’approvvigionamento, la manutenzione e la logistica per garantire un uso efficiente delle risorse e ridurre al minimo i ritardi. Le riunioni mensili della direzione monitoreranno l’allocazione finanziaria e delle risorse e un documento di monitoraggio congiunto faciliterà questi sforzi. Inoltre, una strategia di mitigazione del rischio identificherà e affronterà i potenziali rischi del progetto fin dall’inizio. In secondo luogo, saranno promosse una comunicazione e una collaborazione efficaci tra le parti interessate attraverso riunioni mensili per fornire aggiornamenti e aggiustamenti strategici, con ulteriori incontri semestrali con NMCP e riunioni periodiche dei gruppi di lavoro. L’impatto programmatico sarà valutato attraverso revisioni politiche, verbali di riunioni e sondaggi annuali per misurare come le prove generate dal progetto informano le strategie di controllo della malaria dell’NMCP. In terzo luogo, verrà sviluppato un piano di monitoraggio e valutazione (M&V) per garantire il monitoraggio tempestivo e completo del progetto. Le valutazioni trimestrali monitoreranno i risultati, con una cartella condivisa per l’accesso delle parti interessate. Una valutazione annuale del feedback faciliterà il miglioramento continuo sulla base del contributo delle parti interessate. Un sondaggio finale documenterà le lezioni apprese, identificherà le barriere e i facilitatori per il successo del progetto e informerà le strategie future. Infine, il progetto promuoverà l’uguaglianza di genere evidenziando i contributi delle scienziate mozambicane attraverso poster visivamente accattivanti distribuiti negli spazi educativi e pubblici. Le attività della Giornata internazionale per le donne e le ragazze nella scienza metteranno in risalto l'importanza della partecipazione delle donne alla scienza e alla tecnologia.