Adresowanie bezobjawowych zbiorników Plasmodium w celu przyspieszenia eliminacji i zwalczania malarii w Rwandzie.

Według raportu Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) dotyczącego malarii w 2021 r. w 2020 r. odnotowano 241 milionów przypadków malarii, przy szacowanej liczbie 627 000 zgonów w tym samym roku, co oznacza wzrost o 69 000 zgonów w porównaniu z rokiem poprzednim. Kontynent afrykański nadal ma nieproporcjonalnie wysoki udział w światowym obciążeniu malarią. W 2020 roku w regionie odnotowano 95% wszystkich przypadków malarii i 96% zgonów. Dzieci poniżej 5 roku życia stanowiły około 80% wszystkich zgonów z powodu malarii w regionie. Pomimo godnego podziwu postępu w pierwszych 15 latach obecnego stulecia, pojawiły się niepowodzenia w dążeniu do wyeliminowania malarii.

Malaria jest infekcją pasożytniczą przenoszoną przez wektory, wywołaną przez gatunki Plasmodium. Cztery główne gatunki ludzkie to: P. falciparum, najbardziej zjadliwy i dominujący gatunek w Afryce Subsaharyjskiej, P. Ovale, P. vivax i P. malariae oraz jeden gatunek odzwierzęcy P. knowlesi. Jest to choroba odpowiedzialna za katastrofalne skutki zdrowotne i społeczno-ekonomiczne, głównie z powodu Plasmodium falciparum, który jest odpowiedzialny za znaczną zachorowalność i śmiertelność, zwłaszcza u dzieci poniżej piątego roku życia i kobiet w ciąży.

Kiedy przenoszący Plasmodium komar z rodzaju Anopheles zjada osobnika z krwi, wstrzykuje się ślinę wraz ze sporozoitami, które migrują do wątroby, rozpoczynając w ten sposób cykl. Po zarażeniu człowieka cykl wątrobowy trwa od 10 do 14 dni (w przypadku P. falciparum), po czym tysiące rozmnażających się bezpłciowo merozoitów jest uwalnianych do krwi obwodowej, gdzie atakują i rozwijają się wewnątrz dojrzałych erytrocytów. Pasożyty we krwi to te, które powodują objawy malarii. W sposób ciągły, podczas replikacji bezpłciowej w krwioobiegu, niewielka część pasożytów przechodzi rozwój płciowy, który w przypadku P. falciparum trwa około 10 dni, w wyniku czego dochodzi do wytworzenia pasażowalnych form gametocytów. Te gametocyty odpowiedzialne za przenoszenie pasożytów z ludzi na wektory komarów są niewrażliwe na większość konwencjonalnych leków przeciwmalarycznych i często są długowieczne (życie populacji do 55 dni po skutecznej terapii przeciwmalarycznej), zapewniając w ten sposób przenoszenie malarii przez kilka tygodni. Zakłócenie przenoszenia malarii wymaga zatem opracowania nowych leków przeciw gametocytom o profilach bezpieczeństwa, które umożliwią kampanie leczenia obejmujące całą populację.

Rwanda poczyniła wielkie postępy w ciągu ostatnich dwóch dekad, inwestując strategicznie we wzmocnienie systemu opieki zdrowotnej, zwiększając dostęp do opieki poprzez ustanowienie lokalnych ubezpieczeń zdrowotnych, co spowodowało znaczny spadek obciążenia chorobami. Jednak od 2012 roku kraj ten doświadcza ciągłego wzrostu zachorowań na malarię. W latach 2012-2018 zapadalność na malarię znacznie wzrosła z 48 na 1000 do 403 na 1000, czyli prawie 10-krotnie. Do 2019-2020 liczba zachorowań spadła o ponad połowę, do 198 na 1000. Chociaż transmisja w Rwandzie jest niejednorodna, uważa się, że cała populacja jest zagrożona malarią. Głównym gatunkiem Plasmodium (P.) występującym w Rwandzie, czynnikiem odpowiedzialnym za tę chorobę, jest P. falciparum, ale zidentyfikowano również P. malariae i P. ovale, głównie w kosmopolitycznym głównym mieście Kigali, które jest często podróżnicy i turyści.

Pomimo osiągniętych korzyści, niedawne wzrosty i obawy dotyczące rosnącej oporności na leki wymagają bardziej dynamicznych, dostępnych, opłacalnych i adaptacyjnych mechanizmów zwalczania i potencjalnego całkowitego wyeliminowania malarii. W ciągu ostatniej dekady wprowadzono kilka środków w zakresie zdrowia publicznego, mających na celu wyeliminowanie malarii, ale cel ten pozostaje do tej pory nieuchwytny i kraj, i podobnie jak większość Afryki Subsaharyjskiej, Rwanda nadal boryka się z wysokim obciążeniem śmiertelnością i zachorowalnością na malarię.

W Rwandzie i wielu innych afrykańskich domach rodziny często mają zarówno młodsze dzieci, jak i starszych dziadków mieszkających razem. Kiedy członek gospodarstwa domowego ma rezerwuary Plasmodium, naraża to zarówno młodsze dzieci, jak i starszych, bardziej wrażliwych członków rodziny na nawracające ciężkie infekcje malarią. Znaczenie bezobjawowych nosicieli domowych w podtrzymywaniu przenoszenia malarii zostało potwierdzone zarówno w Azji Południowo-Wschodniej, jak iw Afryce.

Środki zwalczania malarii, które są obecnie stosowane, obejmują selektywne stosowanie różnych strategii zalecanych przez WHO, takich jak kontrola rozmnażania się komarów, wczesne diagnozowanie i zarządzanie przypadkami, a także stosowanie profilaktyki chemicznej w przypadku bardzo wrażliwych grup ludności, takich jak dzieci poniżej 5 roku życia, kobiety w ciąży i gości ze stref nieendemicznych. Przyniosło to pewne korzyści w zmniejszaniu obciążenia malarią na całym świecie w ostatnich latach i wzbudziło większe nadzieje na wyeliminowanie / zwalczenie malarii w najbliższej przyszłości. Jednak takie zyski są poważnie zagrożone przez pojawienie się i rozprzestrzenianie się na całym świecie oporności zarówno na środki owadobójcze, jak i na leki przeciwmalaryczne. Oporność na terapię skojarzoną z artemizyną (ACT), leczenie pierwszego rzutu zalecane przez WHO, jest widoczna w Azji Południowo-Wschodniej, a także w krajach afrykańskich. Wyeliminowanie malarii będzie zatem wymagać opracowania innowacyjnych podejść i narzędzi, w tym nowych opcji leczenia i środków kontroli wektorów.

W 2021 roku WHO zaleciła stosowanie szczepionki RTS, S/S2 przeciwko malarii w celu zapobiegania malarii P. falciparum u dzieci mieszkających w regionach o umiarkowanej do wysokiej transmisji, zgodnie z definicją WHO. Jednak badania fazy 3 wykazały stosunkowo niewielką skuteczność oraz fakt, że jest mało prawdopodobne, aby sama szczepionka sama osiągnęła cel zwalczania malarii. Ponieważ w przygotowaniu są kolejne szczepionki, które są oceniane w badaniach nad szczepionkami, istnieje nadzieja, że ​​alternatywne cele dla pasożytów i strategie szczepień będą nadal opracowywane. Innym niedawnym wynikiem pozytywnym jest skojarzona szczepionka RTS, S/S2 i chemoprewencja, która wykazała, że ​​to podejście nie jest gorsze od samej chemoprewencji w zapobieganiu niepowikłanej malarii. Połączenie tych interwencji spowodowało mniejszą częstość występowania niepowikłanej malarii, ciężkiej malarii i zgonów z powodu malarii niż każda interwencja osobno.

Niedawno nowa szczepionka R21 przechodziła badania fazy 2. Pomimo tego, że jest podobny do RTS, S2, łączy ze sobą antygen zapalenia wątroby typu B i połowę białka circumsporozoitu - większą część niż w RTS, S2. Twórcy wierzyli, że taka kombinacja będzie co najmniej tak skuteczna jak RTS, S, ale tańsza. W podwójnie ślepej, randomizowanej, kontrolowanej próbie fazy 2b dzieciom w wieku od 5 do 17 miesięcy w Nanoro w Burkina Faso podano szczepionkę R21 na bazie białka opadowego w małej dawce, z dwiema różnymi dawkami adiuwanta Matrix-M (MM ). R21/MM wydaje się bezpieczny i znacząco immunogenny w tej kohorcie afrykańskich dzieci i wykazuje obiecującą skuteczność.

Przeprowadzono więcej badań szczepionek z osłabioną promieniowaniem szczepionką ze sporozoitu Plasmodium falciparum (PfSPZ), która, jak przypuszczano, zapewnia ochronę przed zakażeniem P. falciparum u dorosłych i dzieci nieleczonych wcześniej malarią. Badania przedkliniczne pokazują, że do ochrony wymagana jest odporność, w której pośredniczą limfocyty T, i jest ona łatwo indukowana u ludzi po szczepieniu. Nie było jednak znaczącej ochrony przed zakażeniem P. falciparum w żadnej grupie dawkowania po 6 miesiącach, co było głównym punktem końcowym badania.

Bezobjawowa malaria jest powszechna w regionach endemicznych i przez wszystkie pory roku, a jej identyfikacja często wymaga użycia bardzo czułych narzędzi diagnostycznych, w tym metod molekularnych, takich jak PCR. Wyeliminowanie malarii na obszarach o stabilnej transmisji malarii będzie zatem wymagać zrównoważonego stosowania zintegrowanego podejścia do pasożytów-wektorów ukierunkowanego zarówno na bezobjawowe rezerwuary ludzkie, jak i rezerwuary wektorów, przy jednoczesnym zwróceniu uwagi na toksyczność leków i zapewnieniu, że oporność nie ulegnie dalszemu pogorszeniu.

Z piśmiennictwa wynika, że ​​bezobjawowe rezerwuary można eliminować w programach leczenia masowego. W przeszłości proponowano różne strategie leczenia masowego (masowe podawanie leków (MDA)) i próbowano udowodnić, że szybko zmniejszają one malarię, szczególnie w regionach z sezonowym przenoszeniem malarii w niektórych częściach Afryki iw Chinach. Niestety, stosowanie ACT w kierowanym przez społeczność leczeniu bezobjawowej malarii stanowi wyzwanie, nie tylko ze względu na oporność na leki, ale także obserwację nasilenia proliferacji gametocytów po podaniu ACT. W przeciwieństwie do wyżej opisanych wyzwań związanych z ACT do stosowania w MDA, badania in vitro wykazały, że napary z Artemisia annua i Artemisia afra lub sproszkowane liście były skuteczne, przy czym oba wyraźnie wykazały silne hamowanie parazytemii i gametocytemii. Wykazano również, że Artemisia annua zawiera nie tylko artemizynę, ale także inne składniki wykazujące synergistyczne kompleksowe działanie przeciwmalaryczne. Artemisia afra nie zawiera artemizyniny. W niedawnym podwójnie ślepym badaniu klinicznym na ludziach i innych wcześniejszych badaniach stwierdzono, że obie rośliny stabilnie leczą malarię, w tym przypadki oporności na ACT, a także zabijają zakaźne formy gametocytów. W tych i innych badaniach zaobserwowano również ich potencjał ochrony przed chemioterapią.

Uważamy, że aby skutecznie wyeliminować malarię w Rwandzie, niezwykle ważne jest ukierunkowanie na ludzki rezerwuar P. falciparum przy użyciu lokalnych i łatwo dostępnych naparów z bylicy. Infekcje bezobjawowe wykrywalne metodą PCR są ważnym rezerwuarem, ponieważ często utrzymują się przez miesiące i zawierają gametocyty, stadium pasożyta zakaźnego dla komarów.

III. Cele badawcze Cel ogólny; Aby udowodnić słuszność koncepcji, że infuzje Artemisia, zarówno annua, jak i afra, są skuteczne i wystarczające do wyeliminowania resztkowych rezerwuarów Plasmodium po leczeniu malarii. Badacze określą obecne rozpowszechnienie ludzkich rezerwuarów Plasmodium w naszej społeczności iu naszych pacjentów leczonych po malarii, zarówno szczepów dzikich, jak i zmutowanych / opornych w King Faisal Hospital i powiązanych placówkach zdrowotnych. Będziemy dalej określać te związane z mutacją w genie Kelch13 lub innych genach kandydujących zaangażowanych w niepowodzenie leczenia.

Konkretne cele;

1. Dostarcz dowód słuszności koncepcji, że infuzje Artemisia są skuteczne i wystarczające do opróżnienia zbiorników ludzkiego Plasmodium u bezobjawowych ochotników w społeczności i po leczeniu malarii.
2. Zbadaj klastry domowe P. falciparum u starszych pacjentów z malarią w wieku poniżej pięciu lat, a także u osób zakażonych szczepami niosącymi mutacje związane z opornością na leczenie, i zbadaj, w jaki sposób inżynieria rejestru rodzinnego malarii może być wykorzystana jako narzędzie do lepszej kontroli choroby w Rwandzie
3. Ocena bezpieczeństwa Artemisia afra i Artemisia annua poprzez monitorowanie badań biochemicznych moczu, nerek (mocznik, kreatynina i elektrolity) oraz testów czynnościowych wątroby (aminotransferazy, bilirubina).
4. Zbadanie profilaktycznego potencjału naparów z artemizji po oczyszczeniu zbiorników.
5. Oceń wykorzystanie i akceptację ziołolecznictwa Artemisia w społecznościach Rwandy.
6. Zbadanie społeczno-ekonomicznego wpływu drenażu zbiornika Plasmodium na społeczność Rwandy.

IV. Metodologia

Miejsce badania Badanie zostanie przeprowadzone na pacjentach szukających opieki medycznej z powodu malarii w szpitalu King Faisal, powiązanych placówkach zdrowotnych, CHUB, a także w społeczności ukierunkowanej na bezobjawowych nosicieli Plasmodium.

Projekt badania Badanie zostanie przeprowadzone jako dowód słuszności koncepcji otwartego, randomizowanego, kontrolowanego badania z wykorzystaniem randomizacji permutowanych bloków/losowych zmiennych rozmiarów. Badacze zrekrutują co najmniej 125 uczestników w ciągu 14 dni po zakończeniu standardowego leczenia malarii. Pacjenci zostaną poproszeni o podpisanie świadomej zgody i zostanie przeprowadzone badanie PCR/RT-PCR w celu zbadania rezerwuarów P. falciparum. Zastosujemy próg odcięcia cyklu PCR w czasie rzeczywistym (qPCR) (wartość CT) powyżej lub równy 40, który został ustalony na podstawie negatywnej kontroli afrykańskiej i kontroli europejskiej, które nigdy wcześniej nie były narażone na malarię. Próbki krwi od zrekrutowanych uczestników zostaną również zbadane pod kątem polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP) w genie Kelch13 poprzez sekwencjonowanie domeny śmigła tego genu, w obrębie której zgłoszono mutacje punktowe związane z opornością na artemizynę. W przypadku braku SNP w K13, poszukiwanie innej mutacji genu związanej z niepowodzeniem leczenia zostanie przeprowadzone przez sekwencjonowanie całego genomu, a następnie uwzględnione w laboratoryjnych testach hodowli pasożytów. Spośród przebadanych uczestników stu (100) z resztkowymi pasożytami (rezerwuarami indukowanymi) zostanie następnie przydzielonych do 3 grup: dwóch grup interwencyjnych i 1 grupy kontrolnej

Określenie wielkości próby Badacze planują badanie niezależnych przypadków i kontroli z 1 kontrolą dla 2 przypadków. Wstępne dane wskazują, że wskaźnik niepowodzeń wśród kontroli wynosi ≥ 0,75. Jeśli rzeczywisty wskaźnik niepowodzeń dla leczonych pacjentów wynosi ≤ 0,25, musimy zbadać co najmniej 40 leczonych pacjentów i 20 kontrolnych, aby wykryć taką różnicę z mocą 95% na poziomie istotności 0,05. Będziemy zatem potrzebować 40 pacjentów w każdej grupie interwencyjnej i 20 kontroli, w sumie 100. Abyśmy losowo przydzielili 100 pacjentów, planujemy przebadać co najmniej 125 pacjentów w ustalonym okresie rekrutacji. Biorąc pod uwagę fakt, że dzieci w wieku poniżej 5 lat są najbardziej narażone i mają najwyższą śmiertelność i zachorowalność związaną z malarią i nie będą uczestniczyć w naszych badaniach klinicznych, zwerbujemy je jako przypadki indeksowe do naszego badania klastrów gospodarstw domowych. Domownicy tych dzieci będą więc poddani badaniu przesiewowemu za pomocą PCR w celu ustalenia statusu rezerwuarów plazmodium i upewnienia się, czy w obrębie plazmodium krążącego w domu występują jakieś istotne mutacje. Potwierdzone rezerwuary u dorosłych domowników, którzy wyrażą na to zgodę, będą leczone herbatą Artemisia.

Badana populacja W przypadku podejścia klinicznego do badania zostaną zwerbowane osoby dorosłe w wieku od 18 do 65 lat do interwencji w zakresie herbaty Artemisia w okresie od 15 kwietnia 2023 r. do 30 czerwca 2026 r. Jednakże, biorąc pod uwagę fakt, że dzieci w wieku poniżej 5 lat są najbardziej narażone i mają najwyższą śmiertelność, dzieci leczone po malarii w wieku poniżej 5 lat zostaną włączone jako przypadki indeksowe do naszego badania klastrów gospodarstw domowych i rozwoju rejestru rodzin. Chociaż dzieci nie będą objęte tym wstępnym badaniem potwierdzającym słuszność koncepcji, zamierzamy na późniejszym etapie opracować preparaty galenowe odpowiednie dla pediatrycznej grupy wiekowej.

W przypadku podejścia społecznościowego bezobjawowi członkowie gospodarstwa domowego zostaną poddani badaniu przesiewowemu przy użyciu metody PCR/RT-PCR w celu ustalenia statusu rezerwuarów Plasmodium i upewnienia się, czy występują jakiekolwiek mutacje w resztkowym Plasmodium krążącym w domu. Na tej podstawie zostanie zbudowany rejestr rodzinny wokół przypadków indeksowania małych dzieci jako narzędzie do śledzenia, a herbata Artemisia zostanie podana dorosłym w celu wyeliminowania domowych zbiorników skupisk. Następnie będziemy śledzić co najmniej 6-miesięczny okres, aby sprawdzić, czy istnieją różnice między dziećmi, których grupy domowe były leczone infuzjami, a tymi, które nie były leczone w odniesieniu do infekcji malarią. Zostanie to przetestowane jako dodatkowy potencjalny środek nadzoru i kontroli malarii.

Aby dokładniej zbadać, czy napary z bylicy mogą mieć potencjał profilaktyczny, zamierzamy kontynuować badanie z już zarejestrowanymi uczestnikami, zmieniając dawkowanie. 75% uczestników z opróżnionym zbiornikiem zostanie losowo przydzielonych do 3 grup: pierwsza grupa 12 uczestników otrzyma herbatę Artemisia w jednej filiżance (335 ml) 10 g/L (A. afra) lub 10g/L (A. rok) każdego dnia; druga grupa 12 uczestników otrzyma herbatę Artemisia w jednej filiżance (335 ml) 10g/L (A. afra) lub 10g/L (A. annua) raz w tygodniu; ostatnia grupa 6 uczestników będzie kontrolna. Jeśli infuzje Artemisia z A. afra lub A. annua block Plasmodium wypełnią się u ponad 75% uczestników w porównaniu z mniej niż 25% w grupie kontrolnej, wówczas badanie będzie miało 95% moc wykrycia różnicy między grupa profilaktyczna i kontrolna na poziomie istotności 0,025.

Aby monitorować toksyczność, testy czynności nerek i wątroby będą badane na początku i po 14 dniach herbaty Artemisia, a także co miesiąc podczas fazy profilaktycznej trwającej co najmniej 6 miesięcy.

Aby zająć się akceptowalnością i wpływem interwencji badawczych, zostaną przeprowadzone odpowiednie ankiety.

Zarządzanie danymi i analiza Wszystkie dane będą przetwarzane przy użyciu standardowych zasad poufności i zarządzane za pomocą EpiInfo oraz analizowane przy użyciu pakietów oprogramowania STATA 17. Uczestnicy zostaną opisani na podstawie ich cech społeczno-demograficznych jako średnie i odchylenia standardowe dla zmiennych ciągłych lub proporcje dla zmiennych kategorycznych. Analiza zamiaru leczenia (ITT) przy użyciu proporcji dwóch próbek zostanie wykorzystana do określenia szans na opróżnienie zbiornika plazmodium. Analiza przeżywalności z regresją Coxa zostanie przeprowadzona w celu oceny czasu opróżniania rezerwuaru plazmodium i czasu nawrotu/reinfekcji. Dane zostaną porównane między grupami przy użyciu dokładnego testu chi-kwadrat lub Fischera po sprawdzeniu najmniejszej oczekiwanej wartości. Średnia zmiana od linii bazowej Średnie zostaną porównane przy użyciu testu parametrycznego (t studenta lub ANOVA) lub nieparametrycznego (Manna-Whitneya/Wilcoxona lub Kruskala-Wallisa) po sprawdzeniu normalności rozkładu i równości wariancji.

Względy etyczne Wszyscy uczestnicy badania otrzymają szczegółowe wyjaśnienie dotyczące badania i zostaną poproszeni o dobrowolne podpisanie pisemnej świadomej zgody. Ocena etyczna została zatwierdzona przez Krajową Komisję ds. Etyki Rwandy (120/RNEC/2022 maj 2022 r., zmieniony w październiku 2022 r.). Rozpoczęto składanie wniosku o zezwolenie Urzędu ds. Żywności i Leków Rwandy.