Здатність мікроорганізмів швидко еволюціонувати дає їм перевагу в цьому світі, де мікроби знищують один одного. Як тільки один організм розвиває захист, інший знаходить спосіб його подолати або уникнути. Вчені називають це еволюційною гонкою озброєнь, і це одна з найпотужніших еволюційних сил у природному світі.

Це стає проблемою, коли мікроби використовують цей вражаючий арсенал швидкої еволюції проти ліків, які ми використовуємо для боротьби з небезпечними інфекціями.

У випадку з найпідступнішим паразитом малярії, стійкість до ліків стає тривожно складною.

Згідно з новим генетичним аналізом Plasmodium falciparum – паразита, відповідального за найнебезпечнішу форму малярії – з'ясувалося, що паразит накопичує адаптації, пов'язані зі стійкістю до широкого спектра лікарських засобів.

Дослідники вважають, що ці результати підкреслюють подвійний виклик: постійна стійкість до скасованих ліків і зростаючі загрози для сучасних терапій.

Ці результати були опубліковані в Nature Microbiology.

Малярія є однією з найсмертоносніших інфекційних хвороб у світі, щорічно інфікуючи сотні мільйонів людей і вбиваючи сотні тисяч, переважно дітей до 5 років, і в основному в Африці.

Хвороба є запобіжною та лікувальною, але дослідники постійно намагаються випередити паразита. P. falciparum розвинула стійкість до майже всіх антималярійних засобів, розроблених за останні 70 років, включаючи артемізин, один з найважливіших ліків від малярії, який був відкритий у 1970-х роках.

Часткова стійкість до артемізину була вперше виявлена в Південно-Східній Азії більше 15 років тому і тепер повідомляється про неї в кількох місцях в Африці.

Але стійкість не є простим перемиканням, яке раптово вмикається, а потім вимикається, коли вона більше не потрібна.

Вона може включати багато генетичних змін, деякі з яких виникають для боротьби з ліками, які наразі використовуються. Інші можуть бути залишковими наслідками боротьби з скасованими ліками.

Ситуація в Ефіопії особливо складна. Хлорохін давно перестав бути ефективним для P. falciparum; першим лікуванням зараз є комбінація артеметеру та лумефантрину, яка використовує артемізиновий препарат під назвою артеметер разом з лумефантрином.

Але P. falciparum не є єдиним паразитом, який може викликати малярію. Інший паразит, P. vivax, який зазвичай викликає менш небезпечну форму малярії, все ще чутливий до хлорохіну – і він циркулює в багатьох тих же районах, що й P. falciparum.

Дослідники хотіли дізнатися, чи ці перекриваючі тиску ліків формують еволюцію P. falciparum – і чи паразит несе кілька маркерів стійкості до ліків у тривожних комбінаціях.

Вони секвенували гени стійкості до ліків з 605 зразків P. falciparum, зібраних з 15 районів Ефіопії з 2019 по 2023 рік, в районах з різною інтенсивністю малярії та різними рівнями перекриття з P. vivax.

Дані показали, що маркери стійкості до хлорохіну залишаються широко поширеними в паразиті, незважаючи на те, що хлорохін був вилучений з набору лікування P. falciparum десятиліття тому. Генетичний патерн стійкості до препарату був виявлений у 61,2 відсотка з 492 успішно класифікованих зразків.

Дослідники вважають, що постійне використання препарату для лікування малярії P. vivax може допомагати стійкості залишатися в P. falciparum, і географічні патерни підтримують цю інтерпретацію, але потрібні подальші дослідження.

Дослідники також виявили, що маркери, пов'язані зі стійкістю до сульфадоксину-піриметаміну, залишаються поширеними, виявлені у 42,8 відсотка з 453 зразків, хоча лікування не використовувалося для малярії в Ефіопії з 2005 року.

Крім того, маркери стійкості до сучасних лікувань поширюються. Основний маркер часткової стійкості до артемізину з'явився у 10 відсотків з 572 зразків.

Інші маркери з'явилися в нижчих відсотках, але, як правило, були зосереджені в певних регіонах. В одному районі часткова стійкість до артемізину досягла 48,6 відсотка.

Найбільш тривожним патерном, однак, є те, що ці маркери стійкості часто з'являлися поряд. Паразити з маркерами стійкості до хлорохіну, наприклад, були пов'язані з більш ніж тричі вищими шансами також мати маркери часткової стійкості до артемізину.

І генетичний патерн, пов'язаний зі зниженим чутливістю до лумефантрину, був виявлений у 93 відсотках з 483 класифікованих зразків.

Це підвищує можливість подвійного удару стійкості, але важливо зазначити, що дослідники вивчали генетичні маркери, а не те, чи втрачає артеметер-лумефантрин свою ефективність.

Найсильніше висновок полягає в тому, що в Ефіопії немає єдиної проблеми зі стійкістю до ліків. Існує мозаїка популяцій паразитів, які несуть різні комбінації мутацій.

Це означає, що боротьба з малярією та її стійкістю до лікувань не може бути універсальним підходом.

Це не означає, що поточний підхід до малярії в Ефіопії перестав працювати. Однак, дослідники вважають, що це має бути сприйнято як попереджувальний знак.

Паразит не еволюціонує за єдиним, передбачуваним шляхом, і ті ж тиску ліків можуть не формувати його однаково скрізь.

Те, що тепер мають медичні чиновники, – це можливість коригувати свої стратегії спостереження, щоб краще відповідати змінному, складному ландшафту стійкості до ліків паразита малярії.

"Враховуючи все, відмінний кластер P. falciparum в Ефіопії, помітна географічна неоднорідність маркерів стійкості та кореляція з видовим складом підкреслюють необхідність регіонально специфічних стратегій контролю", – пишуть дослідники.

"Інтегровані системи спостереження, які моніторять як P. falciparum, так і P. vivax, разом з секвенуванням геномів і довгостроковими даними, пов'язаними з клінічними результатами, будуть необхідні для відстеження еволюції стійкості та керування адаптованими втручаннями."