在撒哈拉以南非洲开展大陆范围的恶性疟原虫基因组监测：使用快速纳米孔测序

为什么疟疾基因对日常生活很重要

在撒哈拉以南非洲，疟疾每年仍导致数十万人死亡，寄生虫不断学习新手段以逃避我们的检测和药物。本研究展示了科学家与本地卫生团队如何在普通非洲实验室内迅速读取寄生虫的基因密码，使各国能够近实时地了解哪些地区的疟疾在诊断和治疗上变得更具挑战性。

对检测与治疗日益增长的威胁

致死性最强的疟原虫 Plasmodium falciparum 正对我们的两项主要工具发起反击。一些菌株丢失了名为 hrp2 与 hrp3 的基因，导致常规快速检测可能漏检感染；另一些携带被称为 kelch13 的基因变异，与使用现有一线药物后寄生虫清除变慢有关。这些令人担忧的变体已在东部、中部和南部非洲传播。卫生机构正在考虑更换检测类型或轮换药物组合，但他们需要关于哪些寄生虫株在何处流行的详尽且及时的信息。

将基因追踪更贴近患者

传统的疟疾 DNA 测序常常需要将血样寄送到海外或少数大型区域中心，过程可能缓慢、费用高昂且与本地决策脱节。作者设计了一种以小型便携设备——纳米孔测序仪为核心的新方法。利用常规检测采集的干血斑，本地人员可以在约五小时内扩增并测序关键寄生虫基因，每个样本成本低于 25 美元。新的“最小可行面板”聚焦于十个基因区域，这些区域可揭示药物抗性、hrp2 与 hrp3 的存在或缺失、与疫苗相关的变动，以及单次感染中混合的不同寄生虫株数量。

在普通笔记本上运行的简单软件

为了使该方法在网络和计算能力有限的地区可用，团队开发了名为 Nomadic 的软件包。它可在用于控制测序仪的同一台笔记本上运行，并能完全离线工作。在测序进行时，程序将每条读段映射到寄生虫基因组、检查质量并标记重要突变，同时在本地仪表盘中显示直观图表。该软件还生成便于通过电子邮件或低速连接共享的紧凑摘要文件，使合作方能够在不传输大型原始数据文件的情况下合并多个站点的结果。

在非洲多地测试该系统

在 2024 至 2025 年间，六个非洲国家的实验室使用该方案对一千多个疟疾样本进行了测序与分析，其中大多数样本由 13 名具有不同经验水平的本地科学家在本地处理。该方法在不同血液寄生虫浓度范围内对目标基因提供了强且一致的覆盖。一个名为 Delve 的新变体识别工具能够可靠检测到仅占感染中 5% 至 10% 的次要寄生虫株所携带的基因变化，而标准工具常常漏检这一水平的变体。同次测序运行在与传统实验室方法对比时也能正确识别几乎所有 hrp2 与 hrp3 的缺失，且在一些混合感染中检测到标准检测忽视的缺失。

这对抗疟斗争意味着什么

这项工作表明，高质量的疟疾基因组监测不必局限于遥远的高科技中心。通过将可负担、简化的实验室流程与基于笔记本的分析相结合，普通公共卫生实验室可以近实时地追踪药物抗性标记和隐蔽的检测逃逸寄生虫。虽然其他方法在某些专业任务上仍更合适，但这种方法非常契合在撒哈拉以南非洲决定检测方案和治疗政策时对快速、可操作信息的紧迫需求。

引用: Mwenda, M., Mosler, K., Bohmeier, B. et al. Continental-scale genomic surveillance of Plasmodium falciparum malaria across sub-Saharan Africa with rapid nanopore sequencing. Nat Commun 17, 4218 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72358-z

关键词: 疟疾, 基因组监测, 药物抗性, 纳米孔测序, 撒哈拉以南非洲