关键词:
间日疟原虫
传播阻断疫苗
Pvs48/45
Pvs47
基因多样性
种群遗传
摘要:
目的:由于休眠体的存在和配子体导致的无症状传播,间日疟原虫已成为疟疾消除的重要障碍之一。全球50%以上的间日疟原虫感染负担发生在东南亚地区,特别是大湄公河次区域(the Greater Mekong Subregion,GMS),中缅边境就是受威胁地区之一,该地区也是我国输入性疟疾的重要来源。自2014年以来,GMS的疟疾下降率开始停滞不前甚至出现逆转趋势。为了改变这种现状,各国开始着重开发传播阻断疫苗(Transmission-blocking vaccines,TBVs)。TBVs以疟原虫的有性阶段为目标,且TBVs候选抗原的多态性十分有限,这为开发广泛有效的疟疾疫苗带来了可能。配子体是疟原虫从宿主感染按蚊的唯一发育阶段,因此配子体表面蛋白是重要的TBVs候选抗原。P48/45和P47均是配子体表面蛋白,其中P48/45对雄配子的受精发挥不可或缺的作用,而P47不仅在雌配子的优化受精中发挥重要作用,还能够协助疟原虫逃避当地蚊媒的免疫系统。在确定了抗原功能的基础之上,研究编码基因的遗传多样性是开发疫苗的重要内容之一。然而,近几年在中缅边境缺乏对Pvs48/45多样性的研究;且在中缅边境尚未进行过Pvs47的研究。因此,本文分析了来自中缅边境间日疟原虫分离株Pvs48/45和Pvs47的遗传特点,以探索其能否作为该地区有价值的传播阻断疫苗候选抗原。方法:使用滤纸血DNA提取试剂盒提取127例来自中缅边境疟疾流行区的间日疟原虫基因组DNA(gDNA);采用巢式PCR(nest-PCR)扩增Pvs48/45和Pvs47基因的开放阅读区(Open reading frame,ORF)并完成测序;通过MEGA 7.0和DnaSP v5.10对Pvs48/45和Pvs47的基因多样性和自然选择特点进行分析;使用DnaSP v5.10检测Pvs48/45和Pvs47在中缅边境地区的连锁不平衡和重组;使用DnaSP v5.10和STRUCTURE v2.3.4评估Pvs48/45和Pvs47在中缅边境地区和全球已报道的其他地区之间的地理分化;使用PHYLOVIZ 2.0探索Pvs48/45和Pvs47在全球的单倍型分布。结果:1.在Pvs48/45序列中检测到9个突变位点,其中7个为非同义突变,分别是E35K,H211N,K250N,T273S,D335Y,A376T,K418R;2个为同义突变,分别是K89K和F352F。在Pvs47序列中发现了16个突变位点,包括14个非同义突变(F6V,F22L,F24L,K27E,S57T,S62N,L82V,V230I,M233I,F237I,I262K,I262T,I273V,A373V)和2个同义突变(T26T,F356F)。***48/45序列中9个突变位点导致了9种单倍型,单倍型多样性为0.796;核苷酸多态性水平极低,仅为0.00094,其中CRDⅢ区的最高,为0.00265。在Pvs47序列中发现了24种单倍型,单倍型多样性为0.875;核苷酸多态性为0.00183,其中CRDⅢ区呈现出比其他两个区更高的多态性(π=0.00179)。3.在Pvs48/45基因中,种内和种间中性检验均没有统计学意义。在种内检验中,除CRDⅡ区以外,结果几乎均大于零,尤其是CRDⅢ区达到了较高的值。MK检验显示中立性指数(Neutrality index,NI)大于零,表明了同义突变在物种之间的累积。在Pvs47基因中,ORF区的Tajima’D为0.071,Fu&Li的D*和F*值分别为-0.413和-0.286;CRDⅠ区中性检验结果均为负值;CRDⅡ区和CRDⅢ区几乎均为正值。MK检验在Pvs47的ORF区和CRDⅠ区呈现显著正的NI值,分别为P<0.01和P<0.05。Z-检验显示Pvs47的ORF区和CRDⅡ区为显著的正选择。***48/45和Pvs47基因在中缅边境地区的最小重组参数分别为2和3,重组参数C分别为1.718,2275和0.046,60.1。连锁不平衡指数Zns和Za均没有统计学意义。5.种群分化显示Pvs48/45在全球的Fst范围为0.00-0.83,Pvs47为0.07-0.98;种群结构显示Pvs48/45在全球范围内形成4个结构集群,Pvs47形成3个。6.全球单倍型网络图显示Pvs48/45在全球共有23个单倍型,其中H5为最主要的单倍型;Pvs47在全球共形成42个单倍型,H21为最主要的单倍型。Pvs48/45和Pvs47单倍型均具有较为明显的大洲聚集性。结论:***48/45和Pvs47在中缅边境的多样性水平极低,且Pvs48/45的CRDⅢ区以及Pvs47的CRDⅡ区和CRDⅢ区呈现正选择趋势,提示可作为传播阻断疫苗候选抗原。***48/45和