Published June 29, 2021 | Version v1
Publication Open

Application of 23 Novel Serological Markers for Identifying Recent Exposure to Plasmodium vivax Parasites in an Endemic Population of Western Thailand

Creators

  • 1. Mahidol University
  • 2. Institut Pasteur
  • 3. Mahidol Oxford Tropical Medicine Research Unit
  • 4. Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research
  • 5. Ehime University
  • 6. RIKEN Center for Integrative Medical Sciences
  • 7. CellFree Sciences (Japan)
  • 8. University of Melbourne

Description

Thailand is aiming for malaria elimination by the year 2030. However, the high proportion of asymptomatic infections and the presence of the hidden hypnozoite stage of Plasmodium vivax are impeding these efforts. We hypothesized that a validated surveillance tool utilizing serological markers of recent exposure to P. vivax infection could help to identify areas of ongoing transmission. The objective of this exploratory study was to assess the ability of P. vivax serological exposure markers to detect residual transmission "hot-spots" in Western Thailand. Total IgG levels were measured against a panel of 23 candidate P. vivax serological exposure markers using a multiplexed bead-based assay. A total of 4,255 plasma samples from a cross-sectional survey conducted in 2012 of endemic areas in the Kanchanaburi and Ratchaburi provinces were assayed. We compared IgG levels with multiple epidemiological factors that are associated with an increased risk of P. vivax infection in Thailand, including age, gender, and spatial location, as well as Plasmodium infection status itself. IgG levels to all proteins were significantly higher in the presence of a P. vivax infection ( n = 144) ( T -test, p < 0.0001). Overall seropositivity rates varied from 2.5% (PVX_097625, merozoite surface protein 8) to 16.8% (PVX_082670, merozoite surface protein 7), with 43% of individuals seropositive to at least 1 protein. Higher IgG levels were associated with older age (>18 years, p < 0.05) and males (17/23 proteins, p < 0.05), supporting the paradigm that men have a higher risk of infection than females in this setting. We used a Random Forests algorithm to predict which individuals had exposure to P. vivax parasites in the last 9-months, based on their IgG antibody levels to a panel of eight previously validated P. vivax proteins. Spatial clustering was observed at the village and regional level, with a moderate correlation between PCR prevalence and sero-prevalence as predicted by the algorithm. Our data provides proof-of-concept for application of such surrogate markers as evidence of recent exposure in low transmission areas. These data can be used to better identify geographical areas with asymptomatic infection burdens that can be targeted in elimination campaigns.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تهدف تايلاند إلى القضاء على الملاريا بحلول عام 2030. ومع ذلك، فإن النسبة العالية من الالتهابات بدون أعراض ووجود مرحلة التنويم المغناطيسي الخفية من المتصورة النشيطة تعوق هذه الجهود. افترضنا أن أداة المراقبة التي تم التحقق منها باستخدام العلامات المصلية للتعرض الأخير لعدوى P. vivax يمكن أن تساعد في تحديد مناطق الانتقال المستمر. كان الهدف من هذه الدراسة الاستكشافية هو تقييم قدرة علامات التعرض المصلي لـ P. vivax على اكتشاف "النقاط الساخنة" المتبقية في غرب تايلاند. تم قياس إجمالي مستويات الغلوبولين المناعي G مقابل لوحة مكونة من 23 علامة تعرض مصلية P. vivax مرشحة باستخدام اختبار متعدد قائم على الخرز. تم فحص ما مجموعه 4,255 عينة بلازما من مسح مستعرض أجري في عام 2012 للمناطق الموبوءة في مقاطعتي كانشانابوري وراتشابوري. قارنا مستويات الغلوبولين المناعي G مع عوامل وبائية متعددة مرتبطة بزيادة خطر الإصابة بعدوى P. vivax في تايلاند، بما في ذلك العمر والجنس والموقع المكاني، بالإضافة إلى حالة عدوى المتصورة نفسها. كانت مستويات الغلوبولين المناعي G لجميع البروتينات أعلى بكثير في وجود عدوى P. vivax ( n = 144) ( اختبار T، p < 0.0001). تفاوتت معدلات إيجابية المصل الإجمالية من 2.5 ٪ (PVX _097625، بروتين سطح الميروزايت 8) إلى 16.8 ٪ (PVX _082670، بروتين سطح الميروزايت 7)، مع 43 ٪ من الأفراد إيجابية المصل إلى 1 بروتين على الأقل. ارتبط ارتفاع مستويات الغلوبولين المناعي G مع كبار السن (> 18 سنة، p < 0.05) والذكور (17/23 بروتينات، p < 0.05)، مما يدعم النموذج القائل بأن الرجال أكثر عرضة للعدوى من الإناث في هذا السياق. استخدمنا خوارزمية عشوائية للغابات للتنبؤ بالأفراد الذين تعرضوا لطفيليات P. vivax في الأشهر التسعة الماضية، بناءً على مستويات الأجسام المضادة IgG الخاصة بهم إلى لوحة مكونة من ثمانية بروتينات P. vivax تم التحقق منها مسبقًا. لوحظ التجميع المكاني على مستوى القرية والمستوى الإقليمي، مع وجود علاقة معتدلة بين انتشار تفاعل البوليميراز المتسلسل والانتشار المصلي كما تنبأت الخوارزمية. توفر بياناتنا إثباتًا للمفهوم لتطبيق هذه العلامات البديلة كدليل على التعرض حديثًا في مناطق الانتقال المنخفضة. يمكن استخدام هذه البيانات لتحديد المناطق الجغرافية التي تعاني من أعباء عدوى بدون أعراض والتي يمكن استهدافها في حملات القضاء على المرض بشكل أفضل.

Translated Description (French)

La Thaïlande vise l'élimination du paludisme d'ici 2030. Cependant, la forte proportion d'infections asymptomatiques et la présence du stade hypnozoïte caché de Plasmodium vivax entravent ces efforts. Nous avons émis l'hypothèse qu'un outil de surveillance validé utilisant des marqueurs sérologiques d'exposition récente à l'infection à P. vivax pourrait aider à identifier les zones de transmission continue. L'objectif de cette étude exploratoire était d'évaluer la capacité des marqueurs sérologiques d'exposition à P. vivax à détecter les « points chauds » de transmission résiduels dans l'ouest de la Thaïlande. Les taux d'IgG totales ont été mesurés par rapport à un panel de 23 marqueurs d'exposition sérologique candidats de P. vivax à l'aide d'un test à base de billes multiplexées. Au total, 4 255 échantillons de plasma provenant d'une enquête transversale menée en 2012 dans les zones endémiques des provinces de Kanchanaburi et de Ratchaburi ont été analysés. Nous avons comparé les niveaux d'IgG avec de multiples facteurs épidémiologiques associés à un risque accru d'infection à P. vivax en Thaïlande, notamment l'âge, le sexe et la localisation spatiale, ainsi que le statut d'infection à Plasmodium lui-même. Les taux d'IgG de toutes les protéines étaient significativement plus élevés en présence d'une infection à P. vivax ( n = 144) (test T, p < 0,0001). Les taux de séropositivité globaux variaient de 2,5 % (PVX_097625, protéine de surface de mérozoïte 8) à 16,8 % (PVX_082670, protéine de surface de mérozoïte 7), avec 43 % d'individus séropositifs à au moins 1 protéine. Des niveaux d'IgG plus élevés ont été associés à un âge plus avancé (> 18 ans, p < 0,05) et aux hommes (17/23 protéines, p < 0,05), soutenant le paradigme selon lequel les hommes ont un risque d'infection plus élevé que les femmes dans ce contexte. Nous avons utilisé un algorithme Random Forests pour prédire quelles personnes avaient été exposées aux parasites de P. vivax au cours des 9 derniers mois, en fonction de leurs taux d'anticorps IgG à un panel de huit protéines de P. vivax précédemment validées. Des regroupements spatiaux ont été observés au niveau du village et de la région, avec une corrélation modérée entre la prévalence de la PCR et la séroprévalence prédite par l'algorithme. Nos données fournissent une preuve de concept pour l'application de tels marqueurs de substitution comme preuve d'une exposition récente dans des zones à faible transmission. Ces données peuvent être utilisées pour mieux identifier les zones géographiques présentant des charges infectieuses asymptomatiques qui peuvent être ciblées dans les campagnes d'élimination.

Translated Description (Spanish)

Tailandia aspira a eliminar la malaria para el año 2030. Sin embargo, la alta proporción de infecciones asintomáticas y la presencia de la etapa de hipnozoito oculto de Plasmodium vivax están impidiendo estos esfuerzos. Planteamos la hipótesis de que una herramienta de vigilancia validada que utiliza marcadores serológicos de exposición reciente a la infección por P. vivax podría ayudar a identificar áreas de transmisión continua. El objetivo de este estudio exploratorio fue evaluar la capacidad de los marcadores de exposición serológica de P. vivax para detectar "puntos calientes" de transmisión residual en el oeste de Tailandia. Los niveles totales de IgG se midieron contra un panel de 23 marcadores de exposición serológica de P. vivax candidatos utilizando un ensayo basado en perlas multiplexado. Se analizaron un total de 4.255 muestras de plasma de una encuesta transversal realizada en 2012 de áreas endémicas en las provincias de Kanchanaburi y Ratchaburi. Comparamos los niveles de IgG con múltiples factores epidemiológicos que están asociados con un mayor riesgo de infección por P. vivax en Tailandia, incluida la edad, el sexo y la ubicación espacial, así como el estado de infección por Plasmodium en sí. Los niveles de IgG para todas las proteínas fueron significativamente más altos en presencia de una infección por P. vivax ( n = 144) (prueba T, p & lt; 0.0001). Las tasas generales de seropositividad variaron de 2.5% (PVX_097625, proteína de superficie de merozoíto 8) a 16.8% (PVX_082670, proteína de superficie de merozoíto 7), con 43% de individuos seropositivos a al menos 1 proteína. Los niveles más altos de IgG se asociaron con la edad avanzada (& gt; 18 años, p & lt; 0.05) y los hombres (17/23 proteínas, p < 0.05), lo que respalda el paradigma de que los hombres tienen un mayor riesgo de infección que las mujeres en este entorno. Utilizamos un algoritmo de bosques aleatorios para predecir qué individuos tuvieron exposición a los parásitos P. vivax en los últimos 9 meses, en función de sus niveles de anticuerpos IgG en un panel de ocho proteínas P. vivax previamente validadas. Se observó agrupamiento espacial a nivel de aldea y regional, con una correlación moderada entre la prevalencia de PCR y la seroprevalencia según lo predicho por el algoritmo. Nuestros datos proporcionan una prueba de concepto para la aplicación de tales marcadores sustitutos como evidencia de exposición reciente en áreas de baja transmisión. Estos datos se pueden utilizar para identificar mejor las áreas geográficas con cargas de infección asintomáticas que pueden ser objeto de campañas de eliminación.

Files

pdf.pdf

Files (5.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:45f85d5e305c2621932871956e71c84e
5.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطبيق 23 علامة مصلية جديدة لتحديد التعرض الأخير لطفيليات المتصورة النشيطة في مجموعة سكانية متوطنة في غرب تايلاند
Translated title (French)
Application de 23 nouveaux marqueurs sérologiques pour identifier une exposition récente aux parasites de Plasmodium vivax dans une population endémique de l'ouest de la Thaïlande
Translated title (Spanish)
Aplicación de 23 nuevos marcadores serológicos para identificar la exposición reciente a los parásitos Plasmodium vivax en una población endémica del oeste de Tailandia

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3135621829
DOI
10.3389/fmicb.2021.643501

Is supplement to
https://openalex.org/W4256105665 (Other)
https://openalex.org/W4238509814 (Other)
https://openalex.org/W4206996349 (Other)
https://openalex.org/W3203218384 (Other)
https://openalex.org/W3125247202 (Other)
https://openalex.org/W2408512376 (Other)
https://openalex.org/W2349478716 (Other)
https://openalex.org/W2157393484 (Other)
https://openalex.org/W2124729760 (Other)
https://openalex.org/W2019564417 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1924088672
  • https://openalex.org/W1972036562
  • https://openalex.org/W1973773101
  • https://openalex.org/W2100876932
  • https://openalex.org/W2118415151
  • https://openalex.org/W2124312641
  • https://openalex.org/W2130272097
  • https://openalex.org/W2159276995
  • https://openalex.org/W2236245162
  • https://openalex.org/W2396788880
  • https://openalex.org/W2546501775
  • https://openalex.org/W2558793518
  • https://openalex.org/W2593797979
  • https://openalex.org/W2607746191
  • https://openalex.org/W2608589714
  • https://openalex.org/W2754579679
  • https://openalex.org/W2765365565
  • https://openalex.org/W2803920547
  • https://openalex.org/W2805075168
  • https://openalex.org/W2903417346
  • https://openalex.org/W2921494062
  • https://openalex.org/W2928189673
  • https://openalex.org/W2935714760
  • https://openalex.org/W2990339952
  • https://openalex.org/W2993810502
  • https://openalex.org/W3023315501
  • https://openalex.org/W3040055452
  • https://openalex.org/W3048145647