Published March 18, 2020 | Version v1
Publication Open

Genetic diversity of Plasmodium falciparum and genetic profile in children affected by uncomplicated malaria in Cameroon

Creators

  • 1. University of Bamenda
  • 2. National Institute for Parasitic Diseases
  • 3. University of Twente
  • 4. Institut de Recherches Médicales et d'Etudes des Plantes Médicinales

Description

Abstract Background Malaria is a major public health problem in Cameroon. The study of the genetic diversity within parasite population is essential for understanding the mechanism underlying malaria pathology and to determine parasite clones profile in an infection, for proper malaria control strategies. The objective of this study was to perform a molecular characterization of highly polymorphic genetic markers of Plasmodium falciparum , and to determine allelic distribution with their influencing factors valuable to investigate malaria transmission dynamics in Cameroon. Methods A total of 350 P. falciparum clinical isolates were characterized by genotyping block 2 of msp - 1 , block 3 of msp - 2 , and region II of glurp gene using nested PCR and DNA sequencing between 2012 and 2013. Results A total of 5 different genotypes with fragment sizes ranging from 597 to 817 bp were recorded for GLURP. Overall, 16 MSP-1 genotypes, including K1, MAD20 and RO33 were identified, ranging from 153 to 335 bp. A peculiarity about this study is the RO33 monomorphic pattern revealed among the Pfmsp - 1 allelic type. Again, this study identified 27 different Pfmsp - 2 genotypes, ranging from 140 to 568 bp in size, including 15 belonging to the 3D7-type and 12 to the FC27 allelic families. The analysis of the MSP-1 and MSP-2 peptides indicates that the region of the alignment corresponding K1 polymorphism had the highest similarity in the MSP1and MSP2 clade followed by MAD20 with 93% to 100% homology. Therefore, population structure of P. falciparum isolates is identical to that of other areas in Africa, suggesting that vaccine developed with K1 and MAD20 of Pfmsp1 allelic variant could be protective for Africa children but these findings requires further genetic and immunological investigations. The multiplicity of infection (MOI) was significantly higher (P < 0.05) for Pfmsp - 2 loci (3.82), as compare with Pfmsp - 1 (2.51) and heterozygotes ranged from 0.55 for Pfmsp - 1 to 0.96 for Pfmsp - 2 . Conclusion High genetic diversity and allelic frequencies in P. falciparum isolates indicate a persisting high level of transmission. This study advocate for an intensification of the malaria control strategies in Cameroon. Trial registration This study was approved by Cameroon National Ethics Committee. It is a randomized controlled trial retrospectively registered in NIH U.S. National Library of Medicine, ClinicalTrials.gov on the 28/11/2016 at https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02974348 with the registration number NCT02974348

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

Translated Description (Arabic)

الملاريا هي مشكلة صحية عامة رئيسية في الكاميرون. تعد دراسة التنوع الجيني داخل مجموعة الطفيليات أمرًا ضروريًا لفهم الآلية الكامنة وراء أمراض الملاريا وتحديد ملف استنساخ الطفيليات في العدوى، من أجل استراتيجيات مكافحة الملاريا المناسبة. كان الهدف من هذه الدراسة هو إجراء توصيف جزيئي للعلامات الوراثية متعددة الأشكال للغاية للمتصورة المنجلية ، وتحديد توزيع الأليلات بعواملها المؤثرة القيمة للتحقيق في ديناميكيات انتقال الملاريا في الكاميرون. الطرق تم تمييز ما مجموعه 350 من العزلات السريرية المنجلية من خلال التنميط الجيني للكتلة 2 من MSP - 1 ، والكتلة 3 من MSP - 2 ، والمنطقة الثانية من جين غلورب باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل المتداخل وتسلسل الحمض النووي بين عامي 2012 و 2013. النتائج تم تسجيل ما مجموعه 5 أنماط جينية مختلفة بأحجام شظايا تتراوح من 597 إلى 817 نقطة أساس لـ GLURP. بشكل عام، تم تحديد 16 نمطًا وراثيًا لـ MSP -1، بما في ذلك K1 و MAD20 و RO33، تتراوح من 153 إلى 335 نقطة أساس. من الخصائص المميزة لهذه الدراسة النمط أحادي الشكل RO33 الذي تم الكشف عنه بين نوع Pfmsp - 1 الأليل. مرة أخرى، حددت هذه الدراسة 27 نمطًا وراثيًا مختلفًا من Pfmsp - 2، يتراوح حجمها من 140 إلى 568 نقطة أساس، بما في ذلك 15 تنتمي إلى نوع 3D7 و 12 إلى عائلات FC27 الأليلية. يشير تحليل الببتيدات MSP -1 و MSP -2 إلى أن منطقة المحاذاة المقابلة لتعدد الأشكال K1 كان لها أعلى تشابه في الصفيحة MSP1 و MSP2 متبوعة بـ MAD20 مع تماثل 93 ٪ إلى 100 ٪. لذلك، فإن الهيكل السكاني لعزلات المتصورة المنجلية مطابق لهيكل المناطق الأخرى في أفريقيا، مما يشير إلى أن اللقاح المطور باستخدام K1 و MAD20 من متغير أليل Pfmsp1 يمكن أن يكون وقائيًا لأطفال أفريقيا ولكن هذه النتائج تتطلب مزيدًا من الفحوصات الجينية والمناعية. كان تعدد العدوى (MOI) أعلى بكثير (P < 0.05) لـ Pfmsp - 2 مواضع (3.82)، بالمقارنة مع Pfmsp - 1 (2.51) وتراوحت الزيجوت غير المتجانسة من 0.55 لـ Pfmsp - 1 إلى 0.96 لـ Pfmsp - 2 . يشير التنوع الوراثي العالي والترددات الأليلية في عزلات المتصورة المنجلية إلى استمرار ارتفاع مستوى انتقال العدوى. تدعو هذه الدراسة إلى تكثيف استراتيجيات مكافحة الملاريا في الكاميرون. التسجيل التجريبي تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل لجنة الأخلاقيات الوطنية الكاميرونية. إنها تجربة عشوائية مضبوطة مسجلة بأثر رجعي في المكتبة الوطنية الأمريكية للطب التابعة للمعاهد الوطنية للصحة، ClinicalTrials.gov في 28/11/2016 على https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02974348 برقم التسجيل NCT02974348

Translated Description (French)

Résumé Contexte Le paludisme est un problème majeur de santé publique au Cameroun. L'étude de la diversité génétique au sein de la population parasitaire est essentielle pour comprendre le mécanisme sous-jacent à la pathologie du paludisme et pour déterminer le profil des clones parasitaires dans une infection, pour des stratégies appropriées de lutte contre le paludisme. L'objectif de cette étude était d'effectuer une caractérisation moléculaire des marqueurs génétiques hautement polymorphes de Plasmodium falciparum , et de déterminer la distribution allélique avec leurs facteurs d'influence utiles pour étudier la dynamique de transmission du paludisme au Cameroun. Méthodes Un total de 350 isolats cliniques de P. falciparum ont été caractérisés par le génotypage du bloc 2 de msp - 1 , du bloc 3 de msp - 2 et de la région II du gène glurp en utilisant la PCR imbriquée et le séquençage de l'ADN entre 2012 et 2013. Résultats Un total de 5 génotypes différents avec des tailles de fragments allant de 597 à 817 pb ont été enregistrés pour GLURP. Au total, 16 génotypes MSP-1, dont K1, MAD20 et RO33 ont été identifiés, allant de 153 à 335 pb. Une particularité de cette étude est le motif monomorphe RO33 révélé chez le type allèle Pfmsp - 1. Encore une fois, cette étude a identifié 27 génotypes Pfmsp - 2 différents, allant de 140 à 568 pb, dont 15 appartenant aux familles alléliques de type 3D7 et 12 aux familles alléliques FC27. L'analyse des peptides MSP-1 et MSP-2 indique que la région du polymorphisme K1 correspondant à l'alignement présentait la similitude la plus élevée dans le clade MSP1 et MSP2 suivie de MAD20 avec 93% à 100% d'homologie. Par conséquent, la structure de la population des isolats de P. falciparum est identique à celle d'autres régions d'Afrique, ce qui suggère que le vaccin développé avec K1 et MAD20 du variant allèle Pfmsp1 pourrait être protecteur pour les enfants africains, mais ces résultats nécessitent des investigations génétiques et immunologiques supplémentaires. La multiplicité d'infection (moi) était significativement plus élevée (P < 0,05) pour Pfmsp - 2 loci (3,82), par rapport à Pfmsp - 1 (2,51) et les hétérozygotes variaient de 0,55 pour Pfmsp - 1 à 0,96 pour Pfmsp - 2 . Conclusion Une grande diversité génétique et des fréquences alléliques élevées chez les isolats de P. falciparum indiquent un niveau de transmission élevé persistant. Cette étude plaide pour une intensification des stratégies de lutte contre le paludisme au Cameroun. Enregistrement des essais Cette étude a été approuvée par le Comité national d'éthique du Cameroun. Il s'agit d'un essai contrôlé randomisé enregistré rétrospectivement à la NIH U.S. National Library of Medicine, ClinicalTrials.gov le 28/11/2016 sur https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02974348 avec le numéro d'enregistrement NCT02974348

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes La malaria es un importante problema de salud pública en Camerún. El estudio de la diversidad genética dentro de la población de parásitos es esencial para comprender el mecanismo subyacente a la patología de la malaria y para determinar el perfil de clones de parásitos en una infección, para estrategias adecuadas de control de la malaria. El objetivo de este estudio fue realizar una caracterización molecular de marcadores genéticos altamente polimórficos de Plasmodium falciparum , y determinar la distribución alélica con sus factores de influencia valiosos para investigar la dinámica de transmisión de la malaria en Camerún. Métodos Un total de 350 aislados clínicos de P. falciparum se caracterizaron por genotipar el bloque 2 de msp - 1 , el bloque 3 de msp - 2 y la región II del gen glurp utilizando PCR anidada y secuenciación de ADN entre 2012 y 2013. Resultados Se registró un total de 5 genotipos diferentes con tamaños de fragmento que varían de 597 a 817 pb para GLURP. En general, se identificaron 16 genotipos de MSP-1, incluidos K1, MAD20 y RO33, que varían de 153 a 335 pb. Una peculiaridad de este estudio es el patrón monomórfico RO33 revelado entre el tipo alélico Pfmsp - 1. Nuevamente, este estudio identificó 27 genotipos diferentes de Pfmsp - 2, que varían de 140 a 568 pb de tamaño, incluidos 15 que pertenecen al tipo 3D7 y 12 a las familias alélicas FC27. El análisis de los péptidos MSP-1 y MSP-2 indica que la región del polimorfismo K1 correspondiente al alineamiento tuvo la mayor similitud en el clado MSP1 y MSP2 seguido de MAD20 con 93% a 100% de homología. Por lo tanto, la estructura de la población de los aislados de P. falciparum es idéntica a la de otras áreas de África, lo que sugiere que la vacuna desarrollada con K1 y MAD20 de la variante alélica Pfmsp1 podría ser protectora para los niños de África, pero estos hallazgos requieren más investigaciones genéticas e inmunológicas. La multiplicidad de infección (Moi) fue significativamente mayor (P < 0.05) para Pfmsp - 2 loci (3.82), en comparación con Pfmsp - 1 (2.51) y los heterocigotos variaron de 0.55 para Pfmsp - 1 a 0.96 para Pfmsp - 2 . Conclusión La alta diversidad genética y las frecuencias alélicas en los aislados de P. falciparum indican un alto nivel de transmisión persistente. Este estudio aboga por una intensificación de las estrategias de control de la malaria en Camerún. Registro de ensayos Este estudio fue aprobado por el Comité Nacional de Ética de Camerún. Es un ensayo controlado aleatorizado registrado retrospectivamente en NIH U.S. National Library of Medicine, ClinicalTrials.gov el 28/11/2016 en https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02974348 con el número de registro NCT02974348

Files

s12936-020-03161-4.pdf

Files (1.3 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
md5:1c289d66c0d63422396c724d78003d46
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التنوع الوراثي للبلازموديوم المنجلي والملف الجيني لدى الأطفال المصابين بالملاريا غير المعقدة في الكاميرون
Translated title (French)
Diversité génétique de Plasmodium falciparum et profil génétique chez les enfants atteints de paludisme non compliqué au Cameroun
Translated title (Spanish)
Diversidad genética de Plasmodium falciparum y perfil genético en niños afectados por malaria sin complicaciones en Camerún

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3012753992
DOI
10.1186/s12936-020-03161-4

Is supplement to
https://openalex.org/W4225919871 (Other)
https://openalex.org/W2333945011 (Other)
https://openalex.org/W2137545930 (Other)
https://openalex.org/W2119076403 (Other)
https://openalex.org/W2083971605 (Other)
https://openalex.org/W2067376389 (Other)
https://openalex.org/W2048135856 (Other)
https://openalex.org/W2020764495 (Other)
https://openalex.org/W2015243764 (Other)
https://openalex.org/W1996062473 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1532061548
  • https://openalex.org/W1549763485
  • https://openalex.org/W1846485736
  • https://openalex.org/W1968615139
  • https://openalex.org/W1982044890
  • https://openalex.org/W1990276564
  • https://openalex.org/W1991638152
  • https://openalex.org/W1995941959
  • https://openalex.org/W1996674271
  • https://openalex.org/W2004614138
  • https://openalex.org/W2004722739
  • https://openalex.org/W2006372246
  • https://openalex.org/W2015771413
  • https://openalex.org/W2023365571
  • https://openalex.org/W2042835153
  • https://openalex.org/W2051476615
  • https://openalex.org/W2054582078
  • https://openalex.org/W2054988812
  • https://openalex.org/W2058324988
  • https://openalex.org/W2060199389
  • https://openalex.org/W2060307819
  • https://openalex.org/W2062464823
  • https://openalex.org/W2070377272
  • https://openalex.org/W2074801575
  • https://openalex.org/W2084443943
  • https://openalex.org/W2098282098
  • https://openalex.org/W2101474141
  • https://openalex.org/W2108045285
  • https://openalex.org/W2110972196
  • https://openalex.org/W2119357339
  • https://openalex.org/W2120400028
  • https://openalex.org/W2120868166
  • https://openalex.org/W2125592775
  • https://openalex.org/W2126344995
  • https://openalex.org/W2132632499
  • https://openalex.org/W2134626924
  • https://openalex.org/W2135049382
  • https://openalex.org/W2136839832
  • https://openalex.org/W2140159173
  • https://openalex.org/W2151105515
  • https://openalex.org/W2152617221
  • https://openalex.org/W2155700184
  • https://openalex.org/W2159078594
  • https://openalex.org/W2161311583
  • https://openalex.org/W2162928486
  • https://openalex.org/W2163924699
  • https://openalex.org/W2169082211
  • https://openalex.org/W2170768109
  • https://openalex.org/W2170874271
  • https://openalex.org/W2189162895
  • https://openalex.org/W2289977218
  • https://openalex.org/W2311170621
  • https://openalex.org/W2351944854
  • https://openalex.org/W2402230524
  • https://openalex.org/W2551622273
  • https://openalex.org/W2745170183
  • https://openalex.org/W2790240066
  • https://openalex.org/W2793203507
  • https://openalex.org/W2804044083
  • https://openalex.org/W2806920537
  • https://openalex.org/W2810544568
  • https://openalex.org/W2892864170
  • https://openalex.org/W2898165684
  • https://openalex.org/W2908798784
  • https://openalex.org/W2951479370
  • https://openalex.org/W3097271878
  • https://openalex.org/W4249563561
  • https://openalex.org/W4313341422
  • https://openalex.org/W66070344