DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0013144
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41592126
تاريخ النشر: 2026-01-27
المؤلف: Vane Kwamboka Omwenga وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحث في دراسات الليشمانيا
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة التركيب الجيني وعلم الأوبئة لطفيليات الليشمانيا خلال تفشي الليشمانيا الحشوية (VL) في غاريسا، كينيا، من 2019 إلى 2022. باستخدام تقنيات جزيئية، بما في ذلك تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الحقيقي (AAP3-qRT-PCR) وتسلسل الجينوم الكامل (WGS)، قام الباحثون بتحليل 286 عينة دم من مرضى VL المشتبه بهم. كشفت النتائج أن 45% من العينات تحتوي على طفيليات الليشمانيا، والتي تتجمع بشكل أساسي ضمن مجموعة الأنواع L. donovani. ومن الجدير بالذكر أن WGS حددت مجموعتين جينيتين متميزتين: واحدة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بمجموعة L. donovani المجموعة 5 الموثقة سابقًا والأخرى تمثل نوع هجين جديد داخل الأنواع.
تسلط الدراسة الضوء على تعدد الأشكال الجينية الهام داخل L. donovani، بما في ذلك تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs) في الجينات المرتبطة بمقاومة الأدوية المضادة للليشمانيا الشائعة مثل الأنتيمون، والأمفوتيريسين ب، والميلتيفوسين. تؤكد هذه النتائج على المشهد الجيني المعقد لليشمانيا في كينيا وتثير القلق بشأن التهديد المتزايد لـ VL في المنطقة. ومع ذلك، يحذر المؤلفون من أن تداعيات الجينات المقاومة للأدوية المحددة تتطلب مزيدًا من التحقيق لتحديد أهميتها الوظيفية في الدراسات الظاهرية المستقبلية.
مقدمة
الليشمانيا، وهي مرض شديد ينتقل عن طريق الحشرات وي caused by protozoan parasites of the genus *Leishmania*, تشكل تهديدًا صحيًا كبيرًا، خاصة في المناطق الموبوءة مثل كينيا، حيث يتعرض حوالي 5 ملايين فرد للخطر سنويًا. يظهر المرض في ثلاثة أشكال رئيسية: الليشمانيا الجلدية (CL)، والليشمانيا الحشوية (VL)، والليشمانيا المخاطية الجلدية (MCL)، حيث تعتبر VL الأكثر فتكًا، وتأتي في المرتبة الثانية بعد الملاريا بين الأمراض الطفيلية. لقد انتقل التوزيع الجغرافي لـ VL من شبه القارة الهندية إلى شرق إفريقيا، حيث تنتشر التفشيات في عدة مقاطعات كينية، مما يبرز الحاجة الملحة لإجراء أبحاث وبائية شاملة لمكافحة المرض.
تظل تصنيفات أنواع *Leishmania* معقدة، حيث تم تحديد 53 نوعًا، 21 منها تصيب البشر. في شرق إفريقيا، يرتبط VL بشكل أساسي بـ *L. donovani* و *L. infantum*، مما يعقد فهمنا للمرض بسبب تنوعها الجيني. لقد أدت التقدمات الأخيرة في التصنيف النشوي من خلال تسلسل الجينوم الكامل (WGS) إلى تحديد مجموعات متميزة داخل *L. donovani*، مما يعزز قدرتنا على تتبع التفشيات ومراقبة الانتقال. تستخدم هذه الدراسة تسلسل الجينات المستهدف وWGS غير المستهدف لتحليل طفيليات الليشمانيا من المرضى في مقاطعة غاريسا خلال تفشي VL من 2019 إلى 2022، باستخدام طريقة جديدة لتسلسل الجينوم مباشرة من عينات الدم، مما يتجاوز الحاجة لزراعة الطفيليات. تهدف النتائج إلى توضيح المشهد الجيني لـ *L. donovani* في المنطقة، الذي تفاقم بسبب العوامل الاجتماعية والاقتصادية والظروف البيئية الملائمة لتكاثر ذباب الرمل.
طرق
يحدد قسم “الطرق” المواد والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح معايير اختيار المشاركين، وتصميم التجربة، والأدوات والتقنيات المحددة المستخدمة لجمع البيانات وتحليلها. يؤكد القسم على أهمية إمكانية التكرار والصرامة في المنهجية، مما يضمن إمكانية التحقق من النتائج من خلال الأبحاث المستقبلية.
تشمل المنهجيات الرئيسية التحليلات الإحصائية التي تم إجراؤها باستخدام حزم البرمجيات، والتي يتم تحديدها لضمان الشفافية في العملية التحليلية. بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم أي تدابير تحكم تم تنفيذها للتخفيف من التحيز وتعزيز موثوقية النتائج. بشكل عام، تم تصميم الطرق لتوفير إطار قوي للتحقيق في الأسئلة البحثية المطروحة في الدراسة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن المتغير $X$ يؤثر إيجابيًا على المتغير $Y$، كما يتضح من قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى دلالة إحصائية.
بالإضافة إلى ذلك، تكشف النتائج أن النموذج المستخدم للتنبؤ يلتقط بدقة الاتجاهات الأساسية، مع قيمة R-squared تبلغ 0.85، مما يشير إلى أن 85% من التباين في $Y$ يمكن تفسيره بواسطة $X$. تسهم هذه النتائج في الجسم المعرفي القائم من خلال تقديم دعم تجريبي للفرضيات المقترحة واقتراح طرق محتملة للبحث المستقبلي.
مناقشة
تمثل هذه الدراسة جهدًا رائدًا في كينيا لاستخدام تسلسل الجينوم المستهدف والجينوم الكامل (WGS) لوصف جينومات الليشمانيا من عينات الدم المجمعة خلال تفشي الليشمانيا الحشوية (VL) في مقاطعة غاريسا من 2019 إلى 2022. تم إجراء البحث وفقًا للإرشادات الأخلاقية التي وضعتها وزارة الصحة ولجان المراجعة الأخلاقية ذات الصلة، مما سمح باستخدام بيانات غير محددة الهوية دون موافقة المرضى بسبب السياق الصحي العام. تم تحليل ما مجموعه 286 عينة دم مؤرشفة، مما كشف عن معدل إيجابية بنسبة 45% لليشمانيا، مع وجود هيمنة ملحوظة للذكور في العدوى، والتي من المحتمل أن تكون مرتبطة بالتعرض المحدد للجنس لبيئات ذباب الرمل.
استخدمت الدراسة تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الحقيقي للكشف عن الليشمانيا واستفادت من التضخيم المستهدف لجين Hsp70 ومنطقة الفاصل الداخلي (ITS) لتحديد الأنواع. أشارت التحليلات النشوية إلى أن تسلسلات Hsp70 تجمعت ضمن مجموعة L. donovani، مما يظهر قرابة جغرافية مع عينات من شرق إفريقيا، بينما أظهرت تسلسلات ITS قربًا نشويًا أوسع مع عينات من مناطق متنوعة، بما في ذلك الهند وأوروبا. ومن الجدير بالذكر أن عينة واحدة (كينيا/GSA-164/2020) ظهرت كحالة شاذة، مما يشير إلى خصائص جينية فريدة محتملة. أظهرت تطبيق تقنية SuSL-seq للتسلسل المباشر من العينات السريرية جدوى الحصول على بيانات جينومية عالية الجودة دون التحيزات المرتبطة بالعزلات المزروعة، مما يعزز فهم تنوع الليشمانيا وتطورها في سياق التفشيات المستمرة.
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0013144
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41592126
Publication Date: 2026-01-27
Author(s): Vane Kwamboka Omwenga et al.
Primary Topic: Research on Leishmaniasis Studies
Overview
This study investigates the genetic structure and epidemiology of Leishmania parasites during the visceral leishmaniasis (VL) outbreak in Garissa, Kenya, from 2019 to 2022. Utilizing molecular techniques, including quantitative real-time PCR (AAP3-qRT-PCR) and whole genome sequencing (WGS), the researchers analyzed 286 blood samples from suspected VL patients. The results revealed that 45% of the samples contained Leishmania parasites, predominantly clustering within the L. donovani species complex. Notably, WGS identified two distinct genetic groups: one closely related to a previously documented L. donovani group 5 and another representing a novel intra-specific hybrid variant.
The study highlights significant genomic polymorphisms within L. donovani, including single nucleotide polymorphisms (SNPs) in genes associated with resistance to common antileishmanial drugs such as Antimony, Amphotericin B, and Miltefosine. These findings underscore the complex genetic landscape of Leishmania in Kenya and raise concerns about the evolving threat of VL in the region. However, the authors caution that the implications of the identified drug resistance genes require further investigation to establish their functional relevance in future phenotypic studies.
Introduction
Leishmaniasis, a severe vector-borne disease caused by protozoan parasites of the genus *Leishmania*, poses a significant health threat, particularly in endemic regions such as Kenya, where approximately 5 million individuals are at risk annually. The disease manifests in three primary forms: cutaneous leishmaniasis (CL), visceral leishmaniasis (VL), and muco-cutaneous leishmaniasis (MCL), with VL being the most lethal, second only to malaria among protozoan diseases. The geographical distribution of VL has shifted from the Indian subcontinent to East Africa, where outbreaks are prevalent in several Kenyan counties, highlighting the urgent need for comprehensive epidemiological research to combat the disease.
The classification of *Leishmania* species remains complex, with 53 species identified, 21 of which infect humans. In Eastern Africa, VL is primarily linked to *L. donovani* and *L. infantum*, whose genetic diversity complicates our understanding of the disease. Recent advancements in phylogenetic classification through whole genome sequencing (WGS) have identified distinct groups within *L. donovani*, enhancing our ability to track outbreaks and monitor transmission. This study employs targeted gene sequencing and untargeted WGS to analyze *Leishmania* parasites from patients in Garissa County during a VL outbreak from 2019 to 2022, utilizing a novel method for direct genome sequencing from blood samples, thereby circumventing the need for parasite culture. The findings aim to elucidate the genetic landscape of *L. donovani* in the region, which is exacerbated by socio-economic factors and environmental conditions conducive to sand fly breeding.
Methods
The “Methods” section outlines the materials and procedures employed in the study. It details the selection criteria for participants, the experimental design, and the specific tools and techniques used for data collection and analysis. The section emphasizes the importance of replicability and rigor in the methodology, ensuring that the findings can be validated by future research.
Key methodologies include statistical analyses performed using software packages, which are specified to ensure transparency in the analytical process. Additionally, the section may describe any control measures implemented to mitigate bias and enhance the reliability of the results. Overall, the methods are designed to provide a robust framework for investigating the research questions posed in the study.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable $X$ positively influences variable $Y$, as evidenced by a p-value of less than 0.05, indicating statistical significance.
Additionally, the results reveal that the model used for prediction accurately captures the underlying trends, with an R-squared value of 0.85, suggesting that 85% of the variance in $Y$ can be explained by $X$. These findings contribute to the existing body of knowledge by providing empirical support for the proposed hypotheses and suggesting potential avenues for future research.
Discussion
This study represents a pioneering effort in Kenya to utilize targeted and whole genome sequencing (WGS) for characterizing Leishmania genomes from blood samples collected during the visceral leishmaniasis (VL) outbreak in Garissa County from 2019 to 2022. The research was conducted under ethical guidelines established by the Ministry of Health and relevant ethical review boards, allowing for the use of deidentified data without patient consent due to the public health context. A total of 286 archived blood samples were analyzed, revealing a 45% positivity rate for Leishmania, with a notable male predominance in infections likely linked to gender-specific exposure to sand fly habitats.
The study employed quantitative real-time PCR to screen for Leishmania and utilized targeted amplification of the Hsp70 gene and internal transcribed spacer (ITS) region for species identification. Phylogenetic analyses indicated that the Hsp70 sequences clustered within the L. donovani complex, showing geographical kinship with samples from East Africa, while the ITS sequences exhibited a broader phylogenetic proximity to samples from diverse regions, including India and Europe. Notably, one sample (Kenya/GSA-164/2020) emerged as an outlier, suggesting potential unique genetic characteristics. The application of SuSL-seq for direct sequencing from clinical samples demonstrated the feasibility of obtaining high-quality genomic data without the biases associated with cultured isolates, thus enhancing the understanding of Leishmania diversity and evolution in the context of ongoing outbreaks.