Mechanisms of P. vivax chloroquine resistance: a transcriptomic/transgenic approach

Plasmodium vivax is de meest voorkomende soort buiten Afrika, en in veel landen die streven naar de uitroeiing van malaria tegen 2030 neemt de resistentie tegen chloroquine toe. De merkers en het mechanisme van chloroquine resistentie (CQR) blijven onbekend; dit belemmert moleculaire surveillance en accurate diagnose van CQR. Onze hypothese, gebaseerd op onze resultaten van een klinische studie in Vietnam en recent gepubliceerde gegevens van parasieten die aangepast zijn aan een niet-menselijk primaatmodel, suggereert dat veranderde genexpressie van transportergenen een belangrijke rol speelt in PvCQR. We zullen gebruik maken van een grote collectie van bestaande P. vivax klinische stalen (ook met CQR) in de Malariologie Unit om te pionieren in de toepassing van cutting-edge RNA sequeneringstechnologieën, waaronder single-cell transcriptomics. We zullen het transcriptionele netwerk van genen ontrafelen dat aan de basis ligt van PvCQR, en de impact van de complexiteit van de infectie (levensstadia van parasieten en gemengde klonen aanwezig in natuurlijke infecties) op het resultaat van de behandeling. P. knowlesi transgene lijnen, die differentieel P. vivax genen tot expressie brengen, worden gegenereerd met behulp van geavanceerde CRISPR-Cas9 genom editing strategieën, om onderliggende mechanismen van geneesmiddelenresistentie te bepalen. De resultaten van de studie zullen rechtstreeks ten goede komen aan P. vivax-patiënten en het toezicht op geneesmiddelenresistentie, terwijl het onderzoek wordt bevorderd met nieuwe protocollen, instrumenten, datasets en transgene lijnen om de biologie van P. vivax te onderzoeken.

Plasmodium vivax is the most predominant species outside Africa, and many countries aiming towards malaria elimination by 2030 are seeing an increase in resistance against chloroquine. The markers and mechanism of chloroquine resistance (CQR) remain unknown; hampering molecular surveillance and accurate diagnosis of CQR. Our hypothesis, based on our results from a clinical study in Vietnam and recent published data obtained from parasites adapted to a non-human primate model, suggest that altered gene expression of transporter genes plays a major role in PvCQR. We will capitalize on a large collection of existing P. vivax clinical samples (also with CQR) at the Malariology Unit to pioneer in the application of cutting-edge RNA sequencing technologies, including single-cell transcriptomics. We will unravel the transcriptional network of genes underlying PvCQR, and the impact of infection complexity (parasite life-stages and mixed clones present in natural infections) in treatment outcome. P. knowlesi transgenic lines, differentially expressing P. vivax genes, are generated using advanced CRISPR-Cas9 genome editing strategies, in order to determine underlying drug resistance mechanism. Outcomes of the study will directly benefit P. vivax patients and drug resistance surveillance, while advancing research with new protocols, tools, datasets and transgenic lines to investigate P. vivax biology.