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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10451/2380

Title: Evaluation of novel molecular markers for monitoring drug resistence in Plasmodium falciparum malaria
Authors: Henriques, Gisela Cristina Lourenço
Advisor: Cravo, Pedro
Hänscheid, Thomas, 1964-
Keywords: Microbiologia
Plasmodium falciparum
Malária falciparum
Malária
Resistência a medicamentos
Marcadores biológicos
Teses de mestrado - 2010
Issue Date: 2009
Abstract: The human malaria parasite Plasmodium falciparum is acquiring resistance to most drugs it has encountered, including the recently deployed Artemisinin Combination Therapy, on which much hope has been laid. Molecular markers for monitoring the evolution of resistance are, therefore, urgently required. Our group has recently made use of a rodent malaria model to identify a number of novel genetic markers of antimalarial drug resistance, namely a clathrin mu adaptor gene (pfcmu) involved in artemisinin resistance and an amino acid transporter gene (pfaat1) underlying chloroquine resistance. The main aim of this thesis was to characterize and evaluate the contribution of the above genes to drug resistance in natural parasite populations of P. falciparum isolates from three endemic areas: Rwanda, Democratic Republic of Sao Tomé & Principe (DRSTP) and Brazil. The global diversity of pfcmu and pfaat1 was determined, resulting in the identification of several polymorphisms. The pfaat1 gene appears to be highly conserved and no correlations were found between this gene and the in vitro resistance to 4-aminoquinolines. In contrast to pfaat1, the pfcmu gene was genetically diverse, with nine Single Nucleotide Polymorphisms and three different insertions identified across all isolates inspected. Samples could be grouped in to fourteen different pfcmu haplotypes, whose diversity was higher in both African sites than in Brazil (Hd = 0.964 ± 0.077, 0.750 ± 0.139 and 0.250 ± 0.180 in Rwanda, DRSTP and Brazil, respectively). Some of the identified polymorphisms showed geographical specificity. We found a significant association between a pfcmu G479A genotype in Rwanda samples and the in vitro sensitivity to dyhidroartemisinin (p = 0.0207). These constitute new findings to suggest that polymorphisms in pfcmu can be involved in P. falciparum defence mechanisms against artemisinin derivatives. Thus, further assessment of the gene in artemisinin responses is a top priority, in the context of effective surveillance of artemisinin resistance.
A resistência do parasita Plasmodium falciparum aos fármacos é um dos principais obstáculos a uma contenção eficiente da malária. Os compostos utilizados para o combate a esta doença têm perdido sua eficácia ao longo dos anos, incluindo a artemisinina e os seus derivados, recentemente indicados como promissores no tratamento da malária. De facto, foram descritos recentemente os primeiros casos de resistência in vivo a estes compostos em parasitas de malária humana. Consequentemente, a identificação de marcadores moleculares de resistência a estes fármacos, previamente a um alastramento da resistência, apresenta-se como uma estratégia essencial. Recentemente, fazendo uso de um modelo de malária de roedores (Plasmodium chabaudi), o nosso grupo identificou um número de determinantes genéticos de resistência a diferentes antimaláricos, nomeadamente, o gene pfcmu, que codifica uma subunidade mu do complexo adaptador de clatrina e se relaciona com resistência aos derivados da artemisinina e o gene pfaat1, que codifica uma proteína transportadora de aminoácidos e está envolvido na resistência à cloroquina. O objectivo primordial deste trabalho centrou-se na caracterização dos genes acima descritos e na avaliação do seu possível papel em mecanismos de quimio-resistência em populações parasitárias provenientes de três regiões endémicas: Ruanda, República Democrática de São Tomé e Príncipe (RDSTP) e Brasil. Identificaram-se e caracterizaram-se os polimorfismos existentes em ambos os genes. O gene pfaat1 mostrou ser um gene altamente conservado e não revelou ter qualquer relação com a resistência às 4-aminoquinolinas. Pelo contrário, o gene pfcmu revelou possuir uma maior diversidade genética, tendo-se identificado nove mutações pontuais e três inserções, no conjunto de todos os isolados estudados. As amostras analisadas permitiram constituir catorze haplótipos, cuja diversidade demonstrou ser mais elevada nos países Africanos em comparação com o Brasil (Hd = 0,964 ± 0,077, 0,750 ± 0,139 e 0,250 ± 0,180 no Ruanda, RDSTP e Brasil, respectivamente). Alguns dos polimorfismos identificados revelaram especificidade geográfica. Identificou-se uma associação significativa entre uma mutação no gene pfcmu (G479A) e a susceptibilidade in vitro à dihidroartemisinina, em isolados provenientes do Ruanda (p = 0.0207). Estes resultados sugerem que polimorfismos no gene pfcmu podem estar envolvidos nos mecanismos de resistência do parasita P. falciparum aos derivados da artemisinina. Por conseguinte, estudos futuros envolvendo este gene e as respostas aos derivados da artemisinina, revestem-se de especial importância no contexto actual de uma vigilância eficaz da resistência a estes compostos.
Description: Tese de mestrado, Microbiologia Clínica, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2010
URI: http://hdl.handle.net/10451/2380
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