Koncem 60. let, v době vrcholící války ve Vietnamu, čelila vietnamská vláda vážné krizi. Bylo ztrátu dalších vojáků kvůli malárii než k válce samotné. Chlorochin, antimalarikum používané po desetiletí, ztratilo svou účinnost, protože Plasmodium falciparum parazit malárie, se vůči němu stal odolným. Vietnam zoufale hledající řešení požádal Čínu o pomoc. Čínská vláda tak zahájila Projekt 523národní úsilí o screening nových antimalarických sloučenin, které by mohly bojovat s tímto parazitem.
V rámci projektu 523 se spojily stovky vědců z celé Číny, aby hledali nový lék. Testovali tisíce látek včetně syntetických sloučenin, minerálů a extraktů z tradičních léčivých rostlin v naději, že najdou něco, co by mohlo fungovat. Během tohoto masivního úsilí se ve starých lékařských textech, které výzkumníci konzultovali, stále znovu objevoval jeden detail: opakované zmínky o rostlině zvané „Qinghao“ (Artemisia annua). I když výtažky z této rostliny vykazovaly určitou schopnost zmírňovat příznaky malárie, výsledky byly slabé a nekonzistentní. A přesto tu byla skutečnost, že qinghao se znovu a znovu objevovalo v tradičních lécích.
Průlom
Průlom nastal, když výzkumník jmenoval Tu You Youfarmaceutický chemik z Akademie tradiční čínské medicíny v Pekingu byl požádán, aby vedl tým studující bylinné léky. Tu neměla doktorát ani lékařský titul, což bylo pro vědkyni vedoucí tak důležitý projekt neobvyklé, ale měla hluboké vzdělání jak v moderní farmakologii, tak v klasické čínské medicíně.
Při kontrole lékařských textů, ona narazil na recept ve starém, 1630 let starém čínském textu nazvaném ‚Zhouhou Beiji Fang‘ (‘Pohotovostní předpisy udržované v rukávu‘): „Vezmi si hrst qinghao, namoč ho do vody, vyždímej šťávu a vypij.“ Bylo to zarážející, protože většina tradičních metod extrakce se spoléhala na vaření bylin. Tu si uvědomil, že pokud starověcí lékaři konkrétně používali studenou vodu, mohlo to být proto, že teplo zničilo účinnou látku rostliny. To by také mohlo vysvětlovat, proč dřívější extrakty z horké vody měly tak rozporuplné výsledky.
Na základě tohoto poznatku přešla na proces nízkoteplotní extrakce pomocí studeného organického rozpouštědla, éteru. Poprvé tým získal čirý, vysoce aktivní extrakt obsahující sloučeninu, která bude později pojmenována artemisinin.
Artemisinin ukázal ohromující výsledky v laboratorních testech a časném klinickém použití. Zbavila parazitů malárie z krve nebývalou rychlostí, často během jednoho dne. Byl mnohem účinnější než existující léky a fungoval dokonce i proti kmenům odolným vůči chlorochinu, které ničily Vietnam.
Stoupající příliv
Po několik let však Čína objev do značné míry tajila, protože Projekt 523 byl vojenským programem. Teprve v roce 1981, na setkání Světové zdravotnické organizace v Pekingu, čínští vědci konečně prezentovali svá data mezinárodnímu společenství. Jakmile jiní vědci potvrdili její účinnost, sloučenina, později rafinovaná do moderních kombinovaných terapií na bázi artemisininu, se stala základním kamenem celosvětového úsilí o antimalariku a Tu Youyou se zapsala do dějin historie tím, že se stala první Číňankou, které byla v roce 2015 udělena Nobelova cena za medicínu.
Na konci roku 2000 si však svět začal všímat stejného problému s artemisininem, kterému Vietnam kdysi čelil s chlorochinem. Po letech opakovaného a rozšířeného užívání, zejména v regionech, kde byl přenos malárie relativně nízký, umožnilo časté užívání léku vznik rezistentních parazitů a začaly se objevovat první známky selhání léčby.
Kolem roku 2007-2010 si lékaři v západní Kambodži všimli, že pacienti léčení terapiemi na bázi artemisininu se již třetí den léčby nezbavují parazitů. Zdravotníci brzy dokumentovali podobné případy v Thajsku, Laosu, Vietnamu a Myanmaru. Vědci nakonec vysledovali tento pokles schopnosti reagovat na specifické genetické mutace u parazita, nejčastěji v genu tzv. kelch13. Artemisinin normálně funguje tak, že uvnitř buněk parazita vytváří reaktivní molekuly, které poškozují základní proteiny, ale kelch13 mutace umožnily parazitovi dočasně vstoupit do druhu pomalu rostoucího režimu přežití a získat tak čas, dokud krátkodobá artemisininová složka zmizí.
Naštěstí postižené země zareagovaly rychle: zintenzivnily dohled, změnily léčebnou politiku, když kombinace léků začaly selhávat, posílily diagnostiku a léčbu na úrovni komunity a zahájily cílené kampaně na odstranění malárie. I když tyto koordinované snahy neodstranily rezistenci vůči artemisininu, podařilo se jim omezit její šíření a zabránit další eskalaci krize nebo jejímu globálnímu rozšíření. Výsledkem je, že kombinované terapie založené na artemisininu zůstaly ve většině regionů účinné a získaly svět drahocenný čas na reakci na rezistenci objevující se jinde.
Tu You You. | Fotografický kredit: AFP
Genové mutace
Nyní však a nové studium zveřejněno v časopise eLife zdokumentoval vzestup rezistence k artemisininu v Africe a vykazuje včasné varovné signály nápadně podobné tomu, co zažila jihovýchodní Asie před 10-15 lety. V této rozsáhlé analýze výzkumníci sestavili kelch13 genové sekvence z celkem 1,1 000 vzorků parazitů malárie ze 73 zemí a za 43 let z různých databází. Aby tým identifikoval geografické vzorce šíření, rozdělil tyto země do 13 skupin populace: Jižní Amerika, západní Afrika, střední Afrika, severní Afrika, severovýchodní Afrika, východní Afrika, jižní Afrika, západní Asie, východní jižní Asie, Dálná východní jižní Asie, západní jihovýchodní Asie, východní jihovýchodní Asie a Oceánie. Skupina poté analyzovala genetické informace, výsledky léčby v čase a geografických lokalitách, aby identifikovala, které oblasti světa začínají vykazovat mutace spojené s rezistencí na artemisinin a jak se tyto mutace šíří.
Na základě této analýzy to vědci zjistili kelch13 mutace spojené s rezistencí vůči artemisininu byly silně koncentrovány v jihovýchodní Asii, kde byla prevalence ve skutečnosti velmi vysoká: 52 % vzorků ve východní jihovýchodní Asii a 35 % v západní jihovýchodní Asii neslo a kelch13 mutace znepokojení. Stejně tak studie také identifikovala rostoucí frekvence mutací rezistence na artemisinin v severovýchodní Africe, kde přibližně 10 % vzorků mělo kelch13 mutace, zejména ve Rwandě, Ugandě, Tanzanii, Eritreji, Súdánu a Etiopii. Na druhé straně ostatní regiony měly velmi nízké úrovně markerů rezistence: kolem 2 % v západní a střední Africe, 1 % v jižní Africe a obvykle pod 1 % ve většině ostatních oblastí, včetně Jižní Ameriky, západní Asie a jižní Asie.
Kromě dobře známých markerů artemisininové rezistence tým identifikoval 492 unikátních mutací v kelch13 které by mohly potenciálně ovlivnit rezistenci na artemisinin.
Vědci také zkoumali, jak se tento odpor objevuje a šíří v různých částech světa, zejména v Africe. Pozorovali, že několik kelch13 mutace, které byly dříve pozorovány pouze v jihovýchodní Asii, se objevily nezávisle ve východní Africe, včetně Rwandy, Ugandy, Tanzanie, Eritrey, Súdánu a Etiopie. Tyto mutace nebyly „importovány“ z Asie, ale spíše se zdálo, že vznikají samy o sobě.
Vhoďte vzorky
To je znepokojivé, protože to znamená, že jakékoli místo s intenzivním užíváním artemisininu a příznivými podmínkami – jako je nedostatečná adherence, užívání jednoho léku, malý počet cirkulujících kmenů a/nebo slabý dohled – by se mohlo stát novým ohniskem rezistence. Práce také poznamenala, že v některých z těchto oblastí se frekvence markerů rezistence postupně zvyšovala. Autoři však dodali, že vzhledem k tomu, že většina ostatních částí Afriky stále vykazovala velmi nízkou úroveň rezistence, může být čas zasáhnout, než se problém rozšíří.
Na základě těchto dat práce také vysvětlila, jak se šíření lékové rezistence řídilo evolučními principy. Paraziti rezistentní na artemisinin přežívají během léčby déle, což zvyšuje jejich šance na přenos na komáry a poté na nové lidi. Jakmile tyto rezistentní kmeny začnou v prostředí dominovat, je obtížnější zvrátit účinky, jak bylo vidět dříve u chlorochinu.
Důležité je, že zatímco soubor dat této velikosti umožnil výzkumníkům zaznamenat jasné trendy v tom, jak se mutace rezistence na artemisinin šíří, odhalil také důležité mezery a zkreslení. Pandemie COVID-19 a následné snížení financování malárie způsobily, že počet vzorků malárie po roce 2019 prudce poklesl. Po roce 2019 nebyly žádné vzorky z jihovýchodní Asie, přestože tato oblast byla historicky epicentrem rezistence. A ve vzorcích z Afriky a jihovýchodní Asie byly některé země a roky zastoupeny mnohem lépe než jiné.
Dále, protože různé laboratoře používaly různé genetické testovací metody, z nichž některé jsou méně citlivé, mohlo dojít k opomenutí určitých vzácných mutací. Tato omezení znamenají, že zatímco soubor dat je dostatečně velký, aby odhalil smysluplné vzorce, zjištění je třeba interpretovat opatrně.
Pěstování Artemisia annua v Západní Virginii, USA, v roce 2005. | Fotografický kredit: Jorge Ferreira
Kritické období
To znamená, že na základě svých zjištění výzkumníci nastínili několik naléhavých priorit do budoucna. Zahrnují zlepšení genetického dohledu v celé Africe, rychlé sdílení dat, sledování rezistence na partnerské léky a přípravu na změny v léčebné politice, pokud se některé mutace stanou běžnějšími. Tým také vyzval k větším investicím do kontroly malárie, protože silný dohled a včasné zásahy závisí na trvalém financování.
Dokument přidává svůj hlas k rostoucímu konsenzu v komunitě zabývající se výzkumem malárie, že Afrika vstupuje do kritického období, kdy by rozhodná akce mohla ještě zabránit druhu rozsáhlé krize odporu, která byla dříve pozorována v jihovýchodní Asii. Začátkem tohoto roku v a Vědecké pokroky Další výzkumná skupina také varovala, že rané vzorce, které se nyní objevují ve východní Africe, úzce odrážejí vzestup rezistence na artemisinin v jihovýchodní Asii před více než deseti lety. A tvrdili, že bez včasného zásahu, zejména zavedení rozmanitějších tříd léků do léčebného režimu, by se tyto rezistentní kmeny mohly rozšířit a ohrozit účinnost terapií na bázi artemisininu – současné světové páteře proti malárii.
Kolektivní konsenzus? Je zapotřebí naléhavě koordinované akce. To znamená, že země potřebují diverzifikovat užívání drog, zlepšit dohled a být schopny agilním způsobem měnit léčebné strategie. Jinak by se krize odporu mohla stát nezvladatelnou.
Příběh o objevu artemisininu je legendou: kus starověké moudrosti, která zachránila svět před chlorochinovou krizí. Ale pokud nás tento příběh něčemu naučí, pak to, jak rychle může samolibost nahlodat pokrok. Dnes stojí svět na podobné křižovatce s artemisininem a tentokrát by bylo pošetilé doufat v další zázrak a nejednat.
Arun Panchapakesan je odborným asistentem v YR Gaitonde Center for AIDS Research and Education, Chennai.
