间日疟原虫(Plasmodium vivax)是热带地区疟疾的主要病原体之一,其独特之处在于感染后可形成休眠于肝脏的休眠子(hypnozoites),这些休眠子可在初次感染数周至数月后重新激活,导致疟疾复发。根治性治疗(radical cure)需要联合杀灭血液期与肝脏期寄生虫的药物,其中8-氨基喹啉类药物如伯氨喹(primaquine)和他非诺喹(tafenoquine)是唯一可杀灭休眠子的药物。然而,这些药物在G6PD缺乏个体中可能引发严重溶血,因此在实际应用中需进行G6PD活性检测。本研究旨在通过数学建模,从临床试验数据中估计不同伯氨喹和他非诺喹方案的休眠子清除率,并模拟其在不同传播场景下的社区层面效果,为疟疾根治干预提供科学依据。
研究分为两个主要部分:首先,开发了间日疟原虫复发模型(PvRM),通过贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法,对公开的临床试验数据进行拟合,从而估计不同剂量和疗程的伯氨喹与他非诺喹的休眠子清除率(hypnozoiticidal efficacy)。其次,使用已有的间日疟原虫个体传播模型(PvIBM)模拟在不同传播强度、季节性及医疗寻求行为条件下,实施根治性治疗对社区疟疾流行率的5年影响。研究纳入了多种根治性治疗方案,包括伯氨喹3.5 mg/kg与7 mg/kg,分别在7天或14天内服用;他非诺喹5 mg/kg与7.5 mg/kg单剂量;以及一个理论上的完美药物“magic bullet”——无禁忌症、100%清除休眠子。模型假设所有患者均接受氯喹治疗血液期寄生虫,并根据G6PD活性与服药依从性等因素,计算每位患者的休眠子清除有效性(effectiveness)。在社区传播模拟中,研究还考虑了根治性治疗对复发率与再感染率的双重影响,以及不同服药依从性对疗效的调节。结果显示,高剂量伯氨喹(7 mg/kg,14天)的休眠子清除率最高(99.1%),其次是7天高剂量伯氨喹(96.3%),而低剂量伯氨喹(3.5 mg/kg)清除率较低(72.3%)。他非诺喹在5 mg/kg单剂量清除率为62.4%,而在7.5 mg/kg时提高至87.5%。模拟显示,在低传播地区,根治性治疗可使PCR检测的疟疾流行率下降74–79%,而在高传播地区,下降幅度仅为17–20%。若服药依从性提高(7天方案达90%,14天方案达80%),伯氨喹治疗在高传播地区的5年PCR流行率下降幅度可达12–18%。研究还强调,即使在高剂量方案下,若服药依从性差,其根治效果将大打折扣。此外,研究团队通过敏感性分析验证了模型的稳定性,确保不同传播设定下的结果一致性。
该研究通过数学建模和临床数据整合,系统评估了伯氨喹与他非诺喹在不同剂量与疗程下的休眠子清除率,并模拟了其在社区层面的传播控制效果。研究发现,高剂量方案(如伯氨喹7 mg/kg)具有接近完美的清除效果,但其在社区中的实际效果受G6PD检测普及率与服药依从性限制。在低传播地区,根治性治疗可显著降低疟疾流行率;而在高传播地区,需通过提升服药依从性与检测覆盖率才能实现类似效果。研究还指出,在初步控制传播后,逐步转向高剂量方案可能有助于推动P. vivax的根除。该成果为疟疾控制政策提供了定量依据,支持在不同传播强度下优化根治性治疗策略。