Personalising anti malaria therapy through hand-held point of care nanotechnology devices. Individualiserad antimalaria terapi genom en handhållen nanoteknologisk analysutrustning. Minst en miljon människor, nästan alla små barn, dör varje år av malaria. Et litet antal kombinationsterapier, kollektivt kallade ACT (artemisinin combination therapy), utgör det centrala vapnet mot sjukdomen. Den mest använda ACT behandlingen i Afrika är Artemether-Lumefantrine (AL), som lanserades mycket framgångrikt för mindre än tio år sedan. Även om behandlingen fortfarande är effektiv, är det tydligt att malariaparasiten nu hittar vägar att undkomma behandlingens verkningar - resistens börjar uppkomma. Ny forskning har visat att en mutation i en gen men namnet pfmdr1 (P. falciparum multidrug resistance 1) påverkar behandlingseffekten av AL. Genen kodar för en transportör, ett protein som transporterar läkemedel i parasiten. Mutationen sker i aminosyreposition 86, vilken gör att aminosyran förändras från tyrosin (Y) till aspargin (N). Med N mutationen blir parasiten mindre känslig för AL. I det här projektet vill vi utveckla och utvärdera en ny teknik ? en liten analysapparat som snabbt kan analysera den infekterande parasitens genetiska karakteristika innan behandling sätts in. Apparaten bryter snabbt ner blodcellerna, extraherar DNAt och amplifierar en liten del av det DNA som kodar för position 86. De resulterande DNA bitarna skickas genom ett system av nanotrådar som emitterar olika ström styrkor när det interagerar med DNA kodande för N respektive Y. Hela proceduren tar 20 minuter. Apparaten är tänkt att kosta ca 300 ? och varje analys 1?, lika mycket som en ACT behandling. Analysen kommer att ge information till sjukvårdspersonalen om huruvida parasiterna som infekterat patienten är av N eller Y typ. Förutom kunskap om parasitens känslighet för AL, är analysen viktig i ytterligare ett avseende. Parasiter med genvarianten som kodar för N är mer känslig för en annan viktig ACT, Artesunat-Amodiaquin (ASAQ). Kunskapen om vilken aminosyra som finns i position 86 medför således att behandlingen kan väljas utifrån vilken behandling som förutses ha bäst effekt mot den infekterande parasiten. Parasiten har ingen utväg: den behandlas med AL om det är en 86Y parasit, ASAQ om parasiten har 86N. Projektet har tre faser: 1) Först ska apparaten optimeras i laboratoriet så att den har maximal prestanda avseende känslighet (för att kunna analysera även små populationer av cirkulerande parasiter)och specificitet (särskiljandet av genotyper utan tveksamheter). Det här kommer att göras med blandningar av parasiter som odlas i laboratoriet, samt med prover från kliniska studier. 2) En klinisk studie kommer att utföras. I studien kommer en del av patienterna att behandlas som vanligt, dvs AL kommer att ges utan kunskap om parasitens genuppsättning. Den andra delen av patienterna kommer att få behandling på basis av den infekterande parasitens genuppsättning: ASAQ om 86N hittas, AL om parasiten är av 86Y typ. Armarnas kliniska effekter kommer att jämföras. I den genetiskt styrda behandlings armen förväntas bättre behandlingseffekt. 3) Slutligen, i den sista fasen undersöks resistenta parasiter på jakten efter mutationer som kan ge ytterligare viktig information om parasitens resistens. Apparaten kan då utvecklas för analys av också dessa mutationer. De resistenta parasiterna kommer här från den kliniska studien dvs. från blod av patienterna med terapisvikt. Detta kommer att bli första gången individuell behandling ?personalised medicine? kommer att appliceras för malaria. Möjligheten att i framtiden optimera malariabehandlingen öppnar dörren för säkrare och mer effektivbehandling. Det kommer också att möjliggöra överföringen av 50 års forskning om resistensutveckling till praktisk klinisk användning för att bekämpa den dödliga malariaparasiten, Plasmodium falciparum:s resistens utveckling. Aim: to test the first point of care application of drug resistance molecular markers for optimal antimalarial treatment, through a novel nanotechnology-based device with the potential of allowing optimal, personalized, malaria chemotherapy. Three studies: 1- lab fine tuning of the hand-held device for point of care parasite analysis in terms of specificity and sensitivity for genetic polymorphism call, vs established methods; information feedback to the technology developers for machine optimization. The device will fastly genotype the parasite prior to treatment, giving information for optimal ACT choices. 2- The field (Mali): an artemether-lumefantrine (AL) vs artesunate-amodiaquine (ASAQ) efficacy trial will be conducted in high transmission regions of Mali. The pfmdr1 N86Y mutation will be used as the reference (86N allele: resistance to AL; 86Y allele: resistance to ASAQ). In one arm the infection is genotyped. If 86Y, it is treated with AL, if 86N, with ASAQ. In another arm AL and ASAQ are used randomly without support information, in accordance to the national guidelines for the treatment of uncomplicated malaria. An increased in efficacy, as well as decreased selection of resistance associated alleles is expected at arm1. 3- Finally, the output of the trial will be re-analysed with reference methods (PCR-RFLP, direct PCR amplicon sequencing) for the post-hoc evaluation of the specificity and sensitivity of the device in the field conditions