Ítem
Acceso Abierto
Real-time malaria detection in the Amazon rainforest via drone-collected eDNA and portable qPCR
Título de la revista
Autores
Aden Ip, Yin Cheong
Montemartini, Luca
Marc Chang, Jia Jin
Desiderato, Andrea
Franco-Sierra, Nicolas D.
Geckeler, Christian
Gonzalez Herrera, Mailyn Adriana
Gregorini, Michele
Jucker, Meret
Kirchgeorg, Steffen
Fecha
2025-06-21
Directores
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Resumen
El riesgo de malaria zoonótica en las interfaces entre humanos, fauna silvestre y ambiente requiere sistemas de vigilancia que integren señales procedentes de reservorios, vectores y el entorno. En este estudio se combinó un enfoque de muestreo de ADN ambiental (eDNA) en el dosel forestal mediante drones con PCR cuantitativa portátil (qPCR) para detectar ADN de Plasmodium in situ durante un ejercicio de campo de 24 horas en la selva amazónica. Se emplearon hisopos estériles descendidos por dron al dosel, los cuales fueron procesados con un ensayo multiplex pan-Plasmodium dirigido a cinco especies de Plasmodium que infectan a humanos, con un límite de detección de 0,2 parásitos/µL. De 12 muestras analizadas, una muestra del dosel amplificó de forma consistente, mientras que los controles positivos funcionaron adecuadamente y las demás muestras ambientales y controles en blanco resultaron negativas. Registros acústicos pasivos confirmaron la presencia simultánea de monos aulladores (Alouatta spp.), reconocidos como reservorios, aunque no se capturaron mosquitos Anopheles en las trampas de dosel instaladas de manera paralela. El flujo completo de trabajo, desde el despliegue del dron hasta la obtención del resultado diagnóstico por qPCR, tuvo una duración promedio de 1,5 horas por ensayo y no requirió cadena de frío. Esta prueba de concepto demuestra que es posible recuperar ADN de parásitos intracelulares desde superficies del dosel y obtener resultados en tiempo real, aportando información temprana a escala de paisaje para orientar la vigilancia vectorial en zonas remotas. El enfoque propuesto operacionaliza el paradigma de Una Salud al integrar señales ambientales, de fauna silvestre y de vectores en una sola plataforma tecnológica, representando un cambio desde una vigilancia reactiva y sectorial hacia una inteligencia integrada y proactiva sobre patógenos en la interfaz humano-animal-ambiente.
Abstract
Zoonotic malaria risk at human-wildlife-environment interfaces requires surveillance that integrates signals from reservoirs, vectors and the environment. We coupled a drone-based environmental DNA (eDNA) canopy swab bing approach with portable quantitative PCR (qPCR) to detect Plasmodium DNA in situ during a 24-h field exercise in the Amazon rainforest. Drone-lowered sterile swabs into the canopy, which were then extracted and subjected to a multiplex pan-Plasmodium assay targeting five human-infecting Plasmodium species (limit of detection 0.2 parasites μL 1). Of 12 samples (10 canopy swabs, 2 field blanks; 13 total runs including repeats), one canopy swab amplified in duplicate (Ct =28.7 and 29.23), while positive controls amplified as expected (Ct =30.82 and 31.11) and all other environmental samples and blanks were negative. Passive acoustics confirmed co-occurring howler monkeys (Alouatta spp.), a known reservoir, whereas Anopheles mosquitoes were not recovered from concurrently deployed insect canopy traps. The end-to-end workflow, from drone deployment to qPCR diagnostic readout, averaged 1.5 h per assay, without requiring cold-chain logistics. This proof-of-concept demonstrates that intracellular parasite DNA can be recovered from canopy surfaces and read out in real-time, providing upstream, landscape-level intelligence to guide targeted vector surveillance in remote settings. Our approach operationalizes One Health by integrating environmental, wildlife, and vector signals within a single technological platform, representing a paradigm shift from reactive, sector-specific surveillance to proactive, integrated pathogen intelligence across the human-animal-environment interface.
Palabras clave
Comunidades indígenas , Plasmodium , Derrame , Hisopos de superficie , Zoonosis ADN ambiental , Selva amazónica , Laboratorio móvil , Una Salud Parásitos
Keywords
Indigenous communities , Plasmodium , Spillover , Surface swabbing , Zoonosis , Environmental DNA , Amazon rainforest , Mobile laboratory , One Health Parasites
