Abstract Malaria is one of the leading causes of illness and death globally. The vast majority of transcriptomic studies of the impact of malaria on human hosts have been conducted on populations of African ancestry suffering from Plasmodium falciparum infection, making it unclear whether biological responses observed in these studies can be generalised to other populations. Here, we perform differential expression analysis between healthy controls and malaria-infected patients within Indonesia, a country of over 260 million people which has substantial morbidity due to endemic malaria. We find that in samples infected with P. falciparum and P. vivax , there is an upregulation of genes involved in inflammation, the immediate early immune response, translation, and apoptosis. When comparing these findings to transcriptomic studies conducted in Africa (on P. falciparum ) and South America (on P. vivax ), we find that many pathways are shared. This is particularly apparent for receptor recognition and inflammation-related genes in P. falciparum and innate immune and chemokine-related genes in P. vivax infection. However, we also find that many genes are unique to the Indonesian population, particularly those involved in RNA processing, splicing, and cell surface receptor genes. This study provides a more comprehensive view of malaria infection outside of Africa and contributes to a better characterisation of malaria pathogenesis within humans across a range of genetic architectures.

Pathogens found within local environments are a major cause of morbidity and mortality. This is particularly true in Indonesia, where infectious diseases such as malaria or dengue are a significant part of the disease burden. Unequal investment in medical funding throughout Indonesia, particularly in rural areas, has resulted in under-reporting of cases, making surveillance challenging. Here, we use transcriptome data from 117 healthy individuals living on the islands of Mentawai, Sumba, and the Indonesian side of New Guinea Island to explore which pathogens are present within whole blood. We detect a range of taxa within RNA-sequencing data generated from whole blood and find that two pathogens---Flaviviridae and Plasmodium---are the most predominantly abundant, both of which are most pronounced in the easternmost island within our Indonesian dataset. We also compare the Indonesian data to two other cohorts from Mali and UK and find a distinct microbiome profile for each group. This study provides a framework for RNA-seq as a possible retrospective surveillance tool and an insight to what makes up the transient human blood microbiome.

Indonesia is the world's fourth most populous country, host to striking levels of human diversity, regional patterns of admixture, and varying degrees of introgression from both Neanderthals and Denisovans. However, it has been largely excluded from the human genomics sequencing boom of the last decade. To serve as a benchmark dataset of molecular phenotypes across the region, we generated genome-wide CpG methylation and gene expression measurements in over 100 individuals from three locations that capture the major genomic and geographical axes of diversity across the Indonesian archipelago. Investigating between- and within-island differences, we find up to 10% of tested genes are differentially expressed between the islands of Mentawai (Sumatra) and New Guinea. Variation in gene expression is closely associated with DNA methylation, with expression levels of 9.7% of genes strongly correlating with nearby CpG methylation, and many of these genes being differentially expressed between islands. Genes identified in our differential expression and methylation analyses are enriched in pathways involved in immunity, highlighting Indonesia tropical role as a source of infectious disease diversity and the strong selective pressures these diseases have exerted on humans. Finally, we identify robust within-island variation in DNA methylation and gene expression, likely driven by very local environmental differences across sampling sites. Together, these results strongly suggest complex relationships between DNA methylation, transcription, archaic hominin introgression and immunity, all jointly shaped by the environment. This has implications for the application of genomic medicine, both in critically understudied Indonesia and globally, and will allow a better understanding of the interacting roles of genomic and environmental factors shaping molecular and complex phenotypes.