Transmission intensity affects almost all aspects of malaria epidemiology and the impact of malaria on human populations. Maps of transmission intensity are necessary to identify populations at different levels of risk and to evaluate objectively options for disease control. To remain relevant operationally, such maps must be updated frequently. Following the first global effort to map Plasmodium falciparum malaria endemicity in 2007, this paper describes the generation of a new world map for the year 2010. This analysis is extended to provide the first global estimates of two other metrics of transmission intensity for P. falciparum that underpin contemporary questions in malaria control: the entomological inoculation rate (Pf EIR) and the basic reproductive number (PfR). Annual parasite incidence data for 13,449 administrative units in 43 endemic countries were sourced to define the spatial limits of P. falciparum transmission in 2010 and 22,212 P. falciparum parasite rate (Pf PR) surveys were used in a model-based geostatistical (MBG) prediction to create a continuous contemporary surface of malaria endemicity within these limits. A suite of transmission models were developed that link Pf PR to Pf EIR and PfR and these were fitted to field data. These models were combined with the Pf PR map to create new global predictions of Pf EIR and PfR. All output maps included measured uncertainty. An estimated 1.13 and 1.44 billion people worldwide were at risk of unstable and stable P. falciparum malaria, respectively. The majority of the endemic world was predicted with a median Pf EIR of less than one and a median PfRc of less than two. Values of either metric exceeding 10 were almost exclusive to Africa. The uncertainty described in both Pf EIR and PfR was substantial in regions of intense transmission. The year 2010 has a particular significance as an evaluation milestone for malaria global health policy. The maps presented here contribute to a rational basis for control and elimination decisions and can serve as a baseline assessment as the global health community looks ahead to the next series of milestones targeted at 2015.

BackgroundReliable estimates of populations affected by diseases are necessary to guide efficient allocation of public health resources. Sickle haemoglobin (HbS) is the most common and clinically significant haemoglobin structural variant, but no contemporary estimates exist of the global populations affected. Moreover, the precision of available national estimates of heterozygous (AS) and homozygous (SS) neonates is unknown. We aimed to provide evidence-based estimates at various scales, with uncertainty measures.MethodsUsing a database of sickle haemoglobin surveys, we created a contemporary global map of HbS allele frequency distribution within a Bayesian geostatistical model. The pairing of this map with demographic data enabled calculation of global, regional, and national estimates of the annual number of AS and SS neonates. Subnational estimates were also calculated in data-rich areas.FindingsOur map shows subnational spatial heterogeneities and high allele frequencies across most of sub-Saharan Africa, the Middle East, and India, as well as gene flow following migrations to western Europe and the eastern coast of the Americas. Accounting for local heterogeneities and demographic factors, we estimated that the global number of neonates affected by HbS in 2010 included 5 476 000 (IQR 5 291 000–5 679 000) AS neonates and 312 000 (294 000–330 000) SS neonates. These global estimates are higher than previous conservative estimates. Important differences predicted at the national level are discussed.InterpretationHbS will have an increasing effect on public health systems. Our estimates can help countries and the international community gauge the need for appropriate diagnoses and genetic counselling to reduce the number of neonates affected. Similar mapping and modelling methods could be used for other inherited disorders.FundingThe Wellcome Trust.

Global maps, in particular those based on vector distributions, have long been used to help visualise the global extent of malaria. Few, however, have been created with the support of a comprehensive and extensive evidence-based approach.Here we describe the generation of a global map of the dominant vector species (DVS) of malaria that makes use of predicted distribution maps for individual species or species complexes.Our global map highlights the spatial variability in the complexity of the vector situation. In Africa, An. gambiae, An. arabiensis and An. funestus are co-dominant across much of the continent, whereas in the Asian-Pacific region there is a highly complex situation with multi-species coexistence and variable species dominance.The competence of the mapping methodology to accurately portray DVS distributions is discussed. The comprehensive and contemporary database of species-specific spatial occurrence (currently available on request) will be made directly available via the Malaria Atlas Project (MAP) website from early 2012.

This is the second in a series of three articles documenting the geographical distribution of 41 dominant vector species (DVS) of human malaria. The first paper addressed the DVS of the Americas and the third will consider those of the Asian Pacific Region. Here, the DVS of Africa, Europe and the Middle East are discussed. The continent of Africa experiences the bulk of the global malaria burden due in part to the presence of the An. gambiae complex. Anopheles gambiae is one of four DVS within the An. gambiae complex, the others being An. arabiensis and the coastal An. merus and An. melas. There are a further three, highly anthropophilic DVS in Africa, An. funestus, An. moucheti and An. nili. Conversely, across Europe and the Middle East, malaria transmission is low and frequently absent, despite the presence of six DVS. To help control malaria in Africa and the Middle East, or to identify the risk of its re-emergence in Europe, the contemporary distribution and bionomics of the relevant DVS are needed.A contemporary database of occurrence data, compiled from the formal literature and other relevant resources, resulted in the collation of information for seven DVS from 44 countries in Africa containing 4234 geo-referenced, independent sites. In Europe and the Middle East, six DVS were identified from 2784 geo-referenced sites across 49 countries. These occurrence data were combined with expert opinion ranges and a suite of environmental and climatic variables of relevance to anopheline ecology to produce predictive distribution maps using the Boosted Regression Tree (BRT) method.The predicted geographic extent for the following DVS (or species/suspected species complex*) is provided for Africa: Anopheles (Cellia) arabiensis, An. (Cel.) funestus*, An. (Cel.) gambiae, An. (Cel.) melas, An. (Cel.) merus, An. (Cel.) moucheti and An. (Cel.) nili*, and in the European and Middle Eastern Region: An. (Anopheles) atroparvus, An. (Ano.) labranchiae, An. (Ano.) messeae, An. (Ano.) sacharovi, An. (Cel.) sergentii and An. (Cel.) superpictus*. These maps are presented alongside a bionomics summary for each species relevant to its control.

Background Current understanding of the spatial epidemiology and geographical distribution of Plasmodium vivax is far less developed than that for P. falciparum, representing a barrier to rational strategies for control and elimination. Here we present the first systematic effort to map the global endemicity of this hitherto neglected parasite. Methodology and Findings We first updated to the year 2010 our earlier estimate of the geographical limits of P. vivax transmission. Within areas of stable transmission, an assembly of 9,970 geopositioned P. vivax parasite rate (PvPR) surveys collected from 1985 to 2010 were used with a spatiotemporal Bayesian model-based geostatistical approach to estimate endemicity age-standardised to the 1–99 year age range (PvPR1–99) within every 5×5 km resolution grid square. The model incorporated data on Duffy negative phenotype frequency to suppress endemicity predictions, particularly in Africa. Endemicity was predicted within a relatively narrow range throughout the endemic world, with the point estimate rarely exceeding 7% PvPR1–99. The Americas contributed 22% of the global area at risk of P. vivax transmission, but high endemic areas were generally sparsely populated and the region contributed only 6% of the 2.5 billion people at risk (PAR) globally. In Africa, Duffy negativity meant stable transmission was constrained to Madagascar and parts of the Horn, contributing 3.5% of global PAR. Central Asia was home to 82% of global PAR with important high endemic areas coinciding with dense populations particularly in India and Myanmar. South East Asia contained areas of the highest endemicity in Indonesia and Papua New Guinea and contributed 9% of global PAR. Conclusions and Significance This detailed depiction of spatially varying endemicity is intended to contribute to a much-needed paradigm shift towards geographically stratified and evidence-based planning for P. vivax control and elimination.

It has been 100 years since the first report of sickle haemoglobin (HbS). More than 50 years ago, it was suggested that the gene responsible for this disorder could reach high frequencies because of resistance conferred against malaria by the heterozygous carrier state. This traditional example of balancing selection is known as the 'malaria hypothesis'. However, the geographical relationship between the transmission intensity of malaria and associated HbS burden has never been formally investigated on a global scale. Here, we use a comprehensive data assembly of HbS allele frequencies to generate the first evidence-based map of the worldwide distribution of the gene in a Bayesian geostatistical framework. We compare this map with the pre-intervention distribution of malaria endemicity, using a novel geostatistical area-mean comparison. We find geographical support for the malaria hypothesis globally; the relationship is relatively strong in Africa but cannot be resolved in the Americas or in Asia. Sixty years ago it was suggested that the sickle cell disease mutation survives because the heterozygous genotype confers resistance to malaria, resulting in correlation of the two geographical distributions. The authors use a new global assembly of sickle allele frequencies to support this hypothesis at the global scale.

Background Efficient allocation of resources to intervene against malaria requires a detailed understanding of the contemporary spatial distribution of malaria risk. It is exactly 40 y since the last global map of malaria endemicity was published. This paper describes the generation of a new world map of Plasmodium falciparum malaria endemicity for the year 2007. Methods and Findings A total of 8,938 P. falciparum parasite rate (PfPR) surveys were identified using a variety of exhaustive search strategies. Of these, 7,953 passed strict data fidelity tests for inclusion into a global database of PfPR data, age-standardized to 2–10 y for endemicity mapping. A model-based geostatistical procedure was used to create a continuous surface of malaria endemicity within previously defined stable spatial limits of P. falciparum transmission. These procedures were implemented within a Bayesian statistical framework so that the uncertainty of these predictions could be evaluated robustly. The uncertainty was expressed as the probability of predicting correctly one of three endemicity classes; previously stratified to be an informative guide for malaria control. Population at risk estimates, adjusted for the transmission modifying effects of urbanization in Africa, were then derived with reference to human population surfaces in 2007. Of the 1.38 billion people at risk of stable P. falciparum malaria, 0.69 billion were found in Central and South East Asia (CSE Asia), 0.66 billion in Africa, Yemen, and Saudi Arabia (Africa+), and 0.04 billion in the Americas. All those exposed to stable risk in the Americas were in the lowest endemicity class (PfPR2−10 ≤ 5%). The vast majority (88%) of those living under stable risk in CSE Asia were also in this low endemicity class; a small remainder (11%) were in the intermediate endemicity class (PfPR2−10 > 5 to < 40%); and the remaining fraction (1%) in high endemicity (PfPR2−10 ≥ 40%) areas. High endemicity was widespread in the Africa+ region, where 0.35 billion people are at this level of risk. Most of the rest live at intermediate risk (0.20 billion), with a smaller number (0.11 billion) at low stable risk. Conclusions High levels of P. falciparum malaria endemicity are common in Africa. Uniformly low endemic levels are found in the Americas. Low endemicity is also widespread in CSE Asia, but pockets of intermediate and very rarely high transmission remain. There are therefore significant opportunities for malaria control in Africa and for malaria elimination elsewhere. This 2007 global P. falciparum malaria endemicity map is the first of a series with which it will be possible to monitor and evaluate the progress of this intervention process.

The final article in a series of three publications examining the global distribution of 41 dominant vector species (DVS) of malaria is presented here. The first publication examined the DVS from the Americas, with the second covering those species present in Africa, Europe and the Middle East. Here we discuss the 19 DVS of the Asian-Pacific region. This region experiences a high diversity of vector species, many occurring sympatrically, which, combined with the occurrence of a high number of species complexes and suspected species complexes, and behavioural plasticity of many of these major vectors, adds a level of entomological complexity not comparable elsewhere globally. To try and untangle the intricacy of the vectors of this region and to increase the effectiveness of vector control interventions, an understanding of the contemporary distribution of each species, combined with a synthesis of the current knowledge of their behaviour and ecology is needed. Expert opinion (EO) range maps, created with the most up-to-date expert knowledge of each DVS distribution, were combined with a contemporary database of occurrence data and a suite of open access, environmental and climatic variables. Using the Boosted Regression Tree (BRT) modelling method, distribution maps of each DVS were produced. The occurrence data were abstracted from the formal, published literature, plus other relevant sources, resulting in the collation of DVS occurrence at 10116 locations across 31 countries, of which 8853 were successfully geo-referenced and 7430 were resolved to spatial areas that could be included in the BRT model. A detailed summary of the information on the bionomics of each species and species complex is also presented. This article concludes a project aimed to establish the contemporary global distribution of the DVS of malaria. The three articles produced are intended as a detailed reference for scientists continuing research into the aspects of taxonomy, biology and ecology relevant to species-specific vector control. This research is particularly relevant to help unravel the complicated taxonomic status, ecology and epidemiology of the vectors of the Asia-Pacific region. All the occurrence data, predictive maps and EO-shape files generated during the production of these publications will be made available in the public domain. We hope that this will encourage data sharing to improve future iterations of the distribution maps.

Primaquine is a key drug for malaria elimination. In addition to being the only drug active against the dormant relapsing forms of Plasmodium vivax, primaquine is the sole effective treatment of infectious P. falciparum gametocytes, and may interrupt transmission and help contain the spread of artemisinin resistance. However, primaquine can trigger haemolysis in patients with a deficiency in glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDd). Poor information is available about the distribution of individuals at risk of primaquine-induced haemolysis. We present a continuous evidence-based prevalence map of G6PDd and estimates of affected populations, together with a national index of relative haemolytic risk.Representative community surveys of phenotypic G6PDd prevalence were identified for 1,734 spatially unique sites. These surveys formed the evidence-base for a Bayesian geostatistical model adapted to the gene's X-linked inheritance, which predicted a G6PDd allele frequency map across malaria endemic countries (MECs) and generated population-weighted estimates of affected populations. Highest median prevalence (peaking at 32.5%) was predicted across sub-Saharan Africa and the Arabian Peninsula. Although G6PDd prevalence was generally lower across central and southeast Asia, rarely exceeding 20%, the majority of G6PDd individuals (67.5% median estimate) were from Asian countries. We estimated a G6PDd allele frequency of 8.0% (interquartile range: 7.4-8.8) across MECs, and 5.3% (4.4-6.7) within malaria-eliminating countries. The reliability of the map is contingent on the underlying data informing the model; population heterogeneity can only be represented by the available surveys, and important weaknesses exist in the map across data-sparse regions. Uncertainty metrics are used to quantify some aspects of these limitations in the map. Finally, we assembled a database of G6PDd variant occurrences to inform a national-level index of relative G6PDd haemolytic risk. Asian countries, where variants were most severe, had the highest relative risks from G6PDd.G6PDd is widespread and spatially heterogeneous across most MECs where primaquine would be valuable for malaria control and elimination. The maps and population estimates presented here reflect potential risk of primaquine-associated harm. In the absence of non-toxic alternatives to primaquine, these results represent additional evidence to help inform safe use of this valuable, yet dangerous, component of the malaria-elimination toolkit. Please see later in the article for the Editors' Summary.

Background A research priority for Plasmodium vivax malaria is to improve our understanding of the spatial distribution of risk and its relationship with the burden of P. vivax disease in human populations. The aim of the research outlined in this article is to provide a contemporary evidence-based map of the global spatial extent of P. vivax malaria, together with estimates of the human population at risk (PAR) of any level of transmission in 2009. Methodology The most recent P. vivax case-reporting data that could be obtained for all malaria endemic countries were used to classify risk into three classes: malaria free, unstable (<0.1 case per 1,000 people per annum (p.a.)) and stable (≥0.1 case per 1,000 p.a.) P. vivax malaria transmission. Risk areas were further constrained using temperature and aridity data based upon their relationship with parasite and vector bionomics. Medical intelligence was used to refine the spatial extent of risk in specific areas where transmission was reported to be absent (e.g., large urban areas and malaria-free islands). The PAR under each level of transmission was then derived by combining the categorical risk map with a high resolution population surface adjusted to 2009. The exclusion of large Duffy negative populations in Africa from the PAR totals was achieved using independent modelling of the gene frequency of this genetic trait. It was estimated that 2.85 billion people were exposed to some risk of P. vivax transmission in 2009, with 57.1% of them living in areas of unstable transmission. The vast majority (2.59 billion, 91.0%) were located in Central and South East (CSE) Asia, whilst the remainder were located in America (0.16 billion, 5.5%) and in the Africa+ region (0.10 billion, 3.5%). Despite evidence of ubiquitous risk of P. vivax infection in Africa, the very high prevalence of Duffy negativity throughout Central and West Africa reduced the PAR estimates substantially. Conclusions After more than a century of development and control, P. vivax remains more widely distributed than P. falciparum and is a potential cause of morbidity and mortality amongst the 2.85 billion people living at risk of infection, the majority of whom are in the tropical belt of CSE Asia. The probability of infection is reduced massively across Africa by the frequency of the Duffy negative trait, but transmission does occur on the continent and is a concern for Duffy positive locals and travellers. The final map provides the spatial limits on which the endemicity of P. vivax transmission can be mapped to support future cartographic-based burden estimations.