Od momentu odkrycia w Dżibuti w 2012 roku, azjatycki komar Anopheles stephensi rozprzestrzenił się po całym Rogu Afryki. Ten inwazyjny wektor rozprzestrzenia się po całym kontynencie, stanowiąc poważne zagrożenie dla programów zwalczania malarii. Metody zwalczania wektorów, takie jak moskitiery nasączone insektycydami i opryskiwanie pomieszczeń, znacznie zmniejszyły liczbę zachorowań na malarię. Jednak rosnąca liczba komarów odpornych na insektycydy, w tym populacji Anopheles stephensi, utrudnia trwające działania na rzecz eliminacji malarii. Zrozumienie struktury populacji, przepływu genów między populacjami oraz rozmieszczenia mutacji warunkujących oporność na insektycydy jest niezbędne do opracowania skutecznych strategii zwalczania malarii.
Pogłębienie naszej wiedzy na temat tego, w jaki sposób An. stephensi tak dobrze zadomowił się w społeczności lokalnej (HOA), ma kluczowe znaczenie dla przewidywania jego potencjalnego rozprzestrzeniania się na nowe obszary. Genetyka populacji jest szeroko wykorzystywana do badania gatunków-wektorów, co pozwala na zrozumienie struktury populacji, trwającej selekcji i przepływu genów18,19. W przypadku An. stephensi badanie struktury populacji i genomu może pomóc w wyjaśnieniu drogi inwazji i wszelkich adaptacyjnych ewolucji, które mogły zajść od momentu jego pojawienia się. Oprócz przepływu genów, selekcja jest szczególnie ważna, ponieważ pozwala zidentyfikować allele związane z odpornością na insektycydy i rzucić światło na sposób rozprzestrzeniania się tych alleli w populacji20.
Do tej pory badania markerów oporności na insektycydy i genetyki populacji u gatunku inwazyjnego Anopheles stephensi ograniczały się do kilku genów kandydujących. Przyczyny pojawienia się gatunku w Afryce nie są w pełni poznane, ale jedna z hipotez głosi, że został on wprowadzony przez ludzi lub zwierzęta gospodarskie. Inne teorie obejmują migrację na duże odległości za pośrednictwem wiatru. Etiopskie izolaty wykorzystane w tym badaniu zostały zebrane w Awash Sebat Kilo, mieście położonym 200 km na wschód od Addis Abeby, na głównym korytarzu transportowym z Addis Abeby do Dżibuti. Awash Sebat Kilo to obszar o wysokiej transmisji malarii i dużej populacji Anopheles stephensi, który jest podobno odporny na insektycydy, co czyni go ważnym miejscem badań genetyki populacji Anopheles stephensi8.
Mutacja kdr L1014F oporności na insektycydy została wykryta z niską częstością w populacji etiopskiej i nie została wykryta w próbkach terenowych pobranych w Indiach. Ta mutacja kdr nadaje oporność na pyretroidy i DDT i została wcześniej wykryta w populacjach An. stephensi zebranych w Indiach w 2016 roku oraz w Afganistanie w 2018 roku. Pomimo dowodów na powszechną oporność na pyretroidy w obu miastach, mutacji kdr L1014F nie wykryto w analizowanych populacjach Mangalore i Bangalore. Niski odsetek izolatów etiopskich z tym SNP, które były heterozygotyczne, sugeruje, że mutacja pojawiła się niedawno w tej populacji. Potwierdza to wcześniejsze badanie w Awash, w którym nie znaleziono dowodów na występowanie mutacji kdr w próbkach pobranych w roku poprzedzającym analizę w niniejszym badaniu.18 Wcześniej zidentyfikowaliśmy tę mutację kdr L1014F z niską częstością w zestawie próbek z tego samego regionu/roku, stosując podejście polegające na wykrywaniu amplikonów.28 Biorąc pod uwagę oporność fenotypową w miejscach pobierania próbek, niska częstość alleli tego markera oporności sugeruje, że za obserwowany fenotyp odpowiadają inne mechanizmy niż modyfikacja miejsca docelowego.
Ograniczeniem tego badania jest brak danych fenotypowych dotyczących odpowiedzi na insektycydy. Konieczne są dalsze badania łączące sekwencjonowanie całego genomu (WGS) lub sekwencjonowanie amplikonów ukierunkowanych w połączeniu z biotestami podatności, aby zbadać wpływ tych mutacji na odpowiedź na insektycydy. Te nowe polimorfizmy typu missense, które mogą być związane z opornością, powinny być przedmiotem wysokoprzepustowych testów molekularnych, aby wspomóc monitorowanie i ułatwić prace funkcjonalne w celu zrozumienia i walidacji potencjalnych mechanizmów związanych z fenotypami oporności.
Podsumowując, niniejsze badanie zapewnia głębsze zrozumienie genetyki populacji komarów Anopheles na różnych kontynentach. Zastosowanie analizy sekwencjonowania całego genomu (WGS) do analizy większych kohort próbek w różnych regionach geograficznych będzie kluczowe dla zrozumienia przepływu genów i identyfikacji markerów oporności na insektycydy. Wiedza ta umożliwi organom zdrowia publicznego podejmowanie świadomych decyzji w zakresie monitorowania wektorów i stosowania insektycydów.
Zastosowaliśmy dwa podejścia do wykrywania zmienności liczby kopii w tym zbiorze danych. Po pierwsze, zastosowaliśmy podejście oparte na pokryciu, koncentrujące się na zidentyfikowanych klastrach genów CYP w genomie (Tabela uzupełniająca S5). Pokrycie próbki zostało uśrednione w lokalizacjach zbioru i podzielone na cztery grupy: Etiopia, pola indyjskie, kolonie indyjskie i kolonie pakistańskie. Pokrycie dla każdej grupy zostało znormalizowane za pomocą wygładzania jądra, a następnie naniesione na wykres zgodnie z medianą głębokości pokrycia genomu dla tej grupy.
Czas publikacji: 23-06-2025