Exploring genetic variation in insecticide resistance loci in Anopheles gambiae s.l. populations from Ghana
Deze studie maakte gebruik van een kosteneffectieve, high-throughput amplicon-sequencingmethode om de insecticidenresistentie-allelen en genetische diversiteit in *Anopheles gambiae* s.l.-populaties in heel Ghana te karakteriseren, waarbij zowel bekende als nieuwe mutaties werden geïdentificeerd terwijl een hoge genenstroom werd onthuld die de ontwikkeling van gerichte vectorbestrijdingsstrategieën ondersteunt.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer
Probleemstelling
Malaria blijft een kritieke volksgezondheidslast in Sub-Sahara Afrika, waarbij Ghana een aanzienlijke bijdrage levert aan het wereldwijde aantal gevallen. Vectorkeuring steunt zwaar op insecticidenbehandelde netten (ITN's) en binnenshuis residuële bespuiting (IRS), maar de effectiviteit ervan wordt steeds vaker aangetast door wijdverspreide insecticide-resistentie in Anopheles gambiae sensu lato (s.l.) populaties. Hoewel resistentiemechanismen zoals doelwitplaatsmutaties (in vgsc, rdl, ace1) en metabole resistentie (in gste2) bekend zijn, zijn er aanzienlijke geografische hiaten in Ghana met betrekking tot de fylogenie, genetische diversiteit en specifieke distributie van resistentie-allelen over verschillende ecologische zones. Bovendien is morfologische identificatie van An. gambiae s.l. soorten vaak ontoereikend, wat moleculaire instrumenten voor nauwkeurige surveillance noodzakelijk maakt.
Methodologie
De studie maakte gebruik van een goedkope, hoog-doorvoersnelheid multiplex amplicon-sequencing methode met behulp van Oxford Nanopore Technologies (ONT).
- Sampling: 33er An. gambiae s.l. muggen werden verzameld op 18 locaties in de drie belangrijkste ecologische zones van Ghana: de Kustsavanne, het Bos en de Guineesavanne. Een deel van de muggen was eerder gefenotypeerd op pyrethroïde en organofosfaatgevoeligheid met behulp van WHO-buistests.
- Sequencing Strategie: DNA werd geëxtraheerd uit individuele muggen. Multiplex PCR-assays werden ontworpen om zeven genomische regio's te amplificeren: vier domeinen van de spanningsgestuurde natriumkanaal (vgsc), gedeeltelijke sequenties van ace1, rdl en gste2, naast soortidentificatiemarkers (ITS1, ITS2, SINE200, cox1, nd4, 28S, IGS).
- Barcoding en Sequencing: Unieke 8bp barcodes werden aan primers bevestigd om pooling van monsters mogelijk te maken. Libraries werden voorbereid met de Native Barcoding Kit 24 V14 en gesequenced op een MinION Mk1B device met r10.4.1 flow cells.
- Bioinformatica: Reads werden gebasecalled, gedemultiplexed en uitgelijnd met het An. gambiae referentiegenoom (AgamP4). Varianten werden geïdentificeerd met FreeBayes en GATK HaplotypeCaller, gefilterd op kwaliteit en geannoteerd. Soorten werden toegewezen op basis van de aanwezigheid/afwezigheid van de SINE200 insertie. Fylogenetische en diversiteitsanalyses werden uitgevoerd op ITS2 en mitochondriale sequenties.
Belangrijkste Bijdragen en Resultaten
- Soortdistributie: Moleculaire identificatie onthulde An. coluzzii als de dominante soort in de Kustzone (77,6%) en de Boszone (86,5%), terwijl An. gambiae s.s. het meest prevalent was in de Guineesavannezone (50,0%). Hybriden werden in alle zones gedetecteerd.
- Genetische Diversiteit en Genestroom: Fylogenetische analyse van ITS2 en mitochondriale sequenties toonde een lage nucleotiden-diversiteit en geen duidelijke clustering op basis van geografie of soort, wat wijst op een hoge genestroom tussen An. gambië s.l. populaties in Ghana.
- Detectie van Resistentie-allelen: De studie identificeerde 20 SNP's over de doelwitloci, inclusclusief 31 niet-synonieme mutaties.
- Bekende Mutaties: 13 eerder geassocieerde resistentiemutaties werden gedetecteerd: 7 in vgsc (inclusief de hoog-frequente L995F bij 75% en L995S bij 6%), 2 in rdl (A296G bij 51%), 1 in ace1 (G280S bij 22%) en 3 in gste2 (I114T, F120L, L119V).
- Nieuwe en Opkomende Varianten: 17 nieuwe SNP's werden geïdentificeerd. Met name de gste2 mutatie T154S werd gedetecteerd met een frequentie van 24%, een variant die recentelijk in Guinee-Bissau is waargenomen. Andere nieuwe varianten omvatten vgsc A1553T en L1680F.
- Linkage Disequilibrium: Sterke koppeling werd waargenomen tussen de vgsc mutaties V402L en I1527T (r² = 0,90), wat suggereert dat ze vaak op hetzelfde haplotype voorkomen.
- Soortspecifieke Variaties: Significante verschillen in allelfrequenties werden waargenomen tussen soorten. Zo was vgsc L995F hoger in An. gambiae s.s. (90%) dan in An. coluzzii (72%), terwijl vgsc V402L en I1527T significant hoger waren in An. coluzzii.
- Fenotype-Genotype Associatie: Hoewel de meeste SNP's geen significante associatie vertoonden met resistentiefenotypes in de beperkte gefenotypeerde subset, waren de heterozygote genotypes van vgsc L995S en I1527T significant geassocieerd met deltamethrine- respectievelijk permethrine-resistentie.
Significantie
Het artikel demonstreert dat hoog-doorvoersnelheid multiplex amplicon-sequencing met behulp van nanopore technologie een schaalbare, kosteneffectieve methode is voor de genomische surveillance van malariavectoren. Het karakteriseert succesvol het genetische landschap van insecticide-resistentie in Ghana, waarbij een complexe mix van bekende en nieuwe varianten wordt onthuld en de dynamische aard van resistentie-evolutie wordt benadrukt. De bevindingen onderstrepen de noodzaak van voortgezette genomische monitoring om gerichte strategieën voor het beheer van insecticide-resistentie en adaptieve vectorbestrijding te informeren, vooral gezien het bewijs van een hoge genestroom die de snelle verspreiding van resistentie-allelen over ecologische zones kan faciliteren.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.