🧬 生物学

Exploring genetic variation in insecticide resistance loci in Anopheles gambiae s.l. populations from Ghana

本研究利用一种具有成本效益的高通量扩增子测序方法，对加纳全境冈比亚按蚊（*Anopheles gambiae* s.l.）种群中的杀虫剂抗性等位基因和遗传多样性进行了表征，在识别已知及新发突变的同时，揭示了支持开发针对性媒介控制策略的高水平基因流。

原作者： Anisa Abdulai, Sophie Moss, Kai Brandt-Templeton, Emma Collins, Puck Laan, Isaac Kwame Sraku, Christopher Mfum Owusu-Asenso, Yaw Akuamoah-boateng, Abdul Rahim Mohammed Sabtiu, Fred Aboagye-Antwi, Patr

发布于 2026-10-23

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CC BY 4.0

原作者： Anisa Abdulai, Sophie Moss, Kai Brandt-Templeton, Emma Collins, Puck Laan, Isaac Kwame Sraku, Christopher Mfum Owusu-Asenso, Yaw Akuamoah-boateng, Abdul Rahim Mohammed Sabtiu, Fred Aboagye-Antwi, Patrick F. Ayeh-Kumi, Mojca Kristan, Taane G. Clark, Susana Campino, Yaw Asare Afrane

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ⚕️ 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。阅读完整免责声明

问题陈述
疟疾仍是撒哈拉以南非洲地区严重的公共卫生负担，其中加纳对全球病例数贡献显著。媒介控制严重依赖于经杀虫剂处理的蚊帐（ITN）和室内滞留喷洒（IRS），但由于冈比亚疟蚊（Anopheles gambiae s.l.）种群中广泛存在的杀虫剂抗性，其效力日益受到削弱。虽然已知的抗性机制包括靶点突变（在 vgsc、rdl、ace1 中）和代谢抗性（在 gste2 中），但加纳在不同生态区的系统发育、遗传多样性以及抗性等位基因的具体分布方面仍存在显著的地理空白。此外，对冈比亚疟蚊（An. gambiae s.l.）物种的形态学鉴定往往不足，需要分子工具进行精确监测。

方法论
本研究采用了一种基于牛津纳米孔技术（ONT）的低成本、高通量多重扩增子测序方法。

采样： 从加纳三个主要生态区（海岸萨瓦纳、森林和几内亚萨瓦纳）的 18 个地点共采集了 330 只冈比亚疟蚊（An. gambiae s.l.）。其中一部分蚊子此前已通过 WHO 管测法进行了拟除虫菊酯和有机磷类杀虫剂的敏感性表型鉴定。
测序策略： 对单个蚊子的 DNA 进行提取。设计了多重 PCR 扩增 assay，用以扩增七个基因组区域：电压门控钠通道的四个结构域（vgsc）、ace1、rdl 和 gste2 的部分序列，以及物种鉴定标记（ITS1、ITS2、SINE200、cox1、nd4、28S、IGS）。
条形码与测序： 通过在引物上连接独特的 8bp 条形码来实现样本的混合测序。使用 Native Barcoding Kit 24 V14 制备文库，并在 MinION Mk1B 设备上使用 r10.4.1 流式细胞进行测序。
生物信息学： 对读取的数据进行碱基识别、解复用，并将其比对至冈比亚疟蚊参考基因组（AgamP4）。使用 FreeBayes 和 GATK HaplotypeCaller 进行变异检测，并进行质量过滤和注释。物种分类基于 SINE200 插入的存在与否进行判定。针对 ITS2 和线粒体序列进行了系统发育和多样性分析。

核心贡献与结果

物种分布： 分子鉴定显示，海岸带（77.6%）和森林带（86.5%）中的主要物种为 An. coluzzii；而在几内亚萨瓦纳带，An. gambiae s.s. 最为盛行（50.0%）。在所有区域均检测到了杂交种。
遗传多样性与基因流： 对 ITS2 和线粒体序列的系统发育分析显示，核苷酸多样性较低，且未表现出明显的地理或物种聚类特征，这表明加纳境内的冈比亚疟蚊（An. gambiae s.l.）种群之间存在高度的基因流。
抗性等位基因检测： 研究在目标位点识别出 202 个 SNP，其中包括 31 个非同义突变。
- 已知突变： 检测到 13 种先前已知的抗性相关突变：7 个位于 vgsc（包括高频突变 L995F，频率为 75%，以及 L995S，频率为 6%）、2 个位于 rdl（A296G，频率为 51%）、1 个位于 ace1（G280S，频率为 22%）以及 3 个位于 gste2（I114T、F120L、L119V）。
- 新型及新兴变异： 识别出 17 个新型 SNP。值得注意的是，检测到了频率为 24% 的 gste2 突变 T154S，该变异近期在几内亚比绍也有观察记录。其他新型变异包括 vgsc 的 A1553T 和 L1680F。
- 连锁不平衡： 在 vgsc 突变 V402L 和 I1527T 之间观察到强烈的连锁关系（r² = 0.90），表明它们经常出现在同一个单倍型上。
物种特异性差异： 不同物种之间的等位基因频率存在显著差异。例如，vgsc L995F 在 An. gambiae s.s.（90%）中的频率高于 An. coluzzii（72%），而 vgsc V402L 和 I1527T 在 An. coluzzii 中的频率显著更高。
表型-基因型关联： 虽然在有限的表型鉴定样本中，大多数 SNP 与抗性表型之间没有显著关联，但 vgsc L995S 和 I1527T 的杂合基因型分别与溴杀菊酯和拟除虫菊酯抗性显著相关。

意义
本文证明了使用纳米孔技术进行高通量多重扩增子测序是进行疟疾媒介基因组监测的一种可扩展且具有成本效益的方法。它成功地刻画了加纳杀虫剂抗性的遗传图谱，揭示了已知变异与新型变异的复杂组合，并凸显了抗性演化的动态特性。鉴于基因流证据表明抗性等位基因可能在不同生态区之间快速传播，这些发现强调了进行持续基因组监测对于指导针对性杀虫剂抗性管理和适应性媒介控制策略的重要性。

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