С момента обнаружения в Джибути в 2012 году азиатский комар Anopheles stephensi распространился по всему Африканскому Рогу. Этот инвазивный переносчик продолжает распространяться по континенту, представляя серьёзную угрозу программам борьбы с малярией. Методы борьбы с переносчиками, включая обработанные инсектицидами противомоскитные сетки и опрыскивание помещений инсектицидами остаточного действия, значительно снизили бремя малярии. Однако растущая распространенность устойчивых к инсектицидам комаров, включая популяции Anopheles stephensi, затрудняет продолжающиеся усилия по ликвидации малярии. Понимание структуры популяции, обмена генами между популяциями и распространения мутаций, ответственных за устойчивость к инсектицидам, крайне важно для разработки эффективных стратегий борьбы с малярией.
Улучшение понимания того, как An. stephensi так прочно обосновался в сообществе владельцев жилья, критически важно для прогнозирования его потенциального распространения на новые территории. Популяционная генетика широко применяется для изучения видов-переносчиков, чтобы получить представление о структуре популяции, текущем отборе и потоке генов18,19. Для An. stephensi изучение структуры популяции и структуры генома может помочь выяснить пути его проникновения и возможные адаптивные изменения, произошедшие с момента его появления. Помимо потока генов, особое значение имеет селекция, поскольку она позволяет выявить аллели, связанные с устойчивостью к инсектицидам, и пролить свет на то, как эти аллели распространяются в популяции20.
На сегодняшний день тестирование маркеров устойчивости к инсектицидам и популяционной генетики инвазивного вида Anopheles stephensi ограничено несколькими генами-кандидатами. Появление этого вида в Африке до конца не изучено, но одна из гипотез предполагает его занос человеком или домашним скотом. Другие теории предполагают дальнюю миграцию с помощью ветра. Эфиопские изоляты, использованные в данном исследовании, были собраны в городе Аваш-Себат-Кило, расположенном в 200 км к востоку от Аддис-Абебы и на главном транспортном коридоре из Аддис-Абебы в Джибути. Аваш-Себат-Кило – это район с высоким уровнем передачи малярии и большой популяцией Anopheles stephensi, который, как сообщается, устойчив к инсектицидам, что делает его важным местом для изучения популяционной генетики Anopheles stephensi8.
Мутация устойчивости к инсектицидам kdr L1014F была обнаружена с низкой частотой в популяции из Эфиопии и не была обнаружена в полевых образцах из Индии. Эта мутация kdr обуславливает устойчивость к пиретроидам и ДДТ и ранее была обнаружена в популяциях An. stephensi, собранных в Индии в 2016 году и Афганистане в 2018 году.31,32 Несмотря на свидетельства широкой распространенности устойчивости к пиретроидам в обоих городах, мутация kdr L1014F не была обнаружена в популяциях Мангалора и Бангалора, анализируемых в данной работе. Низкая доля гетерозиготных изолятов из Эфиопии, несущих этот SNP, позволяет предположить, что мутация возникла в этой популяции недавно. Это подтверждается предыдущим исследованием в Аваше, в котором не было обнаружено никаких свидетельств мутации kdr в образцах, собранных в год, предшествующий анализу здесь.18 Ранее мы идентифицировали эту мутацию kdr L1014F с низкой частотой в наборе образцов из того же региона/года, используя подход обнаружения ампликонов.28 Учитывая фенотипическую резистентность в местах отбора проб, низкая аллельная частота этого маркера резистентности позволяет предположить, что за этот наблюдаемый фенотип отвечают механизмы, отличные от модификации целевого участка.
Ограничением данного исследования является отсутствие фенотипических данных об ответе на инсектициды. Для изучения влияния этих мутаций на ответ на инсектициды необходимы дальнейшие исследования, сочетающие полногеномное секвенирование (WGS) или целевое секвенирование ампликонов с биотестами на восприимчивость. Эти новые миссенс-однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), которые могут быть связаны с резистентностью, следует исследовать с помощью высокопроизводительных молекулярных анализов для поддержки мониторинга и облегчения функциональной работы, направленной на понимание и валидацию потенциальных механизмов, связанных с фенотипами резистентности.
Подводя итог, можно сказать, что данное исследование обеспечивает более глубокое понимание генетики популяций комаров рода Anopheles на разных континентах. Применение метода полногеномного секвенирования (WGS) к более крупным когортам образцов из различных географических регионов будет иметь ключевое значение для понимания потоков генов и выявления маркеров устойчивости к инсектицидам. Эти знания позволят органам здравоохранения принимать обоснованные решения в области надзора за переносчиками и применения инсектицидов.
Для выявления вариаций числа копий в этом наборе данных мы использовали два подхода. Во-первых, мы использовали подход, основанный на покрытии, фокусирующийся на выявленных кластерах генов CYP в геноме (Дополнительная таблица S5). Покрытие выборок было усреднено по местам сбора и разделено на четыре группы: Эфиопия, индийские поля, индийские колонии и пакистанские колонии. Покрытие для каждой группы было нормализовано с помощью ядерного сглаживания, а затем построено на основе медианной глубины покрытия генома для данной группы.
Время публикации: 23 июня 2025 г.