Seit ihrer Entdeckung in Dschibuti im Jahr 2012 hat sich die asiatische Mücke Anopheles stephensi am Horn von Afrika ausgebreitet. Dieser invasive Vektor breitet sich weiterhin auf dem Kontinent aus und stellt eine ernsthafte Bedrohung für Malariabekämpfungsprogramme dar. Methoden zur Vektorkontrolle, darunter mit Insektiziden behandelte Moskitonetze und die Insektizidbehandlung von Innenräumen, haben die Malarialast deutlich reduziert. Die zunehmende Verbreitung insektizidresistenter Mücken, darunter auch Anopheles stephensi-Populationen, behindert jedoch die laufenden Bemühungen zur Ausrottung der Malaria. Das Verständnis der Populationsstruktur, des Genflusses zwischen Populationen und der Verbreitung von Insektizidresistenzmutationen ist für die Entwicklung wirksamer Malariabekämpfungsstrategien von entscheidender Bedeutung.
Um seine mögliche Ausbreitung in neue Gebiete vorherzusagen, ist es entscheidend, besser zu verstehen, wie sich An. stephensi in der HOA so gut etablieren konnte. Die Populationsgenetik wurde intensiv genutzt, um Vektorarten zu untersuchen und Einblicke in deren Populationsstruktur, laufende Selektion und Genfluss zu gewinnen18,19. Bei An. stephensi kann die Untersuchung der Populations- und Genomstruktur helfen, seinen Invasionsweg und die seit seinem Auftreten stattgefundene adaptive Evolution aufzuklären. Neben dem Genfluss ist die Selektion besonders wichtig, da sie Allele identifizieren kann, die mit Insektizidresistenz assoziiert sind, und Aufschluss darüber gibt, wie sich diese Allele in der Population ausbreiten20.
Bislang beschränkte sich die Untersuchung von Markern für Insektizidresistenz und Populationsgenetik bei der invasiven Art Anopheles stephensi auf einige wenige Kandidatengene. Das Auftreten der Art in Afrika ist nicht vollständig geklärt, eine Hypothese besagt jedoch, dass sie durch Menschen oder Vieh eingeschleppt wurde. Andere Theorien beinhalten eine Fernwanderung durch den Wind. Die in dieser Studie verwendeten äthiopischen Isolate wurden in Awash Sebat Kilo gesammelt, einer Stadt 200 km östlich von Addis Abeba und an der Hauptverkehrsader von Addis Abeba nach Dschibuti. Awash Sebat Kilo ist ein Gebiet mit hoher Malariaübertragung und beherbergt eine große Population von Anopheles stephensi, die Berichten zufolge gegen Insektizide resistent ist, was es zu einem wichtigen Standort für die Untersuchung der Populationsgenetik von Anopheles stephensi macht8.
Die Insektizidresistenzmutation kdr L1014F wurde in der äthiopischen Population selten nachgewiesen, in den indischen Feldproben jedoch nicht. Diese kdr-Mutation verleiht Resistenz gegen Pyrethroide und DDT und wurde bereits 2016 in Indien und 2018 in Afghanistan in An. stephensi-Populationen nachgewiesen.31,32 Trotz Hinweisen auf eine weit verbreitete Pyrethroidresistenz in beiden Städten wurde die kdr L1014F-Mutation in den hier analysierten Populationen in Mangalore und Bangalore nicht nachgewiesen. Der geringe Anteil heterozygoter äthiopischer Isolate mit diesem SNP deutet darauf hin, dass die Mutation in dieser Population erst kürzlich aufgetreten ist. Dies wird durch eine frühere Studie in Awash gestützt, in der in Proben, die im Jahr vor den hier analysierten Proben gesammelt wurden, keine Hinweise auf die kdr-Mutation gefunden wurden.18 Wir haben diese kdr-L1014F-Mutation zuvor mithilfe eines Amplikon-Erkennungsansatzes mit geringer Häufigkeit in einer Reihe von Proben aus derselben Region/dem gleichen Jahr identifiziert.28 Angesichts der phänotypischen Resistenz an den Probenahmestellen deutet die niedrige Allelfrequenz dieses Resistenzmarkers darauf hin, dass andere Mechanismen als die Zielstellenmodifikation für diesen beobachteten Phänotyp verantwortlich sind.
Eine Einschränkung dieser Studie ist der Mangel an phänotypischen Daten zur Insektizidreaktion. Weitere Studien, die Gesamtgenomsequenzierung (WGS) oder gezielte Amplikonsequenzierung mit Empfindlichkeits-Bioassays kombinieren, sind erforderlich, um den Einfluss dieser Mutationen auf die Insektizidreaktion zu untersuchen. Diese neuen Missense-SNPs, die mit Resistenzen assoziiert sein könnten, sollten für Hochdurchsatz-Molekularassays untersucht werden, um das Monitoring zu unterstützen und die funktionelle Arbeit zum Verständnis und zur Validierung potenzieller Mechanismen im Zusammenhang mit Resistenzphänotypen zu erleichtern.
Zusammenfassend liefert diese Studie ein tieferes Verständnis der Populationsgenetik der Anopheles-Mücke auf verschiedenen Kontinenten. Die Anwendung der Gesamtgenomsequenzierung (WGS) auf größere Probenkohorten in verschiedenen geografischen Regionen wird entscheidend zum Verständnis des Genflusses und zur Identifizierung von Markern für Insektizidresistenzen beitragen. Dieses Wissen ermöglicht es den Gesundheitsbehörden, fundierte Entscheidungen bei der Vektorüberwachung und dem Einsatz von Insektiziden zu treffen.
Wir verwendeten zwei Ansätze, um Kopienzahlvariationen in diesem Datensatz zu erkennen. Zunächst verwendeten wir einen abdeckungsbasierten Ansatz, der sich auf identifizierte CYP-Gencluster im Genom konzentrierte (Ergänzende Tabelle S5). Die Probenabdeckung wurde über die Sammelorte gemittelt und in vier Gruppen unterteilt: Äthiopien, indische Felder, indische Kolonien und pakistanische Kolonien. Die Abdeckung für jede Gruppe wurde mittels Kernel-Glättung normalisiert und anschließend entsprechend der mittleren Genomabdeckungstiefe für diese Gruppe dargestellt.
Veröffentlichungszeit: 23. Juni 2025