Seit ihrer Entdeckung in Dschibuti im Jahr 2012 hat sich die Asiatische Anopheles-stephensi-Mücke am Horn von Afrika ausgebreitet. Dieser invasive Überträger breitet sich weiterhin über den Kontinent aus und stellt eine ernsthafte Bedrohung für Malariabekämpfungsprogramme dar. Methoden zur Vektorkontrolle, darunter insektizidbehandelte Moskitonetze und die Innenraumspritzung, haben die Malaria-Belastung deutlich reduziert. Die zunehmende Verbreitung insektizidresistenter Mücken, einschließlich der Anopheles-stephensi-Populationen, behindert jedoch die laufenden Bemühungen zur Malaria-Eliminierung. Das Verständnis der Populationsstruktur, des Genflusses zwischen Populationen und der Verbreitung von Insektizidresistenzmutationen ist unerlässlich, um wirksame Strategien zur Malariabekämpfung zu entwickeln.
Ein besseres Verständnis der Etablierung von Anopheles stephensi im HOA ist entscheidend für die Vorhersage seiner potenziellen Ausbreitung in neue Gebiete. Populationsgenetische Methoden werden häufig zur Untersuchung von Vektorarten eingesetzt, um Einblicke in Populationsstruktur, laufende Selektion und Genfluss zu gewinnen18,19. Im Fall von An. stephensi kann die Untersuchung der Populations- und Genomstruktur dazu beitragen, den Invasionsweg und mögliche adaptive Evolutionen seit seinem Auftreten 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 verbreiten20.
Bislang beschränkten sich Untersuchungen von Insektizidresistenzmarkern und populationsgenetischen Analysen der invasiven Mückenart Anopheles stephensi auf wenige Kandidatengene. Die Herkunft der Art in Afrika ist noch nicht vollständig geklärt. Eine Hypothese besagt, dass sie durch Menschen oder Nutztiere eingeschleppt wurde. Andere Theorien gehen von einer Fernverbreitung durch den Wind aus. Die in dieser Studie verwendeten äthiopischen Isolate wurden in Awash Sebat Kilo gesammelt, einer Stadt 200 km östlich von Addis Abeba an der Hauptverkehrsader zwischen Addis Abeba und Dschibuti. Awash Sebat Kilo ist ein Gebiet mit hoher Malariaübertragung und einer großen Population von Anopheles stephensi, die bekanntermaßen insektizidresistent ist. Daher ist der Ort ein wichtiger Standort für die Erforschung der Populationsgenetik von Anopheles stephensi.
Die Insektizidresistenzmutation kdr L1014F wurde in der äthiopischen Population mit geringer Häufigkeit nachgewiesen, nicht jedoch in den indischen Feldproben. Diese kdr-Mutation verleiht Resistenz gegen Pyrethroide und DDT und wurde bereits in An. stephensi-Populationen aus Indien (2016) und Afghanistan (2018) nachgewiesen.31,32 Trotz Hinweisen auf weit verbreitete Pyrethroidresistenz in beiden Städten konnte die kdr L1014F-Mutation in den hier analysierten Populationen aus Mangalore und Bangalore nicht gefunden werden. Der geringe Anteil heterozygoter äthiopischer Isolate mit diesem SNP deutet darauf hin, dass die Mutation erst kürzlich in dieser Population entstanden ist. Dies wird durch eine frühere Studie in Awash gestützt, die in Proben, die im Jahr vor den hier analysierten Proben gesammelt wurden, keine Hinweise auf die kdr-Mutation fand.18 Wir identifizierten diese kdr-L1014F-Mutation zuvor mit geringer Häufigkeit in einer Reihe von Proben aus derselben Region/demselben Jahr mittels eines Amplikon-Nachweisverfahrens.28 Angesichts der phänotypischen Resistenz an den Probenahmestellen deutet die geringe Allelfrequenz dieses Resistenzmarkers darauf hin, dass andere Mechanismen als die Modifikation der Zielsequenz für diesen beobachteten Phänotyp verantwortlich sind.
Eine Einschränkung dieser Studie ist das Fehlen phänotypischer Daten zur Insektizidreaktion. Weitere Studien, die Ganzgenomsequenzierung (WGS) oder gezielte Amplikonsequenzierung mit Empfindlichkeitstests kombinieren, sind erforderlich, um die Auswirkungen dieser Mutationen auf die Insektizidreaktion zu untersuchen. Diese neuartigen Missense-SNPs, die möglicherweise mit Resistenzen assoziiert sind, sollten für molekularbiologische Hochdurchsatzanalysen genutzt werden, um das Monitoring zu unterstützen und funktionelle Untersuchungen zum Verständnis und zur Validierung potenzieller Mechanismen, die mit Resistenzphänotypen verbunden sind, zu erleichtern.
Zusammenfassend liefert diese Studie ein tieferes Verständnis der Populationsgenetik der Anopheles-Mücke auf verschiedenen Kontinenten. Die Anwendung der Ganzgenomsequenzierung (WGS) auf größere Probenkohorten in unterschiedlichen geografischen Regionen ist entscheidend, um den Genfluss zu verstehen und Marker für Insektizidresistenz zu identifizieren. Dieses Wissen ermöglicht es den Gesundheitsbehörden, fundierte Entscheidungen hinsichtlich der Vektorüberwachung und des Insektizideinsatzes zu treffen.
Wir verwendeten zwei Ansätze, um Kopienzahlvariationen in diesem Datensatz zu detektieren. Zunächst nutzten wir einen auf der Genomabdeckung basierenden Ansatz, der sich auf identifizierte CYP-Gencluster im Genom konzentrierte (Ergänzungstabelle S5). Die Probenabdeckung wurde über alle Sammelorte gemittelt und in vier Gruppen unterteilt: Äthiopien, indische Felder, indische Kolonien und pakistanische Kolonien. Die Abdeckung jeder Gruppe wurde mittels Kernelglättung normalisiert und anschließend entsprechend der medianen Genomabdeckungstiefe der jeweiligen Gruppe dargestellt.
Veröffentlichungsdatum: 23. Juni 2025