علم الوراثة السكانية على مستوى الجينوم والرصد الجزيئي لمقاومة المبيدات الحشرية لدى بعوض الأنوفيلة في سيباتكيلو، أواش، إثيوبيا

منذ اكتشافه في جيبوتي عام ٢٠١٢، انتشر بعوض الأنوفيلة الآسيوية (Anopheles stephensi) في جميع أنحاء القرن الأفريقي. ويواصل هذا الناقل الغازي انتشاره في جميع أنحاء القارة، مُشكلاً تهديداً خطيراً لبرامج مكافحة الملاريا. وقد ساهمت أساليب مكافحة النواقل، بما في ذلك الناموسيات المعالجة بالمبيدات الحشرية والرش الداخلي المتبقي، في الحد من عبء الملاريا بشكل كبير. ومع ذلك، فإن الانتشار المتزايد للبعوض المقاوم للمبيدات الحشرية، بما في ذلك مجموعات الأنوفيلة، يُعيق الجهود الجارية للقضاء على الملاريا. لذا، يُعد فهم بنية المجموعات، وتدفق الجينات بينها، وتوزيع طفرات مقاومة المبيدات الحشرية أمراً أساسياً لتوجيه استراتيجيات فعالة لمكافحة الملاريا.
إن تحسين فهمنا لكيفية ترسيخ أن. ستيفنسي في جمعية ملاك المنازل أمر بالغ الأهمية للتنبؤ بانتشاره المحتمل إلى مناطق جديدة. وقد استُخدم علم الوراثة السكانية على نطاق واسع لدراسة أنواع النواقل، وذلك لفهم بنية السكان، والانتقاء المستمر، وتدفق الجينات. 18،19 بالنسبة لأن. ستيفنسي، فإن دراسة بنية السكان وبنية الجينوم يمكن أن تساعد في توضيح مسار غزوه وأي تطور تكيفي قد يكون حدث منذ ظهوره. بالإضافة إلى تدفق الجينات، يُعد الانتقاء مهمًا بشكل خاص لأنه يمكنه تحديد الأليلات المرتبطة بمقاومة المبيدات الحشرية، وإلقاء الضوء على كيفية انتشار هذه الأليلات عبر السكان.20
حتى الآن، اقتصر اختبار علامات مقاومة المبيدات الحشرية والجينات السكانية في النوع الغازي Anopheles stephensi على عدد قليل من الجينات المرشحة. لم يُفهم تمامًا سبب ظهور هذا النوع في أفريقيا، ولكن إحدى الفرضيات هي أنه أُدخل عن طريق البشر أو الماشية. وتشمل النظريات الأخرى الهجرة لمسافات طويلة عن طريق الرياح. جُمعت العزلات الإثيوبية المستخدمة في هذه الدراسة في Awash Sebat Kilo، وهي بلدة تقع على بُعد 200 كيلومتر شرق أديس أبابا، وتقع على ممر النقل الرئيسي من أديس أبابا إلى جيبوتي. تُعد Awash Sebat Kilo منطقة ذات معدل انتقال مرتفع للملاريا، وتضم عددًا كبيرًا من Anopheles stephensi، والتي يُقال إنها مقاومة للمبيدات الحشرية، مما يجعلها موقعًا مهمًا لدراسة الجينات السكانية لـ Anopheles stephensi8.
كُشف عن طفرة مقاومة المبيدات الحشرية kdr L1014F بتواتر منخفض لدى السكان الإثيوبيين، ولم تُكتشف في العينات الحقلية الهندية. تُعطي هذه الطفرة مقاومةً للبيرثرويدات ومادة الـ دي. دي. تي، وقد كُشف عنها سابقًا في مجموعات أن. ستيفينسي التي جُمعت في الهند عام 2016 وأفغانستان عام 2018.31،32 ورغم وجود أدلة على انتشار مقاومة البيرثرويدات في كلتا المدينتين، لم تُكتشف طفرة kdr L1014F في مجموعتي مانغلور وبنغالور اللتين حُلّلتا هنا. يشير انخفاض نسبة العزلات الإثيوبية الحاملة لهذا النوكليوتيد المتماثل الزيجوت إلى أن هذه الطفرة نشأت حديثًا في هذه المجموعة. وهذا مدعوم بدراسة سابقة في أواش لم تجد أي دليل على طفرة kdr في العينات التي تم جمعها في العام السابق لتلك التي تم تحليلها هنا.18 لقد حددنا سابقًا طفرة kdr L1014F هذه بتردد منخفض في مجموعة من العينات من نفس المنطقة / العام باستخدام نهج الكشف عن الأمبليكون.28 ونظرًا للمقاومة الظاهرية في مواقع أخذ العينات، فإن التردد المنخفض للأليل لعلامة المقاومة هذه يشير إلى أن الآليات الأخرى غير تعديل موقع الهدف مسؤولة عن هذا النمط الظاهري الملحوظ.
من قيود هذه الدراسة نقص البيانات الظاهرية حول استجابة المبيدات الحشرية. هناك حاجة إلى دراسات إضافية تجمع بين تسلسل الجينوم الكامل (WGS) أو تسلسل الأمبليكون المستهدف، إلى جانب اختبارات الحساسية الحيوية، لدراسة تأثير هذه الطفرات على استجابة المبيدات الحشرية. ينبغي استهداف هذه النوكليوتيدات أحادية النمط الجيني الجديدة غير المتشابهة المعنى، والتي قد ترتبط بالمقاومة، في اختبارات جزيئية عالية الإنتاجية لدعم الرصد وتسهيل العمل الوظيفي لفهم الآليات المحتملة المرتبطة بالأنماط الظاهرية المقاومة والتحقق من صحتها.
باختصار، تُقدم هذه الدراسة فهمًا أعمق للجينات الوراثية لمجموعات بعوض الأنوفيليس عبر القارات. وسيكون تطبيق تحليل تسلسل الجينوم الكامل (WGS) على مجموعات أكبر من العينات في مناطق جغرافية مختلفة أمرًا أساسيًا لفهم التدفق الجيني وتحديد مؤشرات مقاومة المبيدات الحشرية. وستُمكّن هذه المعرفة سلطات الصحة العامة من اتخاذ قرارات مدروسة في مراقبة النواقل واستخدام المبيدات الحشرية.
استخدمنا منهجين للكشف عن تباين عدد النسخ في هذه المجموعة. أولًا، استخدمنا نهجًا قائمًا على التغطية ركز على مجموعات جينات CYP المحددة في الجينوم (الجدول التكميلي S5). حُسب متوسط ​​تغطية العينة عبر مواقع الجمع، وقُسِّمت إلى أربع مجموعات: إثيوبيا، والحقول الهندية، والمستعمرات الهندية، والمستعمرات الباكستانية. وُحِّدت تغطية كل مجموعة باستخدام تنعيم النواة، ثم رُسِمت وفقًا لمتوسط ​​عمق تغطية الجينوم لتلك المجموعة.