सेबटकिलो, अवाश, इथियोपिया में एनोफिलीज़ मच्छरों में कीटनाशक प्रतिरोध की जीनोम-व्यापी जनसंख्या आनुवंशिकी और आणविक निगरानी

2012 में जिबूती में अपनी खोज के बाद से, एशियाई एनोफ़ेलीज़ स्टेफ़ेंसी मच्छर पूरे अफ़्रीका हॉर्न में फैल गया है। यह आक्रामक रोगवाहक पूरे महाद्वीप में फैलता जा रहा है, जिससे मलेरिया नियंत्रण कार्यक्रमों के लिए एक गंभीर ख़तरा पैदा हो गया है। कीटनाशक-उपचारित मच्छरदानियों और घर के अंदर अवशिष्ट छिड़काव सहित रोगवाहक नियंत्रण विधियों ने मलेरिया के बोझ को काफ़ी कम किया है। हालाँकि, एनोफ़ेलीज़ स्टेफ़ेंसी सहित कीटनाशक-प्रतिरोधी मच्छरों की बढ़ती व्यापकता, मलेरिया उन्मूलन के मौजूदा प्रयासों में बाधा डाल रही है। प्रभावी मलेरिया नियंत्रण रणनीतियों के मार्गदर्शन के लिए जनसंख्या संरचना, आबादियों के बीच जीन प्रवाह और कीटनाशक प्रतिरोधी उत्परिवर्तनों के वितरण को समझना आवश्यक है।
एचओए में एन. स्टेफेंसी के इतने व्यापक रूप से स्थापित होने की हमारी समझ में सुधार करना, नए क्षेत्रों में इसके संभावित प्रसार का अनुमान लगाने के लिए महत्वपूर्ण है। जनसंख्या संरचना, सतत चयन और जीन प्रवाह18,19 के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए वेक्टर प्रजातियों के अध्ययन हेतु जनसंख्या आनुवंशिकी का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। एन. स्टेफेंसी के लिए, जनसंख्या संरचना और जीनोम संरचना का अध्ययन इसके आक्रमण मार्ग और इसके उद्भव के बाद से हुए किसी भी अनुकूली विकास को स्पष्ट करने में मदद कर सकता है। जीन प्रवाह के अलावा, चयन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि यह कीटनाशक प्रतिरोध से जुड़े एलील की पहचान कर सकता है और इस पर प्रकाश डाल सकता है कि ये एलील जनसंख्या में कैसे फैल रहे हैं20।
आज तक, आक्रामक प्रजाति एनोफ़ेलीज़ स्टेफ़ेंसी में कीटनाशक प्रतिरोध चिह्नकों और जनसंख्या आनुवंशिकी का परीक्षण कुछ संभावित जीनों तक ही सीमित रहा है। अफ्रीका में इस प्रजाति का उद्भव पूरी तरह से समझा नहीं गया है, लेकिन एक परिकल्पना यह है कि इसे मनुष्यों या पशुओं द्वारा लाया गया था। अन्य सिद्धांतों में हवा द्वारा लंबी दूरी का प्रवास शामिल है। इस अध्ययन में प्रयुक्त इथियोपियाई आइसोलेट्स अदीस अबाबा से 200 किलोमीटर पूर्व में स्थित एक कस्बे अवाश सेबत किलो से एकत्र किए गए थे, जो अदीस अबाबा से जिबूती तक मुख्य परिवहन गलियारे पर स्थित है। अवाश सेबत किलो मलेरिया के उच्च संचरण वाला क्षेत्र है और यहाँ एनोफ़ेलीज़ स्टेफ़ेंसी की एक बड़ी आबादी है, जिसके कीटनाशकों के प्रति प्रतिरोधी होने की सूचना है, जो इसे एनोफ़ेलीज़ स्टेफ़ेंसी8 की जनसंख्या आनुवंशिकी के अध्ययन के लिए एक महत्वपूर्ण स्थल बनाता है।
कीटनाशक प्रतिरोध उत्परिवर्तन kdr L1014F इथियोपियाई आबादी में कम आवृत्ति पर पाया गया और भारतीय क्षेत्र के नमूनों में नहीं पाया गया। यह kdr उत्परिवर्तन पाइरेथ्रॉइड्स और DDT के प्रति प्रतिरोध प्रदान करता है और इसे पहले 2016 में भारत और 2018 में अफ़ग़ानिस्तान में एकत्रित An. स्टीफेंसी आबादियों में पाया गया था।31,32 दोनों शहरों में व्यापक पाइरेथ्रॉइड प्रतिरोध के प्रमाण के बावजूद, यहाँ विश्लेषित मैंगलोर और बैंगलोर की आबादियों में kdr L1014F उत्परिवर्तन नहीं पाया गया। इस SNP वाले इथियोपियाई विषमयुग्मी पृथकों का कम अनुपात यह दर्शाता है कि इस आबादी में उत्परिवर्तन हाल ही में उत्पन्न हुआ है। यह अवाश में किए गए एक पिछले अध्ययन द्वारा समर्थित है, जिसमें यहां विश्लेषण किए गए नमूनों से पहले वर्ष में एकत्र किए गए नमूनों में केडीआर उत्परिवर्तन का कोई सबूत नहीं मिला।18 हमने पहले एक एम्प्लिकॉन डिटेक्शन दृष्टिकोण का उपयोग करके उसी क्षेत्र/वर्ष के नमूनों के एक सेट में कम आवृत्ति पर इस केडीआर एल1014एफ उत्परिवर्तन की पहचान की थी।28 नमूना स्थलों पर फेनोटाइपिक प्रतिरोध को देखते हुए, इस प्रतिरोध मार्कर की कम एलील आवृत्ति से पता चलता है कि लक्ष्य स्थल संशोधन के अलावा अन्य तंत्र इस देखे गए फेनोटाइप के लिए जिम्मेदार हैं।
इस अध्ययन की एक सीमा कीटनाशक प्रतिक्रिया पर फेनोटाइपिक डेटा का अभाव है। कीटनाशक प्रतिक्रिया पर इन उत्परिवर्तनों के प्रभाव की जाँच के लिए संपूर्ण जीनोम अनुक्रमण (WGS) या लक्षित एम्प्लिकॉन अनुक्रमण को संवेदनशीलता जैव-परीक्षणों के साथ संयोजित करने वाले आगे के अध्ययनों की आवश्यकता है। ये नवीन मिसेंस एसएनपी, जो प्रतिरोध से जुड़े हो सकते हैं, उच्च-थ्रूपुट आणविक परीक्षणों के लिए लक्षित किए जाने चाहिए ताकि निगरानी में सहायता मिल सके और प्रतिरोध फेनोटाइप से जुड़े संभावित तंत्रों को समझने और मान्य करने के लिए कार्यात्मक कार्य को सुगम बनाया जा सके।
संक्षेप में, यह अध्ययन विभिन्न महाद्वीपों में एनोफिलीज़ मच्छरों की जनसंख्या आनुवंशिकी की गहन समझ प्रदान करता है। विभिन्न भौगोलिक क्षेत्रों में नमूनों के बड़े समूहों पर संपूर्ण जीनोम अनुक्रमण (WGS) विश्लेषण का अनुप्रयोग जीन प्रवाह को समझने और कीटनाशक प्रतिरोध के संकेतों की पहचान करने में महत्वपूर्ण होगा। यह ज्ञान जन स्वास्थ्य अधिकारियों को वेक्टर निगरानी और कीटनाशक उपयोग में सूचित निर्णय लेने में सक्षम बनाएगा।
इस डेटासेट में प्रतिलिपि संख्या भिन्नता का पता लगाने के लिए हमने दो तरीकों का इस्तेमाल किया। सबसे पहले, हमने एक कवरेज-आधारित दृष्टिकोण अपनाया जो जीनोम में पहचाने गए CYP जीन समूहों पर केंद्रित था (पूरक तालिका S5)। संग्रह स्थानों में नमूना कवरेज का औसत निकाला गया और उसे चार समूहों में विभाजित किया गया: इथियोपिया, भारतीय क्षेत्र, भारतीय उपनिवेश और पाकिस्तानी उपनिवेश। प्रत्येक समूह के कवरेज को कर्नेल स्मूथिंग का उपयोग करके सामान्यीकृत किया गया और फिर उस समूह के लिए औसत जीनोम कवरेज गहराई के अनुसार प्लॉट किया गया।