इथियोपिया के अवाश जिले के सेबातकिलो में एनोफेलेस मच्छरों में कीटनाशक प्रतिरोध की जीनोम-व्यापी जनसंख्या आनुवंशिकी और आणविक निगरानी

2012 में जिबूती में खोजे जाने के बाद से, एशियाई एनोफेलेस स्टेफेन्सी मच्छर पूरे हॉर्न ऑफ अफ्रीका में फैल गया है। यह आक्रामक मच्छर महाद्वीप में लगातार फैल रहा है, जिससे मलेरिया नियंत्रण कार्यक्रमों के लिए गंभीर खतरा पैदा हो गया है। कीटनाशक-उपचारित मच्छरदानी और घरों के अंदर कीटनाशक छिड़काव जैसे मच्छर नियंत्रण उपायों से मलेरिया का बोझ काफी हद तक कम हो गया है। हालांकि, एनोफेलेस स्टेफेन्सी सहित कीटनाशक-प्रतिरोधी मच्छरों की बढ़ती संख्या मलेरिया उन्मूलन के चल रहे प्रयासों में बाधा डाल रही है। प्रभावी मलेरिया नियंत्रण रणनीतियों को निर्देशित करने के लिए मच्छरों की संरचना, विभिन्न मच्छरों के बीच जीन प्रवाह और कीटनाशक प्रतिरोध उत्परिवर्तन के वितरण को समझना आवश्यक है।
यह समझना कि एन. स्टेफेन्सी एचओए में इतनी अच्छी तरह से कैसे स्थापित हो गया, नए क्षेत्रों में इसके संभावित प्रसार की भविष्यवाणी करने के लिए महत्वपूर्ण है। जनसंख्या संरचना, चल रहे चयन और जीन प्रवाह18,19 के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए वेक्टर प्रजातियों के अध्ययन में जनसंख्या आनुवंशिकी का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। एन. स्टेफेन्सी 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 एलील्स की पहचान कर सकता है और यह समझने में मदद कर सकता है कि ये एलील्स जनसंख्या में कैसे फैल रहे हैं20।
अब तक, आक्रामक प्रजाति एनोफेलेस स्टेफेन्सी में कीटनाशक प्रतिरोध मार्करों और जनसंख्या आनुवंशिकी का परीक्षण कुछ ही संभावित जीनों तक सीमित रहा है। अफ्रीका में इस प्रजाति का उद्भव पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है, लेकिन एक परिकल्पना यह है कि यह मनुष्यों या पशुओं द्वारा लाई गई थी। अन्य सिद्धांतों में हवा द्वारा लंबी दूरी का प्रवास शामिल है। इस अध्ययन में उपयोग किए गए इथियोपियाई आइसोलेट्स को अवाश सेबत किलो से एकत्र किया गया था, जो अदीस अबाबा से 200 किमी पूर्व में स्थित एक शहर है और अदीस अबाबा से जिबूती जाने वाले मुख्य परिवहन मार्ग पर स्थित है। अवाश सेबत किलो मलेरिया के उच्च संचरण वाला क्षेत्र है और यहाँ एनोफेलेस स्टेफेन्सी की बड़ी आबादी पाई जाती है, जो कीटनाशकों के प्रति प्रतिरोधी बताई जाती है, जिससे यह एनोफेलेस स्टेफेन्सी की जनसंख्या आनुवंशिकी के अध्ययन के लिए एक महत्वपूर्ण स्थान बन जाता है।
कीटनाशक प्रतिरोधक उत्परिवर्तन kdr L1014F इथियोपियाई आबादी में कम आवृत्ति पर पाया गया और भारतीय क्षेत्र के नमूनों में इसका पता नहीं चला। यह kdr उत्परिवर्तन पाइरेथ्रोइड्स और डीडीटी के प्रति प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करता है और पहले 2016 में भारत और 2018 में अफगानिस्तान से एकत्रित An. stephensi आबादी में पाया गया था।31,32 दोनों शहरों में व्यापक पाइरेथ्रोइड प्रतिरोध के प्रमाण के बावजूद, kdr L1014F उत्परिवर्तन यहाँ विश्लेषण की गई मंगलौर और बैंगलोर आबादी में नहीं पाया गया। इस SNP को धारण करने वाले इथियोपियाई आइसोलेट्स का कम अनुपात जो विषमयुग्मजी थे, यह दर्शाता है कि इस आबादी में उत्परिवर्तन हाल ही में उत्पन्न हुआ है। अवाश में किए गए एक पिछले अध्ययन से इसकी पुष्टि होती है, जिसमें यहाँ विश्लेषण किए गए नमूनों से एक वर्ष पहले एकत्र किए गए नमूनों में kdr उत्परिवर्तन का कोई प्रमाण नहीं मिला था।18 हमने पहले एम्प्लिकॉन डिटेक्शन पद्धति का उपयोग करके इसी क्षेत्र/वर्ष के नमूनों के एक समूह में कम आवृत्ति पर इस kdr L1014F 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 जांच करने के लिए संपूर्ण जीनोम अनुक्रमण (डब्ल्यूजीएस) या लक्षित एम्प्लिकॉन अनुक्रमण को संवेदनशीलता जैव परीक्षणों के साथ मिलाकर आगे के अध्ययनों की आवश्यकता है। प्रतिरोध से जुड़े हो सकने वाले इन नए मिससेंस एसएनपी को उच्च-थ्रूपुट आणविक परीक्षणों के लिए लक्षित किया जाना 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 महाद्वीपों में एनोफेलेस मच्छरों की आबादी के आनुवंशिकी की गहरी समझ प्रदान करता है। विभिन्न भौगोलिक क्षेत्रों में नमूनों के बड़े समूहों पर संपूर्ण जीनोम अनुक्रमण (डब्ल्यूजीएस) विश्लेषण का अनुप्रयोग जीन प्रवाह को समझने और कीटनाशक प्रतिरोध के मार्करों की पहचान करने में महत्वपूर्ण होगा। यह ज्ञान सार्वजनिक स्वास्थ्य अधिकारियों को वेक्टर निगरानी और कीटनाशक उपयोग में सूचित निर्णय लेने में सक्षम बनाएगा।
इस डेटासेट में कॉपी संख्या भिन्नता का पता लगाने के लिए हमने दो दृष्टिकोणों का उपयोग किया। सबसे पहले, हमने कवरेज-आधारित दृष्टिकोण का उपयोग किया जो जीनोम में पहचाने गए CYP जीन क्लस्टरों पर केंद्रित था (पूरक तालिका S5)। नमूना कवरेज को संग्रह स्थानों के आधार पर औसत किया गया और 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 माध्यिका जीनोम कवरेज गहराई के अनुसार प्लॉट किया गया।