इथिओपियातील अवाश येथील सेबातकिलोमधील ॲनोफिलीस डासांमधील कीटकनाशक प्रतिकारशक्तीचे जीनोम-व्यापी लोकसंख्या अनुवंशशास्त्र आणि आण्विक निरीक्षण

२०१२ मध्ये जिबूतीमध्ये शोध लागल्यापासून, आशियाई ॲनोफिलीस स्टेफेन्सी डास संपूर्ण हॉर्न ऑफ आफ्रिका प्रदेशात पसरला आहे. हा आक्रमक रोगवाहक संपूर्ण खंडात पसरत असून, मलेरिया नियंत्रण कार्यक्रमांसमोर एक गंभीर धोका निर्माण करत आहे. कीटकनाशक-प्रक्रिया केलेल्या मच्छरदाण्या आणि घरातील कीटकनाशकांची फवारणी यांसारख्या रोगवाहक नियंत्रण पद्धतींमुळे मलेरियाचा भार लक्षणीयरीत्या कमी झाला आहे. तथापि, ॲनोफिलीस स्टेफेन्सीच्या प्रजातींसह, कीटकनाशक-प्रतिरोधक डासांच्या वाढत्या प्रादुर्भावामुळे मलेरिया निर्मूलनाच्या चालू असलेल्या प्रयत्नांमध्ये अडथळा येत आहे. प्रभावी मलेरिया नियंत्रण धोरणांना दिशा देण्यासाठी डासांच्या लोकसंख्येची रचना, विविध लोकसंख्येमधील जनुकीय प्रवाह आणि कीटकनाशक-प्रतिरोधक उत्परिवर्तनांचे वितरण समजून घेणे आवश्यक आहे.
HOA मध्ये An. stephensi इतके स्थिर कसे झाले, हे समजून घेणे त्याच्या नवीन क्षेत्रांमध्ये होणाऱ्या संभाव्य प्रसाराचा अंदाज घेण्यासाठी अत्यंत महत्त्वाचे आहे. लोकसंख्या रचना, चालू असलेली निवड प्रक्रिया आणि जनुकीय प्रवाह याबद्दल माहिती मिळवण्यासाठी, रोगवाहक प्रजातींचा अभ्यास करण्याकरिता लोकसंख्या अनुवंशशास्त्राचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला गेला आहे¹⁸,¹⁹. An. stephensi च्या बाबतीत, लोकसंख्या रचना आणि जीनोम रचनेचा अभ्यास केल्याने त्याच्या आक्रमणाचा मार्ग आणि त्याच्या उदयानंतर झालेली कोणतीही अनुकूली उत्क्रांती स्पष्ट होण्यास मदत होऊ शकते. जनुकीय प्रवाहाव्यतिरिक्त, निवड प्रक्रिया विशेषतः महत्त्वाची आहे कारण ती कीटकनाशक प्रतिकारशक्तीशी संबंधित अ‍ॅलील्स ओळखू शकते आणि हे अ‍ॅलील्स लोकसंख्येमध्ये कसे पसरत आहेत यावर प्रकाश टाकू शकते²⁰.
आजपर्यंत, ॲनोफिलीस स्टेफेन्सी या आक्रमक प्रजातीमधील कीटकनाशक प्रतिरोधक मार्कर आणि लोकसंख्या अनुवंशशास्त्राची चाचणी काही निवडक जनुकांपुरतीच मर्यादित राहिली आहे. आफ्रिकेतील या प्रजातीचा उदय कसा झाला हे पूर्णपणे समजलेले नाही, परंतु एक गृहीतक असे आहे की मानव किंवा पाळीव प्राण्यांद्वारे तिचा प्रवेश झाला. इतर सिद्धांतांमध्ये वाऱ्याद्वारे होणाऱ्या दूरच्या स्थलांतराचा समावेश आहे. या अभ्यासात वापरलेले इथिओपियन आयसोलेट्स अवाश सेबात किलो येथून गोळा केले गेले होते, जे एडिस अबाबाच्या पूर्वेला २०० किमी अंतरावर आणि एडिस अबाबा ते जिबूती या मुख्य वाहतूक मार्गावर वसलेले आहे. अवाश सेबात किलो हा मलेरियाचा उच्च प्रसार असलेला प्रदेश आहे आणि येथे ॲनोफिलीस स्टेफेन्सीची मोठी लोकसंख्या आहे, जी कीटकनाशकांना प्रतिरोधक असल्याचे नोंदवले गेले आहे, ज्यामुळे ॲनोफिलीस स्टेफेन्सीच्या लोकसंख्या अनुवंशशास्त्राचा अभ्यास करण्यासाठी हे एक महत्त्वाचे ठिकाण ठरते.
कीटकनाशक प्रतिरोधक उत्परिवर्तन kdr L1014F इथिओपियन लोकसंख्येत कमी प्रमाणात आढळले आणि भारतीय क्षेत्रीय नमुन्यांमध्ये ते आढळले नाही. हे kdr उत्परिवर्तन पायरेथ्रॉइड्स आणि डीडीटीला प्रतिरोधकता प्रदान करते आणि ते यापूर्वी २०१६ मध्ये भारतात आणि २०१८ मध्ये अफगाणिस्तानात गोळा केलेल्या An. stephensi लोकसंख्येमध्ये आढळले होते.३१,३२ दोन्ही शहरांमध्ये पायरेथ्रॉइड प्रतिरोधकता मोठ्या प्रमाणावर पसरल्याचे पुरावे असूनही, येथे विश्लेषण केलेल्या मंगळूर आणि बंगळूर येथील लोकसंख्येमध्ये kdr L1014F उत्परिवर्तन आढळले नाही. हे SNP धारण करणाऱ्या इथिओपियन आयसोलेट्सपैकी विषमयुग्मजी (heterozygous) असलेल्यांचे कमी प्रमाण सूचित करते की हे उत्परिवर्तन या लोकसंख्येत अलीकडेच उद्भवले आहे. याला अवाश येथील एका पूर्वीच्या अभ्यासाने दुजोरा मिळतो, ज्यामध्ये येथे विश्लेषण केलेल्या नमुन्यांच्या आधीच्या वर्षात गोळा केलेल्या नमुन्यांमध्ये kdr उत्परिवर्तनाचा कोणताही पुरावा आढळला नाही.¹⁸ आम्ही पूर्वी त्याच प्रदेशातील/वर्षातील नमुन्यांच्या संचामध्ये ॲम्प्लिकॉन शोध पद्धतीचा वापर करून हे kdr L1014F उत्परिवर्तन कमी वारंवारतेने ओळखले होते.²⁸ नमुना संकलन स्थळांवरील फेनोटाइपिक प्रतिकारशक्ती पाहता, या प्रतिकार मार्करची कमी ॲलील वारंवारता असे सूचित करते की, लक्ष्य स्थळ बदलाव्यतिरिक्त इतर यंत्रणा या निरीक्षित फेनोटाइपसाठी जबाबदार आहेत.
या अभ्यासाची एक मर्यादा म्हणजे कीटकनाशक प्रतिसादावरील फेनोटाइपिक डेटाचा अभाव. कीटकनाशक प्रतिसादावर या उत्परिवर्तनांचा होणारा परिणाम तपासण्यासाठी, संपूर्ण जीनोम सिक्वेन्सिंग (WGS) किंवा लक्ष्यित ॲम्प्लिकॉन सिक्वेन्सिंगला संवेदनशीलता बायोअसेससोबत एकत्रित करणाऱ्या पुढील अभ्यासांची आवश्यकता आहे. प्रतिकारशक्तीशी संबंधित असू शकणाऱ्या या नवीन मिससेन्स SNPs ना हाय-थ्रूपुट मॉलिक्युलर असेससाठी लक्ष्य केले पाहिजे, जेणेकरून देखरेखीस आधार मिळेल आणि प्रतिकारशक्तीच्या फेनोटाइप्सशी संबंधित संभाव्य यंत्रणा समजून घेण्यासाठी व त्यांची पडताळणी करण्यासाठी कार्यात्मक कार्याला चालना मिळेल.
थोडक्यात सांगायचे झाल्यास, या अभ्यासातून विविध खंडांमधील ॲनोफिलीस डासांच्या लोकसंख्या जनुकीय रचनेची अधिक सखोल माहिती मिळते. वेगवेगळ्या भौगोलिक प्रदेशांतील नमुन्यांच्या मोठ्या समूहांवर संपूर्ण जनुकीय क्रमनिर्धारण (WGS) विश्लेषणाचा वापर करणे, जनुकीय प्रवाह समजून घेण्यासाठी आणि कीटकनाशक प्रतिकारशक्तीचे निर्देशक ओळखण्यासाठी महत्त्वाचे ठरेल. या ज्ञानामुळे सार्वजनिक आरोग्य अधिकाऱ्यांना रोगवाहकांच्या देखरेखीबाबत आणि कीटकनाशकांच्या वापराबाबत माहितीपूर्ण निर्णय घेणे शक्य होईल.
या डेटासेटमध्ये कॉपी नंबर व्हेरिएशन शोधण्यासाठी आम्ही दोन पद्धती वापरल्या. प्रथम, आम्ही कव्हरेज-आधारित पद्धत वापरली, जी जीनोममधील ओळखल्या गेलेल्या CYP जीन क्लस्टर्सवर केंद्रित होती (पूरक सारणी S5). नमुना कव्हरेजची संकलन ठिकाणांनुसार सरासरी काढण्यात आली आणि इथिओपिया, भारतीय शेतजमिनी, भारतीय वसाहती आणि पाकिस्तानी वसाहती या चार गटांमध्ये विभागण्यात आले. प्रत्येक गटाचे कव्हरेज कर्नल स्मूथिंग वापरून सामान्यीकृत करण्यात आले आणि नंतर त्या गटाच्या मध्यक जीनोम कव्हरेज डेप्थनुसार आलेखित करण्यात आले.