Published August 16, 2023 | Version v1
Publication Open

Genome-wide association studies reveal novel loci associated with pyrethroid and organophosphate resistance in Anopheles gambiae and Anopheles coluzzii

Creators

  • 1. Liverpool School of Tropical Medicine
  • 2. University of Cape Coast
  • 3. Noguchi Memorial Institute for Medical Research
  • 4. University of Ghana
  • 5. Université d'Abomey-Calavi
  • 6. Swiss Centre for Scientific Research
  • 7. University of Lomé
  • 8. Institute of Entomology
  • 9. Biology Centre of the Czech Academy of Sciences
  • 10. Czech Academy of Sciences
  • 11. University of Oxford
  • 12. Wellcome Sanger Institute

Description

Abstract Resistance to insecticides in Anopheles mosquitoes threatens the effectiveness of malaria control, but the genetics of resistance are only partially understood. We performed a large scale multi-country genome-wide association study of resistance to two widely used insecticides: deltamethrin and pirimiphos-methyl, using sequencing data from An. gambiae and An. coluzzii from ten locations in West Africa. Resistance was highly multi-genic, multi-allelic and variable between populations. While the strongest and most consistent association with deltamethrin resistance came from Cyp6aa1 , this was based on several independent copy number variants (CNVs) in An. coluzzii , and on a non-CNV haplotype in An. gambiae . For pirimiphos-methyl, signals included Ace1 , cytochrome P450s, glutathione S-transferases and the nAChR target site of neonicotinoid insecticides. The regions around Cyp9k1 and the Tep family of immune genes showed evidence of cross-resistance to both insecticides. These locally-varying, multi-allelic patterns highlight the challenges involved in genomic monitoring of resistance, and may form the basis for improved surveillance methods.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تهدد المقاومة المجردة للمبيدات الحشرية في بعوض الأنوفيليس فعالية مكافحة الملاريا، لكن جينات المقاومة غير مفهومة إلا جزئيًا. أجرينا دراسة واسعة النطاق على نطاق الجينوم المتعدد البلدان لمقاومة مبيدين حشريين مستخدمين على نطاق واسع: الدلتامثرين وبيريميفوس ميثيل، باستخدام بيانات التسلسل من أن. غامبيا وأن. كولوزي من عشرة مواقع في غرب أفريقيا. كانت المقاومة متعددة الجينات ومتعددة الألائل ومتغيرة بين المجموعات السكانية. في حين أن الارتباط الأقوى والأكثر اتساقًا مع مقاومة الدلتامثرين جاء من Cyp6aa1 ، فقد استند هذا إلى العديد من متغيرات أرقام النسخ المستقلة (CNVs) في An. coluzzii ، وعلى النمط الفرداني غير CNV في An. gambiae . بالنسبة لبيريميفوس- ميثيل، تضمنت الإشارات Ace1 و Cytochrome P450s و Glutathione S - transferases والموقع المستهدف لـ nAChR للمبيدات الحشرية النيونيكوتينويدية. أظهرت المناطق المحيطة بـ Cyp9k1 وعائلة Tep من الجينات المناعية أدلة على المقاومة المتقاطعة لكلا المبيدين الحشريين. تسلط هذه الأنماط المتنوعة محليًا والمتعددة الألائل الضوء على التحديات التي ينطوي عليها الرصد الجيني للمقاومة، وقد تشكل الأساس لتحسين أساليب المراقبة.

Translated Description (French)

Résumé La résistance aux insecticides chez les moustiques anophèles menace l'efficacité de la lutte contre le paludisme, mais la génétique de la résistance n'est que partiellement comprise. Nous avons réalisé une étude d'association multi-pays à grande échelle à l'échelle du génome de la résistance à deux insecticides largement utilisés : la deltaméthrine et le pirimiphos-méthyl, en utilisant les données de séquençage d'An. gambiae et d'An. coluzzii de dix sites en Afrique de l'Ouest. La résistance était hautement multigénique, multi-allélique et variable entre les populations. Alors que l'association la plus forte et la plus cohérente avec la résistance à la deltaméthrine provenait de Cyp6aa1, elle était basée sur plusieurs variantes indépendantes du nombre de copies (CNV) chez An. coluzzii et sur un haplotype non CNV chez An. gambiae . Pour le pirimiphos-méthyl, les signaux comprenaient l'Ace1 , les cytochromes P450, les glutathion S-transférases et le site cible nAChR des insecticides néonicotinoïdes. Les régions autour de Cyp9k1 et de la famille Tep de gènes immunitaires ont montré des preuves de résistance croisée aux deux insecticides. Ces modèles multi-alléliques variant localement mettent en évidence les défis impliqués dans la surveillance génomique de la résistance et peuvent constituer la base de méthodes de surveillance améliorées.

Translated Description (Spanish)

Resumen La resistencia a los insecticidas en los mosquitos Anopheles amenaza la efectividad del control de la malaria, pero la genética de la resistencia solo se comprende parcialmente. Realizamos un estudio de asociación genómica multinacional a gran escala de la resistencia a dos insecticidas ampliamente utilizados: deltametrina y pirimifos-metilo, utilizando datos de secuenciación de An. gambiae y An. coluzzii de diez ubicaciones en África Occidental. La resistencia fue altamente multigénica, multialélica y variable entre poblaciones. Si bien la asociación más fuerte y consistente con la resistencia a la deltametrina provino de Cyp6aa1, esta se basó en varias variantes independientes del número de copias (CNV) en An. coluzzii y en un haplotipo no CNV en An. gambiae . Para pirimifos-metilo, las señales incluyeron Ace1 , citocromo P450, glutatión S-transferasas y el sitio objetivo nAChR de insecticidas neonicotinoides. Las regiones alrededor de Cyp9k1 y la familia Tep de genes inmunes mostraron evidencia de resistencia cruzada a ambos insecticidas. Estos patrones multialélicos que varían localmente resaltan los desafíos involucrados en el monitoreo genómico de la resistencia y pueden formar la base para mejorar los métodos de vigilancia.

Files

s41467-023-40693-0.pdf.pdf

Files (1.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:95fb78bd8d64977c80901793e200c7f5
1.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تكشف دراسات الارتباط على مستوى الجينوم عن مواضع جديدة مرتبطة بمقاومة البيريثرويد والفوسفات العضوي في الأنوفيلة الغامبية والأنوفيلة الكولوزية
Translated title (French)
Des études d'association à l'échelle du génome révèlent de nouveaux loci associés à la résistance aux pyréthroïdes et aux organophosphates chez Anopheles gambiae et Anopheles coluzzii
Translated title (Spanish)
Estudios de asociación de todo el genoma revelan nuevos loci asociados con la resistencia a piretroides y organofosforados en Anopheles gambiae y Anopheles coluzzii

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4385874753
DOI
10.1038/s41467-023-40693-0

Is supplement to
https://openalex.org/W3004974563 (Other)
https://openalex.org/W2171155823 (Other)
https://openalex.org/W2558960479 (Other)
https://openalex.org/W1977130833 (Other)
https://openalex.org/W2008680141 (Other)
https://openalex.org/W2741808308 (Other)
https://openalex.org/W2327129583 (Other)
https://openalex.org/W3141156337 (Other)
https://openalex.org/W2774337183 (Other)
https://openalex.org/W2063610174 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes

References

  • https://openalex.org/W1729017034
  • https://openalex.org/W1791909370
  • https://openalex.org/W1984206366
  • https://openalex.org/W1986631234
  • https://openalex.org/W1992909979
  • https://openalex.org/W2007793421
  • https://openalex.org/W2018928780
  • https://openalex.org/W2042958174
  • https://openalex.org/W2046310373
  • https://openalex.org/W2065750321
  • https://openalex.org/W2099328768
  • https://openalex.org/W2101317185
  • https://openalex.org/W2102213696
  • https://openalex.org/W2106578986
  • https://openalex.org/W2110918782
  • https://openalex.org/W2111572642
  • https://openalex.org/W2115968811
  • https://openalex.org/W2121019034
  • https://openalex.org/W2127002978
  • https://openalex.org/W2131181401
  • https://openalex.org/W2135880337
  • https://openalex.org/W2140449543
  • https://openalex.org/W2147575903
  • https://openalex.org/W2162234744
  • https://openalex.org/W2163804597
  • https://openalex.org/W2214992726
  • https://openalex.org/W2296097999
  • https://openalex.org/W2345658906
  • https://openalex.org/W2770432019
  • https://openalex.org/W2796566154
  • https://openalex.org/W2801209832
  • https://openalex.org/W2899736836
  • https://openalex.org/W2901830370
  • https://openalex.org/W2924603825
  • https://openalex.org/W2943389067
  • https://openalex.org/W2947138218
  • https://openalex.org/W2952185321
  • https://openalex.org/W2963088478
  • https://openalex.org/W2972780976
  • https://openalex.org/W2979966268
  • https://openalex.org/W2992562982
  • https://openalex.org/W3010138927
  • https://openalex.org/W3027656893
  • https://openalex.org/W3037893439
  • https://openalex.org/W3123276597
  • https://openalex.org/W3129612398
  • https://openalex.org/W3176922493
  • https://openalex.org/W3180778936
  • https://openalex.org/W3214788946
  • https://openalex.org/W4200332056
  • https://openalex.org/W4213120023
  • https://openalex.org/W4280495192
  • https://openalex.org/W4281483942
  • https://openalex.org/W4283760817
  • https://openalex.org/W4378173293