Multiplex high resolution melting PCR for simultaneous genotyping of pyrethroid-resistance associated mutations in <i>Aedes aegypti.</i> First report on kdr mutations in wild populations from Argentina
Creators
- 1. Universidad Nacional de La Plata
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud
- 4. Fundação Oswaldo Cruz
Description
Abstract Background Aedes aegypti is an urban mosquito vector of Dengue and other arboviruses. During epidemic periods, pyrethroid insecticides are used for the control of adult mosquitoes; the worldwide distributed resistance to these insecticides is a cause of failures in vector control campaigns. The primary target of pyrethroids is the voltage-gated sodium channel; point mutations on this channel, called kdr mutations, are associated with pyrethroid resistance. Two kdr mutations, called V1016I and F1534C, augmented in frequency in natural populations of Ae. aegypti from the Americas in the last decade. The diagnostic of kdr polymorphisms allows an early detection of insecticide resistance spreading, which is critical for timely decisions on vector management. Given the relevance of resistance management, high-throughput methods for kdr genotyping are invaluable tools for resistance monitoring programs. These methods should also be cost-effective, to allow regional-scale surveys. Despite the extended presence of Ae. aegypti and the incidence of dengue in Argentina, the presence, abundance and distribution of kdr mutations were not reported in this country up to date. Methodology and findings We report a multiplex high-throughput assay based in High Resolution Melting PCR for the simultaneous genotyping of 1016 and 1534 sites in voltage-gated sodium channel gene. We used this method for the study of individual mosquito samples collected in localities which received different selection pressure with pyrethroids. Compared to other genotyping methods, multiplex High Resolution Melting was high-throughput, cost-efficient, sensitive and specific. We demonstrate for the first time the presence of kdr mutations in Argentina in regions under different selection pressure with pyrethroids. Conclusions and Significance We have developed a high-throughput method for the genotyping of alleles associated with pyrethroid resistance in Ae. aegypti from the American continent. The method developed here is comparable in its sensitivity and reliability with other genotyping methods, but reduces costs and running time. It could be incorporated in control campaigns for control the presence and spreading of resistance-associated alleles. We report here for the first time the presence of kdr mutations in distant populations from Argentina, with different epidemiological situations and different history of mosquito control efforts. Authors summary Aedes aegypti is a mosquito vector of viruses such as dengue, causing millions of infections yearly worldwide. Emergence and distribution of insecticide resistance in this mosquito is a challenge for control campaigns. In this context, the implementation of resistance management strategies became a requisite for successful and sustainable mosquito management. To achieve this objective, it is important to count with early genetic markers of resistance, such as kdr mutations, which are associated with pyrethroid resistance phenotype. Kdr markers can be detected by molecular genotyping diagnostic at early stages in the emergence of resistance; this information should be considered in rational design of control campaigns. Here we present a high-throughput cost-effective method to detect kdr mutations in Ae. aegypti . Also, we demonstrate for the first time the presence of kdr mutations in Argentina.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
ملخص الخلفية الزاعجة المصرية هي ناقل للبعوض في المناطق الحضرية لحمى الضنك والفيروسات الشجرية الأخرى. خلال الفترات الوبائية، تستخدم المبيدات الحشرية البيريثرويدية للسيطرة على البعوض البالغ ؛ المقاومة الموزعة في جميع أنحاء العالم لهذه المبيدات الحشرية هي سبب الفشل في حملات مكافحة ناقلات الأمراض. الهدف الرئيسي للبيريثرويدات هو قناة الصوديوم ذات بوابات الجهد ؛ ترتبط طفرات النقاط على هذه القناة، والتي تسمى طفرات KDR، بمقاومة البيريثرويدات. زادت طفرتان من KDR، تسمى V1016I و F1534C، في التردد في التجمعات الطبيعية لـ Ae. aegypti من الأمريكتين في العقد الماضي. يسمح تشخيص تعدد أشكال KDR بالكشف المبكر عن انتشار مقاومة المبيدات الحشرية، وهو أمر بالغ الأهمية لاتخاذ القرارات في الوقت المناسب بشأن إدارة ناقلات الأمراض. نظرًا لأهمية إدارة المقاومة، فإن الأساليب عالية الإنتاجية للتنميط الجيني KDR هي أدوات لا تقدر بثمن لبرامج مراقبة المقاومة. كما ينبغي أن تكون هذه الأساليب فعالة من حيث التكلفة، للسماح بإجراء دراسات استقصائية على المستوى الإقليمي. على الرغم من الوجود الممتد لـ Ae. aegypti وحدوث حمى الضنك في الأرجنتين، لم يتم الإبلاغ عن وجود طفرات kdr ووفرتها وتوزيعها في هذا البلد حتى الآن. المنهجية والنتائج نبلغ عن اختبار متعدد عالي الإنتاجية يعتمد على تفاعل البوليميراز المتسلسل عالي الدقة للذوبان للنمط الجيني المتزامن لمواقع 1016 و 1534 في جين قناة الصوديوم ببوابة الجهد. استخدمنا هذه الطريقة لدراسة عينات البعوض الفردية التي تم جمعها في المواقع التي تلقت ضغط اختيار مختلف مع البيريثرويدات. بالمقارنة مع طرق التنميط الجيني الأخرى، كان الصهر عالي الدقة متعدد الإرسال عالي الإنتاجية وفعال من حيث التكلفة وحساسًا ومحددًا. نظهر لأول مرة وجود طفرات KDR في الأرجنتين في المناطق الخاضعة لضغط اختيار مختلف مع البيريثرويدات. الاستنتاجات والأهمية لقد طورنا طريقة عالية الإنتاجية للتنميط الجيني للأليلات المرتبطة بمقاومة البيرثرويد في Ae. aegypti من القارة الأمريكية. الطريقة التي تم تطويرها هنا قابلة للمقارنة في حساسيتها وموثوقيتها مع طرق التنميط الجيني الأخرى، ولكنها تقلل من التكاليف ووقت التشغيل. يمكن دمجها في حملات التحكم للسيطرة على وجود وانتشار الأليلات المرتبطة بالمقاومة. نبلغ هنا لأول مرة عن وجود طفرات KDR في مجموعات سكانية بعيدة عن الأرجنتين، مع حالات وبائية مختلفة وتاريخ مختلف من جهود مكافحة البعوض. ملخص المؤلف Aedes aegypti هو ناقل البعوض للفيروسات مثل حمى الضنك، مما يسبب ملايين الإصابات سنويًا في جميع أنحاء العالم. يمثل ظهور وتوزيع مقاومة المبيدات الحشرية في هذه البعوضة تحديًا لحملات المكافحة. وفي هذا السياق، أصبح تنفيذ استراتيجيات إدارة المقاومة شرطًا أساسيًا للإدارة الناجحة والمستدامة للبعوض. لتحقيق هذا الهدف، من المهم الاعتماد على العلامات الجينية المبكرة للمقاومة، مثل طفرات KDR، والتي ترتبط بالنمط الظاهري لمقاومة البيريثرويد. يمكن الكشف عن علامات KDR عن طريق تشخيص التنميط الجيني الجزيئي في المراحل المبكرة من ظهور المقاومة ؛ يجب مراعاة هذه المعلومات في التصميم العقلاني لحملات التحكم. نقدم هنا طريقة عالية الإنتاجية وفعالة من حيث التكلفة للكشف عن طفرات kdr في Ae. aegypti . أيضًا، نظهر لأول مرة وجود طفرات KDR في الأرجنتين.Translated Description (French)
Résumé Contexte Aedes aegypti est un moustique vecteur urbain de la dengue et d'autres arbovirus. Pendant les périodes épidémiques, les insecticides pyréthrinoïdes sont utilisés pour le contrôle des moustiques adultes ; la résistance distribuée dans le monde entier à ces insecticides est une cause d'échec des campagnes de lutte antivectorielle. La cible principale des pyréthroïdes est le canal sodique voltage-dépendant ; des mutations ponctuelles sur ce canal, appelées mutations kdr, sont associées à la résistance aux pyréthroïdes. Deux mutations kdr, appelées V1016I et F1534C, ont augmenté en fréquence dans les populations naturelles d'Ae. aegypti des Amériques au cours de la dernière décennie. Le diagnostic des polymorphismes kdr permet une détection précoce de la propagation de la résistance aux insecticides, ce qui est essentiel pour prendre des décisions en temps opportun sur la gestion des vecteurs. Compte tenu de la pertinence de la gestion de la résistance, les méthodes à haut débit pour le génotypage kdr sont des outils inestimables pour les programmes de surveillance de la résistance. Ces méthodes devraient également être rentables, afin de permettre des enquêtes à l'échelle régionale. Malgré la présence étendue d'Ae. aegypti et l'incidence de la dengue en Argentine, la présence, l'abondance et la distribution des mutations kdr n'ont pas été rapportées dans ce pays à ce jour. Méthodologie ET résultats Nous rapportons un test multiplex à haut débit basé sur la PCR de fusion à haute résolution pour le génotypage simultané de sites 1016 et 1534 dans le gène du canal sodique voltage-dépendant. Nous avons utilisé cette méthode pour l'étude d'échantillons individuels de moustiques prélevés dans des localités qui ont reçu différentes pressions de sélection avec des pyréthroïdes. Comparée à d'autres méthodes de génotypage, la fusion haute résolution multiplex était à haut débit, rentable, sensible et spécifique. Nous démontrons pour la première fois la présence de mutations kdr en Argentine dans des régions soumises à différentes pressions de sélection avec les pyréthroïdes. Conclusions et signification Nous avons développé une méthode à haut débit pour le génotypage des allèles associés à la résistance aux pyréthrinoïdes chez Ae. aegypti du continent américain. La méthode développée ici est comparable dans sa sensibilité et sa fiabilité à d'autres méthodes de génotypage, mais réduit les coûts et le temps de fonctionnement. Il pourrait être intégré dans les campagnes de contrôle de la présence et de la propagation des allèles associés à la résistance. Nous rapportons ici pour la première fois la présence de mutations kdr dans des populations éloignées de l'Argentine, avec différentes situations épidémiologiques et différents antécédents d'efforts de lutte contre les moustiques. Résumé des auteurs Aedes aegypti est un moustique vecteur de virus tels que la dengue, qui provoque des millions d'infections chaque année dans le monde. L'émergence et la distribution de la résistance aux insecticides chez ce moustique constituent un défi pour les campagnes de lutte. Dans ce contexte, la mise en œuvre de stratégies de gestion de la résistance est devenue une condition préalable à une gestion réussie et durable des moustiques. Pour atteindre cet objectif, il est important de compter avec des marqueurs génétiques précoces de résistance, tels que les mutations kdr, qui sont associés au phénotype de résistance aux pyréthrinoïdes. Les marqueurs Kdr peuvent être détectés par diagnostic par génotypage moléculaire aux premiers stades de l'émergence de la résistance ; cette information doit être prise en compte dans la conception rationnelle des campagnes de contrôle. Nous présentons ici une méthode rentable à haut débit pour détecter les mutations kdr chez Ae. aegypti . Aussi, nous démontrons pour la première fois la présence de mutations kdr en Argentine.Translated Description (Spanish)
Antecedentes Aedes aegypti es un mosquito vector urbano del dengue y otros arbovirus. Durante los períodos epidémicos, los insecticidas piretroides se utilizan para el control de mosquitos adultos; la resistencia distribuida en todo el mundo a estos insecticidas es una causa de fallas en las campañas de control de vectores. El objetivo principal de los piretroides es el canal de sodio dependiente del voltaje; las mutaciones puntuales en este canal, llamadas mutaciones kdr, están asociadas con la resistencia a los piretroides. Dos mutaciones kdr, llamadas V1016I y F1534C, aumentaron en frecuencia en poblaciones naturales de Ae. aegypti de las Américas en la última década. El diagnóstico de los polimorfismos kdr permite una detección temprana de la propagación de la resistencia a los insecticidas, lo cual es fundamental para tomar decisiones oportunas sobre el manejo de vectores. Dada la relevancia de la gestión de la resistencia, los métodos de alto rendimiento para la genotipificación de kdr son herramientas invaluables para los programas de monitoreo de resistencia. Estos métodos también deben ser rentables, para permitir encuestas a escala regional. A pesar de la presencia prolongada de Ae. aegypti y la incidencia de dengue en Argentina, la presencia, abundancia y distribución de mutaciones de kdr no se reportaron en este país hasta la fecha. Metodología y hallazgos Presentamos un ensayo múltiplex de alto rendimiento basado en PCR de fusión de alta resolución para el genotipado simultáneo de 1016 y 1534 sitios en el gen del canal de sodio regulado por voltaje. Utilizamos este método para el estudio de muestras individuales de mosquitos recolectadas en localidades que recibieron diferentes presiones de selección con piretroides. En comparación con otros métodos de genotipado, la fusión múltiplex de alta resolución fue de alto rendimiento, rentable, sensible y específica. Demostramos por primera vez la presencia de mutaciones de kdr en Argentina en regiones bajo diferente presión de selección con piretroides. Conclusiones e importancia Hemos desarrollado un método de alto rendimiento para el genotipado de alelos asociados a resistencia a piretroides en Ae. aegypti del continente americano. El método desarrollado aquí es comparable en su sensibilidad y confiabilidad con otros métodos de genotipado, pero reduce los costos y el tiempo de ejecución. Podría incorporarse en campañas de control para controlar la presencia y propagación de alelos asociados a la resistencia. Informamos aquí por primera vez la presencia de mutaciones de kdr en poblaciones lejanas de Argentina, con diferentes situaciones epidemiológicas y diferentes antecedentes de esfuerzos de control de mosquitos. Resumen de los autores El Aedes aegypti es un mosquito vector de virus como el dengue, que causa millones de infecciones al año en todo el mundo. La aparición y distribución de resistencia a los insecticidas en este mosquito es un desafío para las campañas de control. En este contexto, la implementación de estrategias de gestión de la resistencia se convirtió en un requisito para una gestión exitosa y sostenible de los mosquitos. Para lograr este objetivo, es importante contar con marcadores genéticos tempranos de resistencia, como las mutaciones kdr, que se asocian con el fenotipo de resistencia piretroide. Los marcadores Kdr pueden detectarse mediante diagnóstico de genotipado molecular en etapas tempranas en la aparición de resistencia; esta información debe considerarse en el diseño racional de campañas de control. Aquí presentamos un método rentable de alto rendimiento para detectar mutaciones de kdr en Ae. aegypti . Además, demostramos por primera vez la presencia de mutaciones de kdr en Argentina.Files
2022.08.26.505371.full.pdf.pdf
Files
(976.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:531a13f066e63b5d002769e0f885c63e
|
976.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تفاعل البوليميراز المتسلسل متعدد الذوبان عالي الدقة للتنميط الجيني المتزامن للطفرات المرتبطة بمقاومة البيرثرويدات في <i>الزاعجة المصرية.</i> التقرير الأول عن طفرات KDR في المجموعات البرية من الأرجنتين
- Translated title (French)
- PCR de fusion haute résolution multiplexe pour le génotypage simultané des mutations associées à la résistance aux pyréthroïdes <i>chez Aedes aegypti.</i> Premier rapport sur les mutations de kdr chez les populations sauvages d'Argentine
- Translated title (Spanish)
- PCR de fusión múltiplex de alta resolución para genotipado simultáneo de mutaciones asociadas a resistencia a piretroides en <i>Aedes aegypti.</i> Primer informe sobre mutaciones de kdr en poblaciones silvestres de Argentina
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4293536429
- DOI
- 10.1101/2022.08.26.505371
References
- https://openalex.org/W1687421235
- https://openalex.org/W1830227252
- https://openalex.org/W1964544214
- https://openalex.org/W2023270829
- https://openalex.org/W2059205340
- https://openalex.org/W2062690902
- https://openalex.org/W2074903656
- https://openalex.org/W2104162362
- https://openalex.org/W2106741111
- https://openalex.org/W2108508548
- https://openalex.org/W2120145350
- https://openalex.org/W2121626072
- https://openalex.org/W2275061266
- https://openalex.org/W2325343082
- https://openalex.org/W2760700099
- https://openalex.org/W2794654604
- https://openalex.org/W2877681630
- https://openalex.org/W2884353330
- https://openalex.org/W2900744933
- https://openalex.org/W2900872097
- https://openalex.org/W2941437211
- https://openalex.org/W2947068622
- https://openalex.org/W2952094509
- https://openalex.org/W2952499863
- https://openalex.org/W3010439502
- https://openalex.org/W3036981727
- https://openalex.org/W3037549886
- https://openalex.org/W3154444819
- https://openalex.org/W3180246855
- https://openalex.org/W3203522123