等位基因显示拟除虫菊酯抗性在非洲蚊子中的传播

我ñ人类诗句疟疾蚊子传播的军备竞赛，昆虫已经制定了一些遗传技巧来阻挠拟除虫菊酯，用于保持其人口在海湾的一类杀虫剂。例如，在具有特定突变的蚊子中，杀虫剂不能与其靶标结合。代谢抗性使蚊子能够消化化学物质并对其进行解毒，因此难以确定遗传因素，使没有标记物的科学家能够轻松追踪各种代谢策略的传播。

现在，研究人员在科学转化医学科学家3月20日报道，研究人员发现了一种标记物，一种单一的突变，与非洲南部种群Anopheles funestus(一种主要的疟疾病媒)中的拟除虫菊酯解毒有关，并可用它来监测抗性的传播。

“这是一项伟大的工作。它弥合了一个巨大的差距，“伦敦卫生和热带医学学院的疟疾昆虫学家Jo Lines表示，他不参与该项目。

疟疾预防依赖于控制其蚊媒，拟除虫菊酯是实现这一目标的重要工具。最近的一项研究估计，在2000年至2015年期间，使用杀虫剂可预防超过6.63亿例该病，其中拟除虫菊酯处理的蚊帐占其中的约70%。“所有这些都受到蚊子种群中杀虫剂抗药性上升的威胁，”新报的合着者，英国利物浦约翰摩尔斯大学的遗传学家Gareth Weedall说。

为了嗅出可能的表达增强子，Weedall和他的合作者开始分析来自非洲不同地区的几种蚊子种群的基因表达。这导致它们成为一组基因，这些基因似乎是来自南部非洲的蚊子所特有的，他们使用全基因组序列进一步研究了对苄氯菊酯(一种拟除虫菊酯)具有抗性的蚊子。因为抵抗可以通过多种机制和多种基因产生，所以代谢躲避是棘手的研究。特别地，这种抗性涉及编码细胞色素P450的基因，细胞色素P450是先前发现的用于分解拟除虫菊酯的酶家族。虽然已知基因身份，但促进其在抗性蚊子中过度表达的基因座却不是。因此，为了研究抗性，研究人员依靠RNA序列来捕获基因的表达。但RNA可能难以使用，特别是在野外，因为它不是很稳定。

他们的侦探工作指向了一个罪魁祸首的DNA片段，似乎已经累积了基因突变，并积累了大量的遗传物质插入物，驱动编码细胞色素P450的基因。“这不仅仅是一种突变。这是遗传学家对复杂遗传变化的梦想，“Lines说。他说，这些精心设计的机制证明了蚊子经历的强大选择压力。研究人员还发现了启动子区域中的一个突变，该突变与抗性蚊子中这些基因的过表达相关，但不一定是其原因。

这一单一突变使研究人员对筛选拟除虫菊酯抗性进行了诊断。使用PCR，他们现在可以在蚊子的DNA中寻找等位基因，这比RNA更容易使用，并且可以让科学家跟踪这种抗性的传播。“我们可以很好地追踪它 - 并且使用干燥的标本，用酒精腌制，没关系，我们可以做到 - 因为DNA是如此稳定，”Lines说。

他们将他们的诊断应用于从非洲大陆周围收集的2014年样本，以获得等位基因分布的快照，并发现抗性等位基因在整个南部非洲非常普遍。它甚至成为一些人群中的主要变种，例如来自马拉维和莫桑比克。Weedall说，在广泛使用拟除虫菊酯处理过的蚊帐之前，2002年对这两个地点的先前抽样发现，该基因组区域的变异要大得多。“大部分遗传多样性已被扫除，只有抗性等位基因被遗弃，”他说。

在实验室饲养实验室养殖蚊子的实验室中，研究人员比较了拟除虫菊酯处理过的蚊帐在杀死抗性昆虫和易感昆虫方面的效果，并对暴露后死亡和活蚊子中存在的等位基因进行了人口普查。对于一种处理过的蚊帐网，研究人员发现超过90%的幸存蚊子有一到两份抗性等位基因。虽然另一种类型的蚊帐更有效地杀死具有抗性等位基因的昆虫，但是在它们下面躲藏的人仍然被咬伤，这意味着即使昆虫最终死亡，它们仍然可以感染疟疾。

小屋实验“尤其令人印象深刻，真正有用的和重要的，说：”克里斯·巴斯，埃克塞特的英国大学的昆虫学家谁是不是工作的一部分。

总而言之，这项工作描绘了拟除虫菊酯抗性的传播。在拟除虫菊酯使用的选择下，该等位基因似乎已经渗透到南部非洲的蚊子种群中，尽管它还没有成为北方的主要变种，但尚不清楚它是否会变成这样。现在研究人员已经有了遗传标记，他们可以监测等位基因的未来传播以及蚊子种群中这种抗性的增加。

该标记仅适用于一种类型的抗性，而其他机制可能在非洲其他地方的蚊子种群中起作用。为了理解那些逃避方法的遗传基础并开发出一种可追溯的标记，“我们必须为这些候选基因复制这项工作，”Weedall说。这只是一种传播蚊子的疟疾 - 类似的工作可以帮助追踪其他种类的按蚊(包括A.冈比亚)的代谢抗性。

观察抗药性的传播非常重要，因为“世界上很大一部分地区正在被拟除虫菊酯类杀虫剂浸泡，而且它是许多不同昆虫的主要选择压力，”Weedall说。

“对单一或少量杀虫剂的依赖仅仅是因为阻力会迅速发展而感到麻烦，”巴斯说。“这是一个很好的例子。”