ความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงและโครงสร้างประชากรของยุงลาย Anopheles stephensi ซึ่งเป็นพาหะนำโรคมาลาเรียที่รุกราน ในภูมิภาคฟิเก ประเทศเอธิโอเปีย

การแพร่ระบาดของยุง Anopheles stephensi ในเอธิโอเปียอาจนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของอุบัติการณ์โรคมาลาเรียในภูมิภาค ดังนั้น การทำความเข้าใจลักษณะความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงและโครงสร้างประชากรของยุง Anopheles stephensi ที่เพิ่งตรวจพบในเมืองฟิเก ประเทศเอธิโอเปีย จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมพาหะนำโรคเพื่อหยุดยั้งการแพร่กระจายของยุงสายพันธุ์รุกรานที่เป็นพาหะนำโรคมาลาเรียชนิดนี้ในประเทศ จากการสำรวจทางกีฏวิทยาของยุง Anopheles stephensi ในเมืองฟิเก เขตโซมาลี ประเทศเอธิโอเปีย เราได้ยืนยันการมีอยู่ของยุง Anopheles stephensi ในเมืองฟิเกทั้งในระดับสัณฐานวิทยาและระดับโมเลกุล การจำแนกลักษณะแหล่งที่อยู่อาศัยของตัวอ่อนและการทดสอบความไวต่อยาฆ่าแมลงพบว่า ตัวอ่อนของยุง A. fixini พบได้บ่อยที่สุดในภาชนะที่มนุษย์สร้างขึ้น และมีความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงสำหรับตัวเต็มวัยส่วนใหญ่ที่ทดสอบ (ออร์กาโนฟอสเฟต คาร์บาเมต)ไพรีทรอยด์ยกเว้นพิริมิฟอส-เมทิลและพีบีโอ-ไพรีทรอยด์ อย่างไรก็ตาม ตัวอ่อนระยะไม่เจริญเต็มที่สามารถต้านทานเทเมฟอสได้ นอกจากนี้ยังได้ทำการวิเคราะห์จีโนมเปรียบเทียบเพิ่มเติมกับยุง Anopheles stephensi ซึ่งเป็นสายพันธุ์ก่อนหน้า การวิเคราะห์ประชากรยุง Anopheles stephensi ในเอธิโอเปียโดยใช้ SNP แบบไบอัลลีลิก 1704 ตำแหน่ง พบว่ามีความเชื่อมโยงทางพันธุกรรมระหว่างประชากรยุง A. fixais และ Anopheles stephensi ในภาคกลางและภาคตะวันออกของเอธิโอเปีย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง A. jiggigas ผลการศึกษาของเราเกี่ยวกับลักษณะการต้านทานยาฆ่าแมลง รวมถึงแหล่งกำเนิดประชากรที่เป็นไปได้ของยุง Anopheles fixais อาจช่วยในการพัฒนากลยุทธ์การควบคุมยุงพาหะนำโรคมาลาเรียชนิดนี้ในภูมิภาคฟิเกและจิกจิกา เพื่อจำกัดการแพร่กระจายจากสองภูมิภาคนี้ไปยังส่วนอื่นๆ ของประเทศและทั่วทวีปแอฟริกา
การทำความเข้าใจแหล่งเพาะพันธุ์ยุงและสภาพแวดล้อมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนากลยุทธ์การควบคุมยุง เช่น การใช้สารฆ่าลูกน้ำ (เทเมฟอส) และการควบคุมสิ่งแวดล้อม (การกำจัดแหล่งที่อยู่อาศัยของลูกน้ำ) นอกจากนี้ องค์การอนามัยโลกยังแนะนำการจัดการลูกน้ำเป็นหนึ่งในกลยุทธ์สำหรับการควบคุมยุง Anopheles stephensi โดยตรงในเขตเมืองและชานเมืองในพื้นที่ที่มีการระบาด 15 หากไม่สามารถกำจัดหรือลดแหล่งลูกน้ำได้ (เช่น แหล่งเก็บน้ำในครัวเรือนหรือในเมือง) อาจพิจารณาใช้สารฆ่าลูกน้ำ อย่างไรก็ตาม วิธีการควบคุมพาหะนำโรคนี้มีราคาแพงเมื่อต้องจัดการกับแหล่งที่อยู่อาศัยของลูกน้ำจำนวนมาก 19 ดังนั้น การกำหนดเป้าหมายไปยังแหล่งที่อยู่อาศัยเฉพาะที่มียุงตัวเต็มวัยอยู่เป็นจำนวนมากจึงเป็นอีกแนวทางหนึ่งที่คุ้มค่ากว่า 19 ดังนั้น การกำหนดความไวของยุง Anopheles stephensi ในเมืองฟิกต่อสารฆ่าลูกน้ำ เช่น เทเมฟอส อาจช่วยในการตัดสินใจเมื่อพัฒนาแนวทางในการควบคุมพาหะนำโรคมาลาเรียที่รุกรานในเมืองฟิก
นอกจากนี้ การวิเคราะห์จีโนมอาจช่วยพัฒนาแผนควบคุมเพิ่มเติมสำหรับยุง Anopheles stephensi ที่เพิ่งค้นพบใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การประเมินความหลากหลายทางพันธุกรรมและโครงสร้างประชากรของ Anopheles stephensi และการเปรียบเทียบกับประชากรที่มีอยู่แล้วในภูมิภาค อาจให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับประวัติความเป็นมาของประชากร รูปแบบการแพร่กระจาย และแหล่งกำเนิดประชากรที่เป็นไปได้
ดังนั้น หนึ่งปีหลังจากตรวจพบยุง Anopheles stephensi ครั้งแรกในเมืองฟิเก เขตโซมาลี ประเทศเอธิโอเปีย เราจึงทำการสำรวจทางกีฏวิทยาเพื่อศึกษาลักษณะถิ่นที่อยู่ของตัวอ่อนยุง Anopheles stephensi และตรวจสอบความไวต่อยาฆ่าแมลง รวมถึงยาฆ่าตัวอ่อนเทเมฟอส หลังจากระบุลักษณะทางสัณฐานวิทยาแล้ว เราได้ทำการตรวจสอบทางชีวโมเลกุลและใช้วิธีการทางจีโนมิกส์เพื่อวิเคราะห์ประวัติและโครงสร้างประชากรของยุง Anopheles stephensi ในเมืองฟิเก เราเปรียบเทียบโครงสร้างประชากรนี้กับประชากรยุง Anopheles stephensi ที่ตรวจพบก่อนหน้านี้ในภาคตะวันออกของเอธิโอเปีย เพื่อกำหนดขอบเขตการแพร่กระจายในเมืองฟิเก นอกจากนี้ เรายังประเมินความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมกับประชากรเหล่านั้นเพื่อระบุแหล่งกำเนิดประชากรที่เป็นไปได้ในภูมิภาคนี้
สารเสริมฤทธิ์ไพเพอโรนิลบิวทอกไซด์ (PBO) ได้รับการทดสอบกับสารไพรีทรอยด์สองชนิด (เดลตาเมทรินและเพอร์เมทริน) ในยุง Anopheles stephensi การทดสอบการเสริมฤทธิ์ทำได้โดยการให้ยุงสัมผัสกับกระดาษ PBO 4% เป็นเวลา 60 นาที จากนั้นจึงย้ายยุงไปยังหลอดที่มีสารไพรีทรอยด์เป้าหมายเป็นเวลา 60 นาที และกำหนดความไวต่อสารตามเกณฑ์การตายของ WHO ที่อธิบายไว้ข้างต้น24
เพื่อให้ได้ข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับประชากรต้นกำเนิดที่เป็นไปได้ของประชากรยุง Anopheles stephensi ใน Fiq เราได้ทำการวิเคราะห์เครือข่ายโดยใช้ชุดข้อมูล SNP แบบไบอัลลีลิกที่รวมกันจากลำดับ Fiq (n = 20) และลำดับ Anopheles stephensi ที่สกัดจาก Genbank จาก 10 สถานที่ที่แตกต่างกันในภาคตะวันออกของเอธิโอเปีย (n = 183, Samake et al. 29) เราใช้ EDENetworks41 ซึ่งช่วยให้สามารถวิเคราะห์เครือข่ายโดยอิงจากเมทริกซ์ระยะทางทางพันธุกรรมโดยไม่ต้องมีข้อสมมติฐานล่วงหน้า เครือข่ายประกอบด้วยโหนดที่แสดงถึงประชากรที่เชื่อมต่อกันด้วยขอบ/ลิงก์ที่มีน้ำหนักตามระยะทางทางพันธุกรรมของ Reynolds (D)42 โดยอิงจาก Fst ซึ่งให้ความแข็งแกร่งของลิงก์ระหว่างคู่ของประชากร41 ยิ่งขอบ/ลิงก์หนามากเท่าใด ความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมระหว่างสองประชากรก็จะยิ่งแข็งแกร่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งไปกว่านั้น ขนาดของโหนดเป็นสัดส่วนกับน้ำหนักสะสมของลิงก์ขอบของแต่ละประชากร ดังนั้น ยิ่งโหนดมีขนาดใหญ่เท่าใด จุดศูนย์กลางหรือจุดบรรจบของการเชื่อมต่อก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ความสำคัญทางสถิติของโหนดได้รับการประเมินโดยใช้การจำลองบูตสแตรป 1,000 ครั้ง โหนดที่ปรากฏในรายการ 5 อันดับแรกและ 1 อันดับแรกของค่าความเป็นศูนย์กลางระหว่างโหนด (BC) (จำนวนเส้นทางทางพันธุกรรมที่สั้นที่สุดผ่านโหนด) สามารถถือว่ามีความสำคัญทางสถิติ43
เราขอรายงานการพบ Anopheles stephensi จำนวนมากในช่วงฤดูฝน (พฤษภาคม-มิถุนายน 2022) ในเมืองฟิเก เขตโซมาลี ประเทศเอธิโอเปีย จากตัวอ่อนยุง Anopheles มากกว่า 3,500 ตัวที่เก็บรวบรวมได้ พบว่าทั้งหมดสามารถเลี้ยงและระบุลักษณะทางสัณฐานวิทยาได้ว่าเป็น Anopheles stephensi การระบุทางโมเลกุลของตัวอ่อนบางส่วนและการวิเคราะห์ทางโมเลกุลเพิ่มเติมยังยืนยันว่าตัวอย่างที่ศึกษาเป็น Anopheles stephensi แหล่งที่อยู่อาศัยของตัวอ่อน An. stephensi ที่ระบุได้ทั้งหมดเป็นแหล่งเพาะพันธุ์เทียม เช่น บ่อที่บุด้วยพลาสติก ถังน้ำแบบปิดและแบบเปิด และถัง ซึ่งสอดคล้องกับแหล่งที่อยู่อาศัยของตัวอ่อน An. stephensi อื่นๆ ที่รายงานในภาคตะวันออกของเอธิโอเปีย45 ข้อเท็จจริงที่ว่ามีการเก็บรวบรวมตัวอ่อนของ An. stephensi ชนิดอื่นๆ แสดงให้เห็นว่า An. stephensi สามารถอยู่รอดได้ในฤดูแล้งในเมืองฟิเก15 ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะแตกต่างจาก An. arabiensis ซึ่งเป็นพาหะหลักของมาลาเรียในเอธิโอเปีย46,47 อย่างไรก็ตาม ในเคนยา พบตัวอ่อนของยุง Anopheles stephensi ทั้งในภาชนะที่มนุษย์สร้างขึ้นและในสภาพแวดล้อมของลำธาร48 ซึ่งเน้นย้ำถึงความหลากหลายของแหล่งที่อยู่อาศัยที่เป็นไปได้ของตัวอ่อนยุง Anopheles stephensi ที่รุกรานเหล่านี้ ซึ่งมีนัยสำคัญต่อการเฝ้าระวังทางกีฏวิทยาในอนาคตของพาหะนำโรคมาลาเรียที่รุกรานนี้ในเอธิโอเปียและแอฟริกา
การศึกษาครั้งนี้ระบุถึงการแพร่ระบาดในระดับสูงของยุงลาย Anopheles ที่เป็นพาหะนำโรคมาลาเรียในฟิกกี แหล่งที่อยู่อาศัยของตัวอ่อน สถานะความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงของยุงตัวเต็มวัยและตัวอ่อน ความหลากหลายทางพันธุกรรม โครงสร้างประชากร และแหล่งกำเนิดประชากรที่เป็นไปได้ ผลการศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าประชากรยุง Anopheles fickii มีความไวต่อ pirimiphos-methyl, PBO-pyrethrin และ temetafos ดังนั้น ยาฆ่าแมลงเหล่านี้จึงสามารถนำมาใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในกลยุทธ์การควบคุมพาหะนำโรคมาลาเรียที่รุกรานนี้ในภูมิภาคฟิกกี เรายังพบว่าประชากรยุง Anopheles fik มีความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมกับศูนย์กลาง Anopheles หลักสองแห่งในภาคตะวันออกของเอธิโอเปีย ได้แก่ จิก จิกา และไดร์ ดาวา และมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับจิก จิกามากกว่า ดังนั้น การเสริมสร้างการควบคุมพาหะในพื้นที่เหล่านี้อาจช่วยป้องกันการรุกรานของยุง Anopheles เข้าสู่ฟิกกีและพื้นที่อื่นๆ ต่อไปได้ สรุปได้ว่า การศึกษาครั้งนี้เสนอแนวทางที่ครอบคลุมในการศึกษาการระบาดของยุง Anopheles ในปัจจุบัน กำลังมีการขยายการศึกษาเกี่ยวกับด้วงเจาะลำต้นของสตีเฟนสันไปยังพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ใหม่ๆ เพื่อตรวจสอบขอบเขตการแพร่กระจาย ประเมินประสิทธิภาพของยาฆ่าแมลง และระบุแหล่งที่มาของประชากรที่เป็นไปได้เพื่อป้องกันการแพร่กระจายต่อไป