冈比亚按蚊对四氟苯菊酯行为敏感性降低的分子标记研究揭示抗性新机制

本研究针对疟疾媒介控制中杀虫剂抗性威胁，通过全转录组分析揭示了冈比亚按蚊(An. gambiae s.s.)对空间驱避剂四氟苯菊酯(transfluthrin)行为敏感性降低的分子机制。研究人员采用高通量筛选系统(HITSS)评估600只蚊虫的驱避行为，发现细胞色素P450基因CYP12F12在非响应群体中显著过表达(FC=36.6389)，同时电压门控钠通道(VGSC)的kdr突变(L995F/S)频率升高。该研究首次证实代谢与靶位点双重机制影响空间驱避剂效果，为抗性监测策略提供重要分子标记。论文发表于《BMC Genomics》。

　　

疟疾仍然是全球最严重的公共卫生挑战之一，2023年报告病例达2.63亿例，死亡59.7万例。虽然经杀虫剂处理的蚊帐(ITNs)和室内滞留喷洒(IRS)仍是主要防控手段，但蚊媒对拟除虫菊酯类杀虫剂产生的抗性正严重威胁这些干预措施的有效性。更令人担忧的是，蚊子正在进化出行为抗性——学会避开干预措施。在这种背景下，含挥发性杀虫剂四氟苯菊酯的空间驱避剂(SRs)因其能创建保护性空间、减少人蚊接触而成为有前景的补充工具。然而，这种新型防控工具的长期效果取决于我们对拟除虫菊酯抗性蚊子如何响应四氟苯菊酯的理解。

四氟苯菊酯作为含多氟化苄基环的特殊拟除虫菊酯，其结构与ITNs中使用的传统拟除虫菊酯存在显著差异，理论上可能规避已知抗性机制。但美国CDC等机构的研究人员通过研究发现，即使是这种结构独特的空间驱避剂，其效果也可能受到现有抗性机制的影响。这项发表在《BMC Genomics》的研究首次揭示了冈比亚按蚊对四氟苯菊酯行为敏感性降低的分子基础，为空间驱避剂的合理应用提供了关键科学依据。

研究团队采用三大关键技术方法：1) 高通量筛选系统(HITSS)行为分析，评估肯尼亚Bungoma野外种群、实验室抗性品系Pimperena和敏感品系Kisumu共600只蚊虫的空间活动指数(SAI)；2) 全转录组测序(RNA-seq)技术分析响应与非响应蚊虫的基因表达差异；3) 非同义单核苷酸多态性(SNP)分析检测电压门控钠通道(VGSC)和乙酰胆碱酯酶-1(ACE-1)基因的靶位点突变。样本来源于肯尼亚西部Bungoma县现场采集的F1代成蚊及两个实验室品系。

行为反应异质性
通过HITSS测定发现，抗性品系Pimperena需要高达125.15μg/ml的四氟苯菊酯浓度才能产生驱避反应，显著高于敏感品系Kisumu的有效浓度0.0025μg/ml。野外Bungoma种群表现出中间表型(最佳反应浓度12.515μg/ml)，反映了自然种群中行为抗性的异质性。根据空间活动指数(SAI)将蚊虫分为"响应者"和"非响应者"，后者在标准浓度(0.0025μg/ml)下表现出显著降低的驱避性(SAI<0.1)。

转录组特征分析
RNA-seq分析揭示，与非响应行为相关的关键基因包括：

• 细胞色素P450基因CYP12F12在Bungoma非响应群体中显著过表达(FC=36.6389)
• 谷胱甘肽S-转移酶GSTE2(FC=28.3665)和CYP6M2(FC=21.3579)等解毒基因也明显上调
• 嗅觉相关基因(气味结合蛋白和气味受体)未显示显著差异表达

靶位点突变特征
SNP分析发现抗性相关遗传标记：

• Pimperena群体中kdr-L995F突变完全固定
• Bungoma群体kdr-L995S等位基因频率达80-100%
• Pimperena群体检测到增强kdr抗性的N1570Y("超级kdr")突变
• 敏感品系Kisumu中发现新型M490I突变(功能未知)

功能富集分析
基因本体(GO)分析显示：

• Bungoma非响应者中，丝氨酸型内肽酶活性相关术语显著富集
• Pimperena群体中，离子门控通道活性术语富集，支持VGSC作为四氟苯菊酯作用靶点

这项研究通过整合行为学、转录组学和遗传学分析，首次证实了代谢解毒(CYP12F12过表达)和靶位点抗性(kdr突变)双重机制可共同导致冈比亚按蚊对四氟苯菊酯行为敏感性的降低。特别值得注意的是，虽然四氟苯菊酯具有独特的多氟化苄基环结构，但仍能被传统拟除虫菊酯抗性机制所识别，这一发现打破了"结构独特=规避抗性"的简单假设。

研究结果对疟疾防控实践具有三重重要意义：首先，强调在部署空间驱避剂时需要同步监测CYP12F12表达水平和kdr突变频率；其次，揭示了行为抗性可能通过代谢途径发展的新机制；最后，为开发能规避现有抗性机制的新一代空间驱避剂提供了分子靶点。正如作者Stephen Okayo和Eric Ochomo等指出的，这项研究为制定包含空间驱避剂的抗性管理策略奠定了重要基础，将有助于延长这类创新防控工具的有效使用寿命。

未来研究需要进一步验证CYP12F12在四氟苯菊酯代谢中的具体作用，并探索如何通过配方优化或增效剂使用来克服这些抗性机制。同时，研究揭示的野外种群异质性提示，空间驱避剂的效果评估需要充分考虑当地蚊媒种群的抗性背景，这为精准化疟疾防控提供了新的研究方向。