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在疟疾防控中，按蚊杀虫剂抗性成为重大阻碍。研究人员针对非洲疟疾主要传播媒介冈比亚按蚊（Anopheles funestus），开展谷胱甘肽 S - 转移酶 ε（GSTe）基因簇研究。结果发现 GSTe 基因过表达和等位基因变异会导致其对 DDT 和拟除虫菊酯产生抗性，为抗药性治理提供依据。
疟疾，这个如同幽灵般的疾病，长期在热带地区肆虐，尤其是非洲，成为了当地人们健康的巨大威胁。世界卫生组织的数据显示，2023 年全球有 2.49 亿疟疾病例，超过 60.8 万人死亡，其中非洲承担了全球 95% 的疟疾负担 ，5 岁以下儿童和孕妇深受其害。过去十年，虽然疟疾防控取得了一定进展，但杀虫剂抗性问题却日益严重。主要疟疾传播媒介冈比亚按蚊对多种杀虫剂产生了抗性，这不仅降低了防蚊工具的效果，还使得疟疾病例数自 2016 年起呈上升趋势。因此，探究杀虫剂抗性的遗传基础，对有效防控疟疾至关重要。
在此背景下，来自喀麦隆传染病研究中心（Centre for Research in Infectious Diseases, CRID）、尼日利亚贝耶罗大学、英国利物浦热带医学院等机构的研究人员开展了相关研究。他们发现谷胱甘肽 S - 转移酶 ε（GSTe）基因簇的过表达和等位基因变异在冈比亚按蚊对 DDT 和拟除虫菊酯的抗性中发挥着关键作用。这一研究成果发表在《BMC Genomics》杂志上，为疟疾防控策略的制定提供了重要依据。
研究人员采用了多种关键技术方法。通过转录组分析，研究不同地区冈比亚按蚊 GSTe 基因的表达差异；利用全基因组关联研究（GWAS）、群体测序（PoolSeq）和个体全基因组测序（iWGS）数据进行遗传分化和选择分析，探究 GSTe 基因位点的遗传变化；对 GSTe 基因进行 cDNA 多态性分析，确定潜在的抗性相关等位基因变异；运用分子对接模拟预测氨基酸变异对 GSTe 结构和代谢活性的影响；通过体外异源表达和代谢检测，验证 GSTe 在杀虫剂抗性中的作用；构建转基因果蝇，进行体内功能验证。
下面来详细看看研究结果：
- GSTe 基因的转录组分析：研究人员对来自非洲五个国家的冈比亚按蚊进行转录组分析，发现 GSTe 基因簇在不同种群中存在差异表达。其中，GSTe2 在所有种群中均显著过表达，且表达量随时间增加，其他 GSTe 基因如 GSTe1、GSTe3、GSTe4、GSTe5、GSTe6 和 GSTe7 也在不同种群中差异表达，表明它们可能在 DDT 和拟除虫菊酯抗性中发挥作用。
- GSTe 基因位点的选择和分化：通过对染色体 2L 上 GSTe 基因位点的选择分析，发现 2014 年加纳、尼日利亚和贝宁的种群中该位点受到强烈的正选择。H1X分析表明，加纳、贝宁和尼日利亚的种群之间存在共享的选择性扫描。FST遗传分化分析显示，贝宁的种群在 2014 - 2022 年间存在一致的选择和分化模式，且与其他地区种群在 GSTe 基因位点存在差异。
- GSTe3、GSTe4 和 GSTe6 的遗传多样性：对 GSTe3、GSTe4 和 GSTe6 在非洲不同地区的遗传多样性分析发现，GSTe3 在贝宁受到强烈选择，GSTe4 在贝宁、喀麦隆和乌干达受到选择，GSTe6 在贝宁受到选择。这些基因在不同地区的遗传多样性差异，暗示了它们与杀虫剂抗性的关联。
- 抗性相关突变的检测：研究人员对比分析不同地区冈比亚按蚊及实验室敏感株的 GSTe3、GSTe4 和 GSTe6 的 cDNA 序列和 PoolSeq 数据，发现了多个与杀虫剂抗性可能相关的氨基酸变化，如A17D26T158 - GSTe3、L135H191A189 - GSTe4 和T169S201E210 - GSTe6 等。
- GSTe 等位基因的亲和力和活性预测：通过构建 GSTe3、GSTe4 和 GSTe6 的等位基因三维同源模型，进行分子对接模拟，发现部分等位基因（如 BN - GSTe3、BN - GSTe4 和 BN - GSTe6）对 DDT、拟除虫菊酯的亲和力更强，这可能与它们的抗性作用相关。
- 重组 GSTe 的活性测定：实验测定重组 GSTe 的活性，发现所有重组 GSTe 都能代谢 DDT 和拟除虫菊酯。其中，BN - GSTe4 对溴氰菊酯的代谢能力显著高于其他等位基因，表明等位基因变异会影响 GSTe 对杀虫剂的代谢活性。
- 转基因果蝇的抗性验证：研究人员构建表达 GSTe3、GSTe4 和 GSTe6 等位基因的转基因果蝇，进行杀虫剂接触生物测定。结果显示，表达抗性等位基因的果蝇对 DDT、拟除虫菊酯的死亡率显著低于对照组，表明 GSTe 基因的过表达和等位基因变异能在体内赋予果蝇对杀虫剂的抗性。
综合研究结果和讨论部分，该研究具有重要意义。研究明确了 GSTe 基因簇在冈比亚按蚊对 DDT 和拟除虫菊酯抗性中的关键作用，揭示了其遗传和分子机制。这不仅加深了人们对疟疾媒介杀虫剂抗性的理解，也为开发追踪抗性的分子标记、制定更有效的疟疾防控策略提供了理论基础，有助于更好地应对疟疾这一全球性公共卫生挑战。
