Polimorfismos genéticos associados à suscetibilidade à malária em Nyssorhynchus darlingi de Barcelos (AM) e validação funcional em Anopheles gambiae

Abstract

A malária permanece como um importante problema de saúde pública na Amazônia brasileira, sendo Nyssorhynchus darlingi o principal vetor de Plasmodium spp.. A compreensão dos determinantes genéticos associados à suscetibilidade à infecção nesse vetor representa uma estratégia promissora para o desenvolvimento de abordagens inovadoras de controle da transmissão do parasita. Neste estudo, foi conduzida uma análise de associação genômica ampla (GWAS) com o objetivo de identificar polimorfismos genéticos associados à suscetibilidade à infecção por Plasmodium vivax em populações naturais de Ny. darlingi coletadas no município de Barcelos, Amazonas. Mosquitos adultos foram classificados em grupos infectados e controle a partir da detecção molecular do parasita, e submetidos à genotipagem por sequenciamento de baixa cobertura, seguida de imputação genotípica. Adicionalmente, análises de estrutura populacional foram conduzidas por meio de Análise de Componentes Principais (PCA) e métodos baseados em diferenciação genética, visando avaliar e controlar o efeito da estratificação populacional nos resultados do GWAS. Foram identificados oito SNPs significativamente associados à suscetibilidade à infecção por P. vivax, localizados em regiões genômicas adjacentes a um total de 20 genes candidatos. Análises adicionais de frequência alélica e diferenciação genética corroboraram a associação desses marcadores com subestruturas populacionais e padrões espaciais de incidência de malária no município estudado. Considerando as limitações inerentes a estudos baseados em fenótipos binários, bem como a ausência de evidências diretas de causalidade funcional, os genes candidatos identificados foram priorizados com base na presença de domínios relacionados à resposta imune do mosquito. Esses genes foram propostos como alvos para validação funcional por meio de silenciamento gênico via RNAi em um vetor modelo, visando investigar seu possível papel no controle da infecção por Plasmodium. Em conjunto, os resultados contribuem para o avanço do conhecimento sobre a base genética da suscetibilidade à infecção em Ny. darlingi e fornecem subsídios para o desenvolvimento futuro de estratégias de controle vetorial baseadas em genômica de precisão

Malaria remains a major public health problem in the Brazilian Amazon, with Nyssorhynchus darlingi being the primary vector of Plasmodium spp.. Understanding the genetic determinants associated with susceptibility to infection in this vector represents a promising strategy for the development of innovative vector control approaches. In this study, a genome-wide association study (GWAS) was conducted to identify genetic polymorphisms associated with susceptibility to P. vivax infection in natural populations of Ny. darlingi collected in the municipality of Barcelos, Amazonas. Adult mosquitoes were classified into infected and non-infected groups based on molecular detection of the parasite and subjected to low-coverage sequencing followed by genotype imputation. After rigorous quality control steps, variant filtering, and linkage disequilibrium pruning, association tests were performed using statistical models with correction for multiple testing. In addition, population structure analyses were conducted using Principal Component Analysis (PCA) and genetic differentiation–based methods to assess and control for the effects of population stratification on GWAS results. Eight SNPs were identified as significantly associated with susceptibility to P. vivax infection, located in genomic regions adjacent to a total of 20 candidate genes. Functional annotation and variant effect prediction indicated that none of the polymorphisms resulted in significant alterations to the amino acid sequence, suggesting that these variants predominantly act as molecular markers associated with regulatory regions or indirect effects on susceptibility. Additional analyses of allele frequency and genetic differentiation supported the association of these markers with population substructure and spatial patterns of malaria incidence in the studied municipality. Considering the limitations inherent to studies based on binary phenotypes, as well as the absence of direct evidence of functional causality, candidate genes were prioritized based on the presence of domains related to the mosquito immune response. These genes were proposed as targets for functional validation through RNA interference (RNAi)–mediated gene silencing in a model vector, aiming to investigate their potential role in modulating Plasmodium infection. Collectively, these findings advance the understanding of the genetic basis of infection susceptibility in Ny. darlingi and provide a foundation for the future development of precision genomics–based vector control strategies