বুর্কিনা ফাসোর নয়, ইথিওপিয়ার কীটনাশক-প্রতিরোধী অ্যানোফিলিস মশা, কীটনাশকের সংস্পর্শে আসার পর মাইক্রোবায়োটার গঠনে পরিবর্তন প্রদর্শন করে | পরজীবী এবং ভেক্টর

আফ্রিকায় ম্যালেরিয়া এখনও মৃত্যু এবং অসুস্থতার একটি প্রধান কারণ, ৫ বছরের কম বয়সী শিশুদের মধ্যে এটি সবচেয়ে বেশি। এই রোগ প্রতিরোধের সবচেয়ে কার্যকর উপায় হল প্রাপ্তবয়স্ক অ্যানোফিলিস মশাকে লক্ষ্য করে তৈরি কীটনাশক ভেক্টর নিয়ন্ত্রণ এজেন্ট। এই হস্তক্ষেপের ব্যাপক ব্যবহারের ফলে, আফ্রিকা জুড়ে সর্বাধিক ব্যবহৃত কীটনাশক শ্রেণীর প্রতিরোধ ক্ষমতা এখন ব্যাপক। প্রতিরোধের বিস্তার ট্র্যাক করার জন্য এবং এটি কাটিয়ে ওঠার জন্য নতুন সরঞ্জাম তৈরি করার জন্য এই ফেনোটাইপের দিকে পরিচালিত করার অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়াগুলি বোঝা অপরিহার্য।
এই গবেষণায়, আমরা বুরকিনা ফাসোর কীটনাশক-প্রতিরোধী অ্যানোফিলিস গাম্বিয়া, অ্যানোফিলিস ক্রুজি এবং অ্যানোফিলিস অ্যারাবিএনসিস জনসংখ্যার মাইক্রোবায়োম গঠনের তুলনা ইথিওপিয়ার কীটনাশক-সংবেদনশীল জনসংখ্যার সাথে করেছি।
আমরা কীটনাশক-প্রতিরোধী এবং এর মধ্যে মাইক্রোবায়োটার গঠনে কোনও পার্থক্য খুঁজে পাইনিকীটনাশক-বুরকিনা ফাসোতে সংবেদনশীল জনসংখ্যা। দুটি বুরকিনা ফাসো দেশের উপনিবেশের পরীক্ষাগার গবেষণার মাধ্যমে এই ফলাফল নিশ্চিত করা হয়েছে। বিপরীতে, ইথিওপিয়ার অ্যানোফিলিস অ্যারাবিয়েনসিস মশার ক্ষেত্রে, মৃত এবং কীটনাশকের সংস্পর্শে বেঁচে থাকা মশার মধ্যে মাইক্রোবায়োটা গঠনের স্পষ্ট পার্থক্য লক্ষ্য করা গেছে। এই অ্যানোফিলিস অ্যারাবিয়েনসিস জনসংখ্যার প্রতিরোধ ক্ষমতা আরও তদন্ত করার জন্য, আমরা RNA সিকোয়েন্সিং করেছি এবং কীটনাশক প্রতিরোধের সাথে সম্পর্কিত ডিটক্সিফিকেশন জিনের ডিফারেনশিয়াল এক্সপ্রেশন, সেইসাথে শ্বাসযন্ত্র, বিপাকীয় এবং সিনাপটিক আয়ন চ্যানেলের পরিবর্তন খুঁজে পেয়েছি।
আমাদের ফলাফল থেকে জানা যায় যে কিছু ক্ষেত্রে মাইক্রোবায়োটা ট্রান্সক্রিপ্টোম পরিবর্তনের পাশাপাশি কীটনাশক প্রতিরোধের বিকাশে অবদান রাখতে পারে।
যদিও প্রতিরোধকে প্রায়শই অ্যানোফিলিস ভেক্টরের একটি জেনেটিক উপাদান হিসাবে বর্ণনা করা হয়, সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে কীটনাশকের সংস্পর্শে আসার প্রতিক্রিয়ায় মাইক্রোবায়োম পরিবর্তিত হয়, যা প্রতিরোধে এই জীবগুলির ভূমিকা নির্দেশ করে। প্রকৃতপক্ষে, দক্ষিণ এবং মধ্য আমেরিকায় অ্যানোফিলিস গাম্বিয়া মশার ভেক্টরগুলির গবেষণায় পাইরেথ্রয়েডের সংস্পর্শে আসার পরে এপিডার্মাল মাইক্রোবায়োমে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন দেখা গেছে, সেইসাথে অর্গানোফসফেটের সংস্পর্শে আসার পরে সামগ্রিক মাইক্রোবায়োমে পরিবর্তন দেখা গেছে। আফ্রিকায়, পাইরেথ্রয়েড প্রতিরোধ ক্যামেরুন, কেনিয়া এবং কোট ডি'আইভোয়ারে মাইক্রোবায়োটার গঠনের পরিবর্তনের সাথে যুক্ত হয়েছে, যেখানে পরীক্ষাগার-অভিযোজিত অ্যানোফিলিস গাম্বিয়া পাইরেথ্রয়েড প্রতিরোধের জন্য নির্বাচনের পরে তাদের মাইক্রোবায়োটায় পরিবর্তন দেখিয়েছে। তদুপরি, অ্যান্টিবায়োটিকের সাথে পরীক্ষামূলক চিকিৎসা এবং পরীক্ষাগার-উপনিবেশিত অ্যানোফিলিস অ্যারাবিয়েন্সিস মশাগুলিতে পরিচিত ব্যাকটেরিয়া সংযোজন পাইরেথ্রয়েডের প্রতি বর্ধিত সহনশীলতা দেখিয়েছে। একসাথে, এই তথ্যগুলি পরামর্শ দেয় যে কীটনাশক প্রতিরোধ মশার মাইক্রোবায়োমের সাথে যুক্ত হতে পারে এবং কীটনাশক প্রতিরোধের এই দিকটি রোগ ভেক্টর নিয়ন্ত্রণের জন্য কাজে লাগানো যেতে পারে।
এই গবেষণায়, আমরা 16S সিকোয়েন্সিং ব্যবহার করে নির্ধারণ করেছি যে পশ্চিম ও পূর্ব আফ্রিকার ল্যাবরেটরি-কলোনাইজড এবং মাঠ-সংগৃহীত মশার মাইক্রোবায়োটা বেঁচে থাকা এবং পাইরেথ্রয়েড ডেল্টামেথ্রিনের সংস্পর্শে আসার পরে মারা যাওয়া মশার মধ্যে পার্থক্য রয়েছে কিনা। কীটনাশক প্রতিরোধের প্রেক্ষাপটে, আফ্রিকার বিভিন্ন অঞ্চলের মাইক্রোবায়োটার বিভিন্ন প্রজাতি এবং প্রতিরোধের স্তরের সাথে তুলনা করলে মাইক্রোবায়াল সম্প্রদায়ের উপর আঞ্চলিক প্রভাব বুঝতে সাহায্য করতে পারে। ল্যাবরেটরি কলোনিগুলি বুর্কিনা ফাসো থেকে ছিল এবং দুটি ভিন্ন ইউরোপীয় পরীক্ষাগারে (জার্মানিতে An. coluzzii এবং যুক্তরাজ্যে An. arabiensis) লালন-পালন করা হয়েছিল, বুর্কিনা ফাসোর মশা An. gambiae প্রজাতির জটিল তিনটি প্রজাতির প্রতিনিধিত্ব করেছিল এবং ইথিওপিয়ার মশা An. arabiensis প্রতিনিধিত্ব করেছিল। এখানে, আমরা দেখাই যে ইথিওপিয়ার অ্যানোফিলিস অ্যারাবিনসিস জীবিত এবং মৃত মশার মধ্যে স্বতন্ত্র মাইক্রোবায়োটা স্বাক্ষর ছিল, যেখানে বুর্কিনা ফাসো এবং দুটি পরীক্ষাগারের অ্যানোফিলিস অ্যারাবিনসিস ছিল না। এই গবেষণার লক্ষ্য কীটনাশক প্রতিরোধের আরও তদন্ত করা। আমরা অ্যানোফিলিস অ্যারাবিয়েন্সিস জনসংখ্যার উপর RNA সিকোয়েন্সিং করেছি এবং দেখেছি যে কীটনাশক প্রতিরোধের সাথে সম্পর্কিত জিনগুলি আপরেগুলেটেড ছিল, যখন শ্বাস-প্রশ্বাস-সম্পর্কিত জিনগুলি সাধারণত পরিবর্তিত হয়েছিল। ইথিওপিয়ার দ্বিতীয় জনসংখ্যার সাথে এই তথ্যের একীকরণ এই অঞ্চলের মূল ডিটক্সিফিকেশন জিনগুলি সনাক্ত করেছে। বুরকিনা ফাসোর অ্যানোফিলিস অ্যারাবিয়েন্সিসের সাথে আরও তুলনা করে ট্রান্সক্রিপ্টোম প্রোফাইলে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য প্রকাশ পেয়েছে, তবে তবুও চারটি মূল ডিটক্সিফিকেশন জিন সনাক্ত করেছে যা আফ্রিকা জুড়ে অতিরিক্ত প্রকাশিত হয়েছিল।
এরপর প্রতিটি অঞ্চলের প্রতিটি প্রজাতির জীবিত এবং মৃত মশা 16S সিকোয়েন্সিং ব্যবহার করে সিকোয়েন্স করা হয়েছিল এবং আপেক্ষিক প্রাচুর্য গণনা করা হয়েছিল। আলফা বৈচিত্র্যের কোনও পার্থক্য পরিলক্ষিত হয়নি, যা নির্দেশ করে যে কার্যক্ষম ট্যাক্সোনমিক ইউনিট (OTU) সমৃদ্ধিতে কোনও পার্থক্য নেই; তবে, দেশগুলির মধ্যে বিটা বৈচিত্র্য উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়েছে, এবং দেশ এবং জীবিত/মৃত অবস্থার জন্য মিথস্ক্রিয়া পদ (যথাক্রমে PANOVA = 0.001 এবং 0.008) নির্দেশ করে যে এই কারণগুলির মধ্যে বৈচিত্র্য বিদ্যমান। দেশগুলির মধ্যে বিটা বৈচিত্র্যের কোনও পার্থক্য পরিলক্ষিত হয়নি, যা গোষ্ঠীগুলির মধ্যে একই রকম বৈচিত্র্য নির্দেশ করে। Bray-Curtis মাল্টিভেরিয়েট স্কেলিং প্লট (চিত্র 2A) দেখিয়েছে যে নমুনাগুলি মূলত অবস্থান অনুসারে পৃথক করা হয়েছিল, তবে কিছু উল্লেখযোগ্য ব্যতিক্রম ছিল। An. arabiensis সম্প্রদায়ের বেশ কয়েকটি নমুনা এবং An. coluzzii সম্প্রদায়ের একটি নমুনা বুর্কিনা ফাসোর একটি নমুনার সাথে ওভারল্যাপ করেছে, যেখানে বুর্কিনা ফাসোর An. arabiensis নমুনার একটি নমুনা An. arabiensis সম্প্রদায়ের নমুনার সাথে ওভারল্যাপ করেছে, যা ইঙ্গিত দিতে পারে যে মূল মাইক্রোবায়োটা বহু প্রজন্ম ধরে এবং একাধিক অঞ্চলে এলোমেলোভাবে রক্ষণাবেক্ষণ করা হয়েছিল। বুরকিনা ফাসোর নমুনাগুলি স্পষ্টভাবে প্রজাতি অনুসারে পৃথক করা হয়নি; পৃথকীকরণের এই অভাব প্রত্যাশিত ছিল কারণ বিভিন্ন লার্ভা পরিবেশ থেকে উদ্ভূত হওয়া সত্ত্বেও ব্যক্তিদের পরবর্তীতে একত্রিত করা হয়েছিল। প্রকৃতপক্ষে, গবেষণায় দেখা গেছে যে জলজ পর্যায়ে একটি পরিবেশগত কুলুঙ্গি ভাগ করে নেওয়া মাইক্রোবায়োটার গঠনকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করতে পারে [50]। মজার বিষয় হল, বুরকিনা ফাসোর মশার নমুনা এবং সম্প্রদায়গুলি কীটনাশকের সংস্পর্শে আসার পরে মশার বেঁচে থাকা বা মৃত্যুহারে কোনও পার্থক্য দেখায়নি, ইথিওপিয়ান নমুনাগুলি স্পষ্টভাবে পৃথক করা হয়েছিল, যা পরামর্শ দেয় যে এই অ্যানোফিলিস নমুনাগুলিতে মাইক্রোবায়োটার গঠন কীটনাশক প্রতিরোধের সাথে সম্পর্কিত। নমুনাগুলি একই স্থান থেকে সংগ্রহ করা হয়েছিল, যা শক্তিশালী সম্পর্ক ব্যাখ্যা করতে পারে।
পাইরেথ্রয়েড কীটনাশকের প্রতিরোধ একটি জটিল ফিনোটাইপ, এবং বিপাক এবং লক্ষ্যবস্তুর পরিবর্তন তুলনামূলকভাবে ভালোভাবে অধ্যয়ন করা হলেও, মাইক্রোবায়োটার পরিবর্তনগুলি কেবল অন্বেষণ করা শুরু হয়েছে। এই গবেষণায়, আমরা দেখাই যে নির্দিষ্ট জনসংখ্যার ক্ষেত্রে মাইক্রোবায়োটার পরিবর্তনগুলি আরও গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে; আমরা বাহির দার থেকে অ্যানোফিলিস অ্যারাবিয়েন্সিসের কীটনাশক প্রতিরোধকে আরও চিহ্নিত করি এবং পরিচিত প্রতিরোধ-সম্পর্কিত ট্রান্সক্রিপ্টগুলিতে পরিবর্তনগুলি দেখাই, সেইসাথে শ্বসন-সম্পর্কিত জিনগুলিতে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনগুলিও দেখাই যা ইথিওপিয়ার অ্যানোফিলিস অ্যারাবিয়েন্সিস জনসংখ্যার পূর্ববর্তী RNA-seq গবেষণায়ও স্পষ্ট ছিল। একসাথে, এই ফলাফলগুলি ইঙ্গিত দেয় যে এই মশার কীটনাশক প্রতিরোধ জেনেটিক এবং অ-জেনেটিক কারণগুলির সংমিশ্রণের উপর নির্ভর করতে পারে, সম্ভবত কারণ স্থানীয় ব্যাকটেরিয়ার সাথে সিম্বিওটিক সম্পর্ক প্রতিরোধের নিম্ন স্তরের জনসংখ্যার ক্ষেত্রে কীটনাশক অবক্ষয়ের পরিপূরক হতে পারে।
সাম্প্রতিক গবেষণাগুলি শ্বাস-প্রশ্বাসের বৃদ্ধিকে কীটনাশক প্রতিরোধের সাথে যুক্ত করেছে, যা বাহির দার আরএনএসেকের সমৃদ্ধ অন্টোলজি পদ এবং এখানে প্রাপ্ত সমন্বিত ইথিওপিয়ান তথ্যের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ; আবারও পরামর্শ দিচ্ছে যে প্রতিরোধের ফলে শ্বাস-প্রশ্বাস বৃদ্ধি পায়, হয় এই ফেনোটাইপের কারণ বা পরিণতি হিসেবে। যদি এই পরিবর্তনগুলি প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন এবং নাইট্রোজেন প্রজাতির সম্ভাবনার মধ্যে পার্থক্যের দিকে পরিচালিত করে, যেমনটি পূর্বে পরামর্শ দেওয়া হয়েছিল, তবে এটি দীর্ঘমেয়াদী কমেন্সাল ব্যাকটেরিয়া দ্বারা ROS স্ক্যাভেঞ্জিংয়ের প্রতি ডিফারেনশিয়াল ব্যাকটেরিয়া প্রতিরোধের মাধ্যমে ভেক্টর দক্ষতা এবং মাইক্রোবায়াল উপনিবেশকে প্রভাবিত করতে পারে।
এখানে উপস্থাপিত তথ্য প্রমাণ করে যে মাইক্রোবায়োটা নির্দিষ্ট পরিবেশে কীটনাশক প্রতিরোধকে প্রভাবিত করতে পারে। আমরা আরও দেখিয়েছি যে ইথিওপিয়ার অ্যারাবিএনসিস মশা কীটনাশক প্রতিরোধের জন্য একই রকম ট্রান্সক্রিপ্টোম পরিবর্তন প্রদর্শন করে; তবে, বুর্কিনা ফাসোর জিনের সংখ্যা কম। এখানে এবং অন্যান্য গবেষণায় প্রাপ্ত সিদ্ধান্ত সম্পর্কে বেশ কিছু সতর্কতা রয়ে গেছে। প্রথমত, বিপাকীয় গবেষণা বা মাইক্রোবায়োটা প্রতিস্থাপন ব্যবহার করে পাইরেথ্রয়েড বেঁচে থাকা এবং মাইক্রোবায়োটার মধ্যে একটি কার্যকারণ সম্পর্ক প্রদর্শন করা প্রয়োজন। এছাড়াও, বিভিন্ন অঞ্চলের একাধিক জনসংখ্যার মূল প্রার্থীদের বৈধতা প্রদর্শন করা প্রয়োজন। পরিশেষে, ট্রান্সপ্ল্যান্টেশন-পরবর্তী লক্ষ্যবস্তু গবেষণার মাধ্যমে মাইক্রোবায়োটা ডেটার সাথে ট্রান্সক্রিপ্টোম ডেটা একত্রিত করলে পাইরেথ্রয়েড প্রতিরোধের ক্ষেত্রে মাইক্রোবায়োটা সরাসরি মশার ট্রান্সক্রিপ্টোমকে প্রভাবিত করে কিনা সে সম্পর্কে আরও বিশদ তথ্য সরবরাহ করা হবে। তবে, একসাথে নেওয়া হলে, আমাদের তথ্য থেকে বোঝা যায় যে প্রতিরোধ স্থানীয় এবং আন্তর্জাতিক উভয়ই, যা একাধিক অঞ্চলে নতুন কীটনাশক পণ্য পরীক্ষা করার প্রয়োজনীয়তা তুলে ধরে।