Genome-wide analysis of ivermectin response by Onchocerca volvulus reveals that genetic drift and soft selective sweeps contribute to loss of drug sensitivity
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Treatment of onchocerciasis using mass ivermectin administration has reduced morbidity and transmission throughout Africa and Central/South America. Mass drug administration is likely to exert selection pressure on parasites, and phenotypic and genetic changes in several Onchocerca volvulus populations from Cameroon and Ghana-exposed to more than a decade of regular ivermectin treatment-have raised concern that sub-optimal responses to ivermectin's anti-fecundity effect are becoming more frequent and may spread. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Pooled next generation sequencing (Pool-seq) was used to characterise genetic diversity within and between 108 adult female worms differing in ivermectin treatment history and response. Genome-wide analyses revealed genetic variation that significantly differentiated good responder (GR) and sub-optimal responder (SOR) parasites. These variants were not randomly distributed but clustered in ~31 quantitative trait loci (QTLs), with little overlap in putative QTL position and gene content between the two countries. Published candidate ivermectin SOR genes were largely absent in these regions; QTLs differentiating GR and SOR worms were enriched for genes in molecular pathways associated with neurotransmission, development, and stress responses. Finally, single worm genotyping demonstrated that geographic isolation and genetic change over time (in the presence of drug exposure) had a significantly greater role in shaping genetic diversity than the evolution of SOR. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: This study is one of the first genome-wide association analyses in a parasitic nematode, and provides insight into the genomics of ivermectin response and population structure of O. volvulus. We argue that ivermectin response is a polygenically-determined quantitative trait (QT) whereby identical or related molecular pathways but not necessarily individual genes are likely to determine the extent of ivermectin response in different parasite populations. Furthermore, we propose that genetic drift rather than genetic selection of SOR is the underlying driver of population differentiation, which has significant implications for the emergence and potential spread of SOR within and between these parasite populations.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».