Aedes aegypti is the major vector of yellow and dengue fevers. After 10 generations of adult selection, an A. aegypti strain (SP) developed 1650-fold resistance to permethrin, which is one of the most widely used pyrethroid insecticides for mosquito control. SP larvae also developed 8790-fold resistance following selection of the adults. Prior to the selections, the frequencies of V1016G and F1534C mutations in domains II and III, respectively, of voltage-sensitive sodium channel (Vssc, the target site of pyrethroid insecticide) were 0.44 and 0.56, respectively. In contrast, only G1016 alleles were present after two permethrin selections, indicating that G1016 can more contribute to the insensitivity of Vssc than C1534. In vivo metabolism studies showed that the SP strain excreted permethrin metabolites more rapidly than a susceptible SMK strain. Pretreatment with piperonyl butoxide caused strong inhibition of excretion of permethrin metabolites, suggesting that cytochrome P450 monooxygenases (P450s) play an important role in resistance development. In vitro metabolism studies also indicated an association of P450s with resistance. Microarray analysis showed that multiple P450 genes were over expressed during the larval and adult stages in the SP strain. Following quantitative real time PCR, we focused on two P450 isoforms, CYP9M6 and CYP6BB2. Transcription levels of these P450s were well correlated with the rate of permethrin excretion and they were certainly capable of detoxifying permethrin to 4′-HO-permethrin. Over expression of CYP9M6 was partially due to gene amplification. There was no significant difference in the rate of permethrin reduction from cuticle between SP and SMK strains.

Since December 2019, the coronavirus disease 2019 (COVID-19) caused by a novel coronavirus SARS-CoV-2 has rapidly spread to almost every nation in the world. Soon after the pandemic was recognized by epidemiologists, a group of biologists comprising the ARTIC Network, has devised a multiplexed polymerase chain reaction (PCR) protocol and primer set for targeted whole-genome amplification of SARS-CoV-2. The ARTIC primer set amplifies 98 amplicons, which are separated only in two PCRs, across a nearly entire viral genome. The original primer set and protocol showed a fairly small amplification bias when clinical samples with relatively high viral loads were used. However, as sample's viral load become low, rapid decrease in abundances of several amplicons were seen. In this report, we will show that dimer formations between some primers are the major cause of coverage bias in the multiplex PCR. Based on this, we propose 12 alternative primers in total in the ARTIC primer set that were predicted to be involved in 14 primer interactions. The resulting primer set, version N1 (NIID-1), exhibits improved overall coverage compared to the ARTIC Network's original (V1) and modified (V3) primer set.

Abstract Aedes aegypti (Linnaeus, 1762) is the main mosquito vector for dengue and other arboviral infectious diseases. Control of this important vector highly relies on the use of insecticides, especially pyrethroids. Nevertheless, the development of pyrethroid resistance is a major obstacle to mosquito/disease control worldwide. Here, we focused on the mutations in the target site of pyrethroid insecticides, voltage-sensitive sodium channel ( Vssc ), and found that Ae. aegypti collected from Vietnam has the L982W allele in the Vssc at a high frequency (>79%). L982W mutation is located in the highly conserved region of Vssc that is associated with sodium–ion selectivity and permeation rate. Strains having the L982W allele showed similar or even higher levels of resistance to pyrethroids than those having V1016G, a typical knockdown resistance allele in Asia. Furthermore, concomitant mutations L982W+F1534C and V1016G+F1534C were confirmed, and strains having these multiple Vssc mutations exhibited incomparably higher levels of pyrethroid resistance than any other field population ever reported. Molecular modeling analysis confirmed that these concomitant mutant alleles could interfere with approaching pyrethroid to Vssc . Remarkably, >90% of Vssc of Ae. aegypti were occupied by these hyper insecticide-resistant haplotypes in Phnom Penh city, Cambodia. Analysis of whole Vssc coding genes suggested that Vssc s have evolved into stronger resistant forms efficiently through gene recombination events. At this point, L982W has never been detected in Vssc of Ae. aegypti from any other neighboring countries. We strongly emphasize the need to be vigilant about these strong resistance genes spreading to the world through Indochina Peninsula. Significance Statement The high frequency (>78%) of the L982W allele was detected at the target site of the pyrethroid insecticide, the voltage-sensitive sodium channel ( Vssc ) of Aedes aegypti collected from Vietnam and Cambodia. Haplotypes having concomitant mutations L982W+F1534C and V1016G+F1534C were also confirmed in both countries, and their frequency was high (>90%) in Phnom Penh, Cambodia. Strains having these haplotypes exhibited substantially higher levels of pyrethroid resistance than any other field population ever reported. The L982W mutation has never been detected in any country of the Indochina Peninsula except Vietnam and Cambodia, but it may be spreading to other areas of Asia, which can cause an unprecedentedly serious threat to the control of dengue fever as well as other Aedes -borne infectious diseases.

Abstract The worldwide eruption of COVID-19 that began in Wuhan, China in late 2019 reached 10 million cases by late June 2020. In order to understand the epidemiological landscape of the COVID-19 pandemic, many studies have attempted to elucidate phylogenetic relationships between collected viral genome sequences using haplotype networks. However, currently available applications for network visualization are not suited to understand the COVID-19 epidemic spatiotemporally, due to functional limitations That motivated us to develop Haplotype Explorer, an intuitive tool for visualizing and exploring haplotype networks. Haplotype Explorer enables people to dissect epidemiological consequences via interactive node filters to provide spatiotemporal perspectives on multimodal spectra of infectious diseases, including introduction, outbreak, expansion, and containment, for given regions and time spans. Here, we demonstrate the effectiveness of Haplotype Explorer by showing an example of its visualization and features. The demo using SARS-CoV-2 genome sequences is available at https://github.com/TKSjp/HaplotypeExplorer Summary A lot of software for network visualization are available, but existing software have not been optimized to infection cluster visualization against the current worldwide invasion of COVID-19 started since 2019. To reach the spatiotemporal understanding of its epidemics, we developed Haplotype Explorer. It is superior to other applications in the point of generating HTML distribution files with metadata searches which interactively reflects GISAID IDs, locations, and collection dates. Here, we introduce the features and products of Haplotype Explorer, demonstrating the time-dependent snapshots of haplotype networks inferred from total of 4,282 SARS-CoV-2 genomes.

A group of biologists, ARTIC Network, has proposed a multiplexed PCR primer set for whole-genome analysis of the novel coronavirus, SARS-CoV-2, soon after the start of COVID-19 epidemics was realized. The primer set was adapted by many researchers worldwide and has already contributed to the high-quality and prompt genome epidemiology of this rapidly spreading viral disease. We have also seen the great performance of their primer set and protocol; the primer set amplifies all desired 98 PCR amplicons with fairly small amplification bias from clinical samples with relatively high viral load. However, we also observed an acute drop of reads derived from some amplicons especially amplicon 18 and 76 in “pool 2” as a sample’s viral load decreases. We suspected this low coverage issue was due to dimer formation between primers targeting those two amplicons. Indeed, replacement of just one of those primers, nCoV-2019\_76\_RIGHT, to a newly designed primer resulted in a drastic improvement of coverages at both regions targeted by the amplicons 18 and 76. Given this result, we further replaced four primers in “pool 1” with each respective alternative. These modifications also improved coverage in eight amplicons particularly in samples with low viral load. The results of our experiments clearly indicate that primer dimer formation is one critical cause of coverage bias in ARTIC protocol. Importantly, some of the problematic primers are detectable by observing primer dimers in raw NGS sequence reads and replacing them with alternatives as shown in this study. We expect a continuous improvement of the ARTIC primer set will extend the limit for completion of SARS-CoV-2 genomes to samples with lower viral load, that supports better genomic epidemiology and mitigation of spread of this pathogen.

Introduction of exotic diseases vectors into a new habitat can drastically change the local epidemiological situation. During 2012—2015, larvae and an adult of the yellow-fever mosquito, Aedes aegypti , were captured alive in two international airports serving to the Greater Tokyo Area, Japan. Because this species does not naturally distribute in this country, those mosquitoes were considered to be introduced from oversea via air-transportation. To infer the places of origin of those mosquitoes, we genotyped 12 microsatellite loci for which the most comprehensive population genetic reference is available. Although clustering by Bayesian and multivariate methods both suggested all those airport mosquitoes belong to Asia/Pacific population, they were not clustered into a single population. Also, there was variation in mitochondrial Cox1 haplotypes among mosquitoes collected in different incidents of discovery which indicated the existence of multiple maternal origins. Whereas we conclude there is little evidence to support overwintering of Ae. aegypti in the airports in this study, special attention is still desired to prevent the invasion of this prominent arbovirus vector.

Japanese encephalitis virus (JEV) genotype IV (GIV) is one of the least common and most neglected genotypes worldwide, having been identified only on a few Indonesian islands until it was recently found to be the cause of outbreaks that occurred in several Australian states in early 2022. Given the limited availability of information, the vector range for JEV GIV remains unknown; thus, understanding this range could prove invaluable for future prevention efforts in new areas. Herein, we experimentally exposed four mosquito colonies originated from various countries with no previous reports of GIV to JEV GIV strain 19CxBa-83-Cv, which was isolated from

In insects, voltage-gated sodium channel (VGSC) is the primary target site of pyrethroid insecticides. Various amino acid substitutions in the VGSC protein, which are selected under insecticide pressure, are known to confer insecticide resistance. In the genome, the VGSC gene consists of more than 30 exons sparsely distributed across a large genomic region, which often exceeds 100 kbp. Due to this complex genomic structure of VGSC gene, it is often challenging to genotype full coding nucleotide sequences (CDSs) of VGSC from individual genomic DNA (gDNA). In this study, we designed biotinylated oligonucleotide probes from annotated CDSs of VGSC of Asian tiger mosquito, Aedes albopictus . The probe set effectively concentrated (>80,000-fold) all targeted regions of gene VGSC from pooled barcoded Illumina libraries each constructed from individual A. albopictus gDNAs. The probe set also captured all homologous VGSC CDSs except some tiny exons from the gDNA of other Culicinae mosquitos, A. aegypti and Culex pipiens complex, with comparable efficiency as a result of the high nucleotide-level conservation of VGSC . To enhance efficiency of the downstream bioinformatic process, we developed an automated pipeline to genotype VGSC after capture sequencing—MoNaS (Mosquito Na+ channel mutation Search)—which calls amino acid substitutions and compares those to known resistance mutations. The proposed method and our bioinformatic tool should facilitate the discovery of novel amino acid variants conferring insecticide resistance on VGSC and population genetics studies on resistance alleles (with respect to the origin, selection, and migration etc.) in both clinically and agriculturally important insect pests.