Abstract In the absence of national control programmes against Rhodesian human African trypanosomiasis, farmer-led treatment of cattle with pyrethroid-based insecticides may be an effective strategy for foci at the edges of wildlife areas, but there is limited evidence to support this. We combined data on insecticide use by farmers, tsetse abundance and trypanosome prevalence with mathematical models to quantify the likely impact of insecticide-treated cattle. Sixteen percent of farmers reported treating cattle with a pyrethroid, and chemical analysis indicated 18% of individual cattle had been treated, in the previous week. Treatment of cattle was estimated to increase daily mortality of tsetse by 5 – 14%. Trypanosome prevalence in tsetse, predominantly from wildlife areas, was 1.25% for T. brucei s.l . and 0.03% for T. b. rhodesiense . For 750 cattle sampled from 48 herds, 2.3% were PCR positive for T. brucei s.l. and none for T. b. rhodesiense . Using mathematical models, we estimated there was 8 – 29% increase in mortality of tsetse in farming areas and this increase can explain the relatively low prevalence of T. brucei s.l. in cattle. Farmer-led treatment of cattle with pyrethroids is likely, in part, to be limiting the spill-over of human-infective trypanosomes from wildlife areas. Author summary The acute form of sleeping sickness in Africa is caused by the parasite Trypanosoma brucei rhodesiense . It is transmitted by tsetse flies and can be maintained in cycles involving both livestock and wildlife as hosts. Humans are incidentally infected and are particularly at risk of infection near protected areas where there are both wildlife and suitable habitat for tsetse. In these regions, the tsetse vector cannot be eradicated, nor can infection be prevented in wildlife. Here we use field studies of tsetse and livestock in combination with mathematical models of tsetse population change and trypanosome transmission to show that use of pyrethroid-based insecticides on cattle by farmers at the edge of protected areas could be contributing to lowering the risk of sleeping sickness in Serengeti District, Tanzania. To our knowledge, our study is the first to report farmer-led tsetse control, co-incident with tsetse decline and relatively low prevalence of T. brucei s.l. in cattle.

Abstract East Coast fever, a tick-borne cattle disease caused by the Theileria parva parasite, is among the biggest natural killers of cattle in East Africa, leading to over 1 million deaths annually. Here we report on the genetic analysis of a cohort of Boran cattle demonstrating heritable tolerance to infection by T. parva ( h 2 = 0.65, s.e. 0.57). Through a linkage analysis we identify a 6 Mb genomic region on Bos taurus chromosome 15 that is significantly associated with survival outcome following T. parva exposure. Testing this locus in an independent cohort of animals replicates this association with survival following T. parva infection. A stop gained polymorphism in this region was found to be highly associated with survival across both related and unrelated animals, with only one of the 20 homozygote carriers (T/T) of this change succumbing to the disease in contrast to 44 out of 97 animals homozygote for the reference allele (C/C). Consequently, we present a genetic locus linked to tolerance of one of Africa’s most important cattle diseases, raising the promise of marker-assisted selection for cattle that are less susceptible to infection by T. parva . Author Summary More than a million cattle die of East Coast fever in Africa each year, the impact of which disproportionately falls onto low-income, smallholder farmers. The lack of a widely accessible vaccine, heavy reliance on chemicals to control the tick vector and inadequate drug treatments means that new approaches for controlling the disease are urgently required. Through a genetic study of an extended pedigree of Boran cattle that are more than three times less likely to succumb to the disease than matched controls, we identify a region on chromosome 15 of the cattle genome associated with a high level of tolerance to the disease. We show that a variant in this region is also associated with survival in an independent cohort, and is linked to rates of cell expansion during infection. This genetic variant can therefore support marker-assisted selection, allowing farmers to breed tolerant cattle and offers a route to introduce this beneficial DNA to non-native breeds, enabling reduced disease incidence and increased productivity, which would be of benefit to millions of rural smallholder farmers across Africa.

Background Both male and female tsetse flies, haematophagous insects, transmit trypanosomes between hosts and are the cyclical vectors for Human African Trypanosomiasis (HAT) and Animal African Trypanosomiasis (AAT). Trypanosomes responsible for AAT can be transmitted by tsetse between wild animals and livestock. However, the degree of connectivity between the sylvatic and domestic cycles is unknown. The objectives of this study were to investigate patterns of host feeding in relationship to trypanosome prevalence among Kenyan populations of G. pallidipes at the livestock-wildlife interface.Methodology/Principal Findings Sources of blood meals of Glossina pallidipes were identified by polymerase chain reaction amplification and sequencing of the mitochondrial cytochrome b gene and compared with previous characterization of trypanosome prevalence from the same flies. In the Nguruman region in southern Kenya, the majority (98%) of the 148 flies for which dominant hosts could be resolved fed on single host species and only a single fly had fed on a domestic host; intriguingly this was the only fly confirmed to have fed on cattle. In contrast, in the Shimba Hills region (South Coast), multiple host feeding was more common: 42% inside a fenced wildlife protected area, where 35% of dominant hosts were domestic animals or humans, compared with 62% from traps set along the border to an adjacent village, which was dominated by domestic hosts (77%). Across sites, 44% of flies tested positive for trypanosomes (28/50 domestic hosts; 78/193 wild hosts). Multiple Correspondence Analysis revealed strong correlations between feeding pattern, host type and site but these were resolved along a different dimension than trypanosome status.Conclusions/Significance Our results suggest that host fidelity when feeding on wild hosts in G. pallidipes could reduce risk of transmission of trypanosomes to domestic hosts in interface areas and emphasise the importance of considering vector behaviour when designing management interventions.Author Summary Tsetse flies are the main vectors transmitting trypanosomes, which cause disease in both humans and animals. Since tsetse flies feed on a wide range of vertebrate hosts, there is the potential for transmission between wild and domestic animals in regions where their ranges overlap. In this study, we used molecular methods to determine the hosts fed on by tsetse flies sampled from three sites in Kenya at the wildlife-livestock interface. In areas where wildlife dominated, tsetse tended to feed on single host species, whereas in areas with more domesticated animals, they tended to feed on multiple hosts. These results suggest either that tsetse flies get interrupted more while feeding on domestic hosts or that they prefer to feed on wildlife and so switch hosts more often when feeding on less desirable hosts. Using data from a previous study on the same samples, we found that trypanosome prevalence was not correlated with the type or number of hosts fed on. These results have important implications for understanding the risk of transmission between wildlife and livestock in regions bordering protected areas but the high host fidelity for wild hosts suggests that tsetse feeding preferences could reduce risks of disease transmission to livestock.

The African buffalo (Syncerus caffer) is a wild bovid with a historical distribution across much of sub-Saharan Africa. Genomic analysis can provide insights into the evolutionary history of the species, and the key selective pressures shaping populations, including assessment of population level differentiation, population fragmentation, and population genetic structure. In this study we generated the highest quality de novo genome assembly (2.65 Gb, scaffold N50 69.17 Mb) of African buffalo to date, and sequenced a further 195 genomes from across the species distribution. Principal component and admixture analyses provided surprisingly little support for the currently described four subspecies, but indicated three main lineages, in Western/Central, Eastern and Southern Africa, respectively. Estimating Effective Migration Surfaces analysis suggested that geographical barriers have played a significant role in shaping gene flow and the population structure. Estimated effective population sizes indicated a substantial drop occurring in all populations 5-10,000 years ago, coinciding with the increase in human populations. Finally, signatures of selection were enriched for key genes associated with the immune response, suggesting infectious disease exert a substantial selective pressure upon the African buffalo. These findings have important implications for understanding bovid evolution, buffalo conservation and population management.

Abstract Background Tsetse flies ( Glossina sp .) are vectors of Trypanosoma brucei subspecies that cause human African trypanosomiasis (HAT). Capturing and screening tsetse is critical for HAT surveillance. Classically, tsetse have been microscopically analysed to identify trypanosomes, but this is increasingly replaced with molecular xenomonitoring. Nonetheless, sensitive T. brucei -detection assays, such as TBR-PCR, are vulnerable to DNA cross-contamination. This may occur at capture, when often multiple live tsetse are retained temporarily in the cage of a trap. This study set out to determine whether infected tsetse can contaminate naïve tsetse with T. brucei DNA via faeces when co-housed. Methodology/Principle Findings Insectary-reared teneral G. morsitans morsitans were fed an infectious T. b. brucei -spiked bloodmeal. At 19 days post-infection, infected and naïve tsetse were caged together in the following ratios: (T1) 9:3, (T2) 6:6 (T3) 1:11 and a control (C0) 0:12 in triplicate. Following 24-hour incubation, DNA was extracted from each fly and screened for parasite DNA presence using PCR and qPCR. All insectary-reared infected flies were positive for T. brucei DNA using TBR-qPCR. However, naïve tsetse also tested positive. Even at a ratio of 1 infected to 11 naïve flies, 91% of naïve tsetse gave positive TBR-qPCR results. Furthermore, the quantity of T. brucei DNA detected in naïve tsetse was significantly correlated with cage infection ratio. With evidence of cross-contamination, field-caught tsetse from Tanzania were then assessed using the same screening protocol. End-point TBR-PCR predicted a sample population prevalence of 24.8%. Using qPCR and Cq cut-offs optimised on insectary-reared flies, we estimated that prevalence was 0.5% (95% confidence interval [0.36, 0.73]). Conclusions/Significance Our results show that infected tsetse can contaminate naïve flies with T. brucei DNA when co-caged, and that the level of contamination can be extensive. Whilst simple PCR may overestimate infection prevalence, quantitative PCR offers a means of eliminating false positives. Author Summary Tsetse flies ( Glossina sp. ) are vectors of Trypanosoma brucei parasites that cause human African trypanosomiasis, also known as sleeping sickness. As part of disease surveillance, tsetse can be captured in traps and checked for parasite presence. The molecular screening of disease vectors (such as mosquitoes, ticks and blackflies) for the presence of pathogen DNA has gained popularity in recent years. However, DNA contamination may occur at capture when live vectors are retained for a limited period in a trap cage. To explore this, we conducted experiments, initially with laboratory-reared tsetse and then field-caught tsetse from Tanzania. Our results show that infected tsetse can contaminate uninfected tsetse with T. brucei DNA when retained together in a trap cage, and that the level of contamination can be extensive. Infected tsetse consistently shed T. brucei DNA in their faeces, which in turn contaminates other tsetse. This can produce false-positive results, leading to inaccurate reporting of infection prevalence. These findings impact not only trypanosomiasis surveillance, but may also have ramifications for the xenomonitoring of other vector-borne neglected diseases. Future work should explore whether pathogen DNA contamination routes exist in other vector species and, if so, the methods to mitigate DNA contamination in entomological traps.