Abstract Culex (Cx.) tritaeniorhynchus is a mosquito species with an extensive and expanding inter-continental geographic distribution, currently reported in over 50 countries, across Asia, Africa, the Middle East, Europe and now Australia. It is an important vector of medical and veterinary concern, capable of transmitting multiple arboviruses which cause significant morbidity and mortality in human and animal populations. In regions endemic for Japanese encephalitis virus (JEV) in Asia, Cx. tritaeniorhynchus is considered the major vector and this species has also been shown to contribute to the transmission of several other significant zoonotic arboviruses, including Rift Valley fever virus and West Nile virus. Significant variation in vectorial capacity can occur between different vector populations. Obtaining knowledge of a species from across its geographic range is crucial to understanding its significance for pathogen transmission across diverse environments and localities. Vectorial capacity can be influenced by factors including the mosquito genetic background, composition of the microbiota associated with the mosquito and the co-infection of human or animal pathogens. In addition to enhancing information on vector surveillance and potential risks for pathogen transmission, determining the genetic and microbial diversity of distinct populations of a vector species is also critical for the development and application of effective control strategies. In this study, multiple geographically dispersed populations of Cx. tritaeniorhynchus from countries within Europe, Africa, Eurasia and Asia were sampled. Molecular analysis demonstrated a high level of genetic and microbial diversity within and between populations, including genetic divergence in the mosquito CO1 gene, as well as diverse microbiomes identified by 16S rRNA gene amplicon sequencing. Evidence for the detection of the endosymbiotic bacteria Wolbachia in some populations was confirmed using Wolbachia -specific PCR detection and sequencing of Wolbachia MLST genes; in addition to PCR-based detection of insect-specific viruses. Laboratory vector competence showed Cx. tritaeniorhynchus from a Greek population are likely to be competent vectors of JEV. This study expands understanding of the diversity of Cx. tritaeniorhynchus across its inter-continental range, highlights the need for a greater focus on this invasive vector species and helps to inform potential future directions for development of vector control strategies.

Abstract Background Long Lasting Insecticidal Nets (LLINs) and indoor residual spraying (IRS) represent powerful tools for controlling malaria vectors in sub-Saharan Africa. The success of these interventions relies on their capability to inhibit indoor feeding and resting of malaria mosquitoes. This study sought to understand the interaction of insecticide resistance with indoor and outdoor resting behavioral responses of malaria vectors from Western Kenya. Methods The status of insecticide resistance among indoor and outdoor resting anopheline mosquitoes was compared in Anopheles mosquitoes collected from Kisumu and Bungoma counties in Western Kenya. The level and intensity of resistance were measured using WHO-tube and CDC-bottle bioassays, respectively. The synergist piperonyl butoxide (PBO) was used to determine if metabolic activity (monooxygenase enzymes) explained the resistance observed. The mutations at the voltage-gated sodium channel ( Vgsc ) gene and Ace 1 gene were characterized using PCR methods. Microplate assays were used to measure levels of detoxification enzymes if present. Results A total of 1094 samples were discriminated within Anopheles gambiae s.l . and 289 within An. funestus s.l . In Kisian (Kisumu county), the dominant species was Anopheles arabiensis 75.2% (391/520) while in Kimaeti (Bungoma county) collections the dominant sibling species was Anopheles gambiae s.s 96.5% (554/574). The An. funestus s.l samples analysed were all An. funestus s.s from both sites. Pyrethroid resistance of An.gambiae s.l F1 progeny was observed in all sites. Lower mortality was observed against deltamethrin for the progeny of indoor resting mosquitoes compared to outdoor resting mosquitoes (Mortality rate: 37% vs 51%, P=0.044). The intensity assays showed moderate-intensity resistance to deltamethrin in the progeny of mosquitoes collected from indoors and outdoors in both study sites. In Kisian, the frequency of vgsc-L1014S and vgsc-L1014F mutation was 0.14 and 0.19 respectively in indoor resting malaria mosquitoes while those of the outdoor resting mosquitoes were 0.12 and 0.12 respectively. The ace 1 mutation was present in higher frequency in the F1 of mosquitoes resting indoors (0.23) compared to those of mosquitoes resting outdoors (0.12). In Kimaeti, the frequencies of vgsc-L1014S and vgsc-L1014F were 0.75 and 0.05 respectively for the F1 of mosquitoes collected indoors whereas those of outdoor resting ones were 0.67 and 0.03 respectively. The ace 1 G119S mutation was present in progeny of mosquitoes from Kimaeti resting indoors (0.05) whereas it was absent in those resting outdoors. Monooxygenase activity was elevated by 1.83 folds in Kisian and by 1.33 folds in Kimaeti for mosquitoes resting indoors than those resting outdoors respectively. Conclusion The study recorded high phenotypic, metabolic and genotypic insecticide resistance in indoor resting populations of malaria vectors compared to their outdoor resting counterparts. The indication of moderate resistance intensity for the indoor resting mosquitoes is alarming as it could have an operational impact on the efficacy of the existing pyrethroid based vector control tools. The use of synergist (PBO) in LLINs may be a better alternative for widespread use in these regions recording high insecticide resistance.

Difficulties with observing the dispersal of insect vectors in the field have hampered understanding of several aspects of their behaviour linked to disease transmission. Here, a novel method based on detection of blood-meal sources is introduced to inform two critical and understudied mosquito behaviours: plasticity in the malaria vector's blood-host choice and vector dispersal. Strategically located collections of Anopheles coluzzii from a malaria-endemic village of southern Ghana showed statistically significant variation in host species composition of mosquito blood-meals. Trialling a new sampling approach gave the first estimates for the remarkably local spatial scale across which host choice is plastic. Using quantitative PCR, the blood-meal digestion was then quantified for field-caught mosquitoes and calibrated according to timed blood digestion in colony mosquitoes. We demonstrate how this new 'molecular Sella score' approach can be used to estimate the dispersal rate of blood-feeding vectors caught in the field.

Abstract Background In late 2021, Ghana was hit by a Yellow Fever outbreak that started in two districts in the Savannah region and spread to several other Districts in three regions. Yellow fever is endemic in Ghana. However, there is currently no structured vector control programme for Aedes the arboviral vector in Ghana. Knowledge of Aedes bionomics and insecticide susceptibility status is important to control the vectors. This study therefore sought to determine Aedes vector bionomics and their insecticide resistance status during a yellow fever outbreak. Methods The study was performed in two yellow fever outbreak sites (Wenchi, Larabanga) and two non-outbreak sites (Kpalsogu, Pagaza) in Ghana. Immature Aedes mosquitoes were sampled from water-holding containers in and around human habitations. The risk of disease transmission was determined in each site using stegomyia indices. Adult Aedes mosquitoes were sampled using Biogents Sentinel (BG) traps, Human Landing Catch (HLC), and Prokopack (PPK) aspirators. Phenotypic resistance to permethrin, deltamethrin and pirimiphos-methyl was determined with WHO susceptibility tests using Aedes mosquitoes collected as larvae and reared into adults. Knockdown resistance (kdr) mutations were detected using allele-specific multiplex PCR. Results Among the 2,664 immature Aedes sampled, more than 60% were found in car tyres. Larabanga, an outbreak site, was classified as a high-risk zone for the Yellow Fever outbreak (BI: 84%, CI: 26.4%). Out of 1,507 adult Aedes mosquitoes collected, Aedes aegypti was the predominant vector species (92%). A significantly high abundance of Aedes mosquitoes was observed during the dry season (61.2%) and outdoors (60.6%) ( P < 0.001). Moderate to high resistance to deltamethrin was observed in all sites (33.75% to 70%). Moderate resistance to pirimiphos-methyl (65%) was observed in Kpalsogu. Aedes mosquitoes from Larabanga were susceptible (98%) to permethrin. The F1534C kdr, V1016I kdr and V410 kdr alleles were present in all the sites with frequencies between (0.05–0.92). The outbreak sites had significantly higher allele frequencies of F1534C and V1016I respectively compared to non-outbreak sites ( P < 0.001). Conclusion This study indicates that Aedes mosquitoes in Ghana pose a significant risk to public health. Hence there is a need to continue monitoring these vectors to develop an effective control strategy.

The invasive Anopheles stephensi mosquito has been rapidly expanding in range in Africa over the last decade, spreading from the Indian sub-continent to several East African countries (Djibouti, Ethiopia, Sudan, Somalia and Kenya) and now in West Africa, Nigeria. The rapid expansion of this invasive vector poses a major threat to current malaria control and elimination efforts. In line with the WHO9s strategy to stop the spread of this invasive species by enhancing surveillance and control measures in Africa, we incorporated morphological and molecular surveillance of An. stephensi into routine entomological surveillance of malaria vectors in the city of Accra, Ghana. Here, we report on the first detection of An. stephensi in Ghana. An. stephensi mosquitoes were confirmed using PCR and sequencing of the ITS2 regions. These findings highlight the urgent need for increased surveillance and response strategies to mitigate the spread of An. stephensi in Ghana.

Plasmodium falciparum acetyl-CoA synthetase (PfACAS) protein is an important source of acetyl-CoA. We detected the mutations S868G and V949I in PfACAS by whole-genome sequencing analysis in some recrudescent parasites after antimalarial treatment with artesunate and dihydroartemisinin-piperaquine, suggesting that they may confer drug resistance. Using CRISPR/Cas9 technology, we engineered parasite lines carrying the PfACAS S868G and V949I mutations in two genetic backgrounds and evaluated their susceptibility to antimalarial drugs in vitro. The results demonstrated that PfACAS S868G and V949I mutations alone or in combination were not enough to provide resistance to antimalarial drugs.

In the model organism Drosophila melanogaster, the PIWI-interacing RNA pathway contributes in silencing transposable elements (TEs) through smallRNAs (piRNAs), which arise from genomic loci (piRNA clusters) that contain sequences of previously-acquired TEs. As such, they are a functionally-immune archive of previous TE invasions that is passed to the offspring. In the arboviral vector Aedes aegypti, piRNA clusters contain TEs and endogenous viral elements from nonretroviral RNA viruses (nrEVEs) which produce piRNAs, supporting the hypothesis that nrEVEs are heritable immunity effectors. However, direct evidence that nrEVEs mediate adaptive immunity is lacking. Here, by using an analytic approach intersecting population genomics with molecular biology we demonstrate that the composition of piRNA clusters is modular through acquisition and absence of nrEVEs. We show that the genomes of wild-caught mosquitoes have a different set of nrEVEs than those annotated in the reference genome, including population-specific integrations. nrEVEs are not distributed in mosquito genomes only by genetic drift, but some show signs of positive selection. Moreover, by comparing natural mosquito populations expressing or lacking two newly characterised nrEVEs with high sequence complementarity to cell fusing agent virus, we show that nrEVEs confer antiviral immunity in ovaries against the cognate virus. Our results confirm that some nrEVEs have been co-opted for adaptive immunity to viral infections.

Background The world’s first malaria vaccine RTS,S provides only partial protection against Plasmodium falciparum infections. The explanation for such low efficacy is unclear. This study examined the associations of parasite genetic variations with binding affinity to human immunological proteins including human leukocyte antigen (HLA) and T cell receptors (TCR) involved in RTS,S-induced immune responses. Methods Multiplicity of infections was determined by amplicon deep sequencing of merozoite surface protein 1 ( PfMSP1 ). Genetic variations in the C-terminal of circumsporozoite protein ( PfMSP1 ) gene were examined across 88 samples of P. falciparum collected from high and low transmission settings of Ghana. Binding interactions of PfMSP1 variants and HLA/TCR were analyzed using NetChop and HADDOCK predictions. Anti-CSP IgG levels were measured by ELISA in a subset of 10 samples. Findings High polyclonality was detected among P. falciparum infections. A total 27 CSP haplotypes were detected among samples. A significant correlation was detected between the CSP and MSP multiplicity of infection (MOI). No clear clustering of haplotypes was observed by geographic regions. The number of genetic differences in PfCSP between 3D7 and non-3D7 variants does not influence binding interactions to HLA/T cells nor anti-CSP IgG levels. Nevertheless, PfCSP peptide length significantly affects its molecular weight and binding affinity to the HLA. Interpretations The presence of multiple non-3D7 strains among P. falciparum infections in Ghana impact the effectiveness of RTS,S. Longer PfCSP peptides may elicit a stronger immune response and should be considered in future version RTS,S. The molecular mechanisms of RTS,S cell-mediated immune responses related to longer CSP peptides warrants further investigations.

Abstract Background The scale-up of indoor residual spraying and long-lasting insecticidal nets, together with other interventions have considerably reduced the malaria burden in The Gambia. This study examined the biting and resting preferences of the local insecticide-resistant vector populations few years following scale-up of anti-vector interventions. Method Indoor and outdoor-resting Anopheles gambiae mosquitoes were collected between July and October 2019 from ten villages in five regions in The Gambia using pyrethrum spray collection (indoor) and prokopack aspirator from pit traps (outdoor). Polymerase chain reaction assays were performed to identify molecular species, insecticide resistance mutations, Plasmodium infection rate and host blood meal. Results A total of 844 mosquitoes were collected both indoors (421, 49.9%) and outdoors (423, 50.1%). Four main vector species were identified, including An. arabiensis (indoor: 15%, outdoor: 26%); An. coluzzii (indoor: 19%, outdoor: 6%), An. gambiae s . s . (indoor: 11%, outdoor: 16%), An. melas (indoor: 2%, outdoor: 0.1%) and hybrids of An. coluzzii-An. gambiae (indoors: 3%, outdoors: 2%). A significant preference for outdoor resting was observed in An. arabiensis (Pearson X 2 =22.7, df=4, P<0.001) and for indoor resting in An. coluzzii (Pearson X 2 =55.0, df=4, P<0.001). Prevalence of the voltage-gated sodium channel ( Vgsc ) -1014S was higher in the indoor-resting (allele freq. = 0.96, 95%CI: 0.78–1) than outdoor-resting (allele freq. = 0.82, 95%CI: 0.76–0.87) An. arabiensis population. For An. coluzzii , the prevalence of most mutation markers were higher in the outdoor (allele freq. = 0.92, 95%CI: 0.81–0.98) than indoor-resting (allele freq. = 0.78, 95%CI: 0.56–0.86) mosquitoes. Sporozoite positivity rate was 1.3% (95% CI: 0.5–2%). Indoor-resting An. coluzzii had mainly fed on human blood while indoor-resting An. arabiensis , animal blood. Conclusion The indoor-resting behavior of An. arabiensis that preferred animal blood and had low sporozoite rates, may be determined by the Vgsc-1014S mutation. Control interventions may include complementary vector control approaches such as zooprophylaxis.