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.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.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.

The clinical presentation overlap between malaria and COVID-19 poses special challenges for rapid diagnosis in febrile children. In this study, we collected RNA-seq data of children with malaria and COVID-19 infection from the public databases as raw data in fastq format paired end files. A group of six, five and two biological replicates of malaria, COVID-19 and healthy donors respectively were used for the study. We conducted differential gene expression analysis to visualize differences in the expression profiles. Using edgeR, we explored particularly gene expression levels in different phenotype groups and found that 1084 genes and 2495 genes were differentially expressed in the malaria samples and COVID-19 samples respectively when compared to healthy controls. The highly expressed gene in the COVID-19 group we found CD151 gene which is facilitates in T cell proliferation, while in the malaria group, among the highly expressed gene we identified GBP5 gene which involved in inflammatory response and response to bacterium. By comparing both malaria and COVID-19 infections, the overlap of 62 differentially expressed genes patterns were identified. Among them, three genes (ENSG00000234998, H2AC19 and TXNDC5) were highly upregulated in both infections. Strikingly, we observed 13 genes such as HBQ1, HBM, SLC7A5, SERINC2, ATP6V0C, ST6GALNAC4, RAD23A, PNPLA2, GAS2L1, TMEM86B, SLC6A8, UBALD1, RNF187 were downregulated in children with malaria and uniquely upregulated in children with COVID-19, thus may be further validated as potential biomarkers to delineate COVID-19 from malaria-related febrile infection. The hemoglobin complexes and lipid metabolism biological pathways are highly expressed in both infections. Our study provided new insights for further investigation of the biological pattern in hosts with malaria and COVID-19 coinfection.

Abstract Deciphering the molecular drivers of insecticide resistance is paramount to extend the effectiveness of malaria vector control tools. Here, we demonstrated that the E205D amino acid change in a key metabolic resistance P450 CYP6P3 drives pyrethroid resistance in the major malaria vector, Anopheles gambiae . Spatio-temporal whole genome Poolseq analyses in Cameroon detected a major P450-linked locus on chromosome 2R beside the sodium channel locus. In vitro metabolism assays with recombinantly expressed CYP6P3 protein revealed that the catalytic efficiency of 205D was 2.5 times higher than E205 with α-cypermethrin. Similar patterns were observed for permethrin. Overexpression of the 205D allele in transgenic flies confers higher more pyrethroids and carbamates resistance, compared to controls. A DNA-based assay further supported that the CYP6P3 -205D variant strongly correlates with pyrethroid resistance in field populations (OR=26.4; P<0.0001) and that it reduces the efficacy of pyrethroid-only LLINs with homozygote RR genotype exhibiting significantly higher survival following PermaNet 3.0 exposure compared to the SS genotype (OR: 6.1, p = 0.0113). Furthermore, the CYP6P3 -E205D combines with the kdr target-site resistance mechanisms to worsen the loss of bednet efficacy. The 205D mutation is now predominant in West and Central Africa but less abundant or absent in East and South Africa with signs of introgression with An. coluzzii in Ghana. This study highlights the importance of P450-based resistance and designs field-applicable tools to easily track the spread of metabolic resistance and assess its impact on control interventions. One Sentence Summary: The major obstacle to malaria control and elimination is the spread of parasite resistance to anti-malarial drugs, and mosquito resistance to insecticides. In this study, we identified a key point mutation E205D in the metabolic gene CYP6P3 (cytochrome P450) conferring resistance to pyrethroids by enhancing the breakdown of insecticides used for bednets impregnation. DNA-based assays were then designed and used to determine the spread of the resistance across Africa and demonstrate that the CYP6P3 -205D allele works together with the knockdown resistance in the voltage-gated Sodium channel to reduce the efficacy of insecticide-treated bednets.

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 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 in which identical or related molecular pathways but not necessarily individual genes likely 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.

Insecticide resistance is jeopardising malaria control efforts in Africa. Deciphering the evolutionary dynamics of mosquito populations country-wide is essential for designing effective and sustainable national and subnational tailored strategies to accelerate malaria elimination efforts. Here, we employed genome-wide association studies through pooled template sequencing to compare four eco-geographically different populations of the major vector, Anopheles funestus, across a South North transect in Cameroon, aiming to identify genomic signatures of adaptive responses to insecticides. Our analysis revealed limited population structure within Northern and Central regions (FST<0.02), suggesting extensive gene flow, while populations from the Littoral/Coastal region exhibited more distinct genetic patterns (FST>0.049). Greater genetic differentiation was observed at known resistance-associated loci, resistance-to-pyrethroids 1 (rp1) (2R chromosome) and CYP9 (X chromosome), with varying signatures of positive selection across populations. Allelic variation between variants underscores the pervasive impact of selection pressures, with rp1 variants more prevalent in Central and Northern populations (FST>0.3), and the CYP9 associated variants more pronounced in the Littoral/Coastal region (FST =0.29). Evidence of selective sweeps was supported by negative Tajima’s D and reduced genetic diversity in all populations, particularly in Central (Elende) and Northern (Tibati) regions. Genomic variant analysis identified novel missense mutations and signatures of complex genomic alterations such as duplications, deletions, transposable element (TE) insertions, and chromosomal inversions, all associated with selective sweeps. A 4.3 kb TE insertion was fixed in all populations with Njombe Littoral/Coastal population, showing higher frequency of CYP9K1 (G454A), a known resistance allele and TE upstream compared to elsewhere. Our study uncovered regional variations in insecticide resistance candidate variants, emphasizing the need for a streamlined DNA-based diagnostic assay for genomic surveillance across Africa. These findings will contribute to the development of tailored resistance management strategies crucial for addressing the dynamic challenges of malaria control in Cameroon.