Summary Inspired by well-established material and pedagogy provided by The Carpentries (Wilson 2016), we developed a two-day workshop curriculum that teaches introductory R programming for managing, analyzing, plotting and reporting data using packages from the tidyverse (Wickham et al. 2019), the Unix shell, version control with git, and GitHub. While the official Software Carpentry curriculum is comprehensive, we found that it contains too much content for a two-day workshop. We also felt that the independent nature of the lessons left learners confused about how to integrate the newly acquired programming skills in their own work. Thus, we developed a new curriculum that aims to teach novices how to implement reproducible research principles in their own data analysis. The curriculum integrates live coding lessons with individual-level and group-based practice exercises, and also serves as a succinct resource that learners can reference both during and after the workshop. Moreover, it lowers the entry barrier for new instructors as they do not have to develop their own teaching materials or sift through extensive content. We developed this curriculum during a two-day sprint, successfully used it to host a two-day virtual workshop with almost 40 participants, and updated the material based on instructor and learner feedback. We hope that our new curriculum will prove useful to future instructors interested in teaching workshops with similar learning objectives.

Abstract The human infectious reservoir of Plasmodium falciparum is governed by transmission efficiency during vector-human contact and mosquito biting preferences. Understanding biting bias in a natural setting can help target interventions to interrupt transmission. In a 15-month cohort in western Kenya, we detected P. falciparum in indoor-resting Anopheles and human blood samples by qPCR and matched mosquito bloodmeals to cohort participants using short-tandem repeat genotyping. Using risk factor analyses and discrete choice models, we assessed mosquito biting behavior with respect to parasite transmission. Biting was highly unequal; 20% of people received 86% of bites. Biting rates were higher on males (biting rate ratio (BRR): 1.68; CI: 1.28–2.19), children 5–15 years (BRR: 1.49; CI: 1.13–1.98), and P. falciparum- infected individuals (BRR: 1.25; CI: 1.01–1.55). In aggregate, P. falciparum -infected school-age (5–15 years) boys accounted for 50% of bites potentially leading to onward transmission and had an entomological inoculation rate 6.4x higher than any other group. Additionally, infectious mosquitoes were nearly 3x more likely than non-infectious mosquitoes to bite P. falciparum -infected individuals (relative risk ratio 2.76, 95% CI 1.65–4.61). Thus, persistent P. falciparum transmission was characterized by disproportionate onward transmission from school-age boys and by the preference of infected mosquitoes to feed upon infected people.

Abstract Studies of human malaria infections with multiple, genetically distinct parasites have illuminated mechanisms of malaria transmission. However, few studies have used the genetic diversity in mosquito infections to understand how transmission is sustained. We identified likely human sources of mosquito infections from a longitudinal cohort in Western Kenya based on genetic similarity between parasites and the timing of infections. We found that several human infections were required to reconstitute each mosquito infection and that multiple parasite clones were likely transmitted from infected humans to mosquitoes in each bite, suggesting that superinfection and co-transmission occur simultaneously and are important mechanisms of transmission. We further investigated this using an individual human and mosquito simulation model and found that co-transmission alone was unlikely to reproduce the high complexity of mosquito infections. We concluded that the superinfection of mosquitoes likely plays an important, but under studied, role in sustaining moderate to high malaria transmission.

Abstract Population genetic diversity of P. falciparum antigenic loci is high despite large bottlenecks in population size during the parasite life cycle. The extent of this diversity in human blood-stage infections, following expansion from a small number of liver-stage schizonts, has been well described. However, little is known about parasite genetic diversity in the vector, where a similar bottleneck and expansion occurs following parasite mating and where parasite genotypes from several different human infections may accumulate. We assessed parasite genetic diversity within human and mosquito P. falciparum infections collected from the same households during a 14-month longitudinal cohort study using amplicon deep sequencing of two antigenic gene fragments ( ama1 and csp) . To a prior set of infected humans (n=1175/2813; 86.2% sequencing success) and mosquito abdomens (n=199/1448; 95.5% sequencing success), we added sequences from infected mosquito heads (n=134/1448; 98.5% sequencing success). Across all sample types we observed 456 ama1 and 289 csp unique haplotypes. While both hosts contained many rare haplotypes, population genetic metrics indicated that the overall and sample-level parasite populations were more diverse in mosquitoes than in humans, and infections were more likely to harbor a dominant haplotype in humans than in mosquitoes (based on relative read abundance). Finally, within a given mosquito there was little overlap in genetic composition of abdomen and head infections, suggesting that infections may be cleared from the abdomen during a mosquito’s lifespan. Taken together, our observations provide evidence for the role of the mosquito vector in maintaining sequence diversity of malaria parasite populations. Significance statement Concurrent infections with multiple strains of Plasmodium falciparum , the leading causative agent of death due to malaria, are common in highly endemic regions. During transitions within and between the parasite’s mosquito and human hosts, population bottlenecks occur, and distinct parasite strains may have differential fitness in the various environments encountered. These bottlenecks and fitness differences may lead to differences in strain prevalence and diversity between hosts. We investigated differences in genetic diversity between P. falciparum parasites in human and mosquito hosts and found that, compared to human parasite populations and infections, mosquito populations and infections were more diverse. This suggests that the mosquito vector may play a role in in maintaining sequence diversity in malaria parasite populations.

Molecular epidemiologic studies of malaria parasites and other pathogens commonly employ amplicon deep sequencing (AmpSeq) of marker genes derived from dried blood spots (DBS) to answer public health questions related to topics such as transmission and drug resistance. As these methods are increasingly employed to inform direct public health action, it is important to rigorously evaluate the risk of false positive and false negative haplotypes derived from clinically-relevant sample types. We performed a control experiment evaluating haplotype recovery from AmpSeq of 5 marker genes (ama1, csp, msp7, sera2, and trap) from DBS containing mixtures of DNA from 1 to 10 known P. falciparum reference strains across 3 parasite densities in triplicate (n = 270 samples). While false positive haplotypes were present across all parasite densities and mixtures, we optimized censoring criteria to remove 83% (148/179) of false positives while removing only 8% (67/859) of true positives. Post-censoring, the median pairwise Jaccard distance between replicates was 0.83. We failed to recover 35% (477/1365) of haplotypes expected to be present in the sample. Haplotypes were more likely to be missed in low-density samples with <1.5 genomes/μL (OR: 3.88, CI: 1.82-8.27, vs. high-density samples with ≥75 genomes/μL) and in samples with lower read depth (OR per 10,000 reads: 0.61, CI: 0.54-0.69). Furthermore, minority haplotypes within a sample were more likely to be missed than dominant haplotypes (OR per 0.01 increase in proportion: 0.96, CI: 0.96-0.97). Finally, in clinical samples the percent concordance across markers for multiplicity of infection ranged from 40%-80%. Taken together, our observations indicate that, with sufficient read depth, the majority of haplotypes can be successfully recovered from DBS while limiting the false positive rate.

Summary We are bioinformatics trainees at the University of Michigan who started a local chapter of Girls Who Code to provide a fun and supportive environment for high school women to learn the power of coding. Our goal was to cover basic coding topics and data science concepts through live coding and hands-on practice. However, we could not find a resource that exactly met our needs. Therefore, over the past three years, we have developed a curriculum and instructional format using Jupyter notebooks to effectively teach introductory Python for data science. This method, inspired by The Carpentries organization, uses bite-sized lessons followed by independent practice time to reinforce coding concepts, and culminates in a data science capstone project using real-world data. We believe our open curriculum is a valuable resource to the wider education community and hope that educators will use and improve our lessons, practice problems, and teaching best practices. Anyone can contribute to our educational materials on GitHub.

Abstract Relevant and impactful mentors are essential to a graduate student’s career. Finding mentors can be challenging in umbrella programs with hundreds of faculty members. To foster connections between potential mentors and students with similar research interests, we created a Matchathon event, which has successfully enabled students to find mentors. We developed an easy-to-use R Shiny app ( https://github.com/UM-OGPS/matchathon/ ) to facilitate matching and organizing the event that can be used at any institution. It is our hope that this resource will improve the environment and retention rates for students in the academy. The open source app is publicly available on the web (app: https://UM-OGPS.shinyapps.io/matchathon/ ; source code: https://github.com/UM-OGPS/matchathon/ ).

While variant identification pipelines are becoming increasingly standardized, less attention has been paid to the pre-processing of variants prior to their use in bacterial genome-wide association studies (bGWAS). Three nuances of variant pre-processing that impact downstream identification of genetic associations include the separation of variants at multiallelic sites, separation of variants in overlapping genes, and referencing of variants relative to ancestral alleles. Here we demonstrate the importance of these variant pre-processing steps on diverse bacterial genomic datasets and present prewas, an R package, that standardizes the pre-processing of multiallelic sites, overlapping genes, and reference alleles before bGWAS. This package facilitates improved reproducibility and interpretability of bGWAS results. Prewas enables users to extract maximal information from bGWAS by implementing multi-line representation for multiallelic sites and variants in overlapping genes. Prewas outputs a binary SNP matrix that can be used for SNP-based bGWAS and will prevent the masking of minor alleles during bGWAS analysis. The optional binary gene matrix output can be used for gene-based bGWAS which will enable users to maximize the power and evolutionary interpretability of their bGWAS studies. Prewas is available for download from GitHub.