Identification of blood-feeding sources in Panstrongylus, Psammolestes, Rhodnius and Triatoma using amplicon-based next-generation sequencing
Artículo académico
ANTECEDENTES: Los triatominos son insectos hematófagos que desempeñan un importante papel como vectores de Trypanosoma cruzi, el agente causante de la enfermedad de Chagas. Estos insectos se han adaptado a múltiples fuentes de alimentación sanguínea que pueden afectar a aspectos relevantes de su ciclo vital e interacciones, influyendo así en la dinámica de transmisión parasitaria. Realizamos una caracterización de las fuentes de alimentación de los individuos de los principales géneros de triatominos circulantes en Colombia utilizando la secuenciación de próxima generación (NGS) basada en amplicones. MÉTODOS: Utilizamos 42 triatominos recolectados en diferentes departamentos de Colombia. Se extrajo ADN del intestino. La presencia de T. cruzi se identificó mediante PCR en tiempo real, y las unidades de tipificación discreta (DTU) se determinaron mediante PCR convencional. Para identificar la fuente de alimentación sanguínea, se obtuvieron productos de PCR del gen 12S rRNA de vertebrados y se secuenciaron mediante secuenciación de próxima generación (NGS). Las fuentes de alimentación de sangre se dedujeron utilizando blastn contra un conjunto de datos de referencia curado que contiene las secuencias de 12S rRNA pertenecientes a vertebrados con una distribución en América del Sur que representan una fuente de alimentación potencial para las chinches triatominos. Se realizaron pruebas de comparación de medias y medianas para evaluar las diferencias en las fuentes de alimentación de los triatominos, el estado de la infección y las regiones geográficas. Por último, se calculó el índice de diversidad de Simpson inverso. RESULTADOS: La frecuencia global de infección por T. cruzi fue del 83,3%. La TcI resultó ser la DTU más predominante (65,7%). Se detectó un total de 67 fuentes de alimentación a partir de los análisis de aproximadamente 7 millones de lecturas. La fuente de alimentación predominante fue el Homo sapiens (76,8%), seguido de las aves (10,5%), los artiodáctilos (4,4%) y los primates no humanos (3,9%). Hubo diferencias entre las numerosas fuentes de alimentación de los triatominos de las distintas especies. La diversidad de las fuentes de alimentación también difería en función de la presencia de T. cruzi. CONCLUSIONES: Hasta donde sabemos, este es el primer estudio que emplea la NGS basada en amplicones del gen 12S rRNA para describir las fuentes de alimentación de sangre de múltiples especies de triatominos recolectadas en diferentes regiones de Colombia. Nuestros hallazgos reportan una sorprendente diversidad de lecturas que no ha sido reportada previamente. Este es un enfoque poderoso para desentrañar la dinámica de transmisión a niveles microgeográficos.
BACKGROUND: Triatomines are hematophagous insects that play an important role as vectors of Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas disease. These insects have adapted to multiple blood-feeding sources that can affect relevant aspects of their life-cycle and interactions, thereby influencing parasitic transmission dynamics. We conducted a characterization of the feeding sources of individuals from the primary circulating triatomine genera in Colombia using amplicon-based next-generation sequencing (NGS). METHODS: We used 42 triatomines collected in different departments of Colombia. DNA was extracted from the gut. The presence of T. cruzi was identified using real-time PCR, and discrete typing units (DTUs) were determined by conventional PCR. For blood-feeding source identification, PCR products of the vertebrate 12S rRNA gene were obtained and sequenced by next-generation sequencing (NGS). Blood-meal sources were inferred using blastn against a curated reference dataset containing the 12S rRNA sequences belonging to vertebrates with a distribution in South America that represent a potential feeding source for triatomine bugs. Mean and median comparison tests were performed to evaluate differences in triatomine blood-feeding sources, infection state, and geographical regions. Lastly, the inverse Simpson's diversity index was calculated. RESULTS: The overall frequency of T. cruzi infection was 83.3%. TcI was found as the most predominant DTU (65.7%). A total of 67 feeding sources were detected from the analyses of approximately 7 million reads. The predominant feeding source found was Homo sapiens (76.8%), followed by birds (10.5%), artiodactyls (4.4%), and non-human primates (3.9%). There were differences among numerous feeding sources of triatomines of different species. The diversity of feeding sources also differed depending on the presence of T. cruzi. CONCLUSIONS: To the best of our knowledge, this is the first study to employ amplicon-based NGS of the 12S rRNA gene to depict blood-feeding sources of multiple triatomine species collected in different regions of Colombia. Our findings report a striking read diversity that has not been reported previously. This is a powerful approach to unravel transmission dynamics at microgeographical levels.
