Analisi dell'espressione genica differenziale delle cellule spermatiche in via di sviluppo in Anopheles gambiae, principale vettore della malaria

Malaria is an infectious disease transmitted through the sting of infected female mosquitoes of the genus Anopheles gambiae. The fight against malaria includes the use of vector control strategies and the administration of drugs and vaccines to reduce the number of cases and deaths. However, local eradication is no longer enough. It must be eradicated in order to fully combat the disease. Eradication involves the final elimination of malaria globally and requires advanced scientific techniques that focus on vector genetics. In this thesis the bioinformatics analysis of RNA transcripts coming from four cell lines extracted from the male gonads of A. gambiae: premeiotic, meiotic (primary and secondary spermatocytes) and postmeiotic. A data quality check was first performed, followed by a filtering step of sequencing reads. The results were then visualised and analysed. The consecutive quantification of transcripts was performed under two different conditions, namely the presence and absence of the mitochondrial genome. The last step of bioinformatics analysis was the study of differential gene expression. The study of differential gene expression allows to clarify which genes are involved in specific time points during the spermatogenesis process. The identification of particular genetic factors involved in the fertility, viability and reproduction of mosquitoes can help in the implementation of new gene drive strategies. To date, the release of transgenic vectors is a useful tool for achieving the goal of eradicating malaria, by suppressing wild mosquito populations or reducing their ability to transmit pathogens.

La malaria è una malattia infettiva trasmessa attraverso la puntura di zanzare femmine infette del genere Anopheles gambiae. La lotta contro la malaria include l’utilizzo di strategie che prevedono il controllo del vettore e la somministrazione di farmaci e vaccini per ridurre il numero di casi e decessi. L’eliminazione a livello locale, però, non è più sufficiente. Per contrastare completamente la malattia è necessario eradicarla. L’eradicazione prevede l’eliminazione definitiva della malaria a livello globale e necessita di tecniche scientifiche avanzate che pongono l’attenzione sulla genetica del vettore. In questo lavoro di tesi viene eseguita l’analisi bioinformatica di trascritti di RNA provenienti da quattro linee cellulari estratte dalle gonadi maschili di A. gambiae: premeiotiche, meiotiche (spermatociti primari e secondari) e postmeiotiche. Per prima cosa è stato effettuato un controllo di qualità dei dati, seguito da una fase di filtraggio delle reads di sequenziamento. Successivamente è stato eseguito l’allineamento al genoma di riferimento, i cui risultati sono stati poi visualizzati e analizzati. La consecutiva quantificazione dei trascritti è stata eseguita in due diverse condizioni, ovvero presenza e assenza del genoma mitocondriale. L’ultimo step dell’analisi bioinformatica è stato lo studio dell’espressione genica differenziale. Lo studio dell’espressione genica differenziale permette di chiarire quali geni sono coinvolti in punti temporali specifici durante il processo di spermatogenesi. L’identificazione di particolari fattori genetici coinvolti nella fertilità, vitalità e riproduzione delle zanzare può risultare d’aiuto nell’implementazione di nuove strategie di gene drive. Ad oggi, il rilascio di vettori transgenici è uno strumento utile al raggiungimento dell’obiettivo di eliminazione della malaria, mediante la soppressione delle popolazioni di zanzare selvatiche o la riduzione della loro capacità di trasmettere agenti patogeni.