Using cow-baited tents to sample malaria vector

diversity and abundance

Dr. Brandy St. LaurentStaff scientist, Wellcome Sanger Institute - Malaria Programme

Previously: NIH NIAID Laboratory of Malaria and Vector Research

Malaria vectors in SE Asia

Increasing failure of ACTs(slow-clearing P.f. parasites)

Little is known about vector populations

Cambodia

Cambodia

Cambodia

Ratanakiri

Preah Vihear

Pursat

Trap evaluation – rainy season 2013

Ratanakiri

Preah Vihear

Pursat

Ratanakiri

Preah Vihear

Pursat

Longitudinal study – every month of 2014

Human landing catch Light trap Cow-baited tent

Also tested:• Human-baited tents• Barrier fences

CB HB HLC F-I F-O LT LT-M CB HB HLC F-I F-O LT LT-M CB HB HLC F LT LT-M

0

10

20

30

40

100

200

300No

. ano

pheli

nes p

er ni

ght

Trap type

Ratanakiri Preah Vihear Pursat **** **

*

**** ****CB = cow baited tentHB = human baited tentHLC = human landing catch

St. Laurent et al. Malaria Journal 2016

Cow-baited tents

• Cow-baited tents collected the same species as HLC and the human-baited tent traps

• Twice as many species in CBT as in other traps (27 species total)

• 10X-20X more Anopheles mosquitoes in CBTs than other collection methods

• The only P.f. positive mosquitoes collected were in the CBTs

Longitudinal Study DesignMosquitoes were collected

from February 2014 to January 2015 (1 year)

• 6 sites (3 provinces)• 1 cow-baited tent

per site• 3 nights per month• hourly collections

from 6pm to 6 am

RatanakiriPreah Vihear

Pursat

Longitudinal study sites

Locations based on clusters of P.f. patients

(Dr. Shunmey Yeung and Dr. Philippe Guyant patient mapping study / TRAC1)

5,230

5,922

9,265

TOTAL 20,417 Anophelesrainy season

No. o

f ano

phel

ines

colle

cted

High mosquito abundance (even during the dry season)

No. o

f ano

phel

ines

colle

cted

Hour

Biting through the night

5,230

5,922

9,265

TOTAL 20,417 Anopheles

5 100

5

10

15

20

25

No.

col

lect

ed p

er h

our

An. maculatus Ratanakiri

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

NovDec

5 100

10

20

30

40

No.

col

lect

ed p

er h

our

An. maculatus Preah Vihear

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

NovDec

An. maculatus in Preah Vihear

18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 50

2

4

6

8

10

aconitusminimusAvagus

Hour

No.ofm

osqu

itoes

5 100

5

10

15

20

25

No.

col

lect

ed p

er h

our

An. maculatus Ratanakiri

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

NovDec

5 100

10

20

30

40

No.

col

lect

ed p

er h

our

An. maculatus Preah Vihear

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

NovDec

An. maculatus in Ratanakiri

18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 50

2

4

6

8

10

aconitusminimusAvagus

Hour

No.ofm

osqu

itoes

Activity patterns vary by time/location of collection

Sanger Sequencing

Plasmodiumdetection

Nested CYTB mtDNAPCR

Molecular analysis of field collection

Collection Morphological ID Molecular ID

Isolate head/thorax ITS2rDNAPCRExtract DNA

20,000 mosquitoes Subsample of 40/site/month = ~3,000 mosquitoes

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

Group Morphological ID Molecular ID Site 1 Site 2 1 2 1 2An. annularis 1 1 2 9An. nivipes 27 11 41 24 38 28An. pallidus 39 3 17 22 31 49

An. philippinensis 13 17 15 19 27 36An. barbirostris

(barbirostris clade III) 1An. dissidens 2 16 3 2 10 5An. saeungae

(barbirostris clade IV) 8 4 2 3 4An. wejchoochotei 1

An. dirus A 1 1 4An. aconitus 7 4 4 22 25 21

An. jeyporiensis 1 7 7An. minimus A 2 2 149 87 37 24An. pampanai 8 1 3 4An. argyropus 1 6 5An. crawfordi 6 1An. hyrcanus 1 1

An. peditaeniatus 74 60 1 24 43An. pursati 1 1 11 17

An. nigerrimus 11 31 5 7 5An. nitidus 3 1 2 5 19An. kochi 12 28 5 37 7 10

An. karwari 20 5 21 31 19 43An. maculatus A 1 25 8 34 26

An. rampae (maculatus K) 7 1 117 56 29 20

An. sawadwongporni 6 13 4 11 1An. jamesii 5 1 2 1 2

An. pseudojamesii 1An. sinensis 24 13 21 5

An. splendidus 1 4 2 26 29An. subpictus 1 2 4 6An. tessellatus 4 9 8

An. vagus 40 102 32 46 26 46315 312 471 400 403 453

PU PV RK

Diverse species across Cambodia

14 morphological species

32 molecular species

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. annularis

An. barbirostris

An. dirus

An. funestus

An. hyrcanus

An. kochi

An. maculatus

Other groups

An. philippinensis

An. barbirostris

An. dirus

An. aconitusAn. minimus

An. pampanai

An. hyrcanus groupAn. nigerrimus

An. kochi

An. karwari

An. maculatus group

An. jamesiiAn. tessellatus

An. vagus

An. philippinensis

Group Morphological ID Molecular ID Site 1 Site 2 1 2 1 2An. annularis 1 1 2 9An. nivipes 27 11 41 24 38 28An. pallidus 39 3 17 22 31 49

An. philippinensis 13 17 15 19 27 36An. barbirostris

(barbirostris clade III) 1An. dissidens 2 16 3 2 10 5An. saeungae

(barbirostris clade IV) 8 4 2 3 4An. wejchoochotei 1

An. dirus A 1 1 4An. aconitus 7 4 4 22 25 21

An. jeyporiensis 1 7 7An. minimus A 2 2 149 87 37 24An. pampanai 8 1 3 4An. argyropus 1 6 5An. crawfordi 6 1An. hyrcanus 1 1

An. peditaeniatus 74 60 1 24 43An. pursati 1 1 11 17

An. nigerrimus 11 31 5 7 5An. nitidus 3 1 2 5 19An. kochi 12 28 5 37 7 10

An. karwari 20 5 21 31 19 43An. maculatus A 1 25 8 34 26

An. rampae (maculatus K) 7 1 117 56 29 20

An. sawadwongporni 6 13 4 11 1An. jamesii 5 1 2 1 2

An. pseudojamesii 1An. sinensis 24 13 21 5

An. splendidus 1 4 2 26 29An. subpictus 1 2 4 6An. tessellatus 4 9 8

An. vagus 40 102 32 46 26 46315 312 471 400 403 453

PU PV RK

Diverse species across Cambodia

# Anopheles species

Pursat site 1 - 24Pursat site 2 - 20

Preah Vihear 1 - 20Preah Vihear 2 - 24

Ratanakiri 1 - 24Ratanakiri 2 - 27

Diverse species across Cambodia

PS PV RK Whole Provinces1 2 1 2 1 2 PS PV RK

Species Richness (# of species) 24 20 20 24 24 27 25 27 27

Simpson's Index of Diversity, D1

(probability that 2 randomly chosen

individuals are different spp.)

0.89 0.83 0.81 0.89 0.94 0.93 0.88 0.86 0.94

Simpson's Evenness, E (low values mean a few species dominate, high

mean more even)

0.38 0.29 0.26 0.38 0.66 0.54 0.32 0.26 0.59

Conclusions

• Anopheles mosquitoes in Cambodia are incredibly diverse!

• The transmission in the field may be more complicated than previously thought, not just An. dirus and a few other primary vectors

• Abundant outdoor and generalist-feeding vector species will complicate current approaches to vector control (new tools are needed for elimination)

• Cow-baited traps and other alternatives to human-landing collections will help us to better monitor and understand these diverse species

CNM Cambodia staffSiv Sovannaroth

Kolthida OySeila SuonMen Sari

Chea SoklouenSen Nhep

local collectorsthe cows

NIH NIAID LMVRTom WellemsRick Fairhurst

Jennifer AndersonNick Deason

Chanaki Amaratunga

TRAC study collaboratorsShunmey YeungPhilippe Guyant National Center for

Parasitology , Entomology and Malaria Control (CNM)

Acknowledgments

Please contact me with questions/comments:email: bs13@sanger.ac.uk twitter: @mosquitohunting