マラリア媒介ウイルス駆除のための「致死性の屋内誘惑」における代替殺虫剤送達オプションの探求

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4820 (2023) この記事を引用

520 アクセス

6 オルトメトリック

メトリクスの詳細

In2Care EaveTube は、殺虫剤粉末で処理された静電ネットを使用してマラリア蚊をブロックし、殺すように設計された住宅改修です。 以前の研究では、半野外環境における殺虫剤処理された静電ネットの有効作用が長期間持続することが実証されました。 コートジボワールでの EaveTube 介入のクラスターランダム化対照試験 (CRT) の一環として、我々は EaveTube に配備されたピレスロイド系殺虫剤の残留有効性を村の使用条件下で調査しました。 また、致死性の屋内誘引剤に殺虫剤を送達する代替方法として、LLIN や IRS などの既存のマラリア防除技術を使用する範囲も調査しました。 β-シフルトリンの有効性は、「軒管バイオアッセイ」法を使用して経時的に監視されました。 β-シフルトリンに曝露されたピレスロイド耐性ハマダラカハマダラカの死亡率は、4 か月後に > 80% でした。 実験小屋で​​の放出-再捕獲実験における、ピリミホスメチルでコーティングされた PVC チューブの影響 (蚊の死亡率) は、β-シフルトリン処理インサートの影響 (66.8 対 62.8%) と同様でした。 有効性は、テストされたすべての LLIN で大幅に低かった。 ただし、PermaNet 3.0 の屋根は、Olyset Plus (25.9%) および Interceptor G2 (21.6%) LLIN と比較して、著しく高い蚊の死亡率 (50.4%) を引き起こしました。 代替送達法の有効性は長くは続かず、残存活性バイオアッセイでは 2 か月以内に死亡率が 50% 未満に減少しました。 テストした製品の中で、粉末処理よりも優れているように見える製品はありませんでした。 したがって、マラリアベクター制御のために EaveTube で適切な殺虫剤送達オプションを特定するには、さらなる研究が必要です。

現在使用されているマラリアベクター制御の主な方法は、持続性殺虫ネット (LLIN) と屋内残留噴霧 (IRS) です。 これらの方法は、家の中で行われる蚊の行動、つまり吸血と休息をターゲットにすることで病気の伝播を防ぎます1,2。 これらの戦略は、サハラ以南アフリカ全体での最近のマラリア被害の軽減のほとんどに貢献しましたが 3、この病気は依然として重要な公衆衛生上の問題であり、毎年約 50 万人の命を奪っています 4。 最近の成果をさらに発展させ、世界保健機関 (WHO) の世界技術戦略 7 で定められた制御目標を達成するには、殺虫剤処理された表面にさらされて生き残っている蚊 5 や、睡眠時間外や屋外で刺す蚊 6 をターゲットとする新しいツールが必要です。

蚊の生態と行動8の理解が深まれば、新しい防除戦略の設計に役立つ可能性があります。 アフリカのマラリア媒介者は、アフリカの伝統的な家屋の多くに見られる軒の隙間（屋根と壁の間の空間）を侵入口として好んで利用するという証拠があります。 この動作により、ベクトル制御の機会が提供されます。 例えば、宿主を求める蚊は、軒の隙間や家の壁のその他の開口部を塞ぐことで家への侵入を防ぐことができます9,10。 多数の観察試験およびランダム化比較試験から得られた証拠は、蚊の侵入を防ぐ住宅改修が屋内の蚊刺とマラリア伝播の減少に関連していることを示唆しています11、12、13、14。 先進国では住宅の改善がマラリア撲滅に貢献してきましたが、アフリカでは媒介ウイルス駆除ツールとしての可能性がほとんど活用されていません。 しかし、現在のマラリア対策兵器に住宅改修を加えることへの関心が高まっています15。

家の軒先を塞ぐと蚊の侵入は防止されますが、この開口部に対する蚊の親和性が高いため、殺虫剤処理の対象となる可能性があります。 In2care EaveTube は、一般的に「致死的な住宅誘引」として分類される住宅改造介入です (https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/274451/WHO-CDS-VCAG-2018.03-eng.pdf)。 WHOベクターコントロール諮問グループ(VCAG)。 EaveTube の介入は、プラスチック パイプの一部を取り出し、スクリーン付きインサートを取り付けて、閉じた軒先スペースに取り付けることで構成されます。 チューブ内に配置された静電ネットインサートは、吸血のために家に侵入しようとする蚊に致死量を与える殺虫剤粉末製剤で処理されています。 したがって、この場合、致死的な屋内ルアーは、ネットインサート（蚊の侵入をブロックする）からなる物理的コンポーネントと、ネットを処理するために使用される化学コンポーネント（殺虫剤）で構成されます。 蚊の侵入をブロックする一般的な住宅の改善（軒の隙間を埋める、目隠し窓、ドアの修理など）と組み合わせた軒チューブの可能性は、マラリア媒介物質を制御し、伝播を減少させる可能性が、多くの半現場研究およびモデリング研究で実証されました12。 、13、16、17、18。 さらに、最近のクラスターランダム化比較試験では、コートジ中心部のマラリア伝播とピレスロイド耐性が高い地域で、標準ピレスロイドLLINに加えて、In2Care EaveTubesと住宅スクリーニングを備えた家に住む子供たちのマラリア発生率が38%減少することが実証されました。コートジボワール19.

In2Care EaveTube 内のインサートには、ネット表面上の粉末配合殺虫剤の生物学的利用能を高める特別な静電コーティングが施されています20。 以前の研究からの証拠は、さまざまな有効成分と配合物を静電ネット上に展開すると、新たに適用したときに良好な効果が得られることを示しています 20。ただし、この残存活性の測定値は管理された条件下で得られます。

殺虫剤で処理された静電ネットは殺虫剤耐性蚊を制御する可能性を秘めていますが、新世代の LLIN や IRS 殺虫剤などの代替殺虫剤送達技術を活用して、軒管状の送達システムに挿入または適用した場合に同様の効果を達成する余地があります 21。 新しい LLIN は、ピレスロイドと相乗剤 (ピペロニル ブトキシド (PBO)22,23,24,25)、昆虫成長調節剤 (ピリプロキシフェン (PPF)26,27,28)、またはピロール系殺虫剤（クロルフェナピル29,30,31,32）。 同様に、有機リン系殺虫剤ピリミホスメチル33、ネオニコチノイドクロチアニジン34、またはメタジアミドブロフラニリド35を配合した新しいIRS製品もあります。 これらの新製品はピレスロイド耐性蚊に対して効果的であるため、原理的にはピレスロイド耐性媒介虫が存在する地域で致死性の屋内誘引剤として展開できる可能性がある。 IRS および LLIN タイプの製品の生産および展開の能力も十分に確立されているため、これらのテクノロジーを活用することで、このアプローチの大規模な実装が促進される可能性があります。

本研究の目的は、(1) 野外条件下でのピレスロイド処理した In2Care EaveTube インサートの残留活性、(2) 新世代 LLIN の網を使用するなど、致死性の屋内誘引剤に殺虫剤を送達する代替方法の原理を証明することです。またはチューブを殺虫剤溶液に浸します。

実験は、コートジボワール中央部のブアケ周辺で収集されたハマダラカ（sl）を用いて行われました。 この蚊の集団は、ピレスロイドを含む主要なクラスの蚊成虫駆除剤に対する耐性が高い割合で存在します 36、37、38。 蚊は、浸漬法を使用して繁殖地から幼虫として収集され、制御された温度および湿度条件（27±2℃、60±20％RH）下で昆虫小屋で成虫まで飼育されました。 幼生には粉砕したテトラミンベビーフィッシュフードを与えました。 蛹から出てきた成虫を30cm×30cmの網付きケージに置き、試験まで10%蜂蜜溶液上で維持した。

この評価は、コートジボワール中央部で行われたクラスターランダム化比較試験（CRT）の一部として行われました。 40 の村が CRT の対象として選択され、半分は世帯スクリーニングと EaveTubes (SET) に割り当てられ、残りの半分は対照として割り当てられました 39。 すべての村が新しい LLIN を受け取ったため、CRT の目的は、SET が LLIN に加えてマラリア伝播に対する追加の保護効果を提供するかどうかを調査することでした。 ベータ-シフルトリンが CRT 用に選択されたのは、この製品が国内での使用が登録されており、以前の研究の結果により、制御された半フィールド条件下で静電 EaveTube インサート上でこのピレスロイドの長期持続活性 (9 か月以上) が示されたためです 16。

20 の介入村の家に取り付けられたインサートは、10% ベータ-シフルトリン (Tempo 10、バイエル) の希釈されていない水和剤製剤を使用して In2care によって機械処理されました。 適用される殺虫剤の用量は、インサートあたり 300 ～ 500 mg の範囲でした。

実際の住宅の野外条件下で処理されたインサートの有効性を監視するために、調査村からのインサートのサブサンプルを使用して、軒管バイオアッセイ法を使用して残留活性が毎月テストされました。

このバイオアッセイの手順は、Oumbouke et al.16 に詳細に記載されています。 簡単に言うと、このアッセイは、チューブの一端と面一になるようにインサートを入れた長さ 20 cm のプラスチックチューブで構成され、反対側の端から蚊をチューブ内に導入します。このチューブには、蚊を防ぐための未処理のネットが取り付けられています。チューブの中。 熱湯を満たし、前夜に履いた靴下に包まれた1.5Lのペットボトルをインサートの後ろに置き、ホストキューとして機能させました。 熱と臭いの合図に引き寄せられた蚊は、殺虫剤を含んだインサートに接触します。 軒管アッセイは、宿主を求める蚊と殺虫剤で処理された表面との間の相互作用を模倣するという点で、前述の MCD ボトル アッセイ 40 に似ています。 宿主探索活動を高めるため、蚊は試験前に6時間糖分を欠乏させた。 軒管バイオアッセイでは、20 ～ 25 匹のバッチで約 100 匹の蚊が 1 時間曝露されました。 曝露後、蚊を網付きケージに放し、10% 蜂蜜溶液を与え、24 時間後に死亡率を記録しました。

4 つのベータシフルトリン処理インサートが、テストのために毎月各 EaveTube 村からサンプリングされました。 テストされたインサートの数は、現場でのロジスティック上の制約に基づいています。 生物有効性試験は、活性が死亡率 80% 未満に低下するまで毎月実施され、その時点で村のすべてのインサートが新たに処理されたインサートと交換されました。

以前の半野外研究では、チューブ内の殺虫剤処理された静電ネットは、一晩の蚊の生存率を大幅に減少させることが示されました 12、16、17、18。 ここで説明する実験では、このシステムで殺虫剤を送達するための静電網の代替案を検討します。 以下の配送方法は、コートジボワール中央部、ブアケ近くのムベフィールドステーションにある囲いに囲まれた実験小屋（図1）でテストされました。

(A) コートジボワール中央部のムベ水田にある西アフリカの実験小屋スタイル、(B) 軒管が取り付けられ囲いで囲まれた西アフリカの実験小屋。

10% ベータ-シフルトリンの未希釈水和剤製剤 (Tempo 10、バイエル) でコーティングされた In2Care EaveTube インサート (In2Care、オランダ) は、陽性対照として機能します。 適用される殺虫剤の用量は、インサートあたり 300 ～ 500 mg の範囲でした。

PermaNet 3.0 は、Vestergaard SA (スイス) によって製造された長期持続性の殺虫ネットです。 本研究で試験した上部パネルはモノフィラメントポリエチレン（100デニール）生地でできており、4 g/kgのピレスロイドデルタメトリンと25 g/kgの相乗剤ピペロニルブトキシド（PBO）の混合物で処理されています。 サイドパネル (ここではテストされていません) はマルチフィラメント ポリエステル (75 デニール) 生地でできており、下部にはデルタメトリンが 2.8 g/kg 組み込まれ強化されています。

オリセットプラスは、住友化学（日本）が製造する持続性の高い殺虫ネットです。 このネットは、すべてのネットパネルに 20 g/kg のピレスロイド ペルメトリンと 10 g/kg の PBO の混合物を組み込んだ 150 デニールの高密度モノフィラメント ポリエチレン糸で作られています。

インターセプターG2はBASF社（ドイツ）製の長持ちネットです。 このネットは、ピレスロイド系アルファシペルメトリン 2.4 g/kg とピロール系殺虫剤クロルフェナピル 4.8 g/kg の混合物を組み込んだマルチフィラメント ポリエステル繊維を編んだデュアルアクティブ LLIN です。

有機リン酸塩ピリミホスメチルは、IRSキャンペーンで広く使用されているWHO推奨の殺虫剤です。 本研究では、ピリミホスメチルのカプセル懸濁液製剤（Actellic CS、バーゼル、スイス）を試験した。

代替チューブ処理の半現場での性能は、コートジボワール中央部ブアケ近くのムベ現場基地にある 2 つの実験小屋で​​テストされました。 小屋は西アフリカのデザイン41で、長さ 3.25 メートル、幅 1.76 メートル、高さ 2 メートルです。 小屋の内壁はコンクリートレンガでできており、屋根はトタン屋根となっています。 プラスチックのカバーが天井として屋根材に取り付けられました。 各小屋は、無脊椎動物が死んだ蚊や倒れた蚊を捕食するのを防ぐために、水を満たした堀のあるコンクリートの基礎の上に建てられました。 これらの実験のために小屋に多くの改造が加えられました: (1) 小屋の 3 つの側面の軒の高さ (地面から 1.7 m) に 6 つの穴が開けられました (各側面に 2 つの穴)、(2) 殺虫剤処理されたチューブ(3) 各小屋の周囲に囲いを作り、小屋の外で蚊を再捕獲できるようにした（図 1）。 半野の囲いは、小屋の外壁から 50 cm のコンクリートの基礎の上に建てられた木製のフレームで構成されます。 屋根はビニールシートでできており、雨の侵入を防ぐための張り出しとして囲いの端を超えて伸びていました。 フレームの下半分は木製パネルで作られ、上半分はポリエチレンネットで覆われていました。 死んだ蚊の収集を容易にするために、白いプラスチックシートが囲いの床に設置されました。 囲いに出入りできるように、ジッパー付きアクセス ドアが小屋の前面に配置されました。

最初の実験では、6 つの 30 cm × 30 cm の網サンプルが LLIN から切り取られ、1 つの実験小屋のチューブにはめ込まれました (介入)。 同じサイズの未処理ネット 6 枚を、50 m 離れた 2 番目の実験小屋 (対照) に置きました。 ネットのサンプルは、オリセット プラスとインターセプター G2、およびパーマネット 3.0 のルーフ パネルから切り取られ、さまざまな機会に評価されました。

2 番目の実験では、チューブを 10 g/m2 のピリミホス メチル水溶液に浸しました。 チューブは、一度に 1 本のチューブを殺虫剤溶液中で 5 分間転がすことによって処理され、その後、試験前に 24 時間放置して乾燥させました。 ピリミホスメチルで処理したチューブを未処理のネットでスクリーニングしました（介入）。 未処理のネットを含む未処理のチューブを取り付けた対照小屋を並行してテストしました (対照)。 3 番目の実験では、β-シフルトリンで新たに処理した 6 つのインサートを 1 つの実験小屋 (介入) に設置し、6 つの未処理インサートを 2 番目の実験小屋 (対照) のチューブに入れました。

小屋で寝るために成人ボランティア2名が募集された。 ボランティアの就寝者は、蚊に対する誘引力の潜在的な違いを考慮して、連泊で小屋を交代しました。 ボランティアたちは20時に小屋に入り、そのままの未処理のネットの下で眠りました。 約100匹の生後5日目のメスのアンは、無血で砂糖を食べずに飢餓状態に陥った。 ガンビエ蚊は、毎晩、就寝者がそれぞれの小屋に入ってから 15 分後に各囲いに放たれました。 蚊は翌日の午前5時に囲い内で再捕獲された。 収集された蚊は、即時死亡率のスコアリングのために、コートジボワールのブアケにあるピエール・リシェ研究所（IPR）の研究室に戻されました。 生き残った蚊に 10% 蜂蜜溶液を与え、遅延死亡率を 72 時間後まで記録しました。

以前の半野外研究からの証拠は、殺虫チューブが夜間の蚊の生存率を約 50% 減少させることを示唆しています 12、13、16、17。 これに基づいて、80%の検出力および5%の有意水準で生存期間の50%の減少を検出するのに必要な解放夜の数が、「powr」パッケージを使用するRソフトウェアで各治療について決定されました。 各処理で放出と再捕捉を 8 回繰り返しましたが、サンプル サイズの計算によれば、これは予想される効果量を実証するのに必要な数を上回っていました。

殺虫剤感受性アッセイを実施して、局所AnのLLINおよびピリミホスメチルの構成活性物質に対する感受性を測定した。 ガンビエ蚊の個体数。 ピレスロイド系デルタメトリン (0.05%)、ペルメトリン (0.75%)、α-シペルメトリン (0.05%)、およびピリミホス メチル (0.25%) の識別濃度を、WHO ガイドラインに従って WHO シリンダーでテストしました。 高濃度のピリミホス メチル (1%) もアッセイでテストされました。 相乗的アッセイは、蚊のピレスロイド代謝に関与するシトクロム P450 の活性を中和する PBO に蚊を事前曝露することによって実施されました。 ろ紙上のクロルフェナピルには安定性の問題があるため、適応された疾病管理センター (CDC) ボトルバイオアッセイを使用してクロルフェナピルに対する耐性を測定しました。 ボトルは、50 μg/mL の識別用量のクロルフェナピルでコーティングされました42。 25 匹のメスの蚊 (砂糖を与え、生後 2 ～ 3 日) の 4 つの複製を、殺虫剤処理した紙またはボトルに 1 時間曝露しました。 死亡率は曝露後 24 時間 (ピレスロイド) および 72 時間 (クロルフェナピル) に記録されました。 対照バッチの蚊は、死亡率を評価する前に 72 時間保持されました。

放出-再捕獲実験において最も優れたパフォーマンスを発揮する代替送達方法 (PermaNet 3.0 ルーフおよびピリミホス メチル コーティング PVC チューブ) の残留活性を評価しました。

PermaNet 3.0 ネットからの 30 cm x 30 cm 片 4 つと、1 g/m2 および 10 g/m2 の用量でピリミホス メチルで処理した 4 本の PVC チューブを、前述の軒管アッセイを使用してテストしました16。 試験は、ネット片と処理されたチューブに対して毎月の間隔で実施されました。 現実的な条件下での AI 減衰を評価するために、LLIN (チューブに取り付けられた) の破片と IRS 処理されたチューブは、試験の合間に研究所の実験小屋の軒の高さに開けられた穴に保管されました。 血液を与えずに6時間砂糖を絶食させた生後5日の蚊25匹の4つの複製を各バイオアッセイについてテストした。 介入蚊と対照蚊を最長 72 時間監視してから、曝露後の死亡率をスコアリングしました。

死亡率が 50% 以下に低下した場合、ネットサンプルを 1 回洗浄し、軒管バイオアッセイで再検査しました。 ネット洗浄は WHO ガイドライン 43 に従って実施されました。 簡単に説明すると、155 動作/分および 30 °C に設定したシェーカーバスを使用して、石鹸溶液 (脱イオン水 2 g/L のサボン ド マルセイユ) で小片を 10 分間個別に洗浄しました。 次に、サンプルをきれいな水で 10 分間 2 回洗浄し、3 ～ 4 時間放置して乾燥させました。 洗浄したネットサンプルは、有効成分が完全に再生された後 (1 日) にのみテストされました 44。

デルタメトリンとピペロニルブトキシドの含有量は、未洗浄の PermaNet 3.0 ネットの屋根パネルで 0 か月目に、洗浄されたサンプルでは 2 か月目に測定されました。デルタメトリンと PBO の抽出は、CIPAC 法 45 を使用して実行されました。 両方の化合物を、内部標準としてフタル酸ジオクチルおよびクエン酸の存在下でキシレンで３０分間還流することによって抽出した。 その後、デルタメトリンと PBO の濃度を、炎イオン化検出器を備えたガスクロマトグラフィー (GC-FID) によって測定しました。

すべての統計分析は、R ソフトウェア バージョン 3.5.3 を使用して実行されました。 治療全体にわたる残存有効性データは、「アーム」パッケージを備えた一般化線形モデル (GLM) を使用して分析されました。 モデルには、独立変数として殺虫剤治療が含まれ、結果として蚊の死亡率が含まれていました。 殺虫剤と残留効力試験間隔の間の相互作用もモデルに含まれています。 「multcomp」パッケージを使用して、最終モデルとペアワイズ比較を実行しました。 放出-再捕獲実験では、「lme4」パッケージを使用して、二項分布とロジットリンク関数を備えた一般化線形混合モデル(GLMM)をデータに適合させました。 モデルには固定効果として治療が含まれていました。 囲い込み、スリーパー、放流・再捕獲研究の夜はランダム効果として扱われました。 モデルにおける固定効果の重要性は、尤度比検定 (LRT) を使用してテストされました。 感受性バイオアッセイデータは、Yates 連続性補正を備えたχ 2 二乗検定を使用して分析されました。

この研究の倫理的許可は、ロンドン衛生熱帯医学大学院の倫理審査委員会およびコートジボワール国家倫理委員会から得られました。 小屋で寝ている人は全員男性で 18 歳以上でした。 放出再捕獲実験の前に、研究に参加したボランティア全員から書面によるインフォームドコンセントが得られました。 すべての実験は、関連する国内および国際ガイドラインに従って実行されました。

研究村から収集されたベータシフルトリン処理インサートの生物有効性と残存活性を図 2 に示します。2 年間のクラスターランダム化比較試験中に 5 ラウンドのインサート再治療が行われました。 最初の 2 回の治療ラウンドでベータシフルトリン処理インサートに曝露されたピレスロイド耐性蚊の死亡率は、治療後わずか 3 か月以内で一般に 80% 未満でした (図 2)。 しかし、β-シフルトリンはその後のラウンドではより耐久性があるようで、局所のピレスロイド耐性Anの80％以上を死滅させた。 4 か月のモニタリング期間中のガンビエ蚊。

ピレスロイド耐性Anの平均死亡率。 試験村から回収されたベータシフルトリン処理インサートに曝露されたガンビア蚊。 棒は、EaveTubes の 20 の村の平均死亡率を表します。 丸は、庇チューブの試験中に実行されたインサートの再治療サイクルを示します。 ラウンド 1 は 2017 年 3 月から 2017 年 5 月に開催され、ラウンド 2 は 2017 年 7 月から 2017 年 8 月に開催されました。 ラウンド 3: 2017 年 12 月～2018 年 1 月ラウンド 4: 2018 年 4 月～2018 年 5 月、ラウンド 5: 2018 年 10 月～2018 年 11 月。エラーバーは 95% 信頼区間を示します。

アンの死亡率。 PermaNet 3.0、Interceptor G2、Olyset Plus の特定濃度の有効成分、およびピリミホス メチルに曝露されたガンビエ蚊を図 3 に示します。ピレスロイド系殺虫剤による死亡率は 25% 未満であり、ピレスロイド系殺虫剤に対する耐性の有病率が高いことを示しています。このクラスの殺虫剤。 PBO への事前曝露により、ピレスロイド耐性 An の死亡率が大幅に増加しました。 ガンビエ蚊、ペルメトリンでは 17 ～ 38% (χ21 = 10.69、P = 0.001)、デルタメトリンでは 23 ～ 95% (χ21 = 107.8、P < 0.001)。 一方、アン。 ガンビエ蚊は、0.25%のピリミホスメチル識別濃度に対して高い耐性を示し(死亡率54.7%)、用量を4倍の1%に増加すると有効感受性が回復した(死亡率100%)。 クロルフェナピルの死亡率は 98% であり、この非神経毒性殺虫剤に対する感受性が確認されました。

野生アンの死亡率 (%)。 コートジボワールのブアケ出身のガンビア sl が、WHO の感受性バイオアッセイで殺虫剤に曝露されました。 エラーバーは 95% 信頼区間を示します。 *ピロール系殺虫剤クロルフェナピルの感受性アッセイは、CDC ボトルアッセイを使用して実施されました。

一晩の放出-再捕獲実験の結果を表 1 にまとめます。合計 4774 匹のメス An. ガンビエ蚊は、放出 - 再捕獲研究期間中に放出されました。 再捕獲された蚊の割合は、すべての実験で一貫して高かった（蚊再捕獲率 > 89%）。

アンの死亡率。 放出されたガンビエ蚊の数は、未処理の対照チューブ (< 5%) と比較して、すべての殺虫チューブで有意に高かった (21.6 ～ 66.8%) (P < 0.001)。

10% ベータ-シフルトリンで処理したインサートは、より多くの割合のピレスロイド耐性 An を死滅させました。 ガンビエ (62.8%) はどの新世代ネットよりも優れていました (P < 0.001)。 PermaNet 3.0 は最高の性能を誇るネットで、再捕獲された蚊の約半数 (50.4%) を死滅させました。Olyset Plus (25.9%) や Interceptor G2 (21.6%) と比較した殺虫率の差は顕著でした (P < 0.001)。 オリセット プラスによる死亡率はインターセプター G2 による死亡率よりも高かったものの、有効性の差は有意ではありませんでした (P = 0.35)。

10% ピリミホスメチル処理チューブの死亡率 (66.8%) は、すべての LLIN (21.6 ～ 50.4%) よりも高かった (P < 0.001) が、β-シフルトリン (62.8%、P = 0.57) とは有意な差はありませんでした。

放出-再捕獲実験の結果に基づいて、PermaNet 3.0およびピリミホスメチルでコーティングされたチューブのみを、異なる時点での残効性についてさらに評価した(図4、5)。

PermaNet 3.0 (屋根) LN の網サンプルの ET バイオアッセイにおける残留活性を、Bouake のピレスロイド耐性ハマダラカ蚊に対して 1 時間の曝露と 24 時間の回復でテストしました。 エラーバーは 95% 信頼区間を示します。 「洗浄後」は、1 回洗浄した月 2 の正味サンプルに相当します。

1 g/m2 および 10 g/m2 のピリミホスメチルでコーティングされた PVC チューブの 2 か月間にわたる ET バイオアッセイにおける残留活性を、ブアケ産のピレスロイド耐性ハマダラカハマダラカに対して 1 時間の曝露と 24 時間の回復でテストしました。 エラーバーは 95% 信頼区間を示します。

チューブ内の PermaNet 3.0 LN サンプルでは、​​著しく高い割合の An が死滅しました。 未処理の対照ネットと比較したガンビエ蚊 (死亡率 < 5%、図 4)。 新しい PermaNet 3.0 ネットを使用した場合の死亡率は 98.1% でした。 ただし、有効性は時間の経過とともに大幅に低下し、1 か月目までに 77.8% (P = 0.005)、2 か月目までに 45.2% (P < 0.001) まで低下しました。 2 か月後に PermaNet 3.0 を洗浄すると、2 か月目の未洗浄の PermaNet 3.0 と比較して死亡率が大幅に増加しました (45.2 から 76.6、P < 0.01)。

ピリミホス メチルの両方の用量 (0.25% および 1%) は、ピレスロイド耐性 An の > 98% の死亡率をもたらしました。 0 か月目のガンビア (P = 0.96、図 5)。 高用量は 1 か月目でも依然として有効でしたが (死亡率 > 80%)、低用量では効果が 75% 大幅に減少しました (P < 0.01)。 2 か月目までに、1% ピリミホス メチルの有効性は 0 か月目と比較して約 50% 低下しましたが、活性の低下は 0.25% ピリミホス メチルの方がはるかに大きかった (最大 86%)。 これは、用量依存性の持続性を示しており、より高用量のピリミホスメチルは、２ヶ月の試験期間にわたって顕著に大きな残存効力を保持している。

PermaNet 3.0 ネット片中の平均デルタメトリンおよび PBO 含有量を表 2 に示します。 PermaNet 3.0 中のデルタメトリンの初期濃度 (4.09 g/kg) は、目標用量の 4 g/kg ± 25% に近かったです。 同様に、未洗浄の PermaNet 3.0 における相乗剤 PBO (24.1 g/kg) の用量は、目標濃度 25 g/kg ± 25% に近かった。 1 回洗浄した後、2 か月経過した PermaNet 3.0 ネットの平均デルタメトリン含有量は 3.5 g/kg であり、依然として目標濃度範囲 (3 ～ 5 g/kg) 内にありましたが、PBO 含有量は半減しました (24.1 ～ 24.1 ～ 11.42 g/kg) (表 2)。

マラリアを制御するための新しいアプローチを特定しようとする国際的な取り組みにより、マラリア伝播のリスクの軽減につながる可能性のある住宅改修への関心が高まっています。 In2Care EaveTube はそのような介入の一例です。 軒の隙間を通って家の中に入る経路に殺虫剤処理された静電ネットを挿入することで、蚊の侵入口をブロックし、家に侵入しようとする蚊を殺すように設計されています。 本研究は、実験室および半野外条件下で殺虫剤粉末で静電処理されたネットの耐性破壊の可能性に関する以前の研究に基づいています。 現在の研究の目的は、1) CRT の一部として人が住んでいる村の家に設置されたβ-シフルトリン処理インサートの残効性を評価すること、2) 実験室と実験室の組み合わせを使用して殺虫剤をチューブで送達するための代替技術をさらに探索することでした。セミフィールド実験。

試験村に配備されたインサートに対するβ-シフルトリンの生物有効性と残存活性は、その後のラウンドではより高い効果（> 80％）があったにもかかわらず、最初の2ラウンドでは治療後4か月で蚊の死亡率が80％未満であることを示しました。 新たに処理したインサートはピレスロイド耐性蚊に対して生物学的に有効であったが、本研究で記録された残存活性は、9 か月以上にわたって 80% 以上の死亡率を示した以前の研究よりもはるかに短かった 16。 この差異は、殺虫剤の散布方法の違いによるものである可能性があります。 試験村に配備されたインサートは、In2Care が開発した「殺虫剤散布機」39 を使用して処理されましたが、以前の研究ではインサートは手作業で処理されました 16。 機械による処理によって堆積した殺虫剤の量は、手作業による処理によって堆積した殺虫剤の量よりも少なかった可能性があります。 これはおそらく、最初の塗布ラウンドが特に不十分であり、その後、より均一な被覆でより多くの粉末を供給するように塗布装置が修正され、これが持続性の向上に反映されていると考えられる。 CRT で報告されているベータシフルトリン処理インサートの残存有効期間が短いことは、一年中マラリアが伝播する環境では高頻度の殺虫剤再処理が必要であることを示唆しています。 残存効力の低さに対処するために、有効作用の持続時間がより長い製品をスクリーニングして特定するために、最近いくつかの残存効力研究が実施されました。 デルタメトリン粉末を 5% の用量で適用すると、村の使用条件下で感受性ハマダラカ (18 か月で 100% の死亡率)46 と耐性ハマダラカ (12 か月で > 95% の死亡率)47 の両方を長期的に制御できることが示されました。

内親和性マラリアを媒介する雌の蚊は、遅効性の化学薬品が使用されている場合でも、殺虫剤で処理された家の壁に十分長く留まり、致死量の殺虫剤を吸収するが34,48、撮影研究の証拠は、蚊が軒の隙間から人々の住居に進入しようとしていることを示している。ブラッドミールを探す場合、殺虫剤処理したインサートに費やす時間は平均 5 分未満です49。 これは、効果を発揮するには、チューブ内の殺虫剤が、わずか数分の曝露時間で殺虫剤耐性蚊を制御できる即効性と高い毒性の特性を備えている必要があることを示唆しています。 EaveTube 戦略で使用されている現在の殺虫剤送達システム (静電コーティング) は、これらの基準を満たしており、生物学的利用能の向上と殺虫剤の高い移動により、一時的な接触時間のシナリオでも抵抗を回避することが示されています。 静電塗装には実証的な可能性がありますが、新しい殺虫剤と新しい製剤の開発により、致死性の屋内誘引剤に代替の殺虫剤送達方法の機会が提供されます。 新世代 LLIN のネットとピリミホスメチルでコーティングされたチューブの半野外性能を実験小屋で​​評価し、10% ベータ-シフルトリン処理インサートと比較しました。 β-シフルトリンによる致死率（63%）は、ピリミホスメチルで処理したチューブによる死亡率（66.8%）と同じ範囲にありました。 観察された死亡率は、同じ研究現場および東アフリカで実施された殺虫剤処理されたイーブチューブに関する以前の研究の結果とほぼ一致していた12、13、16、17。 これらの処理によって引き起こされる死亡率約 50% は、放出-再捕獲研究の夜にチューブに接触したメスの蚊の実際の割合 (約 44%) に相当することは注目に値します 16。

最近の数学的モデリング研究によると、放出再捕獲実験において PermaNet 3.0 ネットの上面とピリミホスメチルで処理したチューブで達成された有効性レベル (死亡率 > 50%) は、マラリア伝播に重大な影響を与えると予測されています 50。 これは、共力剤 LLIN の網片や殺虫剤溶液 (ピリミホス メチル) に浸した軒管を含む殺虫剤の代替送達モードが、マラリア防除のための「リーサル ハウス ルアー」アプローチに使用できる可能性があることを示唆しています。

半野外試験では、試験されたすべての新鮮な新世代 LLIN がピレスロイド耐性雌蚊に対して有効でしたが、その影響の大きさは、オリセット プラス (ペルメトリンと PBO) およびインターセプター G2 (α-シペルメトリンとクロルフェナピル) の方が有意に低かったです。 PermaNet 3.0 (デルタメトリンおよび PBO)。 PermaNet 3.0 の屋根と Olyset Plus LLIN の違いは、ネット内のピレスロイドの毒性レベルの違いによるものと考えられます。 PermaNet 3.0 には II 型ピレスロイド デルタメトリンが含浸されていますが、Olyset Plus は I 型ピレスロイド ペルメトリンで処理されています。 アルファシアノ基を含む II 型ピレスロイドは、I 型ピレスロイドよりも毒性が高いという証拠があります 51。 これは、デルタメトリンがペルメトリン (38%) と比較して、PBO に事前曝露されたピレスロイド耐性蚊の有意に高い割合 (95%) を殺したという WHO 感受性アッセイの結果によって裏付けられています。 これらのネットで使用されているピレスロイドの種類の違いに加え、パーマネット 3.0 の屋根の PBO の用量 (25 g/kg) は、オリセット プラス LN の PBO (10 g/kg) のほぼ 3 倍です。

デュアルアクティブインターセプター G2 の性能は、ヒトが占拠した IG2 LN を用いた実験小屋研究から野生自由飛行ピレスロイド耐性蚊に対して高い有効性を示した事前の証拠を考慮すると予想外でした 32,52。 クロルフェナピルに対する感受性は、CDC ボトルバイオアッセイで確認されました。 しかし、この非神経毒性殺虫剤の有効性は、曝露期間や蚊の概日活動など、多くの要因に依存します30。 クロルフェナピルは、蚊が活動する夜間に P450 酵素によって強力な形態に変換される殺虫促進剤です。 放出-再捕獲研究は一晩かけて行われたため、観察された死亡率の低さは、クロルフェナピルがその有毒な形に代謝されなかった結果である可能性は低いです。 一方、EaveTubes では宿主を求める蚊とチューブの間の相互作用が比較的一時的であることを考えると、混合ネット上での曝露時間が蚊が致死量のクロルフェナピルを摂取するのに十分長くなかった可能性があります。これが、インターセプター G2 によって引き起こされる死亡率の低さの原因である可能性があります。

チューブ内の代替品の残留有効性は低く、2 か月を超えてピレスロイド耐性蚊の効果的な制御を示した製品はありませんでした。 ピリミホス メチルは、より高い濃度を使用した場合でも寿命が短かった。 本研究で報告された Actellic CS の持続性の低さは、アフリカの農村部の住宅で一般的に見られる壁基材上でのピリミホス メチルのはるかに長い残留活性 (〜 1 年間で 75% 以上の死亡率) を実証した以前の実験小屋やランダム化対照試験の結果とは対照的である 33。 54. 持続性が低いのは、基材の種類の違い (セメント壁とプラスチックチューブ) が原因である可能性があります。 また、ほこりの蓄積や、湿度、温度、紫外線への曝露などの環境要因が、処理されたチューブの活性の急速な低下に寄与した可能性もあります 55。 家の壁の内側に合わせてチューブの内側にあるインサート自体を処理すると、これらの要素の一部への曝露を減らすことができる可能性があります。 さらに、現在の持続性に対する課題に関係なく、ピリミホスメチルによる死亡率がインサートではなくチューブの処理に起因していることは注目に値します。 これらの結果は、チューブとインサートの両方を処理することで総キルゾーンを増やすことができるため、EaveTubes の効果を高めることができる可能性があることを示唆しています。

新世代 LN、PermaNet 3.0 (屋上) の有効成分の残存活性も短く、死亡率は 2 か月以内に 50% 未満に減少しました。 網は環境条件に直接さらされていたため、上記と同じ要因が組み合わさって網内の殺虫剤が劣化した可能性があります。 PermaNet 3.0 の屋根を洗浄すると、効果が部分的に回復しましたが、これは化学分析の結果と一致していました。 実際、2 か月経過した PermaNet 3.0 ネットを 1 回洗浄した後、初期濃度の約半分の PBO が残留しており、これは代謝酵素を中和し、正味の有効性をある程度回復させるのに十分であると考えられました。 それにもかかわらず、PBO 含有量の急速な減少は、軒先での持続性に影響を与える可能性があります。

本研究で試験されたネットは、使用状況に応じて設定された濃度の殺虫剤で処理されています。 しかし、ネットは軒の高さに設置されたチューブの中に設置されており、したがって家の居住者の手の届かないところにあるため、現在推奨されている用量よりも高い用量の殺虫剤をネットに入れたり、安全上の懸念からネットに入れることが許可されていない化学薬品を使用したりすることは、有効性と安全性を向上させるために考慮される可能性があります。効果的な作用の持続時間。 同様に、ピリミホスメチルの用量依存性の有効性と持続性パターン、および軒の高さでのチューブの位置に基づいて、チューブを高濃度の殺虫剤で処理して、家の居住者への曝露を最小限に抑えながら、殺虫剤耐性蚊の長期制御を提供することができます。

β-シフルトリン粉末は、CRT で使用される処理済み In2Care EaveTube インサート上で、初期の研究で示唆されているよりも残留性が低いことが示されました。これは、おそらく粉末塗布方法の変更によるものと考えられます。 CRT での最初の適用では、持続性は 2 か月未満でした。 粉末塗布技術の改良により、その後の治療ラウンドではこれが約 4 か月に延長されました。 おそらく、製剤、塗布方法、および場合によってはさまざまな有効成分の使用を改善することで、持続性がさらに向上する可能性があります。 さらに、他のタイプの送達方法（および関連する活性物質）も、持続性を改善する機会を開き、耐性管理の新たな可能性を生み出す可能性があります。 今回の研究は、LLIN および IRS タイプの処理を使用して EaveTube 内に殺虫剤を送達できるという原理の証明を提供しました。 しかし、これらの製品のどれも粉末処理よりも優れているようには見えませんでした。 全体として、この研究は、この有望な制御ツールの可能性を探るためのさらなる製品開発の必要性を示しています。

この研究中に生成または分析されたすべてのデータは、この公開記事に含まれています。

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リファレンスをダウンロードする

この研究は、ビル&メリンダ・ゲイツ財団からペンシルバニア州立大学への助成金(助成金番号OPP1131603)によって支援されました。 EaveTube インサートを提供していただいた In2Care に非常に感謝しています。 著者らは、PermaNet 3.0 のネット サンプルを提供し、化学分析を支援してくれた Vestergaard の Melinda Hadi に感謝します。

ロンドン衛生熱帯医学大学院疾病管理学部、ロンドン、英国

ウェルベック・A・オウンブーク & ラファエル・ヌゲサン

革新的なベクター制御コンソーシアム、IVCC、リバプール、英国

ウェルベック・A・オウンブーク

ピエール・リシェ研究所 (IPR)/国立公衆衛生研究所 (INSP)、コートジボワール、ブアケ

ウェルベック A. オウンブーク、イノセント T. ズラン、アルフォンシン A. コフィ、ヤオ ンゲッサン、ルドヴィック P. アホウア アルー、ロシン Z. ウォーリー & ラファエル ンゲッサン

ペンシルバニア州立大学、ペンシルバニア州ユニバーシティパーク、16802、米国、感染症動態センター昆虫学部

アントワーヌ・MG・バロー、エレノア・D・スタンバーグ、マシュー・B・トーマス

動物の健康のテーマ、ICIPE、ナイロビ、ケニア

アントワーヌ MG バロー

CIRAD、UMR INTERTRYP、34398、モンペリエ、フランス

アントワーヌ MG バロー

CIRAD、IRD、INTERTRYP、モンペリエ大学、34000、モンペリエ、フランス

アントワーヌ MG バロー

コートジボワール、アビジャンのフェリックス・ウフェ・ボワニー大学、UFR Biosciences、遺伝学研究および教育学ユニット

ロジーヌ・Z・ウォーリー

Medical Research Council (MRC) 国際統計疫学グループ、ロンドン衛生熱帯医学大学院、ロンドン、英国

ジャッキー・クック

Tropical Health LLP、ロンドン、英国

エレノア・D・スタンバーグ

フロリダ大学、ゲインズビル、米国昆虫学および線虫学教室

マシュー・B・トーマス

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WAO、RN、MBT、JC、EDS が研究を企画しました。 WAO、AMGB、IZT、YN、RZW、LPAA がデータを収集しました。 WAO、AAK、AMGB がラボおよびフィールド試験を監督しました。 WAOはデータを分析して原稿を執筆した。 著者全員が最終原稿を読んで承認しました。

ウェルベック・A・オウンブーク氏への通信。

EDS は調査当時、Vestergaard SA から資金提供を受けていた。 他の著者は競合する興味を持っていません。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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転載と許可

ワシントン州オウンブーク、バロー、AMG、ズラン、IT 他マラリア媒介ウイルス駆除のための「致死性の屋内誘引剤」として、代替の殺虫剤送達オプションを検討。 Sci Rep 13、4820 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-31116-7

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受信日: 2022 年 10 月 20 日

受理日: 2023 年 3 月 7 日

公開日: 2023 年 3 月 24 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-31116-7

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