تستخدم تقنية الحشرة العقيمة (SIT) للسيطرة على مجموعات محددة ومهمة طبيا من البعوض قد تكون مقاومة للمكافحة الكيميائية. هنا ، نصف طريقة للتربية الجماعية وإعداد ذكور البعوض العقيمة للإفراج عنها في برنامج تشغيلي لتقنية الحشرة العقيمة يستهدف بعوضة الزاعجة المصرية .
تعتمد مكافحة الأمراض البشرية مثل حمى الضنك وزيكا والشيكونغونيا على مكافحة نواقل الأمراض ، بعوضة الزاعجة المصرية ، لأنه لا توجد وقاية. ويمكن أن تعتمد مكافحة البعوض الناقل على المواد الكيميائية المطبقة على المراحل غير الناضجة ومرحلة البلوغ، والتي يمكن أن تسهم في وفيات غير المستهدفين، والأهم من ذلك، أن تؤدي إلى مقاومة المبيدات الحشرية في النواقل. تقنية الحشرة العقيمة (SIT) هي طريقة للسيطرة على مجموعات الآفات من خلال إطلاق الذكور البالغين المعقمة التي تتزاوج مع الإناث البرية لإنتاج ذرية غير قابلة للحياة. تصف هذه الورقة عملية إنتاج ذكور عقيمة لاستخدامها في برنامج تشغيلي لمكافحة بعوض الزاعجة المصرية . فيما يلي الخطوات المستخدمة في البرنامج بما في ذلك تربية مستعمرة والحفاظ عليها ، وفصل الشرانق من الذكور والإناث ، وتشعيع الذكور البالغين ووضع علامات عليها ، وشحن ذكور الزاعجة المصرية إلى موقع الإطلاق. كما تمت مناقشة المحاذير الإجرائية وقيود البرنامج والأهداف المستقبلية.
يتسبب انتقال مسببات الأمراض التي ينقلها البعوض إلى البشر في ملايين حالات المرض والوفيات كل عام في جميع أنحاء العالم. وفي غياب لقاحات فعالة ومعتمدة للأمراض التي ينقلها البعوض، مثل زيكا أو حمى الضنك، فإن إحدى أكثر الطرق فعالية للحد من انتقال العدوى هي الحد من أسراب البعوض الناقل للأمراض. ومن المثير للقلق أن عددا متزايدا من أنواع البعوض، التي تستهدفها تقليديا مبيدات الآفات، تظهر مستويات متزايدة من مقاومة مبيدات الآفات1. في الوقت نفسه ، قامت الوكالات الحكومية بإلغاء تسجيل أو حظر مبيدات الآفات المعتمدة سابقا ، ويتم تطوير عدد قليل من تدابير المكافحة الكيميائية الجديدة والفعالة 2,3. وقد حفزت هذه المجموعة من العقبات التي تعترض مكافحة البعوض على استكشاف تقنيات غير كيميائية بديلة للحد من أعداد البعوض.
تمثل بعض أنواع البعوض تحديات لمكافحة قضايا المقاومة وتسجيل مبيدات الآفات. Aedes aegypti (L.) هو بعوضة بارزة ناقلة للأمراض يصعب للغاية مكافحتها من خلال الإدارة التقليدية المتكاملة للناقلات بسبب الموائل المحيطة بالمنزل الغامضة التي يستغلها هذا النوع للنمو غير الناضج والراحة البالغة 4,5. وتشمل التحديات المتعلقة باستغلال الموائل الخفية حول المساكن صعوبة الوصول إلى هذه المواقع باستخدام تقنيات رش مبيدات الآفات، فضلا عن احتمال عدم قبول الجمهور للوصول المتكرر إلى الممتلكات الخاصة لوكالات مكافحة ناقلات الأمراض في مجال الصحة العامة لإجراء أنشطة المراقبة والمكافحة المكثفة الحاسمة للإدارة المتكاملة الفعالة للنواقل لهذا النوع.
لحسن الحظ ، يتم تطبيق SIT ، وهو نهج أثبت نجاحه في السيطرة الدائمة على أنواع الحشرات الأخرى الصعبةللغاية 6 ، على مشكلة Aedes aegypti في سلسلة رائدة من التجارب والتجارب التشغيلية في سانت أوغسطين ، فلوريدا (KJL ، RLA ، SCB بيانات غير منشورة). تم تطبيق تقنية الحشرة العقيمة على مجموعة من أنواع الحشرات ، بما في ذلك البعوض ، وتم استعراضها بعمق 7,8. تستفيد تقنية الحشرة العقيمة من الإطلاق الجماعي للذكور التي تربى في مستعمرات والتي يتم تعقيمها ، على سبيل المثال ، عن طريق التعرض للإشعاع المؤين أو المواد الكيميائية للتغلب على اختيار الشريك للسكان الطبيعيين للإناث. الذكور المعقمة التي تتزاوج مع الإناث البرية تجعل البيض عقيما بسبب الأضرار التي لحقت بالأمشاج الذكور ، وإذا كانت موجودة بأعداد كافية ، يمكن نظريا تحطم الزاعجة المصرية الطبيعية.
بدأ برنامج تقنية الحشرة العقيمة لمحاولة الحد من أعداد الزاعجة المصرية في منطقة حضرية في ساحل المحيط الأطلسي في فلوريدا حيث أعيد استعمار هذا النوع مؤخرا ويتوسع ويشكل خطرا على الصحة العامة لانتقال فيروسات مثل زيكا أو حمى الضنك أو الشيكونغونيا. لتعظيم إمكانية التوافق مع الإناث البرية ، تم إنشاء مستعمرة جديدة باستخدام الزاعجة المصرية التي يتم صيدها من السكان المستهدفين لإنتاج الذكور للبرنامج9. استند هذا إلى فرضية أن الذكور المشتقة محليا والتي يتم تربيتها في المستعمرات ستكون أكثر عرضة للتنافس مع الذكور البرية المحلية للتزاوج مع الإناث البرية المحلية. ولكي تكون تقنية الحشرة العقيمة فعالة، لا يلزم فقط وجود أعداد هائلة من الذكور العقيمة في المنطقة المستهدفة، ولكن يجب أن تكون أيضا قادرة على مغازلة إناث البعوض البرية المحلية والتزاوج معها بشكل فعال.
تم إجراء سلسلة من التجارب لتحديد العدد الأمثل للذكور العقيمة التي يجب إطلاقها (KJL ، RLA ، SCB البيانات غير المنشورة) بالإضافة إلى الجرعات المثلى من الإشعاع التي من شأنها أن تجعل الذكور عقيما دون التدخل في البقاء على قيد الحياة أو السلوك أو القبول من قبل الإناث البرية (KJL ، RLA ، SCB البيانات غير المنشورة). هذه البيانات قادمة في منشورات الحلفاء من هذه المجموعة ، ولكن يتم التقاط بعض هذه النتائج في هذا البروتوكول أيضا ويمكن استخدامها كنقطة انطلاق لبرامج مكافحة SIT Aedes aegypti الجديدة في أماكن أخرى. تعمل هذه الأنواع باستمرار على توسيع نطاقها ، وتظهر برامج SIT وعدا كبيرا بأن تكون حلولا فعالة من حيث التكلفة وطويلة الأجل للسيطرة على هذه المجموعة. الهدف من هذا البروتوكول هو إنتاج بعوضة الزاعجة المصرية المعقمة والذكور والمرباة في المستعمرات لإطلاقها بشكل منهجي في المناطق الخارجية لتعطيل دورات التكاثر الطبيعية لمجموعات الزاعجة المصرية المحلية في برنامج تشغيلي لمكافحة ناقلات الصحة العامة.
في حين تم نشر بروتوكولات وتدفقات عمل مماثلة لإنتاج ذكور Aedes aegypti المعدلة وراثيا وسير عمل الإنتاج ل Aedes SIT ، أو تم نشر برامج عدم التوافق القائمة على Wolbachia في مكان آخر ، يوضح هذا البروتوكول كيف تم تكييف البروتوكولات الحالية لإنتاج Aedes aegypti ، وفصل وتشعيع الشرانق الذكور ، ووضع علامات على الذكور البالغين وتعبئتها ، وشحنها إلى موقع الإصدار لهذا البرنامج 9 ، 10،11،12،13،14،15،16،17،18. قد لا يكون عنصر الوسم في هذا البروتوكول مطلوبا في برنامج SIT التشغيلي الناضج ؛ ومع ذلك ، فقد تم تضمينه هنا لأنه طريقة واحدة لمراقبة فعالية ومراقبة جودة العملية برمتها في السنوات الأولى من إنشاء برنامج SIT. عادة ما يتم تشغيل برامج مكافحة البعوض من قبل السلطات المحلية ، لذلك يمكن أن تختلف اختلافا كبيرا في العديد من جوانب تنظيمها من الحجم وقاعدة التمويل إلى ضبط تكتيكات المكافحة لتحقيق أقصى قدر من النجاح المحلي. وبالتالي ، ينبغي تقييم البروتوكول الموصوف هنا للتأكد من توافقه مع الموارد المتاحة.
يتطلب بدء برنامج مراقبة يتميز بتقنية الحشرة العقيمة التي تستخدم الإشعاع إنشاء سلالة محلية من الزاعجة المصرية. هذه الخطوة حاسمة ويمكن أن تسمح لتقنية الحشرة العقيمة بتمييز نفسها حقا عن تقنيات التحكم المماثلة. من خلال تطوير المشروع من سلالة محلية من البعوض ، من المحتمل أن يكون للذكور المتولدة سلوكيات تسمح لها بالتكيف مع التغيرات والإشارات البيئية وتحديد موقع الإناث البرية والتزاوج معها في المنطقة المجاورة. وعلاوة على ذلك، فإن إطلاق الذكور المحليين المشععين قد لا يولد رأيا عاما سلبيا مقارنة بإطلاق سلالة غير محلية من البعوض المعدل وراثيا يمكن، على سبيل المثال، إدخال أليلات جديدة في أسراب البعوض المحلية.
إن إنفاق موارد كبيرة لتربية كميات هائلة من البعوض فقط لتكون قادرة على استخدام حوالي نصفها لأغراض المكافحة هو أحد قيود برنامج الزاعجة المصرية . يجب إجراء تحسينات على بروتوكول التربية لتكثيف نضوج اليرقات في أطر زمنية أكثر تحديدا عندما تكون الشرانق جاهزة. هذا من شأنه أن يسمح بجمع المزيد من الشرانق في الوقت الأمثل للفصل. ومع ذلك ، فإن الشرانق الإضافية للمعالجة تزيد من خطر تشرنق المزيد من الإناث عند جمع الشرانق وبالتالي زيادة احتمالية أن ينتهي الأمر بالإناث في أطباق بتري مع الذكور وربما يتم إطلاقها. على الرغم من انخفاض العمر الافتراضي وسلوك التغذية بالدم وسلوك وضع البيض في إناث Aedes aegypti الشرانق المشععة عند البالغين ، إلا أنه ليس من الجيد إطلاق الإناث بالمصادفة جنبا إلى جنب مع الذكور المشععين22. لذلك ، يجب أن تظل الأولوية لتقليل عدد الإناث المنفصلات عن غير قصد ، والإشعاع ، ووضع العلامات ، وإطلاق سراحهن مع الذكور.
يعتمد نجاح برنامج تقنية الحشرة العقيمة في نهاية المطاف على المنافسة الناجحة بين الذكور الذين يتم تربيتهم في المستعمرات ويتعرضون للإشعاع. يعتمد الحفاظ على القدرة التنافسية للذكور على الاختيار الشامل المشتق تجريبيا للجرعة وتعظيم النسبة المقدرة للذكور العقيمة: البرية في السكان. يتم تحديد اختيار الجرعة من خلال عدة عوامل رئيسية تشمل طول العمر والخصوبة والخصوبة ووفيات العذراء. وقد لوحظ أن ذكور البعوض ستظهر منحنى خصوبة مقارب يقترب من الصفر مع زيادة الإشعاع (KJL ، RLA ، SCB بيانات غير منشورة). في الوقت نفسه ، يتناقص طول عمر البعوض الذكور ومستويات النشاط بشكل كبير مع زيادة جرعة الإشعاع (KJL ، RLA ، SCB البيانات غير المنشورة). لذلك ، بدلا من تحديد جرعة تنتج عقما بنسبة 99.9٪ عند الذكور ، يفضل التركيز على نسبة عقم أقل مع دعم البقاء على قيد الحياة. وبمجرد تحديد نطاق جرعة لا يفرق بين طول العمر أو وفيات العذراء للذكور المشععين والذكور غير المشععين، ينبغي إجراء تقييمات إضافية للخصوبة لتحديد الجرعة التي تجعل الذكور عقيمة بشكل كبير، ولكنها تنافسية.
وفي الوقت نفسه، من الأهمية بمكان مقارنة عدد ذكور البعوض في السكان بعدد الذكور المشععة التي تم إطلاقها. يمكن تحقيق ذلك عن طريق جمع الذكور من مواقع مختلفة في منطقة الإطلاق المستهدفة وحولها بشكل متكرر من نفس الموقع وقبل وأثناء وبعد بدء برنامج تقنية الحشرة العقيمة. يجب إجراء دراسة العلامة والإطلاق والاستعادة لتقييم نسبة ذكور البعوض البري إلى البعوض الذي تم إطلاقه. تعتمد دراسة العلامات والإطلاق وإعادة الالتقاط على إطلاق عدد معروف من البعوض المميز من نقطة معينة وإعادة التقاطها لاحقا في نقاط قريبة تحيط بنقطة الإطلاق الأولية. من خلال مقارنة عدد الذكور المعاد أسرها والذكور البرية على مسافات من نقطة الإطلاق ، من الممكن تقدير السكان البرية العامة للذكور في المنطقة بحيث يمكن إطلاق نسب تنافسية من الذكور العقيمة23. تعظيم نسبة العقيمة: يمكن تحقيق الذكور البرية عن طريق إطلاق المزيد من الذكور العقيمة و / أو عن طريق تقليل عدد السكان البرية عن طريق وسائل التحكم الكلاسيكية مثل تقليل المصدر أو التحكم غير الناضج أو علاجات مبيدات البالغين.
لقياس فعالية إطلاقات الذكور العقيمة ، يمكن مقارنة مجموعات البالغين زمنيا مع منطقة عدم التدخل. مع إطلاق الذكور العقيمة وتناقص عدد الذكور والإناث التي تم جمعها في منطقة ما فيما يتعلق بمنطقة مماثلة غير تدخلية ، فقد يفترض أن ذلك يرجع إلى أن الذكور العقيمة التي تم إطلاقها تفوقت بنجاح على الذكور الخصبة المحلية. يمكن ملاحظة هذا التأثير أيضا في أكواب مصيدة وضع البيض المنتشرة في كل من مواقع التدخل وعدم التدخل. قد لا يزال يتم إنتاج البيض في موقع التدخل ، ولكن إذا كان عدد الفقس أقل من تلك الموجودة في موقع عدم التدخل ، فقد يفترض أنه لم يتم تخصيبه بسبب تزاوج الإناث مع الذكور العقيمة. يمكن أن يؤدي المزيد والمزيد من وضع البيض للبويضات غير المخصبة في النهاية إلى تقليل وضع البيض بسبب عدم استبدال الإناث في موقع التدخل 8,24.
تتوسع الاتجاهات المستقبلية لتكنولوجيا وبرامج تقنية الحشرة العقيمة بشكل طبيعي إلى أنواع إضافية من البعوض مهمة طبيا. على سبيل المثال ، يمكن تكييف هذه التكنولوجيا بسهولة للتحكم في الزاعجة المرقطة ، بالنظر إلى علم الأحياء المتشابه جدا ل Aedes aegypti و Aedes albopictus. تشمل أنواع البعوض الأخرى الناقل للأمراض ذات الأهمية Culex quinquefasciatus و Culex tarsalis وأنواع Anopheles المختلفة. يعتمد تحسين فعالية هذه التكنولوجيا على زيادة قدرة الشرانق الذكور المنتجة في وقت معين ، والتي يمكن تحقيقها من خلال التلاعب الجيني أو الانتقاء الاصطناعي ، وتحسين القدرة التنافسية للذكور ، والتي يمكن تحقيقها عن طريق زيادة الفحولة أو الخصوبة أو طول العمر.
في نهاية المطاف ، برامج SIT ليست رصاصة فضية للسيطرة على البعوض. إنها بدلا من ذلك أداة في مجموعة من تقنيات التحكم الأخرى ، مثل برامج IVM ، التي تعوض عن نقاط الضعف بين التقنيات. فعلى سبيل المثال، في حين أن المكافحة الكيميائية توفر مراقبة سريعة ورخيصة، فإنها تعزز أيضا تطور المقاومة والوفيات غير المستهدفة؛ وعلى الرغم من أن تقنية الحشرة العقيمة خاصة بالأنواع ومن غير المحتمل أن تولد مقاومة، يجب إنتاج ذكور تقنية الحشرة العقيمة وإطلاقها إلى الأبد للسيطرة على المجموعات المهاجرة من خارج منطقة مكافحة النواقل.
The authors have nothing to disclose.
نشكر الدكتور R.-D. Xue و C. Bibbs و W. Qualls و V. Aryaprema من منطقة Anastasia لمكافحة البعوض ، سانت أوغسطين ، فلوريدا ، للشراكة في تطوير برنامج SIT ورؤية الخبراء حول الإطلاق التشغيلي الفعال لذكور Aedes aegypti العقيمة. تم دعم هذا البحث من قبل USDA-ARS ووزارة الزراعة وخدمات المستهلك في فلوريدا (FDACS). ذكر الأسماء التجارية أو المنتجات التجارية في هذا المنشور هو فقط لغرض تقديم معلومات محددة ولا يعني توصية أو تأييد من قبل وزارة الزراعة الأمريكية أو FDACS.
1-1/8" wrench (1" (1 inch) = 2.54 cm) | Craftsman | CMMT44707 | |
1/2 pint cardstock cup (1/2 pint = 236.5 mL) | Science Supplies WLE corp | 1/2 pint | |
1/4" tubing – tygon | Hudson Extrusions | LLDPE1/8 X 1/4 BLK | to attach to CO2 gas regulator |
1/8" brass barb w/ MIP connection | B&K | BHB-85NLB | to attach to CO2 gas regulator |
1000 mL graduated plastic beakers with handle | Thermo Scientific | 1223-1000 | |
3000 mL graduated plastic beakers with handle | Thermo Scientific | 1223-3000 | |
Adult large cage | Bioquip | 1450D | |
Aspirator vials | Bioquip | 2809V | |
Bovine liver powder | MP Biomedicals | 290039601 | |
Brewers yeast | MP Biomericals | 02903312-CF | |
CO2 regulator | Randor | 64003038 | |
CO2 tank (20# canister) | Praxair | CDBEVCARB20 | |
Collection basin | Treasure Gurus | KI-ENAMELBOWL | for separator |
Cotton balls – large | Fisher Scientific | 22-456-883 | |
Deli cups w/lids – 470 mL | Pactiv DELItainer | PCTYSD2516 | |
Deli cups w/lids – 1900 mL | Berry Global | T60764 | |
DoseReader 4 | ND0.5 and ND1.0 QA Filter Set standards | ||
Dosimetry film | Far West Technology, Inc. | ||
Filter paper | Millipore | AP10045S0 | |
Flashlight aspirator | Bioquip | 2809D | |
Forceps – fine featherweight | Bioquip | 4748 or 4750 | featherweight |
GAFchromic | radiochromic film | ||
Gammator M | Radiation Machinery Corporation, Parsippany, NJ | Cesium-137 irradiator | |
Hand held mechanical aspirator | Clarke Mosquito | 13500 | |
Lambskin condoms | Trojan | Naturalamb | |
Large CO2 chamber | Sterilite | Walmart # 568789514 | |
Larval rearing pans | Blue Ridge Thermoforming | 01-FG-400-3N-ABS | Dimensions: 22.375 x 17.5 x 3 (inches) |
Magnets – 20# pull | Master magnetics | MHHH20BX | |
Marking dye | Dayglo | ECO-11 | Aurora Pink |
Marking dye | Dayglo | ECO-17 | Saturn Yellow |
Mesh | Falk | T301 | |
Pasture pipettes | Thermo Scientific | 02-708-006 | |
Petri dishes – large | VWR International | 25384-090 CS | |
Petri dishes – small (60 mm x 15 mm) | Fisher Brand | FB0875713A | |
Pupa separator | J.W. Hock | 1512 | |
Red rubber hose | Welch | 331040-5 | |
Release containers | Science Supplies WLE corp | 1 gallon | |
Rubber bands – cross #19 | Alliance | ALL37196 | |
Rubber bands – latitude #64 | Skillcraft | NSN0589974 | |
Scale | Ohaus | H-4737 | |
Seed germination paper – Heavy stock 76# | Anchor Paper | #76 | |
Shipping coolers- 16 x 13 x 12.5" | MrBoxonline.com | Husky Foam Cooler kit | |
Sieve #20 | Advantech | 20BS8F | |
Sieve #30 | Advantech | 30BS8F | |
Small cage – Bug Dorm | MegaView | Bug Dorm-1 | |
Small CO2 chamber | Mainstays | Walmart # 562922221 | |
Souffle cup lid | SOLO | 41165277456 | |
Souffle cups – 4 oz (1 oz = 29.6 mL) | SOLO | 41165024104 | |
Sponge | ocelo | MMM7274FD | |
Squeeze bottle | Dynalon | 3UUP6 | |
Stereoscope | Meiji Techno | EMZ-5 | |
Stockinette | BSN Medical | 30-1006 | |
Styrofoam | extruded polystyrene foam | ||
Tropical fish flake food | Tetra | 4.52 pound | |
Vaccum chamber – desiccator | BelArt | T9FB892757 | |
Weigh boats | Globe Scientific | 3621 |