無菌昆虫技術(SIT)は、化学的防除に耐性がある可能性のある特定の医学的に重要な蚊の個体数を制御するために使用されます。ここでは、 ネッタイシマカ を対象とした運用SITプログラムにおける不妊雄蚊の大量飼育と放出準備の方法について述べる。
デング熱、ジカ熱、チクングニア熱などの人間の病気の制御は、予防がないため、それらのベクターである ネッタイシマカ の制御に依存しています。蚊媒介動物の防除は、未熟および成虫期に適用される化学物質に依存することができ、これは非標的の死亡率に寄与し、さらに重要なことに、媒介動物の殺虫剤耐性をもたらす可能性がある。無菌昆虫技術(SIT)は、野生の雌と交尾して生存不可能な子孫を産む滅菌された成体雄の放出を通じて害虫の個体群を制御する方法です。この論文では、 ネッタイシマカ を制御するための運用SITプログラムで使用するために、不妊のオスを生産するプロセスについて説明します。ここでは、コロニーの飼育と維持、オスとメスの蛹の分離、成体オスの照射とマーキング、ネ ッタイシマカ の放流場所への輸送など、プログラムで使用される手順を概説します。また、手順上の警告、プログラムの制限、および将来の目標についても説明します。
蚊が媒介する病原体の人間への伝染は、世界中で毎年何百万もの病気と死亡を引き起こします。ジカ熱やデング熱などの蚊が媒介する病気に対する効果的で承認されたワクチンがない場合、感染を減らす最も効果的な方法の1つは、病気媒介蚊の個体数を減らすことです。厄介なことに、伝統的に農薬の標的となっていた蚊種の数が増えており、農薬耐性のレベルが高まっています1。同時に、政府機関は以前に承認された農薬を積極的に登録抹消または禁止しており、新しい効果的な化学物質管理対策はほとんど開発されていません2,3。蚊の駆除に対するこの一連の障害は、蚊の個体数を減らすための代替の非化学的技術の探求を動機付けています。
特定の蚊種は、耐性と農薬登録の問題を制御するための課題を提示します。ネッタイシマカ(L.)は、未熟な発達と成虫の休息のためにこの種によって利用された不可解な周生生息地のために、従来の統合されたベクター管理によって制御することが非常に難しい著名な病気ベクター蚊です4,5。住宅周辺の不可解な生息地の開発に関連する課題には、農薬散布技術でこれらの場所に到達することの難しさ、および公衆衛生ベクター制御機関がこの種の効果的な統合ベクター管理(IVM)に不可欠な集中的な監視および管理活動を実施するための私有地への繰り返しのアクセスに対する一般の人々の受け入れの欠如が含まれます。
幸いなことに、他の非常に困難な昆虫種6の永続的な防除に成功したことが証明されたアプローチであるSITは、フロリダ州セントオーガスティンを拠点とする画期的な一連の実験と運用試験でネッタイシマカ問題に適用されています(KJL、RLA、SCB未発表データ)。SITは、蚊を含むさまざまな昆虫種に適用されており、深さ7,8でレビューされています。SITは、例えば電離放射線や化学物質への曝露によって不妊化されたコロニー飼育の雄の大量放出を利用して、雌の自然集団の配偶者の選択を圧倒します。野生のメスと交尾する滅菌されたオスは、オスの配偶子が被った損傷のために卵を不妊にし、十分な数が存在する場合、理論的には自然のネッタイシマカの個体群をクラッシュさせる可能性があります。
SITプログラムは、ネッタイシマカが最近再植民地化し、拡大し、ジカ熱、デング熱、チクングニア熱などのウイルスの感染に対する公衆衛生上のリスクを示しているフロリダ大西洋沿岸の都市部でネッタイシマカの個体数を減らすために開始されました。野生の雌との相性の可能性を最大化するために、プログラム9のために雄を生産するために、対象集団から野生のネッタイシマカを使用して新しいコロニーが設立されました。これは、地元で派生したコロニー飼育のオスは、地元の野生のメスと交尾するために地元の野生のオスと競争する可能性が高いという仮説に基づいていました。SITが効果的であるためには、圧倒的な数の不妊のオスがターゲットエリアに存在する必要があるだけでなく、地元の野生のメスの蚊と効果的に求愛して交尾できる必要があります。
一連の実験は、放出する不妊の雄の最適数(KJL、RLA、SCB未発表データ)と、野生の雌による生存、行動、または受容を妨げることなく雄を不妊にする最適な放射線量を決定するために実施されました(KJL、RLA、SCB未発表データ)。これらのデータは、このグループの関連出版物で発表される予定ですが、これらの調査結果のいくつかはこのプロトコルにも含まれており、他の場所で新しいSITネッタイシマカ制御プログラムの出発点として使用できる可能性があります。この種は絶えずその範囲を拡大しており、SITプログラムは、この個体群を制御するための費用効果の高い長期的な解決策となることが大いに期待されています。このプロトコルの目的は、公衆衛生ベクター制御プログラムにおいて、地元のネッタイシマカ集団の自然な繁殖サイクルを混乱させるために、屋外エリアに体系的に放出するために、滅菌されたオスのコロニー飼育のネッタイシマカを生産することです。
トランスジェニックネッタイシマカオスの生産およびネッタイシマカSITの生産ワークフロー、またはボルバキアベースの非互換性プログラムについても同様のプロトコルおよびワークフローが公開されているが、このプロトコルは、既存のプロトコルがネッタイシマカの生産、雄の蛹の分離および照射、成人男性のマーキングおよび包装、およびこのプログラムのリリースサイトへの出荷にどのように適合したかを示しています9、 10,11,12,13,14,15,16,17,18。このプロトコルのマーキングコンポーネントは、成熟した運用SITプログラムでは必要ないかもしれません。ただし、SITプログラムを確立した初期の段階で有効性を監視し、プロセス全体の品質を制御する1つの方法であるため、ここに含まれています。蚊駆除プログラムは通常、地方自治体によって運営されているため、組織の規模や資金基盤から、地域の成功を最大化するための防除戦術の調整まで、組織の多くの面で大きく異なる可能性があります。したがって、本明細書に記載されるプロトコルは、利用可能なリソースとの互換性について評価されるべきである。
放射線を利用したSITを用いた制御プログラムを開始するには、 ネッタイシマカの局所株の樹立が必要である。このステップは重要であり、SITが同様の制御技術と真に区別することができます。地元の蚊の系統からプロジェクトを開発することにより、生成されたオスは、環境の変化や手がかりに適応し、近くの野生のメスを見つけて交尾することを可能にする行動をとる可能性があります。さらに、照射された局所的な雄の放出は、例えば、例えば、局所的な蚊集団に新規対立遺伝子を導入する可能性のある遺伝子組み換え蚊の非局所株の放出と比較して、否定的な世論を生じさせないかもしれない。
大量の蚊を飼育するためにかなりの資源を費やし、その約半分を制御目的で使用できることは、 ネッタイシマカ SITプログラムの制限です。幼虫の成熟を、蛹の準備が整うより明確な時間枠に凝縮するために、飼育プロトコルを改良する必要があります。これにより、分離の最適な時期により多くの蛹を集めることができます。ただし、処理する蛹を追加すると、蛹が収集されたときにより多くの雌が蛹化するリスクが高まり、したがって、雌が雄と一緒にペトリ皿に行き着き、おそらく解放される可能性が高くなります。照射された雌の ネッタイシマカ の寿命、採血行動、産卵行動は成体では減少しますが、照射された雄と一緒に偶発的に雌を放出することは良い戦略ではありません22。したがって、男性と不注意に分離、照射、マーク、および放出される女性の数を最小限に抑えることが優先事項であり続ける必要があります。
SITプログラムの成功は、最終的にはコロニー飼育され、照射されたオスによる配偶者競争の成功にかかっています。男性の競争力を維持することは、実験的に導き出された用量の徹底的な選択と、集団における不妊:野生の男性の推定比率の最大化に依存しています。用量の選択は、寿命、生殖能力、繁殖力、および蛹の死亡率を含むいくつかの重要な要素によって決定されます。オスの蚊は、放射線が増加するにつれてゼロに近づく漸近生殖能力曲線を示すことが観察されています(KJL、RLA、SCB未発表データ)。同時に、雄の蚊の寿命と活動レベルは、放射線量が増加するにつれて指数関数的に減少します(KJL、RLA、SCBの未発表データ)。したがって、男性で99.9%の不妊をもたらす用量を特定するのではなく、生存を支持しながら、より低い不妊率に焦点を当てることが好ましい。放射線照射された男性の寿命または蛹死亡率を非放射線照射男性のそれと区別しない線量範囲が特定されたら、生殖能力に関する追加の評価を実施して、男性を圧倒的に不妊でありながら競争力のある線量を特定する必要があります。
同時に、集団内のオスの蚊の数を、放出された照射されたオスの数と比較することが重要です。これは、ターゲットリリースエリア内およびその周辺のさまざまな場所から、同じ場所から、およびSITプログラムの開始前、開始中、および開始後に繰り返しオスを収集することによって達成できます。野生のオスの蚊と放出された蚊の比率を評価するために、マーク、放出、再捕獲の研究を実施する必要があります。マーク、リリース、再捕獲の研究は、特定のポイントからの既知の数のマークされた蚊の放出と、最初の放出ポイントの周囲の近接ポイントでのその後の再捕獲に依存しています。放流地点から離れた場所で再捕獲された雄と野生雄の数を比較することにより、不妊雄の競合比率を放流できるように、その地域の雄の一般的な野生個体数を推定することができます23。不妊:野生の雄の比率を最大化することは、より多くの不妊の雄を解放することによって、および/または発生源の減少、未熟な防除、または殺虫処理などの古典的な制御手段によって野生の個体数を減らすことによって達成することができる。
無菌の男性の放出の有効性を測定するために、成人のコレクションを非介入領域と時系列で比較することができます。不妊のオスが解放され、エリア内で収集されたオスとメスの数が同等の非介入エリアと比較して減少するにつれて、それは解放された不妊のオスが地元の肥沃なオスをうまく凌駕したことによるものであると仮定できます。この効果は、介入部位と非介入部位の両方に配備された産卵トラップカップでも観察できます。介入部位ではまだ卵が産生される可能性がありますが、非介入部位の卵よりも孵化が少ない場合は、雌が不妊の雄と交尾するため、受精していないと仮定できます。未受精卵の産卵がますます増えると、介入部位の雌が交代しないため、最終的には産卵が減少する可能性があります8,24。
SIT技術とプログラムの将来の方向性は、自然に医学的に重要な蚊の種にも拡大します。例えば、この技術は、ネッタイシマカとネッタイシマカの非常によく似たバイオノミクスを考えると、ネッタイシマカを制御するために容易に適応できる可能性があります。関心のある他の疾患ベクター蚊種には、アカイエカ、アカイエカ、および様々な ハマダラカ種が含まれる。この技術の有効性を向上させるには、遺伝子操作や人工淘汰によって達成できる特定の時間に生産される雄の蛹の能力を高め、雄の競争力を向上させることに依存しています。
結局のところ、SITプログラムは蚊を制御するための特効薬ではありません。代わりに、IVMプログラムなどの他の一連の制御技術のツールであり、技術間の弱点を相互補償します。たとえば、化学的制御は迅速かつ安価な制御を提供しますが、耐性と非標的死亡率の発達も促進します。SITは種特異的であり、耐性を生み出す可能性は低いですが、SITのオスは、ベクターコントロール地区外からの移民個体群を制御するために永続的に生産および放出されなければなりません。
The authors have nothing to disclose.
R.-D博士に感謝します。フロリダ州セントオーガスティンのアナスタシア蚊駆除地区のXue、C.Bibbs、W.Qualls、およびV.Aryapremaは、SITプログラムの開発におけるパートナーシップと、不妊オスの ネッタイシマカの効果的な運用放出に関する専門家の洞察を提供します。この研究は、USDA-ARSとフロリダ州農業消費者サービス省(FDACS)の支援を受けました。この出版物での商号または商用製品の言及は、特定の情報を提供することのみを目的としており、USDAまたはFDACSによる推奨または承認を意味するものではありません。
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 |