Method Article
Die sterile Insektentechnik (SIT) wird verwendet, um spezifische, medizinisch wichtige Moskitopopulationen zu kontrollieren, die gegen chemische Kontrollen resistent sein können. Hier beschreiben wir eine Methode der Massenaufzucht und Vorbereitung steriler männlicher Moskitos für die Freisetzung in einem operationellen SIT-Programm, das auf die Aedes aegypti-Mücke abzielt.
Die Bekämpfung menschlicher Krankheiten wie Dengue-Fieber, Zika und Chikungunya beruht auf der Kontrolle ihres Vektors, der Aedes aegypti-Mücke , da es keine Prävention gibt. Die Bekämpfung von Moskitovektoren kann sich auf Chemikalien stützen, die auf die unreifen und erwachsenen Stadien angewendet werden, was zur Mortalität von Nichtzielen beitragen und vor allem zu Insektizidresistenzen im Vektor führen kann. Die sterile Insektentechnik (SIT) ist eine Methode zur Kontrolle von Schädlingspopulationen durch die Freisetzung sterilisierter erwachsener Männchen, die sich mit wilden Weibchen paaren, um nicht lebensfähige Nachkommen zu produzieren. Dieser Artikel beschreibt den Prozess der Herstellung steriler Männchen für die Verwendung in einem operationellen SIT-Programm zur Bekämpfung von Aedes aegypti-Moskitos . Hier sind die Schritte beschrieben, die im Programm verwendet werden, einschließlich der Aufzucht und Pflege einer Kolonie, der Trennung männlicher und weiblicher Puppen, der Bestrahlung und Markierung erwachsener Männchen und des Versands von Aedes aegypti-Männchen an die Freisetzungsstelle. Diskutiert werden auch verfahrenstechnische Vorbehalte, Programmbeschränkungen und zukünftige Ziele.
Die Übertragung von durch Moskitos übertragenen Krankheitserregern auf den Menschen verursacht jedes Jahr weltweit Millionen von Krankheitsfällen und Todesfällen. In Ermangelung wirksamer, zugelassener Impfstoffe für durch Moskitos übertragene Krankheiten wie Zika oder Dengue-Fieber besteht eine der wirksamsten Möglichkeiten, die Übertragung zu reduzieren, darin, die Populationen von Krankheitsvektormücken zu reduzieren. Ärgerlich ist, dass immer mehr Mückenarten, die traditionell von Pestiziden bekämpft werden, eine zunehmende Pestizidresistenz aufweisen1. Gleichzeitig haben Regierungsbehörden zuvor zugelassene Pestizide aggressiv abgemeldet oder verboten, und es werden nur wenige neue, wirksame chemische Kontrollmaßnahmen entwickelt 2,3. Diese Konstellation von Hindernissen für die Mückenbekämpfung hat die Erforschung alternativer nicht-chemischer Techniken zur Reduzierung von Moskitopopulationen motiviert.
Bestimmte Mückenarten stellen eine Herausforderung dar, um Fragen der Resistenz und Pestizidregistrierung zu kontrollieren. Aedes aegypti (L.) ist eine prominente Krankheitsvektormücke, die aufgrund des kryptischen perihäuslichen Lebensraums, der von dieser Art für unreife Entwicklung und adultes Ruhen genutzt wird, extrem schwierig durch traditionelles integriertes Vektormanagement zu kontrollieren ist 4,5. Zu den Herausforderungen im Zusammenhang mit der Nutzung des kryptischen Lebensraums um Wohnhäuser gehören die Schwierigkeit, diese Orte mit Pestizidsprühtechniken zu erreichen, sowie die potenzielle mangelnde Akzeptanz der Öffentlichkeit für den wiederholten Zugang zu Privateigentum für Vektorkontrollbehörden der öffentlichen Gesundheit, um die intensiven Überwachungs- und Kontrollaktivitäten durchzuführen, die für ein effektives integriertes Vektormanagement (IVM) für diese Art entscheidend sind.
Glücklicherweise wird SIT, ein Ansatz, der sich für die dauerhafte Bekämpfung anderer sehr anspruchsvoller Insektenarten6 als erfolgreich erwiesen hat, in einer bahnbrechenden Reihe von Experimenten und Betriebsversuchen in St. Augustine, Florida, auf das Aedes aegypti-Problem angewendet (KJL, RLA, SCB unveröffentlichte Daten). SIT wurde auf eine Reihe von Insektenarten, einschließlich Moskitos, angewendet und in der Tiefeüberprüft 7,8. SIT nutzt die Massenfreisetzung von paaraufgezogenen Männchen, die beispielsweise durch ionisierende Strahlung oder Chemikalien sterilisiert wurden, um die Partnerwahl natürlicher Populationen von Weibchen zu überwältigen. Sterilisierte Männchen, die sich mit wilden Weibchen paaren, machen die Eier aufgrund von Schäden an männlichen Gameten unfruchtbar und können, wenn sie in ausreichender Anzahl vorhanden sind, theoretisch die natürliche Aedes aegypti-Population zum Absturz bringen.
Ein SIT-Programm wurde initiiert, um zu versuchen, die Populationen von Aedes aegypti in einem städtischen Gebiet an der Atlantikküste Floridas zu reduzieren, wo diese Art kürzlich wieder besiedelt wurde und sich ausbreitet und ein Risiko für die öffentliche Gesundheit für die Übertragung von Viren wie Zika, Dengue oder Chikungunya darstellt. Um das Potenzial für die Kompatibilität mit wilden Weibchen zu maximieren, wurde eine neue Kolonie mit wild gefangenen Aedes aegypti aus der Zielpopulation gegründet, um Männchen für das Programm9 zu produzieren. Dies basierte auf der Hypothese, dass lokal abgeleitete, kolonieaufgezogene Männchen eher mit lokalen wilden Männchen um die Paarung mit lokalen wilden Weibchen konkurrieren würden. Damit die SIT wirksam ist, muss nicht nur eine überwältigende Anzahl steriler Männchen im Zielgebiet anwesend sein, sondern sie müssen auch in der Lage sein, lokale wilde weibliche Moskitos effektiv zu umwerben und sich mit ihnen zu paaren.
Eine Reihe von Experimenten wurde durchgeführt, um die optimale Anzahl steriler Männchen zu bestimmen (KJL, RLA, SCB unveröffentlichte Daten) sowie optimale Strahlendosen, die die Männchen unfruchtbar machen würden, ohne das Überleben, das Verhalten oder die Akzeptanz durch wilde Weibchen zu beeinträchtigen (KJL, RLA, SCB unveröffentlichte Daten). Diese Daten werden in verwandten Publikationen dieser Gruppe veröffentlicht, aber einige dieser Ergebnisse sind auch in diesem Protokoll erfasst und könnten als Ausgangspunkt für neue SIT Aedes aegypti-Kontrollprogramme anderswo verwendet werden. Diese Art erweitert ständig ihr Verbreitungsgebiet, und SIT-Programme sind vielversprechend, um kostengünstige, langfristige Lösungen zur Kontrolle dieser Population zu sein. Das Ziel dieses Protokolls ist es, sterilisierte, männliche, kolonieaufgezogene Aedes aegypti-Mücken für die systematische Freisetzung in Außenbereiche herzustellen, um die natürlichen Fortpflanzungszyklen lokaler Aedes aegypti-Populationen in einem operationellen Programm zur Kontrolle von Vektoren im Bereich der öffentlichen Gesundheit zu stören.
Während ähnliche Protokolle und Arbeitsabläufe für die Produktion transgener Aedes aegypti-Männchen veröffentlicht wurden und Produktionsabläufe für Aedes SIT oder Wolbachia-basierte Inkompatibilitätsprogramme an anderer Stelle veröffentlicht wurden, veranschaulicht dieses Protokoll, wie bestehende Protokolle für die Produktion, Trennung und Bestrahlung männlicher Puppen, die Kennzeichnung und Verpackung erwachsener Männchen und den Versand an die Freisetzungsstelle für dieses Programm angepasst wurden9. 10,11,12,13,14,15,16,17,18. Die Markierungskomponente dieses Protokolls ist in einem ausgereiften operationellen SIT-Programm möglicherweise nicht erforderlich. Es wurde jedoch hier aufgenommen, weil es eine Möglichkeit ist, die Wirksamkeit zu überwachen und die Qualität des gesamten Prozesses in den ersten Jahren der Einrichtung des SIT-Programms zu kontrollieren. Moskitobekämpfungsprogramme werden in der Regel von lokalen Behörden durchgeführt, so dass sie in vielen Aspekten ihrer Organisation stark variieren können, von Größe und Finanzierungsbasis bis hin zur Feinabstimmung von Kontrolltaktiken, um den lokalen Erfolg zu maximieren. Daher sollte das hierin beschriebene Protokoll auf Kompatibilität mit verfügbaren Ressourcen bewertet werden.
HINWEIS: Dieses Protokoll ist spezifisch für die Handhabung von Aedes aegypti , kann aber modifiziert werden, um für andere Mückenarten wirksam zu sein.
1. Produktion und Pflege einer Aedes aegypti Kolonie
Tag | Volumen Nährstoff-Gülle hinzugefügt | Volumen Wasser hinzugefügt | Aktionen |
1 | 50 mL (Gülle) | 3000 ml | |
2 | (kein Essen) | (kein Wasser) | |
3 | 1/4 - 1/2 TL (pulverisiertes Fischfutter) | 500-1000 ml | |
4 | 1/2 - 3/4 TL (pulverisiertes Fischfutter) | 500-1000 ml | |
5 | 1/2 - 3/4 TL (pulverisiertes Fischfutter) | 500-1000 ml | |
6 | 1/4 - 1/2 TL (pulverisiertes Fischfutter) | 500-1000 ml | |
7 | (kein Essen) | (kein Wasser) | Stammpuppen und Larven |
Tabelle 1: Fütterungsschema für die Massenaufzucht von Aedes aegypti-Larven.
2. Trennung männlicher Aedes aegypti-Puppen
Abbildung 1: Puppenseparator, der eine Charge unreifer Aedes aegypti enthält. Die Trennung beginnt mit dem Gießen von Wasser durch den Separator, wobei die unteren Knöpfe um 1-2 cm gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden, bis das Zielset, d.h. Larven, männliche Puppen oder weibliche Puppen, so weit wie möglich von den verbleibenden Sätzen isoliert wurde (linkes Bild). Das rechte Bild zeigt die Trennung von Larven (unteres Band), männlichen Puppen (mittleres Band) und weiblichen Puppen (oberes Band). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
3. Vorbereitung männlicher Aedes aegypti-Puppen zur Bestrahlung
Abbildung 2: Überführung von Puppen auf Petrischalen zur Bestrahlung . (A) Gesiebte Puppen werden gegossen und in ein 1000-ml-Plastikbecherglas zurückgespült. (B) Im Becherglas wird nur minimales Wasser zurückgehalten, um das Eingießen in Petrischalen zu erleichtern. (C) Petrischale, die am Rand einer Oberfläche aufgereiht sind, um das Eingießen in eine einzelne Schicht Puppen zu erleichtern. (D) Mit Puppen beladene Petrischalen werden gestapelt und für die Lieferung an die Bestrahlungsanlage gesichert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Abbildung 3: Geschlechtsbestimmung von Puppen anhand des Genitallappens . (A) Ventrale und (B) Seitenansichten von weiblichen () und männlichen (♀ ♂) Aedes aegypti-Puppen , wobei Genitallappen den Geschlechtsdimorphismus zeigen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
4. Bestrahlung männlicher Aedes aegypti-Puppen
Abbildung 4: Laborbuch-Gliederungs-IR-Blatt für einen Dosis-Wirkungs-Set. Rot umrandete Textfelder (durch rote Pfeile gekennzeichnet) weisen auf nützliche Hinweise zu den verschiedenen Abschnitten hin und wiederholen wichtige Informationen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Dosierung (Gy) | Zeit (basierend auf 8,8 Gy/min) |
0 | NA |
10 | 1 Min. 8 Sek. |
30 | 3 Min. 24 Sek. |
50 | 5 Min. 41 Sek. |
65 | 7 Min. 23 Sek. |
85 | 9 Min. 39 Sek. |
100 | 11 Min. 22 Sek. |
110 | 12 Min. 30 Sek. |
Tabelle 2: Beispiel-Dosierungszeiten für den Cäsium-137-Bestrahlungsgerät.
Abbildung 5: Dosimetrie-Datenblatt mit Beispieldaten. Die Spaltenüberschriften fordern den Bediener auf, wichtige Daten für eine spätere Analyse zu erfassen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
5. Aufzucht bestrahlter männlicher Aedes aegypti-Puppen bei Erwachsenen
6. Markieren und Wiegen bestrahlter erwachsener Aedes aegypti Männchen
HINWEIS: In diesem Abschnitt des Protokolls wird davon ausgegangen, dass zwei Personen die Aufgaben ausführen. für 1 Person siehe 6.4.
Abbildung 6: Verpacken markierter, bestrahlter, männlicher Aedes aegypti in Freisetzungsbehälter. (A) Freigabebehälter mit Stockinette, die an einem Loch befestigt ist, das mit Abdeckband, Heftklammern und Heißkleber in die Seite des Kartonzylinders geschnitten wurde. Die Lünette ist mit einem seitlich angebrachten Abdeckbandetikett versehen. Die Lünette behält den eng gezogenen Tüllnetzbezug bei; Ein elastisches Band (nicht sichtbar) hält den Tüll auch unter der Lünette. (B) Charge von betäubten Männchen, die in einem kleinen Pappbecher in rosa Farbstoff getrommelt werden. (C) Vier Freigabebehälter im isolierten Versandcontainer. Beachten Sie, dass die Stockinette-Hüllen zur Mitte des Versandbehälters ausgerichtet sind, Verpackungsmaterialien um die Freisetzungsbehälter herum versteckt sind und Ernährungs- und Hydratationsquellen oben auf jedem Freisetzungsbehälter vorhanden sind, der von einem umgekehrten Petrischalenboden bedeckt ist, der von gekreuzten elastischen Bändern und Klebebandstücken gehalten wird. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
Behälter freigeben | Gewicht der Moskitos | Käfignummer | Weibchen im Batch | Anzahl der Männchen | Behälter freigeben | Gesamtmasse |
ROSA I | 0.024 | T1 #1 | 25 | ROSA I | 2.03 | |
ROSA I | 2.007 | T1 #1 | 7 | PINK II | 1.99 | |
PINK II | 1.990 | T1 #1 | ROSA III | 2.03 | ||
ROSA III | 0.026 | T1 #3 | 25 | |||
ROSA III | 2.000 | T1 #3 | 18 |
Tabelle 3: Datentabelle der Wägestation.
7. Verpackung und Versand Freisetzungsbehälter von markiertem, bestrahltem, erwachsenem männlichem Aedes aegypti
Eine wachsame und angemessene Mückenaufzucht besteht aus einer ausgewogenen Verfügbarkeit von Männchen und Weibchen in Koloniekäfigen, der Aufrechterhaltung von frischer Saccharoselösung und Honig sowie einer gleichbleibend hochwertigen Blutfütterung. Diese Bedingungen sorgen für dicht gepackte Eierblätter, die optimal für die Verwendung in SIT-Larvenaufzuchtpfannen geeignet sind. Die richtige Lagerung und Verwendung von getrockneten Eierblättern, wie z. B. eine systematische Etikettierung, um die Verwendung vom ältesten zum neuesten zu erleichtern, unterstützt ein gleichmäßiges Schlüpfen in allen Pfannen. Das Befüllen aller Larvenaufzuchtpfannen mit Wasser vor dem Schlüpfen kann die Zeit, für die sich die Eierblätter in den Schlupfbehältern befinden, verkürzen und eine gesunde Entwicklung fördern. Die Pflege der Larvenpfannen vom Schlüpfen bis zur Verpuppung erfordert ein sorgfältiges Engagement des Koloniepersonals, da einige Pfannen je nach Entwicklungsstadien und Umweltvariablen mehr oder weniger Nahrung oder zusätzliches Wasser benötigen. Wenn es Probleme mit dem Entwicklungsstadium bis zum geplanten Tag der Puppengeschlechtstrennung gibt, sollten Anpassungen früher im Prozess vorgenommen werden, z. B. früher oder später schlüpfen, Nahrung anpassen oder die Temperatur des Inkubators ändern.
Der Aufzuchtprozess in diesem Protokoll führt nicht dazu, dass alle Eier rechtzeitig geschlüpft sind, um sich zu Puppen zu entwickeln, die bestrahlt und zu Kontrollzwecken verwendet werden können. Zwischen 20 und 50% der in der Kolonie aufgezogenen Moskitos sind immer noch Larven, wenn die Puppen getrennt werden müssen. Diese Larven werden jedoch nicht verschwendet, sondern 24 h reifen gelassen, um zusätzliche Puppen zu bilden, die mit weiblichen Puppen aus der Trennung des Vortages kombiniert und wieder in Koloniekäfige recycelt werden können. In den Koloniekäfigen dürfen Puppen zu Erwachsenen heranreifen, sich paaren, Blut ernähren und Eier produzieren, die das SIT-Projekt unterstützen.
Das Trennen von Puppen, das Eingießen von Puppen in Petrischale, die Bestrahlung und die Unterbringung in erwachsene Käfige nach der Bestrahlung müssen an einem Tag erfolgen; Daher sollte ausreichend Zeit eingeplant werden, um alle Schritte komfortabel zu bearbeiten. Die Montage und Vorbereitung von Freigabebehältern sollte vor dem Markierungsprozess erfolgen. Wenn Versandkartons von der Freigabestelle zurückgegeben werden, sollten Freigabebehälter inspiziert und für ihre nächste Verwendung vorbereitet werden. Das Entsorgen nasser Wattebällchen, das Auslüften von Nasstrennbehältern, das Reinigen von Petrischale, das Ersetzen von Netzen und das Entfernen von elastischen Bändern aus dem Behälter, während sie nicht verwendet werden, verlängern die Lebensdauer der Freisetzungsbehälter erheblich.
Angesichts der weltweiten Realität der COVID-19-Viruspandemie wurde dieses Protokoll, bei dem es sich in der Regel um eine Mehrpersonenoperation handelt, so modifiziert, dass für jeden Schritt eine Person allein in einem Labor arbeiten kann. Die Schritte im Prozess, die am meisten durch ein Ein-Personen-Szenario behindert werden, sind die Geschlechts-, Markierungs-, Wiege- und Kolonieaufzucht-Wartungsschritte. Die Trennung von Puppen nach Geschlecht durch eine Person sollte ausreichen, wenn mehrere Separatoren gleichzeitig in verschiedenen Räumen arbeiten. In einer Pandemiesituation, in der soziale Distanzierung am Arbeitsplatz stattfindet, ist die Ausrüstung mehrerer Stationen erforderlich, um Schritte vom Geschlecht bis zum Packen durchzuführen. Abhängig von der Geschwindigkeit des Bedieners dauert eine Person ~ 4 Stunden, um 15.000 Moskitos zu sexen, und dann weitere 1-2 Stunden, um sie zu markieren, zu wiegen und zu verpacken. Ein Zwei-Personen-Szenario verringert die Zeit, in der Moskitos zur Markierung betäubt werden, und reduziert die Gesamtarbeitszeit. Doch selbst in einem Zwei-Personen-Szenario kann die Zuteilung der vollen 2,0 g Moskitos pro Freisetzungskäfig aufgrund der begrenzten Arbeitszeit während der Sedierung der Moskitos schwierig sein. Obwohl der Prozess der Reinigung und Aufbereitung von Larven- und adultem Aufzuchtmaterial extrem zeit- und arbeitsintensiv ist, kann er so unterteilt werden, dass einzelne Bediener während einer Pandemie unabhängig und sicher arbeiten können.
Die Freilassung adulter, markierter, bestrahlter Aedes aegypti-Männchen liegt außerhalb des Geltungsbereichs dieses Protokolls, wird hier jedoch kurz vorgestellt. Der Prozess der Freisetzung markierter, bestrahlter, männlicher Mücken beginnt mit der Bestimmung einer gleichmäßigen Freisetzungsverteilung der Freisetzungsbehälter auf der Grundlage von Gewichten (und damit abgeleiteter Anzahl steriler Männchen), wie in Tabelle 3 berichtet. Nachdem die Sendungen an den Vektorkontrollbezirk geliefert wurden, werden die Boxen geöffnet und die Freisetzungsbehälter auf Probleme mit der Sterblichkeit oder dem Zustand der Freisetzungsbehälter untersucht. Moskitos in den Freisetzungsbehältern können sich dann 1-2 h lang an Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit gewöhnen, bevor sie in den Behandlungsbereich transportiert werden. Freisetzungsstellen im Behandlungsgebiet werden nach intensiver Überwachung auf Hot Spots wilder Populationen von Aedes aegypti identifiziert. Der Zeitpunkt, die Häufigkeit und die Dichte der Freisetzungen werden durch die Bionomik der Art sowie durch Meteorologie, öffentliche Unterstützung und Laboraufzuchtfähigkeiten ausgeglichen.
Da bestimmte Freisetzungsbehälter auf bestimmte Freisetzungsstellen abgestimmt sind, muss das Etikett vor dem Öffnen des Freisetzungsbehälters durch Schneiden des Netzes auf der Oberseite überprüft werden, so dass der Bediener das Netz verformen kann, so dass ein Teil der Männchen entweichen kann. Diese fraktionierte Freisetzungsmethode wird an jedem zugewiesenen Freigabepunkt für den Behälter wiederholt, bis alle frei fliegenden Männchen freigelassen wurden. Dieser Vorgang wird dann für jeden Freigabecontainer an seinem jeweils zugewiesenen Freigabeort wiederholt, bis alle Container verarbeitet wurden. Optional können nach der Freisetzung der Moskitos alle toten oder behinderten Moskitos, die nicht frei gegangen sind, in Petrischalen gesammelt und beschriftet werden, um von Hand gezählt oder gewogen zu werden, um die geschätzte Anzahl freigesetzt zu korrigieren. Eine laufende und umfassende Überwachung von adulten, eiförmigen und unreifen Stadien von wilden Aedes aegypti im Zielgebiet und möglicherweise an Kontrollstellen ohne Intervention wird durchgeführt, um die Wirksamkeit der SIT-Operation zu bewerten.
Die Initiierung eines Kontrollprogramms mit SIT, das Strahlung verwendet, erfordert die Etablierung eines lokalen Stammes von Aedes aegypti. Dieser Schritt ist entscheidend und kann es SIT ermöglichen, sich wirklich von ähnlichen Steuerungstechnologien abzuheben. Durch die Entwicklung des Projekts aus einem lokalen Moskitostamm werden die erzeugten Männchen wahrscheinlich Verhaltensweisen haben, die es ihnen ermöglichen, sich an Umweltveränderungen und Hinweise anzupassen und wilde Weibchen in der Nähe zu lokalisieren und sich mit ihnen zu paaren. Darüber hinaus darf die Freisetzung bestrahlter lokaler Männchen keine negative öffentliche Meinung hervorrufen, verglichen mit beispielsweise der Freisetzung eines nicht-lokalen Stammes genetisch veränderter Moskitos, die beispielsweise neue Allele in die lokale Mückenpopulation einführen könnten.
Erhebliche Ressourcen aufzuwenden, um große Mengen von Moskitos zu züchten, nur um etwa die Hälfte von ihnen für Kontrollzwecke verwenden zu können, ist eine Einschränkung des Aedes aegypti SIT-Programms. Das Aufzuchtprotokoll sollte verfeinert werden, um die Reifung der Larven in definiertere Zeiträume zu verdichten, in denen die Puppen bereit sind. Dies würde es ermöglichen, mehr Puppen zum optimalen Zeitpunkt der Trennung zu sammeln. Zusätzliche zu verarbeitende Puppen erhöhen jedoch das Risiko, dass sich mehr Weibchen verpuppen, wenn die Puppen gesammelt werden, und erhöhen daher die Wahrscheinlichkeit, dass Weibchen mit Männchen in Petrischalen landen und möglicherweise freigelassen werden. Obwohl die Lebensdauer, das Blutfütterungsverhalten und das Eiablageverhalten bei bestrahlten weiblichen Aedes aegypti-Puppen bei Erwachsenen reduziert sind, ist es keine gute Strategie, Weibchen nebenbei neben bestrahlten Männchen freizulassen22. Daher sollte es eine Priorität bleiben, die Anzahl der Weibchen zu minimieren, die versehentlich getrennt, bestrahlt, markiert und mit Männchen freigelassen werden.
Der Erfolg eines SIT-Programms hängt letztendlich von einem erfolgreichen Partnerwettbewerb durch kolonieaufgezogene, bestrahlte Männchen ab. Die Erhaltung der männlichen Wettbewerbsfähigkeit beruht auf einer umfassenden experimentell abgeleiteten Auswahl der Dosis und der Maximierung des geschätzten Verhältnisses von sterilen und wilden Männchen in der Population. Die Dosisauswahl wird durch mehrere Schlüsselfaktoren bestimmt, darunter Langlebigkeit, Fruchtbarkeit, Fruchtbarkeit und Puppensterblichkeit. Es wurde beobachtet, dass männliche Moskitos eine asymptotische Fruchtbarkeitskurve aufweisen, die sich mit zunehmender Strahlung Null nähert (KJL, RLA, SCB unveröffentlichte Daten). Gleichzeitig nehmen die Langlebigkeit und Aktivität der männlichen Mücken exponentiell ab, wenn die Strahlendosis zunimmt (KJL, RLA, SCB unveröffentlichte Daten). Anstatt eine Dosis zu identifizieren, die bei Männern eine Sterilität von 99,9% ergibt, ist es daher vorzuziehen, sich auf einen niedrigeren Sterilitätsprozentsatz zu konzentrieren und gleichzeitig das Überleben zu unterstützen. Sobald ein Dosisbereich ermittelt ist, der die Langlebigkeit oder Puppensterblichkeit bestrahlter Männchen nicht von der von nicht bestrahlten Männchen unterscheidet, sollten zusätzliche Bewertungen der Fertilität durchgeführt werden, um eine Dosis zu ermitteln, die Männchen überwiegend steril, aber wettbewerbsfähig macht.
Gleichzeitig ist es wichtig, die Anzahl der männlichen Moskitos in der Population mit der der freigesetzten bestrahlten Männchen zu vergleichen. Dies kann erreicht werden, indem Männchen von verschiedenen Orten in und um das Zielfreisetzungsgebiet wiederholt vom selben Ort und vor, während und nach Beginn des SIT-Programms gesammelt werden. Eine Mark-, Release-, Recapture-Studie sollte durchgeführt werden, um das Verhältnis von wilden männlichen Moskitos zu freigesetzten Moskitos zu beurteilen. Eine Mark-, Release-, Recapture-Studie beruht auf der Freisetzung einer bekannten Anzahl markierter Moskitos von einem bestimmten Punkt und deren späterem Wiederfang an Punkten in unmittelbarer Nähe des ursprünglichen Freisetzungspunktes. Durch den Vergleich der Anzahl der zurückgefangenen Männchen und wilden Männchen in Entfernungen vom Freisetzungspunkt ist es möglich, die allgemeine Wildpopulation der Männchen in dem Gebiet zu schätzen, so dass wettbewerbsfähige Verhältnisse steriler Männchen freigelassen werden können23. Die Maximierung des Verhältnisses von sterilen: wilden Männchen kann durch Freilassung sterilerer Männchen und/oder durch Reduzierung der Wildpopulation durch klassische Kontrollmittel wie Quellenreduktion, unreife Kontrolle oder Adultizidbehandlungen erreicht werden.
Um die Wirksamkeit steriler männlicher Freisetzungen zu messen, können adulte Sammlungen chronologisch mit einem nicht-interventionellen Bereich verglichen werden. Wenn sterile Männchen freigelassen werden und die Anzahl der gesammelten Männchen und Weibchen in einem Gebiet im Verhältnis zu einem vergleichbaren Nicht-Interventionsgebiet abnimmt, kann die Hypothese aufgestellt werden, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die freigesetzten sterilen Männchen die lokalen fruchtbaren Männchen erfolgreich übertreffen. Dieser Effekt kann auch in Eiablagefallenbechern beobachtet werden, die sowohl an der Interventions- als auch an der Nichtinterventionsstelle eingesetzt werden. Eier können immer noch an der Interventionsstelle produziert werden, aber wenn weniger schlüpfen als die von der Nicht-Interventionsstelle, kann angenommen werden, dass sie nicht befruchtet werden, weil sich Weibchen mit sterilen Männchen paaren. Immer mehr Eiablage von unbefruchteten Eizellen könnte schließlich zu einer verminderten Eiablage führen, da Weibchen an der Interventionsstellenicht ersetzt werden 8,24.
Zukünftige Richtungen der SIT-Technologie und -Programme erweitern sich natürlich auf weitere medizinisch wichtige Mückenarten. Zum Beispiel kann diese Technologie leicht angepasst werden, um Aedes albopictus zu kontrollieren, angesichts der sehr ähnlichen Bionomik von Aedes aegypti und Aedes albopictus. Andere Krankheitsüberträgermückenarten von Interesse sind Culex quinquefasciatus, Culex tarsalis und verschiedene Anopheles-Arten. Die Verbesserung der Wirksamkeit dieser Technologie hängt davon ab, die Kapazität der zu einem bestimmten Zeitpunkt produzierten männlichen Puppen zu erhöhen, was durch genetische Manipulation oder künstliche Selektion erreicht werden könnte, und die männliche Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern, die durch Erhöhung der Männlichkeit, Fruchtbarkeit oder Langlebigkeit erreicht werden könnte.
Letztendlich sind SIT-Programme keine Wunderwaffe zur Bekämpfung von Moskitos. Sie sind stattdessen ein Werkzeug in einer Reihe anderer Kontrolltechniken, wie z. B. IVM-Programme, die Schwächen zwischen Techniken ausgleichen. Während beispielsweise die chemische Bekämpfung eine schnelle und kostengünstige Bekämpfung bietet, fördert sie auch die Entwicklung von Resistenzen und Nichtzielmortalität. und während SIT artspezifisch ist und wahrscheinlich keine Resistenz erzeugt, müssen SIT-Männchen auf Dauer produziert und freigelassen werden, um einwandernde Populationen von außerhalb des Vektorkontrollbezirks zu kontrollieren.
Alle Autoren haben keine Interessenkonflikte angegeben.
Wir danken Drs. R.-D. Xue, C. Bibbs, W. Qualls und V. Aryaprema vom Anastasia Mosquito Control District, St. Augustine, Florida, für die Partnerschaft bei der Entwicklung des SIT-Programms und Expertenwissen über die effektive operative Freisetzung steriler männlicher Aedes aegypti. Diese Forschung wurde vom USDA-ARS und dem Florida Department of Agriculture and Consumer Services (FDACS) unterstützt. Die Erwähnung von Handelsnamen oder kommerziellen Produkten in dieser Veröffentlichung dient ausschließlich dem Zweck der Bereitstellung spezifischer Informationen und impliziert keine Empfehlung oder Billigung durch USDA oder FDACS.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
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