프로토콜 개발 larvicides, adulticides 및 endectocides의 새로운 클래스에 대 한 미 숙 하 고 성인 모기에 화학 물질의 독성 평가 대 한 설명 합니다. 프로토콜의 단일-지점 복용량 및 복용량 응답 분석 결과 접촉에 독성을 결정 하기 위해 또는 섭취를 통해 후속 평가에서 여러 화학의 높은 처리량 테스트 가능
액션의 새로운 모드와 살충제의 새로운 클래스 Zika, 뎅기열, 말라리아 등 질병 전송 모기의 살충제 내성 인구 제어 필요 합니다. 급속 한에 대 한 분석 실험, 모기 애벌레와 어른에 대 한 unformulated 소설 화학의 높은 처리량 분석 되 게 됩니다. 우리는 단일 지점-복용량 및 복용량 응답 분석 Zika, 뎅기열과 황열병, 말라리아 벡터, Anopheles gambiae 및 북부의 Aedes aegypti 벡터를 작은 분자 화학 물질의 독성 평가에 대 한 프로토콜을 설명 집 모기, Culex quinquefasciatus, 접촉 및 섭취를 통해 예를 들어, 우리는 심 실, G 단백질 결합 된 수용 체의, 애벌레, 성인 국 소 및 성인 혈액 공급 분석 결과 통해 작은 분자 길 항 근의 독성 평가. 프로토콜 살충제 잠재적인 조사 하는 시작 지점을 제공 합니다. 결과 제품 응용 프로그램 및 배달에 대 한 메커니즘을 탐구 하는 추가 실험의 맥락에서 설명 합니다.
모기는 인간의 건강에 영향을 세계적으로 전염 성 질환의 원인이 되는 에이전트 전송1. 인간의 건강에 영향을 미치는 세 가지 가장 중요 한 모기 속 Anopheles, Aedes와 Culex있습니다. 종의 Aedes 모기 벡터 Zika, 뎅기열, 황열병 및 chikungunya arboviruses. Anopheles 종 벡터 말라리아 기생충 및 Culex 종 전송 웨스트 나 일 바이러스 및 선 충 filarial2. 세계 보건 기구 (WHO)는 근절의 10 소홀히 열 대 질병 (NTD) 20203 에 의해 불리고 가장 실행 가능한 전략으로 모기 제어 확인. 살충제는 모기를 제어 하 고 질병 전송4,5감소 강력한 도구입니다. 그러나, 출현의 살충제 내성 모기 인구 많은 질병6,,78의 지속적인된 제어 위협. 혁신적인 벡터 제어 협회 (IVCC) 모기 제어9대체 살충제를 개발 하는 첫 번째 전용된 노력을 시작 했다. 행동 (MoA)의 새로운 모드와 새로운 살충제는 누구에 게 목표를 달성 하 고 질병 통제를 달성 필요 합니다. 발견과 소설 MoAs 새로운 살충제 클래스의 개발 전체 유기 체 분석 실험 화학 및 산업 표준10에 비해 신속 하 고 높은 처리량 분석 필요합니다.
여러 분석 repellency 애벌레와 성인 모기 살충제의 독성 평가에 사용할 수 있으며 일부는 소설 공식화 또는 unformulated 화학 물질의 평가 대 한 적합. WHO 프로토콜11 4 탈피 애벌레에 대 한 제품을 테스트 하는 데 사용 하는 연락처 분석 결과 이다. 출판된 연구 또한 Aedes aegypti, Anopheles gambiae와 Culex quinquefasciatus10,12, 의 애벌레를 작은 분자 화학 물질의 독성을 테스트 하는 데 사용 하는 애벌레 분석의 다양 한 설명 13,14,,1516. 센터 질병 통제 및 예방 (CDC) 병 검정에 대 한 치 사 농도 (LC) 및 진단 표준에 비해 치명적인 시간 (LT)의 평가 통해 성인 모기의 필드 잡은 인구에 있는 살충제 저항을 평가 하는 데 사용 됩니다. 상업적인 살충제17복용량 시험 된 WHO 빼앗아 모기 살충제-수태 종이 1 시간에 대 한 유리 튜브 내부에 노출 되는 및 사망률 24 h18평가 성인 모기 살충제 저항을 평가 하는 또 다른 방법은 제공 합니다. 다른 분석 실험 안에 봉인 하 고 기록 모기 최저 장과 죽음 공식 원하는 timepoints19스프레이. 모기 흉부에 국 소 응용 프로그램은 다른 살충제20의 효능을 평가 하기 위해 사용 되었습니다. 리버풀 곤충 테스트 설립 (라이트)21 표준 운영 절차를 사용 하 여성인 모기에 화학의 bioactivity 평가 하. 라이트 성인 국 소 분석 결과 48 h에서 사망률과 성인 모기의 흉부에 테스트 제품의 소량을 적용 됩니다. 분석 결과 개별 모기21당 받은 복용량의 정량화를 수 있습니다. 라이트 tarsal 분석 결과 화학적으로 대우 한 표면에 휴식 하는 성인 모기에 테스트 제품의 독성을 평가 하 고 실내 잔여 살포 (IRS)으로 개발을 위한 잠재력을 가진 화학 물질을 식별 하거나 살충제 처리 모기장 (ITNs)에서 사용 하는 데 사용 제어 하려면 Anopheles 모기.
WHO 및 CDC 분석 실험 소설, unformulated 화학, 테스트에 대 한 제한이 있고 CDC 병 생물 검정의 목표 짧은 시험 기간 (2 시간) 동안 민감성의 평가 독성22,23보다. 또한, 화학 물질의 독성 평가 위한 분석 실험 혈액 식사에 전달 하 고 잠재적인 조직 행동 제품의 개발에 대 한 (즉, endectocides) 부족. 여기, 우리 테스트 Anopheles, Aedes와 Culex성인 및 애벌레에 대 한 여러 가지 유기 용 매 중 하나 또는 물에 용 해 되는 새로운 화학의 mosquitocidal 활동 분석 실험을 설명 합니다. 첫째, 이전에 우리의 그룹10,12,,1316, 설명 하 고 여기 수행 애벌레 분석 결과 보여 줍니다 (1)로 빠르게 단일 지점에서 여러 화학 물질을 평가 하는 화면을 복용, (2) 단일 화학의 치명적인 농도 (예를 들어, LC50, LC75 또는 LC90,)을 확인 하는 복용량 응답 분석 결과. 다음, 우리는 치 사 량 (LD)의 결정에 대 한 두 개의 성인 분석을 설명합니다. 이들 중 첫 번째 긍정적인 통제에 비해 성인 모기에 대 한 몸에 붙이기도 적용, 새로운 화학의 테스트를 위한 라이트 프로토콜의 적응 이다. 두 번째는 혈액 식사를 통해 체계적으로 전달 하는 화학 물질의 평가 대 한 분석 결과 먹이.
살충제는 말라리아25, 뎅기열 등 Zika26모기 품 어진 질병에 대처 하기 위해 강력한 도구입니다. 광범위 한 살충제 사용 그 저항 화학 제어, 살충제 저항을 하나의 가장 큰 위협 이라고 여겨지는의 개발으로 이어지는 계속 질병 통제 모기 인구를 생산 하고있다. 지난 10 년간은 Anopheles 합성 pyrethroids (SPs) 아프리카7침대 그물에 사용을 저항 하는 종의 인구에 있는 극적인 증가 보았다. 인구 Aedes albopictus 뎅기열의 벡터와 Zika, 플로리다와 뉴저지 저항 organophosphates6에서 보고 되었습니다. 마찬가지로, DDT와 pyrethroids 콜롬비아27,28 Anopheles 고 Aedes 종의 인구에서 문서화 되었습니다. 새로운 larvicides 및 다양 한 orthosteric를 바인딩할 adulticides를 개발 하는 긴급 한 필요가 있다 또는 알려진된 분자 표적 또는에 allosteric 사이트 새로운 목표 (즉, 소설 모아 화학)29,30 을 방해 하 고 최소한의 환경 영향을. 또한 모기 제어31,,3233endectocides 주위 잠재력을 인식을 증가 이다.
같은 제품의 신속한 개발을 촉진 하기 위하여 우리는 모기 애벌레와 어른 두 배달 경로-접촉 및 섭취를 통해 작은 분자 화학 물질의 독성을 평가 하기 위해 설계 된 프로토콜의 일련을 설명 합니다. 시험 된 WHO 및 CDC 병 분석 같은 프로토콜은 일반적인 독성과 기존 insecticidal 공식1,2의 repellency를 평가 하기 위해 사용 합니다. 그러나, 이러한 분석 unformulated 새로운 화학 엔티티 (NCEs)의 분석에 대 한 제한이 및 다 수 화학의 중간 또는 높은 처리량 테스트 의무가 없습니다.
여기는 높은 처리량 분석에 대 한 확장할 수 있는 단일 지점 복용량에 NCEs를 빠르게 평가 하는 표준 애벌레 분석 결과 설명 합니다. 우리는 또한 성인 모기에 작은 분자 화학의 접촉 독성을 평가 하기 위해 라이트21 에 의해 개발 된 분석 결과의 adaption을 설명 합니다. 마지막으로, 우리 NCEs 성인 여성의 모기가 혈액 식사를 통해 전달의 독성을 평가 하기 위해 섭취 분석 결과 설명 하 고 잠재적인 endectocide를 탐험. 이 애벌레와 성인 분석 각각, LC 및 LD 값을 결정 하기 위하여 복용량의 범위에서 수행할 수 있습니다 그리고 하나 이상의 기존 화학 공식에 비해 애벌레와 성인 연락처 분석을 수행할 수 있습니다. 성인 국 소 분석 결과 또한 개별 모기 당 LD 값의 계산을 수 있습니다. 프로토콜은 Anopheles, Aedes와 Culex16,29 의 종을 사용 하 여 수행할 수 있습니다 하 고 원하는 경우 종족, 특정 생물 학적 특성에 맞게 수정할 수 있습니다. 우리의 경험에서는, mosquitocidal 화학은 일반적으로이 3 속16,29일에 걸쳐 광범위 한 활동을 전시 하지만 종족 선택도의 평가 값.
분석 실험은 빠르게 insecticidal 활동에 대 한 여러 화학을 스크린 하는 출발점. 하나 이상의 분석 실험에서 독성을 전시 하는 그 화학 두번째와 분석 실험을 통해 추가 분석에 대 한 선택 수 있습니다. 예로 라이트 tarsal 분석 결과 및 분석34,35먹이 설탕 있습니다. 추가 분석 실험의 선택은 일반적으로 가능한 제품 배달 모드에 통찰력을 제공 하는 결과 함께 예상된 시장 및 응용 프로그램 고려 사항에 의해 결정 됩니다. 여기에 표시 된 대표적인 결과에서 우리가 탐험 심 실, 소설 모아 살충제10,12, 로 가능성에 대 한 평가 포유류와 무척 추 동물 도파민 수용 체의 한 적의 독성 13 , 16. 애벌레와 성인 Ae aegytpi 의 μ g 범위 제안에 larvicidal 및 adulticidal 활동, 및 심 실 기반 화학 시리즈의 탐사에 대 한 근거를 제공 식별 하는 독성을 전시 하는 심 실 높은 힘과 아날로그입니다. 사망 또는 통치에 중요 한 영향을 주지는 Ae aegypti 혈액 식사에 심 실에 노출에서 관찰 되었다. Defibrinated 피에 효과적인 복용량 모기 당 받은 화학 안정성을 알 수 없습니다 하는 동안 분석 결과의 주목할 만한 제한 데이터 제안는 심 실 및 다른 GPCR 활성 화합물 있을 수 있습니다 약간 가능성으로 endectocides에 적어도 unformulated 상태입니다.
분석 실험 사이 생물 학적 변화를 제한 하는 조치는 필수적입니다. 모든 분석 실험은 재현성을 보장 하기 위해 온도 습도, 곤충 성장 챔버에 선호의 표준 조건 하에서 수행 되어야 합니다. 이 데이터에서 중요 한 변화를 선도 다른 실험실 직원에 의해 기록 된, 매우 주관적 일 수 있다 phenotypic 종점 득점을 위한 절차를 표준화 하는 것이 필수적입니다. 애벌레 분석 결과 분석 결과 최종 농도 잘 당 미만 1 %DMSO 같은 유기 용 매를 사용 하 여 수행할 수 있지만, 물에 용 해 되는 화학 물질의 평가에 가장 적합 하다. 당사 성인 국 소 분석 결과를 몇 가지 제한이 있습니다. 첫째, 직렬 희석을 준비 하는 때 급속 하 게 작동 하는 데 필요한 이며 배달 캐리어 (아세톤) 높은 휘발성 증발의 화학 변화를 생산할 수 있습니다으로 복용량을 제공 합니다. 둘째, 관리가 사망률에 기여할 수 있다 마 취의 기간을 제한 하려면 취해야 한다. 또한 아세톤과 같은 용 매 테스트 화학 인 효과와 혼동 하지 말아야 하는 국 소 분석 결과의 처음 몇 시간에서 급속 한 “노크 다운” 효과 생산할 수 있는 주목 한다. 우리 주의 모기 혈액 식사의 볼륨 개인 사이, 받은 성인 섭취 분석 결과에서 성인 복용량의 평가 복잡 하 게 변화 한다. 마지막으로, 분석 결과 데이터 하지 부정적인 컨트롤에 사망률 10%를 초과 하는 경우에 고려 한다.
제품을 공동 성으로 행동은 점점 기존 제품의 유틸리티를 확장 하 고 저항 하는 살충제 유해물 인구15,,1636의 제어를 제공 하는 그들의 잠재력에 대 한 인식 됩니다. 애벌레 분석 formamidine 살충제, amitraz 및 무척 추 동물 octopamine 수용 체14,15를 방해 하는 화학 물질의 다양 한 성분 검사에 사용 되었습니다. 애벌레의 분석 결과 및 설명 성인 국 소 분석 결과 테스트 화학의 조합 사이 시너지 또는 첨가제 효과 평가 적합 합니다. 우리 주의 synergists piperonyl butoxide (PBO) 등이 여기에 설명 된 세 가지 분석 실험의 각에 통합 될 수 있다.
위에 설명 된 분석 물 및 지상파 모기 생활 단계에 대 한 unformulated, 작은 분자 약물의 평가 대 한 표준화 실험 시리즈를 제공합니다. 이 분석 실험은 독성을 평가 하 고 기존에 몇몇 이점을 분석 공통 사용 실험 제공을 특별히 설계 되었습니다. 중요 한 것은,는 분석 자동화 의무가 있으며 평가 시험 화합물의 수천 수 있도록 산업 규모에서 수행할 수 있습니다. 마지막으로, 분야 새로운 MoAs를 통해 작동 하는 제품의 개발을 고려, 새로운 분자 표적 및 생 화 확 적인 통로의 방해를 통해 포함 하 여 있을 것입니다 사망 등 그 외 여러 phenotypic 끝점 점수 필수 고 마비입니다. 위의 분석 허용 그런 수사, 내일의 매우 혁신적인 insecticidal 기술 향한 단계를 제공 합니다.
The authors have nothing to disclose.
저자 H. Ranson, 리버풀 학교 열 대 의학의 분석 결과 개발 및 라이트 프로토콜의 제공에 대 한 감사 및 분석에 관한 조언을 퍼듀 대학교, M. Scharf 디자인.
Insecticide susceptible mosquito strains | Malaria Research and Reagent Reference Repository | https://www.beiresources.org/MR4Home.aspx; Recommended strains: Aedes aegypti Liverpool (LVP) strain, Anopheles gambiae Kisumu (KISUMU1) strain and Culex quinquefasciatus Johannesburg (JHB) strain | |
Acetone | Mallinckrodt Chemical | CAS 67-64-1 | Use for dilutions and control |
Amitraz | Sigma-Aldrich | CAS 33089-61-1 | Requires dilution in DMSO |
Amitriptyline | Sigma-Aldrich | CAS: 549-18-8 | Can be diluted in acetone |
Bifenthrin | Sigma-Aldrich | CAS: 51529-01-2 | Synthetic pyrethorid used as positive control |
Cis-(Z)-flupenthixol | Sigma-Aldrich | CAS: 51529-01-2 | Pharmacologically tested as disruptor of dop-like receptors |
Defibrinated rabbit blood | Hemostat | DRB0100 | Blood source for adapted mosquitoes to artificial feeding |
Dimethylsulphoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | MKBF2985 | Organic solvent used to disolve amitraz |
Hemotek membrane feeding system | Hemotek Ltd | Serial no. 1303 | Used for feeding mosquitoes |
Micro-applicator | Burkard Manufacturing Co. | – | Tool needed for topical application experiments |
24-well cell culture plate with lid | Corning Incorporated | 3526 | – |
Advantage rubber bands | Alliance Rubber Co. | – | Used to seal the paper cups |
Glass syringe (1 ml) | Becton Dickinson and Co. | 512004 | Needed for the micro-applications. Glass is better than plastic |
Disposable scintillation vials (20 ml) | Fisher Scientific | 74505-20 | Glass vials prevent evaporation |
Tulle fabric, white | Walmart | – | – |
Paper cups | Dixie Consumer Products LLC. | PF15675/13D | Used to keep adult mosquitoes in adult topical assays |
Petri dishes (150 mm) | Corning Life Sciences | – | Used to maintain the mosquitoes "slept" on cold without direct contact with ice |
Transfer pipettes | Fisher Scientific | 13-711-7M | Used to sort larvae |
Stereo microscope | Olympus | SZ6045 | Used to score larval assays and perform micro-applications |
Tweezers (fine) | Fontax | – | Used to handle adult mosquitoes |