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兩個不同實驗室圓錐生物測定結果的比較按蚊蚊作擬除蟲菊酯殺蟲劑處理蚊帳的質量保證

摘要

背景

提供給瘧疾流行國家的驅蟲蚊帳的質量保證是通過測量理化參數進行的,而不是對瘧疾蚊子的生物功效。本研究探討了錐體生物測定法在擬除蟲菊酯itn分娩前質量保證中的效用,以檢驗錐體生物測定法在不同地點、不同蚊子品係和不同實驗室的一致性假設。

方法

對4個品牌的20個未使用的擬除蟲菊酯驅蟲蚊帳(100網,每網5個子樣本)進行了雙盲生物測定,這些蚊帳已交付巴布亞新幾內亞大規模分發,並通過了發貨前檢查。根據世界衛生組織(世衛組織)的指導方針,巴布亞新幾內亞醫學研究所(PNGIMR)使用擬除蟲菊酯易感物,在相同的網片上進行錐形生物測定按蚊farauti美國這篇(輪上.)和在坦桑尼亞伊法卡拉衛生研究所(IHI)使用易感擬除蟲菊酯岡比亞瘧蚊輪上.此外,在IHI對未達到錐生物功效閾值的itn進行了世衛組織隧道試驗。采用Spearman秩相關、Bland-Altman (BA)分析和一致性分析對IHI和PNGIMR結果進行比較。對利用錐生物法檢測未使用擬除蟲菊酯ITNs的文獻進行了綜述。

結果

在圓錐生物測定中,IHI的13/20網(65%)和PNGIMR的8/20網(40%)符合世衛組織生物有效性標準。所有蚊帳都符合世衛組織在IHI進行的錐形/隧道聯合試驗的生物效能標準。IHI和PNGIMR的結果與60分鍾敲除(KD60)相關(r年代= 0.6,p= 0.002,n = 20)和24小時死亡率(M24) (r年代= 0.9,p< 0.0001,n = 20),但BA結果之間存在係統性偏差。在IHI和PNGIMR結果有差異的5個蚊帳中,有3個的置信區間重疊80%的死亡率閾值,平均值在閾值的1-3%以內。包括這些作為通過,預測ITN失效的結果之間的一致性很好,kappa = 0.79(0.53-1.00)和90%的準確性。

結論

基於這些研究結果,WHO錐生物測定法對> 80% M24的itn是一種可重複的生物測定法,並且對所有itn都考慮了固有的隨機變異和係統偏差。文獻綜述證實,以前所有擬除蟲菊酯itn(未洗滌)均已達到世衛組織錐生物測定生物藥效標準,無需進行額外的隧道試驗。80% M24閾值仍然是使用擬除蟲菊酯易感蚊判斷擬除蟲菊酯ITN質量的最可靠指標。在沒有替代試驗的情況下,錐形生物測定法可作為產前質量保證的一部分。

背景

擬除蟲菊酯驅蟲蚊帳是為控製瘧疾病媒而建議的公共衛生幹預措施之一[1]並估計在2000年至2015年期間在非洲預防了超過4.5億例瘧疾病例[2].而對殺蟲劑的抗藥性[3.]及蚊子的行為改變[4]是有助於降低擬除蟲菊酯驅蟲蚊帳有效性的因素,但它們仍可提供高度的保護[5,尤其是在按蚊在巴布亞新幾內亞,蚊子仍然易受擬除蟲菊酯的影響[3.6].

重要的是提供有效的驅蟲蚊帳,以保護那些麵臨蚊蟲叮咬和瘧疾風險的人。為保證在瘧疾流行國家分發的驅蟲蚊帳的有效性,有必要對驅蟲蚊帳的質量進行獨立的交付前質量保證(QA)和交付後業務監測[7].發貨前,檢查ITN產品規格,包括ITN殺蟲劑含量。分娩後、ITN殺蟲劑含量、生物功效、物理完整性和ITN存活率是用於ITN質量監測的指標[8].生物功效是對ITN產品在實驗室條件下誘導死亡、擊倒(亞致死喪失能力)或防止蚊子吸血的能力的測量。實驗室化驗的最低生物功效閾值[8],已設定在實驗性棚屋試驗中測量的水平[9],這是根據在非洲進行的臨床試驗估計的,當時蚊子媒介仍易受擬除蟲菊酯的影響[10].因此,為驅蟲蚊帳製定的蚊子死亡率基準不僅是為了確保對使用者的個人保護,也是為了驅蟲蚊帳殺死足夠的蚊子以提供社區保護[11].

在實驗室條件下,利用錐狀生物測定和隧道試驗對擬除蟲菊酯ITN的生物有效性進行了實驗評估[8].生物療效評價可確保對易感病媒的可能影響[8121314].新的或未使用的擬除蟲菊酯itn應符合世界衛生組織(世衛組織)的標準生物功效標準,即在60分鍾內≥95%的蚊子擊倒率(KD60)和/或在24小時內≥80%的錐形生物測定死亡率(M24) [8].許多研究表明,新的或未使用的擬除蟲菊酯itn在這兩種或其中一種生物功效端點上的表現通常為100% [151617181920.212223242526].錐生物測定法的實用之處在於它們可以估計出殺蟲劑的微小變化[18]和生物功效[27,可以告知幹預措施的有效性。對於無法達到錐狀生物功效標準的擬除蟲菊酯驅蟲蚊帳,采用世衛組織隧道試驗進行第二次評價,該試驗是為評價使用具有興奮驅蚊作用模式的殺蟲劑處理過的驅蟲蚊帳而設計的,例如氯菊酯或乙菊酯[28].然而,在現實中,隧道試驗用於所有itn,而不管活性成分的作用方式。WHO隧道試驗的性能閾值是誘導≥90%的供血抑製(BFI)和/或≥80%的M24。

ITN質量保證目前采用理化測試[29,假設產品性能是可預測的,基於在交付前檢驗中測量的產品規格。現有證據表明,絕大多數驅蟲蚊帳在分發給家庭時可能含有足夠的殺蟲劑[30.].雖然這是令人鼓舞的,但應該記住,分娩前檢查測量的是蚊帳紗的總化學成分,而落在蚊帳上的蚊子隻暴露在表麵的殺蟲劑中。KD60或M24的生物功效終點對殺蟲劑表麵濃度的微小變化非常敏感,產品之間,有時產品內部的殺蟲劑表麵濃度可能不同,尤其在itn暴露於高溫時可能發生變化[3132].已有研究表明,殺蟲劑的總含量並不總是與生物功效相關[33].

ITN生物功效的差異可能是由於蚊帳內活性成分的空間呈現和/或分布的差異,或作為製造過程一部分的表麵處理。驅蟲蚊帳由聚酯或聚乙烯製成,須進行精心的產品設計和質量控製的製造,以確保有效成分在產品的使用期內具有足夠的生物利用度[31].普遍認為,QA迫切需要一種經過驗證、低成本、易於實施的實驗室方法來評估表麵AI內容[30.].然而,表麵濃度的化學測定,如聚氰菊酯現場試驗和化學測定,如高效液相色譜和氣相色譜與質譜聯用,尚未發現與生物功效結果很好對應[34].

為了確保成功控製瘧疾,有必要在產前檢查和/或分發前確認itn的生物功效。錐生物測定法仍然是測定擬除蟲菊酯ITN生物功效的標準[835],因為這是一種簡單而具成本效益的方法[21].建議在分發蚊帳前使用錐生物測定法例行評估蚊帳,並用於常規處理蚊帳的質量控製[3637],並在世界衛生組織除害劑評估計劃第十次會議上提出建議[35].然而,世衛組織第11次會議報告的結論是,"世衛組織標準生物測定法不能在全世界用於質量控製目的,因此必須改用理化試驗" [13].最近一份“為全球基金編寫的ITN生物功效報告”建議對ITN裝運前和裝運後的質量進行生物功效檢測[30.].即便如此,當錐生物測定結果不同時,其可變性仍存在一些爭議按蚊物種。理想情況下,一項穩健的試驗應能在不同的測試設施對同一淨樣品與各種不同的樣品進行可重複的生物功效結果按蚊特別是具有類似擬除蟲菊酯敏感性水平的菌株。錐生物測定結果是否受係統偏差的影響,目前尚不清楚按蚊物種使用。

本研究探討了錐體生物測定在兩個使用不同的測試設施的產前質量保證中的效用按蚊物種,以測試錐生物測定方法在不同地點、不同蚊株和不同實驗室之間是否一致和可重複性。還對錐生物測定法在未使用擬除蟲菊酯殺蟲劑殺蟲劑檢測中的應用進行了文獻綜述,以收集使用錐生物測定法對新使用或未使用的擬除蟲菊酯殺蟲劑殺蟲劑測定的平均生物功效值的額外信息。

方法

研究設計

通過世衛組織錐生物測定法對擬除蟲菊酯ITN的生物功效進行了雙盲比較。根據世衛組織準則,在實驗室條件下評估了通過產前檢查的4個品牌的20個未使用的擬除蟲菊酯驅蟲蚊帳(100個子樣本,即每網5個子樣本)[8].ITN亞樣本首先采用世衛組織錐生物測定法進行評價,那些不符合世衛組織錐生物測定性能標準(≥95% KD60或≥80% 24小時死亡率)的亞樣本按照標準程序在IHI采用世衛組織隧道試驗進行檢測[8].

測試設施

這些實驗是在巴布亞新幾內亞醫學研究所(PNGIMR)的病媒傳播疾病單元(VBDU)和坦桑尼亞Ifakara衛生研究所(IHI)的病媒控製產品檢測單元(VCPTU)進行的,該單元已獲得良好實驗室規範(GLP)認證,南非國家認可體係(SANAS) G0033 [38].

被測產品描述

五種產品(矩形網)被納入研究(附加文件1).

  1. 我。

    申請人®2.0,藍色多絲聚酯,75旦,塗1.8克/公斤(55毫克/米)2)溴氰菊酯,由越南Vestergaard於2019年生產;

  2. 2

    申請人®2.0,黃色多絲聚酯網,75旦塗1.8克/公斤(55毫克/米)2) 2012年生產的溴氰菊酯(生產地點未在標簽上注明);

  3. 3

    攔截器®,一種藍色多絲聚酯網,100旦,塗有5克/公斤(200毫克/米)2)甲氯氰菊酯,由泰國巴斯夫於2020年生產;

  4. 4

    SafeNet®,一種藍色複絲聚酯網,100旦,塗有5克/公斤(200毫克/米)2甲氯氰菊酯(2019年和2020年生產,標簽上未注明生產地點);

  5. v。

    Yorkool®一種藍色複絲聚酯網,75旦,塗有1.8克/公斤(55毫克/米)2)溴氰菊酯,由中國天津約克庫爾國際貿易有限公司於2019年生產。

陰性對照網:未處理的SafiNet®由坦桑尼亞的A到Z紡織廠和未經處理的寶美生產®在IHI和PNGIMR中分別使用了中國生產的net。

淨來源和儲存條件

的申請人®2.0於2012年生產(PermaNet®2012年)通過在巴布亞新幾內亞的大規模分發運動,於2012年分發了蚊帳。2012年至2018年期間,這些未開封包裝的驅蟲蚊帳在熱帶溫度和濕度下存放在馬當省衛生局的一個倉庫中。2018年,這些蚊帳被轉移到PNGIMR的一家商店,保存在27°C左右。其他itn,即永久網絡®2.0於2019年生產(PermaNet®2019),攔截器®, SafeNet®和Yorkool®在抵達巴布亞新幾內亞後立即從集裝箱中收集,並在分發之前儲存在約27°C的PNGIMR儲藏室中。

網絡子樣本的製備和編碼

采樣的itn在PNGIMR上從001到020連續標記。從這些網中,切割了5個網片樣本(25 cm × 25 cm)。從位置1到5切割樣本,如圖5所示(圖5)。1) [8].這些網在PNG進行了測試,然後同樣的部件被送到IHI進行測試。因此,在坦桑尼亞的PNGIMR和IHI各測試了100個網片。每網的5個子樣品都有獨特的代碼,分別為A、B、C、D和E,分別用鋁箔包好,保存在溫度控製在4℃的冰箱中。

圖1
圖1

五麵矩形整網;淨片樣品從底麵(一個),中間邊A (B),屋頂(C),中間邊B (D)和頂部(E

分樣品於2020年12月從PNGIMR收到IHI,並立即用新鋁箔包裝,儲存在4℃的溫控冰箱中。在研究結束前,項目調查員和設備技術人員對產品的身份一無所知。在所有實驗完成並輸入數據後,PNGIMR錐生物測定的數據被發送到IHI,並將盲法披露給IHI的研究人員,以匹配每個淨樣品的結果並進行分析。

蚊蟲飼養及生理狀況

坦桑尼亞

未生育的雌性擬除蟲菊酯易感岡比亞瘧蚊美國這篇(輪上.) (Ifakara品係);在錐體生物試驗中3-5天齡飼養的糖飼料,在世衛組織隧道試驗中5-8天齡飼養的糖饑餓6-8小時。蚊群按MR4指引維持[39]在27±2℃,相對濕度40%-100%,環境(約12小時:12小時)明暗循環。幼蟲飼喂四曲明魚片,成蟲自由飲用10%蔗糖溶液和牛血產卵。

PNG

未生育的雌性擬除蟲菊酯易感按蚊farauti輪上。使用;糖飼喂,在2-5天齡之間在圓錐生物測定。菌落維持在28±4°C和68±25%的相對濕度,大約11 h的黑暗和12 h的光照周期,包括30 min的黃昏和30 min的黎明。幼魚被喂食地麵魚片(海洋大師熱帶魚片,澳大利亞)。為成蟲提供10%的蔗糖液和人血供其產卵。

錐生物測定過程

在每個25厘米× 25厘米的網片上,四個標準的世衛組織錐固定在塑料錐板上,切割孔並以60°角固定[40在坦桑尼亞的IHI(圖4)。2A)最大化空間和蚊子與ITN的接觸,並放置在45º的板上[8PNGIMR(無花果。2B).網片從冰箱中取出,在室溫下保存2小時後進行測試。5隻實驗室飼養的易感蚊子被放置在每個錐體中3分鍾後,用口腔吸入器輕輕地將蚊子從錐體中取出,保存在分別標有標簽的紙杯中,每個錐體一個。在保持期間,給蚊子提供10%蔗糖溶液濕潤的棉絮。在5個蚊帳片上每片重複5隻蚊子,使每個蚊帳共暴露100隻蚊子。測量的終點為KD60和M24。暴露於未經處理的蚊帳片(陰性對照)的蚊子在每個重複的同時進行檢測,以監測生物測定的質量。生物測定和保存期在坦桑尼亞27±1°C、55%-82%相對濕度和巴布亞新幾內亞28±4°C、53%-71%相對濕度條件下進行。如果陰性對照中M24超過10%,則重複試驗2)如果陰性對照的死亡率等於或低於10%,則使用“雅培公式”對結果進行調整[8].

圖2
圖2

WHO錐固定在60°的塑料錐板上(一個)和45°在PNGIMR (B

隧道測試程序

世衛組織隧道試驗隻在坦桑尼亞國際衛生研究所進行,因為目前在PNGIMR沒有建立隧道試驗(表1).在不符合世衛組織錐體生物測定效力標準的五個蚊帳亞樣本中,有兩個被選擇用於世衛組織對易感病毒的隧道試驗一個。岡比亞按蚊的輪上。根據世界衛生組織的指導方針,這些亞樣本的死亡率最接近圓錐生物測定法的平均死亡率。根據世界衛生組織的指引進行隧道試驗[8].5-8日齡、糖饑餓6-8小時、不供血喂養的初產母鼠被放入長度為60厘米的玻璃隧道中。在隧道的兩端,安裝了一個25平方厘米的蚊帳,上麵蓋著聚酯網。在三分之一的長度處,貼上25厘米× 25厘米的網樣樣本。蚊子“可利用”的蚊帳表麵為400厘米2(20厘米× 20厘米),孔直徑9 × 1厘米:1孔位於方形中心;其他八個是等距的,位於距離邊界5厘米處。在隧道較短的部分,一隻背部剃毛的小兔子被放在一個網狀隧道中作為誘餌。每隻兔子在用作誘餌後休息3天以上,以確保福利。在較長的隧道末端的籠子中,於21:00引入100隻雌性蚊子。次日上午09:00,用口腔吸入器將蚊子取出,並在隧道的每一段單獨計數,記錄死亡率和吸血率。蚊子被放置在紙杯中,並提供蘸有10%糖溶液的棉絮。M24於翌日9時左右錄得。暴露於未經處理的蚊帳片的蚊子作為對照,以監測生物測定的質量。生物測定和保存時間在27ºC±2°C和60%-100%相對濕度下進行。總死亡率是通過收集隧道兩段的蚊子死亡率來衡量的。 Acceptable feeding success and M24 in controls were > 50% and < 10%, respectively. Any tests that did not achieve the specified control cut off were repeated, all results were adjusted for control mortality using Abbott’s formula [8].

樣本大小

根據世衛組織準則,每個被測試產品的樣本量為4個蚊帳[8]以測試itn。科恩kappa的事後功率分析表明,有90%的統計功率可以檢測到設施之間高達20%的差異[41].

統計分析

使用紙質數據收集表記錄數據,並在Microsoft Excel中重複輸入®.數據分析使用Stata®Stata統計軟件:版本14。德克薩斯州大學城:StataCorp)。比例KD60和M24,或BFI和M24以其各自的95%置信區間(CI)的算術平均數表示。每個網的通過或不通過是根據WHO標準療效標準計算的,即錐試驗≥95% KD60和/或≥80% M24, WHO隧道試驗≥90% BFI和/或≥80% M24。然而,我們也認為WHO錐生物測定法的80% M24和95% KD60閾值受隨機變化的影響。如果按照世衛組織指南,每蚊帳使用100隻蚊子進行檢測,我們預計在80%死亡率閾值附近的檢測固有95% CI為71%和87%,在95% KD60閾值附近的95% CI為89%和98%。itn的平均值低於生物功效閾值,但95% ci超過95% KD60或80% M24的生物功效閾值的itn也被歸類為合格。

采用線性回歸分析KD60與M24之間的關係。斯皮爾曼秩相關係數(r年代),以估計IHI與KD60和M24的PNGIMR錐生物測定結果之間的相關性程度。Bland-Altman方法(42]用於評估來自IHI和PNGIMR測試設施的KD60和M24的單個測量之間的一致性。Cohen 's kappa (κ)用於評估各設施之間的一致性程度,以預測蚊帳是否通過或未達到WHO錐生物測定閾值標準。

WHO錐生物測定法用於未使用擬除蟲菊酯ITN檢測的文獻綜述

由於本研究的蚊帳數量有限,因此有必要對未使用的擬除蟲菊酯蚊帳的錐生物測定法進行文獻綜述。該文獻綜述的目的是調查世衛組織錐狀生物測定法用於檢測新的未洗擬除蟲菊酯itn的頻率,以及錐狀生物測定法是否被認為是一種適合於此目的的方法。2021年10月,在PubMed和PubMed Central網站上使用關鍵詞“生物功效”或“錐狀生物測定試驗”和“隧道試驗”或“殺蟲劑處理過的蚊帳”和“長效殺蟲蚊帳”和穀歌Scholar網站使用關鍵詞“WHOPES工作組會議”,對2001年至2021年發表的關於ITN功效研究、耐久性研究或WHOPES規範報告的文獻進行了搜索。

表1伊法卡拉衛生研究所(IHI)和巴布亞新幾內亞醫學研究所進行的實驗摘要

總的來說,文獻搜索確定了2362種書名(PubMed: 87種書名,PubMed Central: 1604種書名,穀歌Scholar: 671種書名)。使用世衛組織關於未使用擬除蟲菊酯itn的標準評價方法進一步篩選報告標題按蚊報告KD60和M24的蚊子。這導致70份出版物得到全麵篩選,60份列入最後的選擇。從選定的出版物中提取的數據包括ITN類型(品牌名稱、有效成分、生產工藝、生產日期或年份、批次/批號)、生物測定結果(主要是KD60和M24)、按蚊在生物測定中使用的菌株以及研究進行的時間和地點。

結果

未使用的itn對易感菌的生物功效一個。岡比亞按蚊在坦桑尼亞易感一個。farauti在PNGIMR

在坦桑尼亞國際衛生研究所,13/20蚊帳(65%)滿足世衛組織錐生物測定生物有效性標準≥95% KD60和/或≥80% M24。7個未達到錐生物測定標準的蚊帳在WHO隧道試驗中達到了≥90% BFI和≥80% M24的生物效能標準。在PNGIMR, 8/20蚊帳(40%)符合世衛組織錐生物測定生物有效性標準(表2).

表2世衛組織在坦桑尼亞對未使用擬除蟲菊酯itn進行檢測的錐狀生物測定和隧道試驗結果岡比亞瘧蚊s.s.)和PNGIMR(帶有易感按蚊farauti砂岩)測試設施

圓錐生物測定中60min擊倒與24h死亡率的關係

在IHI中,由回歸測量的敲除和死亡率之間的關係為0.36 (95% CI: 0.15-0.57)p= 0.002)表明KD60與M24關係不密切。而在PNGIMR中,兩者的關係為0.78 (95% CI: 0.64-0.93)p< 0.001),說明被擊倒的蚊子死亡的可能性很大。

WHO錐生物測定中KD60和M24的IHI和PNGIMR之間的相關性水平

IHI和PNGIMR結果之間的相關性在統計學上非常顯著,但M24結果之間的相關性更強(r = 0.9,p< 0.0001, n = 20)比KD60結果(r = 0.6,p= 0.002, n = 20)(圖3.).雖然KD60和M24的結果有一些差異,但生物測定可以預測通過或失敗。除2個蚊帳(5個和12個)外,在IHI中未達到世衛組織生物有效性標準的蚊帳在PNGIMR中也未達到。申請人®2012年,itn在兩個設施中都超過了KD60或M24的閾值,即,除網2外,那些蚊帳在IHI中通過了世界衛生組織的生物有效性標準(KD60或M24),在PNGIMR中也通過了(圖2)。3.).總體結果顯示,與PNGIMR相比,IHI的敲除率更高,死亡率更低。

圖3
圖3

IHI和PNGIMR試驗設施之間圓錐生物測定試驗結果的相關性。粗虛線為世衛組織閾值95% KD60 (一個)及80% M24 (B).細虛線表示這些閾值固有的95%(較低)ci。大點代表每個抽樣網的平均值(每個網類型4個),小點代表所有子樣本(每個網類型5個)

基於KD60和M24的IHI和PNGIMR測試設施的錐生物測定協議

使用Bland-Altman Plot, M24結果比KD60結果更一致(圖1)。4).兩個終點的一致性界限很寬:KD60的平均差異(一致性界限)為15.5(−25.4 ~ 56.5),M24−17.0(−61.4 ~ 27.3)。正如預期的那樣,在KD60和M24高的最有效的蚊帳中,一致性最高。

圖4
圖4

布蘭德-奧特曼圖,顯示平均差異(y軸)與兩個地點的平均值(x)的關係一個KD60和BM24。對於KD60,平均差異(一致限度)為15.5(−25.4-56.5),對於M24,平均差異(一致限度)為−17.0(−61.4-27.3)。在敲除平均值較低時,兩個測試設施之間的一致性低於敲除平均值較高時,但在每個測試設施測量的M24的平均差有一致的差異

根據世衛組織通過/不通過標準,在IHI和PNGIMR檢測設施進行錐生物測定的協議

為了考慮錐體生物測定法固有的可變性,死亡率合格率設置為71%,KD60率設置為89%(即,兩者較低的95% ci)。此後,IHI和PNGIMR數據一致認為n = 18個itn(90%)(基於5個淨量的綜合估計),將n = 6個(30%)歸為“不合格”,將n = 12個(60%)歸為“合格”(表3.).同樣值得注意的是,在使用世衛組織標準生物功效閾值(忽略可變性)證明設施之間通過或失敗不一致的5個蚊帳中,有3個itn在PNGIMR中使用修訂的閾值被重新歸類為通過。這些蚊帳在IHI中通過了KD60,雖然在PNGIMR中沒有達到生物功效標準,但其95%置信區間與最佳生物功效閾值80% M24重疊(圖4)。5).

根據M24和KD60的平均值,將n = 20個ITN(每個ITN的5個淨片的平均值)分為“通過”和“失敗”兩類,使用世界衛生組織的生物療效標準和每個協議的錐形生物測定的固有較低CI作為通過或失敗的閾值
圖5
圖5

五種itn的生物功效在設施之間表現出不一致的通過或失敗結果。每種ITN在IHI中均通過了95% KD60的生物藥效標準一個但未達到最佳生物療效標準80% 24 h死亡率B.其中三種蚊帳顯示,在PNGIMR時,平均24小時死亡率接近80%,其置信區間與80%死亡率的最佳生物功效閾值重疊B.虛線為95% KD60和80% M24的世衛組織閾值

IHI和PNGMR的生物療效結果對ITN通過或失敗的預測具有良好的一致性,κ = 0.79(0.53-1.00),準確率為90%。兩個差異網(網5和網12)通過了KD60的IHI,但沒有通過M24(圖4)。5).在這兩家工廠,M24含量超過80%的蚊帳都沒有失效,而在IHI通過的大多數蚊帳隻通過了KD60(圖1)。6).

圖6
圖6

IHI時M24與KD60的相關性一個和PNGIMRB.根據嚴格的WHO錐生物測定標準80% M24和95% KD60, itn通過(綠色)或不通過(紅色)。以使用的蚊子總數(n = 100)為基礎的世衛組織錐生物測定法所固有的隨機誤差(95% CI)範圍內的KD或M24平均值的“邊界”網以琥珀色表示。粗虛線為世衛組織閾值95% KD60和80% M24。細虛線表示這些閾值固有的95%(較低)ci

錐生物測定法用於擬除蟲菊酯ITNs檢測的文獻綜述

使用WHO錐生物測定法進行擬除蟲菊酯ITN檢測的文獻綜述顯示,絕大多數未使用的擬除蟲菊酯ITN的KD60和M24得分較高(圖1)。7).平均KD60為96% (95% CI: 94-98), M24為92% (95% CI: 88-96)。從83個未洗itn的觀察中,包括KD60和M24的觀察,主要是一個。岡比亞按蚊s.s(63/83)和主要使用溴氰菊酯塗層ITNs(51/83)的隻有12個報告KD60低於95%(表4).有趣的是,在2008年至2017年發表的研究中,即使是氯菊酯itn也有非常高的擊倒率89% (95% CI: 74-100)和死亡率89% (95% CI: 68-100)。

圖7
圖7

文獻綜述結果一個使用擬除蟲菊酯itn(溴氰菊酯、氯氰菊酯和氯菊酯)的WHO錐生物測定中KD60和M24的關係按蚊蚊子。B按生產工藝分組的itn中KD60與M24的關係。虛線為世衛組織閾值95% KD60和80% M24

表4擬除蟲菊酯ITN錐生物法檢測的文獻綜述

討論

本研究探討了錐生物測定法在兩個使用不同方法的試驗設施對擬除蟲菊酯itn的產前質量保證中的應用按蚊以驗證錐生物測定在不同地點、不同蚊子品係和不同實驗室是一致和可重複的假設,並且可以在目前建議用於itn質量保證的理化測試之外進行[31].本研究特別比較了巴布亞新幾內亞未使用的擬除蟲菊酯itn的檢測結果一個。岡比亞按蚊的輪和敏感一個。farauti輪上。世衛組織隧道試驗被用作國際生物監測的補充試驗,以確認在錐形生物試驗中未達到生物功效閾值的蚊帳的生物功效。IHI和PNGIMR檢測itn的生物療效結果一致(κ = 79和90%的準確性),基於通過/失敗的分類(表3.),雖然沒有觀察到IHI和PNGIMR測試設施之間的絕對一致,特別是對於那些M24較低的網。

在本研究中,在考慮了固有的隨機變異和係統偏差後,對通過標準進行了修改,結果表明錐生物測定法是一種敏感的方法,可以識別那些在網表麵有足夠殺蟲劑劑量的蚊帳,以殺死和致殘擬除蟲菊酯類敏感蚊子。因此,它可能提供一種方法,以確定蚊帳表麵殺蟲劑劑量次優,即使使用不同的殺蟲劑按蚊不同實驗室的菌株。使用錐狀生物測定試驗通過文獻綜述確定的大多數以往研究報告,未使用擬除蟲菊酯itn的生物功效超過了世衛組織的臨界閾值[151617181920.212223242526].然而,少數研究報告說,貝寧的生物功效低於世衛組織的臨界閾值[43)、伊朗(44馬達加斯加],[45]、PNG [46].原因尚不清楚,但我們的研究證實了巴布亞新幾內亞最近的發現[46].然而,已知錐體生物測定結果會受到ITN特性的影響,即生產工藝[474849],以及可能惡劣的運輸或儲存條件[50];以及生物測定方法,包括樣品製備,例如使用直接從冰箱取出的淨樣品,蚊子的年齡[5152]和健康[53],測試程序[40)、溫度(545556和運算符間的可變性[31].

由於錐體測試使用生物係統,有許多因素會影響得到的結果,需要仔細控製。這些可分為:(1)蚊蟲飼養,(2)感染控製,(3)環境條件,(4)蚊蟲相關因素,(5)進行錐狀試驗。

蚊子飼養

標準化溫度至關重要,因為幼蟲的飼養溫度會影響蚊子的適應能力,並可能改變它們對殺蟲劑的抵抗力[57].用不正確的光暗周期飼養蚊子可能會降低蚊子的存活率[58].蚊子幼蟲的營養狀況會影響蚊子的體型,因此也可能影響它們對殺蟲劑的敏感性[52].最佳蚊類飼養程序載於MR4指引[39].

感染控製

在進行錐狀試驗之前,必須準備好試驗室和蚊蟲聚集區。實驗室和接待室需要保持清潔,以防止蚊蟲感染可能改變觀察到的死亡率的微生物[59].蚊子感染病原體會減少尋找宿主和產卵[60].

環境條件

有一些證據表明,濕度也會影響接觸殺蟲劑後觀察到的蚊子死亡率[61],並會影響蚊子的生存[62],因此在接觸蚊子後應小心保持。蚊子的解毒有周期性[63,遵循蚊子的自然晝夜節律[64因此,在每天相似的時間進行研究是很重要的,以減少觀察之間的異質性。

蚊子

使用具有標準化年齡和營養狀況的蚊子,對於實現實驗室之間化驗的可比性至關重要。年齡(6566]和營養狀況(血液[65和糖[67)改變了蚊子對殺蟲劑的敏感性。蚊子進食的時間相對於接觸昆蟲生長調節劑或幼激素類似物的時間會影響生物測定結果[68].用密封容器小心地將蚊子從食蟲者運送到試驗室,並在生物測定前讓蚊子適應試驗室,將最大限度地減少生理壓力及其對代謝和生理狀態的影響,從而避免觀察到的死亡率可能的偏差。重要的是要避免過度使用蜂群,這樣蜂群就會耗盡,個體蚊子的適合度就會降低。

進行錐形測試

對於冷凍的ITN樣品,在測試前讓ITN回到室溫是很重要的。這是因為擬除蟲菊酯具有依賴溫度的毒性[69]以及未能在正確的溫度下測試itn可能會對觀察到的死亡率產生偏差。WHO錐生物測定的角度對蚊子與蚊帳接觸的時間和隨後24小時的死亡率有很大影響。建議以45º或60º的角度進行錐狀試驗,以盡量使蚊子接觸經處理的ITN表麵[40].在板上放置ITN樣品時,不應拉伸或聚集ITN材料,因為這會影響錐下處理過的蚊帳的數量,因此處理過的表麵可被蚊子利用。為了使來自不同測試設施的結果具有可比性,應使用標準錐(直徑12厘米,世衛組織可提供)來標準化蚊子可獲得的蚊帳表麵積。在板上切一個洞並使用塑料塞子,這樣蚊子在暴露時間內隻能停留在ITN樣本上(正如在IHI所做的那樣),有助於最大限度地減少結果的異質性。為了測試設施和時間點之間的可比性,在27±2℃的標準溫度下評估itn是至關重要的。在不同的溫度下進行研究會影響觀察到的結果。據報道,在幾種殺蟲劑和蚊子種類中存在雙峰溫度-活性分布[5455707127±2℃是死亡率的保守測量值。溫度影響擬除蟲菊酯在昆蟲中的作用方式。I型擬除蟲菊酯的初始症狀與溫度呈正相關,毒性作用(神經遞質和傳導阻滯的釋放)與溫度呈負相關[69]而其他種類的殺蟲劑在高溫下毒性更大[72].

對於同一ITN樣品,在不同設備之間測量的KD60或M24絕對值的結果差異可能是由於研究中的隨機誤差和/或係統偏差。在其他多中心研究中也觀察到類似的差異,以比較確定同一蚊帳生物功效的三種測試方法[35].觀察到的一些差異可能是由於兩個設施的檢測條件、程序和不同的蚊子株所致。不能排除的差異是已知會影響死亡率的溫度[5556].的溫度PNG為28±4°C,而在IHI組為27±1°C,盡管兩處對照組死亡率均可接受。錐生物測定程序的可變性,即錐角為45°[46]根據PNGIMR中的世衛組織指南,而在IHI中,錐體試驗在錐體試驗板中以60°的溫度進行,以最大限度地增加蚊子與itn的接觸,盡管這已被證明是無關的[40].網片由快遞員用絕緣包裝從巴布亞新幾內亞運到坦桑尼亞,運輸時間非常短。因此,運輸不太可能影響它們的生物功效。操作人員的技能可能導致了結果的可變性,但應該注意的是,在不同時間點對相同碎片進行的錐生物測定得到了相似的結果。的一個。岡比亞按蚊的輪而且一個。farauti輪上使用的菌株對擬除蟲菊酯殺蟲劑完全敏感,年齡相似,暴露於相似的菌落維持條件;這些菌株不是兄弟物種,它們的形態不同[73].的一個。岡比亞按蚊在世衛組織錐生物測定中,用於該試驗的菌株對幾種ITN品牌(包括本研究中測試的品牌)的死亡率很高[7475].蚊子品係的變異,例如大小和適合度,可以解釋所測絕對值的某些變化。在測試時,對這兩種菌株進行了殺蟲劑耐藥性評估。兩株菌株均對1 × WHO診斷濃度的擬除蟲菊酯完全敏感[76],但可能需要的濃度是擊倒而不是殺死一個。岡比亞按蚊的輪上。(Ifakara)均低於1 ×診斷濃度。目前尚不清楚實驗室飼養的敏感蚊子品係的選擇如何影響世衛組織錐體生物測定結果,需要進行更多的研究以建立可靠的比較參數。即便如此,本研究中的世衛組織錐生物測定法對M24最高的蚊帳顯示出非常好的一致性。不出意料的是,對於KD60或M24較低的itn,在測試設施之間觀察到更多的結果差異。這是一個眾所周知的現象,因此,建議大樣本量(30-50個蚊帳)用於現場使用的itn的生物效果監測的錐試驗,這些itn通常減少了M24 [8].

在本研究中,20個未使用的itn中有5個在IHI有效殺死蚊子(≥80% M24)。錐形生物測定法測定的最佳和最差未使用itn的平均M24分別為99%和24%(附加文件)2),分別。這些結果與其他研究和世衛組織規範報告非常一致[163543444546].盡管如此,在IHI測試的大多數itn的KD60高於M24。有人觀察到一個。岡比亞按蚊要達到80%的M24,擬除蟲菊酯的淨表麵濃度至少要比達到95%的KD60高5% [13].在一份WHOPES報告(2008)中發現一個。岡比亞按蚊當劑量低於M24準則時,滿足KD60準則,因此95% KD60對應20-30% M24 [31].一份專家綜述報告稱,新的未使用的溴氰菊酯塗層蚊帳的KD60含量為100%,M24含量為55% [16].因此,可以推斷,在錐形生物測定中,M24是擬除蟲菊酯性能的較為保守的終點。事實上,WHOPES此前規定:“由於錐體試驗生物效應的兩個現有世衛組織標準對應不同的活性成分表麵濃度,它們是不相等的,應指定其中一個作為世衛組織規範的基礎。”可能可以在個案的基礎上選擇標準,但死亡率顯然比KD更嚴格,因此似乎是選擇的標準" [31].本研究的數據證實了這一點,在這項工作中死亡率是更嚴格的標準。本研究中進行的所有分析顯示,當M24作為終點時,兩個位點之間有更大的一致性。Spearman相關顯示兩種檢測方法對M24的療效結果具有很強的相關性(r = 0.9), Bland Altman在這一端點上表現出更一致的一致性。這些結果進一步證實了在利物浦熱帶醫學院(LSTM)進行的PNGIMR生物有效性試驗的其他驗證性分析一個。岡比亞按蚊的輪上。死亡率估計與PNGIMR結果密切相關(決定係數等於0.80)[46].20個蚊帳中有5個(25%)的檢測結果在IHI和PNGIMR檢測設施之間存在差異。如果考慮到試驗固有的隨機變異性,則進一步減少了差異結果的數量。值得注意的是,在本研究的分析中,當考慮單個蚊帳片時,觀察到ITN生物功效的差異。由於每個網塊隻有4個錐,因此網塊之間的比較具有更大的異質性。由於重複次數較少,80% M24比例的95% CI為58%-93%,KD60為75%-100%。因此,有必要考慮每個ITN的組合片段的比較,每個ITN有20個重複,以給出更精確的生物療效估計。在網狀或表麵處理中,有效成分的空間呈現和/或分布存在差異。這一點得到了充分承認,世界衛生組織的報告指出,“生物反應急劇變化的狹窄劑量範圍的一個後果是,用於決策的反應截止值不可避免地設定在一個區域內,在該區域內,測量的小誤差可能產生不相稱的大影響。這一問題由於與許多種類的殺蟲蚊帳中活性成分分布變化非常相關的高抽樣誤差而更加複雜”[31].目前的工作證實了這一說法,因此,使用基於用於評價的重複數量的生物測定中反映自然可變性的置信區間是生物療效標準閾值的一個有用的補充。此外,測定的固有不確定度應該更好地解釋。在本研究中,我們使用了一種簡單的方法,該方法基於當使用20個錐,即n = 100隻蚊子時,在世界衛生組織M24和KD60閾值附近估計的95% ci。WHO錐生物測定結果在這一測定固有誤差範圍內的網仍被認為通過。然而,通過/不通過的精度也可以通過增加樣本量來提高,本研究表明,更大的樣本量用於QA測試是合適的。

然而,在本研究中,所有的蚊帳都通過了隧道試驗,可能是因為蚊子暴露時間(12小時)比錐體試驗(3分鍾)更長,以及隧道試驗中的糖饑餓[8],即使在較低的擬除蟲菊酯濃度下也能產生較高的療效[2177].鑒於擬除蟲菊酯的評價最不嚴格,需要最複雜的設置,是否需要進行隧道試驗來測試擬除蟲菊酯ITN的生物功效值得懷疑,這可能是殺蟲劑表麵濃度較低的ITN通過世衛組織生物功效標準的一種手段。

在本研究中,包括四個擬除蟲菊酯ITN品牌(附加文件3.).所有這些品牌都通過了世衛組織生物檢測係統(WHOPES)測試,並根據世衛組織錐體生物測定數據被推薦(現在是預審合格)。為了增加研究結果的普遍性,我們選擇了幾個品牌。我們的文獻綜述強調,在多項研究中,所有這些品牌都通過了世界衛生組織錐體生物測定的生物療效標準(表4).本研究結果與PermaNet的幾項研究結果一致®2012年(1819487879),申請人®2019網(4446].的Yorkool®淨結果與世衛組織資格預審報告相似[1635]和貝寧耐久性研究的最新結果[43]和馬達加斯加[45].對攔截器®和SafeNet®本研究中的網、錐生物測定結果低於其他研究[1520.233580].擬除蟲菊酯在ITN樣品上表麵生物利用度的某些可變性可能是由製造過程引起的[184748],有效成分在網狀內的空間呈現和/或分布的變化。擬除蟲菊酯的淨表麵生物利用度也會受到殺蟲劑遷移速度的影響[31],儲存或運輸條件欠佳[12和使用的粘合劑[46].然而,我們認為itn的最低標準是有足夠的表麵濃度來殺死對擬除蟲菊酯敏感的新蚊子。

在本研究中,文獻綜述顯示,在一些瘧疾負擔高的國家,例如尼日利亞,在長期進口生物效率低的蚊帳之後,才引入了使用世衛組織錐狀生物測定法的ITN質量保證[81].重要的是,應在裝運後評估ITN的生物功效,以確保所采購的蚊帳能按要求發揮作用。世界衛生組織將itn的可接受性能定義為通過20次標準洗滌(或使用3年)保持生物活性(例如M24≥80%),但沒有與此定義相對應的簡單物理化學測量方法[31].普遍認為,迫切需要一種經過驗證、低成本、易於實現的實驗室方法來評估地麵人工智能內容[30.]但目前的方法還沒有被發現與生物療效結果很好地對應[34].WHO錐生物測定法已被證明對網表麵活性成分濃度的變化高度敏感,因此可在ITN質量保證(QA)中發揮關鍵作用[35].然而,許多地方病流行的國家沒有完善的ITN質量保證錐體生物測定法(即交付後或分發前質量保證)。建議WHO錐生物測定法用於常規處理蚊帳的質量保證[3637].世界衛生組織第十次會議建議世衛組織標準生物測定法用於ITN質量保證目的,直到開發出替代方法[35].然而,世衛組織第11次生物測定大會的結論是,"世衛組織標準生物測定法不能在全世界範圍內用於驅蟲蚊帳質量保證目的,因此必須采用理化試驗",其原因是世衛組織錐體生物測定結果有差異,而且取決於蚊子品係[31].目前的工作增加了一種論點的分量,即蚊子品係的選擇或實驗室之間的差異係統地影響了世衛組織錐生物測定結果。我們表明,如果考慮到係統偏差,WHO錐生物測定法是可重複的。通過開展這樣的研究可以很容易地實現這一目標,但需要檢測機構之間的夥伴關係和政策製定者的靈活性。實驗室方法的進一步協調也可能有助於最大限度地減少設施之間的結果差異。需要更多的證據來測試M24標準是否應該是蚊子種類特有的(盡管應該注意的是,一些蚊帳對兩種毒株都達到了80%的死亡率)。這可與已存在的關於世衛組織試管生物測定中使用的歧視性殺蟲劑濃度的特定物種指南相比較[76].因此,如果有解決複雜現實的意願,控製良好的生物測定法可以用於QA目的。

最近的景觀生物功效報告[30.和其他幾項研究[7338283都強調了更好的QA的必要性。文獻綜述中發現的幾乎所有研究都顯示未使用的擬除蟲菊酯itn與擬除蟲菊酯敏感株的KD60和M24較高。雖然這可能是對陽性試驗的發表存在偏見(表4)、列入世界衛生組織的報告以及若幹獨立的業務監測研究表明情況並非如此。一些獨立的運行監測報告顯示,未通過生物功效閾值的驅蟲蚊帳被分發給流行人群,但這些蚊帳通過了資格預審程序,顯示出較高的生物功效。這組作者認為,世衛組織必須恢複在資格預審報告中報告ITN性能數據,以便采購機構、國家瘧疾控製規劃(NMCP)或其他在國家一級監測產品性能的機構將其作為產品性能參考。

研究的局限性

測試的網的數量可能不足以概括研究結果。因此,還對錐形生物測定法在未使用擬除蟲菊酯ITNs檢測中的應用進行了文獻綜述,結果與本文報道的結果基本一致。文獻綜述中包含的許多出版物和報告沒有標明生產國家、ITN的年齡、被測蚊帳的批號或批號或數據收集周期。因此,隻能顯示進行研究的日期/年份和/或發表日期。由於兩個實驗室都位於瘧疾流行區,出於生物安全考慮,本研究沒有使用理想的全析因設計對每個實驗室的相同菌株進行研究(這將梳理出物種與實驗室的差異)。在另一個實驗室建立任何一個瘧疾病媒都是不安全的。

結論

基於這些研究結果,WHO錐生物測定法是一種可重複的生物測定法,前提是考慮了固有的隨機變異和係統偏差,並在蚊帳超過WHO M24閾值的地方很好地達成一致。本研究納入的文獻綜述證實,世衛組織錐生物測定生物有效性標準已通過所有擬除蟲菊酯itn(未洗滌)達到,無需進行額外的隧道試驗。80% M24閾值仍然是擬除蟲菊酯敏感蚊中擬除蟲菊酯ITN質量最可靠的指標。

數據和材料的可用性

本研究的數據集可向VCPTU索取。

縮寫

人工智能:

活性成分

BFI:

血喂養抑製

置信區間:

置信區間

IHI:

Ifakara衛生研究所

IMR:

醫學研究所

itn:

經殺蟲劑處理過的蚊帳

KD60:

擊倒後點

M24:

死亡率在24小時

PNG:

巴布新幾內亞

質量保證:

質量保證

VCPTU:

病媒控製產品測試小組

人:

世界衛生組織

衛組織殺蟲劑評價方案:

世界衛生組織農藥評價計劃

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下載參考

確認

該報告的作者感謝所有直接或間接支持這項研究的人,包括在IHI、坦桑尼亞和巴布亞新幾內亞國家瘧疾控製計劃的整個VCPTU團隊,特別是Leo Makita先生和巴布亞新幾內亞防治瘧疾扶輪社員的支持。我們感謝塞斯愛爾蘭非常有益的意見,改進了手稿。

資金

該研究在坦桑尼亞得到了病媒控製產品檢測股(VCPTU)和Ifakara衛生研究所培訓和能力建設股的資助。巴布亞新幾內亞醫學研究所的工作得到了國家衛生和醫學研究理事會(NHMRC)思想贈款(GNT2004390)的支持。SK獲得了NHMRC職業發展獎學金(GNT1141441)的支持。

作者信息

作者和聯係

作者

貢獻

澳博、TF和SK構思了這項研究。SGM在坦桑尼亞IHI進行了這項研究;NB和SK對PNGIMR進行了研究;EKM、JM、KM輔助實驗設置和數據采集;SGM進行數據分析;SJM和SK引導的數據分析方案;SGM撰寫了手稿;DK、ML、EKM、OGO、TF審稿;SJM、EM和SK對最終稿進行了批判性修改;澳博和EM監督了這項研究。 All authors read and approved the final manuscript.

相應的作者

對應到斯蒂芬·Mbwambo

道德聲明

倫理批準和同意參與

坦桑尼亞Ifakara衛生研究所機構審查委員會(IHI/IRB/No: 23-202)、PNGIMR內部審查委員會和巴布亞新幾內亞醫學研究谘詢委員會(MRAC 21.02)批準了這項研究。這項研究沒有將人類作為研究參與者。世衛組織隧道試驗中使用的兔子在獸醫監督下得到照顧,並按照SANAS認可的標準做法給予適當照顧。

同意出版

不適用。

相互競爭的利益

作者聲明他們沒有競爭利益。SJM, EM, JM, KM, OGO為一些製造商評估包括itn在內的病媒控製產品,包括本文報道的幾種itn的製造商。沒有驅蟲蚊帳製造商對這篇文章發表意見。

額外的信息

出版商的注意

bwin平台施普林格自然對出版的地圖和機構附屬的管轄權要求保持中立。

補充信息

額外的文件1。

經檢驗的驅蟲蚊帳詳情。

額外的文件2。

每個子樣品的錐生物測定數據。

額外的文件3。

每網錐體生物測定數據。

權利和權限

開放獲取本文遵循創作共用署名4.0國際許可協議(Creative Commons Attribution 4.0 International License),該協議允許在任何媒體或格式中使用、分享、改編、分發和複製,隻要您給予原作者和來源適當的署名,提供創作共用許可協議的鏈接,並說明是否有更改。本文中的圖片或其他第三方材料包含在文章的創作共用許可中,除非在材料的信用額度中另有說明。如果材料不包含在文章的創作共用許可中,並且您的預期用途不被法律法規允許或超出了允許的用途,您將需要直接從版權所有者那裏獲得許可。欲查看此許可證的副本,請訪問http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.創作共用公共領域奉獻放棄書(http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/)適用於本文提供的數據,除非在數據的信用額度中另有說明。

再版和權限

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南格姆萬博,南格姆布恩,南格姆布恩,南格姆布巴,南格姆布巴。et al。兩個不同實驗室圓錐生物測定結果的比較按蚊蚊作擬除蟲菊酯殺蟲劑處理蚊帳的質量保證。顴骨J21日,214(2022)。https://doi.org/10.1186/s12936-022-04217-3

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關鍵字

  • Bioefficacy
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  • 經殺蟲劑處理過的蚊帳
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