40年后,防蚊最重要的武器可能会失败

当珍妮特·海明威于1977年开始从事蚊子研究工作时,一名儿童每10秒就死于疟疾。 然而,这种疾病以及携带它的蚊子在全球卫生优先事项清单中名列前茅。

今天,景观已经改变。 海明威现在领导的英国着名的利物浦热带医学院(LSTM)和其他地方的科学家对至少23种蚊子的基因组进行了测序,寻找可能有助于他们克服疾病的线索。 疟疾已飙升至全球议程的首位。 由于大量新资金,死亡人数减少了一半。 又减半了。

但有一点没有改变。 世界仍然依赖于同一类杀虫剂,即所谓的拟除虫菊酯,就像它在1977年所做的那样。现在,部分由于这种疏忽,这些化合物可能已接近其使用寿命的终点,因为蚊子以惊人的速度对它们产生抗药性。并且很少有人在替换它们。 海明威说:“如果我们不迅速对此做些什么,我们就会面临公共卫生灾难。”

抵抗运动

近年来,抗拟除虫菊酯的疟疾蚊子已遍布非洲,引发人们对疟疾病例再次上升的担忧。

40年后,防蚊最重要的武器可能会失败

在过去几十年中,拟除虫菊酯在全球抗击疟疾的斗争中发挥了巨大作用。 它们是用于喷洒家庭内墙的主要化合物 - 所谓的室内残留喷洒,或IRS-杀死传播疾病的按蚊 它们是唯一可用于蚊帐的杀虫剂。 全球抗击疟疾的大部分成功来自这两种干预措施。 在去年的一篇自然论文中,由英国牛津大学的Simon Hay领导的一个小组估计,在2000年至2015年期间,避免了大约6.33亿疟疾死亡,其中68%由于经过杀虫剂处理的蚊帐而下降国税局10%。 (治疗抗疟药物的人占剩余的22%。)拟除虫菊酯也在对抗埃及伊蚊的过程中发挥作用, 埃及伊蚊是传播黄热病,登革热和寨卡病毒的主要蚊子,尽管蚊帐对抗A的效果较差。埃及伊蚊因为它主要在户外和白天咬人。

拟除虫菊酯具有几个明显的优点:它们有效地杀死蚊子,迅速起作用,虽然有毒,但对人类来说比替代品更安全。 但是,当21世纪初在非洲开始大规模推出经杀虫剂处理的蚊帐时 - 已经分发了超过10亿只蚊帐 - 很少考虑抵抗力,大学疟疾研究所主任Maureen Coetzee说。南非约翰内斯堡的威特沃特斯兰德。 “没有人梦见杀虫剂的抗药性会扩散到整个非洲的蔓延方式。”

然而,科学家不应该感到惊讶。 早期的杀虫剂滴滴涕在20世纪40年代开始减少疟疾病例方面发挥了重要作用。 但在许多地方,抵抗扭转了这些收益。 例如,在斯里兰卡,滴滴涕的帮助几乎消灭了疟疾,但到了20世纪60年代末,当抗药性普遍存在时,病例每年飙升至50多万。 到那时,雷切尔卡森已经强调了滴滴涕在寂静的春天中的毒性作用,许多国家都禁止使用滴滴涕。

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1945年在纽约琼斯海滩测试了一台雾化机。大量喷洒滴滴涕导致蚊子产生抵抗力。
贝特曼/贡献者/盖蒂图片社

公司也没有太大的动力去开发新的杀蚊杀虫剂,这些杀虫剂可以与现有杀虫剂一起使用,以减缓抗药性的发展。 大多数研发都专注于农业化学品,这是一个利润丰厚的市场。 利物浦创新矢量控制联盟(IVCC)的负责人尼克哈蒙说:“没有一家上市公司会花费发现和开发所需的资金,并将市场上的杀虫剂用于公共卫生。” “这些公司每年都在寻求1亿美元的销售额,以便有机会收回新化合物的资金。”

1993年首次在象牙海岸发现,对拟除虫菊酯的抗性相对较少,直到大约10年前,它开始在整个大陆上进行比赛(见上图)。 “一些国家正在看到疟疾传播的增加,而抵抗是可能的原因之一,”Coetzee说。 她说,很难确定,因为药物短缺或控制计划的削减也可能造成损失。 但LSTM的Hilary Ranson认为这个问题是真实的,只会变得更糟。 “我认为杀虫剂抗性是定时炸弹。”

许多科学家寄希望于控制的新方法,这种方法不太可能遇到阻力或证明有毒,例如成 , ,或杀虫细菌或真菌。 荷兰瓦赫宁根大学和研究中心的医学昆虫学家Willem Takken说:“我们需要在控制蚊子的工具种类方面实现多样化,而不是完全专注于化学控制。” 但是,海明威和其他科学家警告说,即使这些新工具证明了他们的勇气,他们最多只需要几年的时间。 海明威说,首要任务是保护和改进我们所知道的工具。 对她而言,这意味着杀虫剂。

这就是为什么在2005年,海明威开始了IVCC,这是一个公私合作伙伴关系,旨在开发全新的杀虫剂类别,并在5到8年内将它们推向市场。 自IVCC成立以来,比尔和梅琳达盖茨基金会已经开出超过2亿美元,美国国际开发署,威康信托基金会和其他机构共捐款数百万美元。 与此同时,IVCC正在争先恐后地帮助科学家找到更聪明的方法来使用现有的杀虫剂,或者将其与其他干预措施结合起来,以防止出现阻力。

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珍妮特·海明威,利物浦热带医学院院长。
约翰凯恩斯

使用IRS,一种选择是从其他可用类别之一切换到杀虫剂:有机氯化物,氨基甲酸酯和有机磷酸酯。 在1999年和2000年由抗拟除虫菊酯的蚊子传播的疟疾流行之后,南非又回到使用有机氯化物滴滴涕。但许多其他国家避免使用杀虫剂 - 而且不仅仅是出于环境原因。 滴滴涕和拟除虫菊酯也通过一种非常相似的机制发挥作用,因此一些对拟除虫菊酯具有抗性的蚊子也能抵抗滴滴涕。

一些国家已经从拟除虫菊酯转变为一种名为actellic的有机磷杀虫剂。 但海明威说,actellic的价格要高出四倍。 “更少的房屋被喷洒,因为可用的资金没有增加四倍。” 随着许多国家转向同一化合物,也有可能出现阻力的危险。

2017年,市场上将推出两种新的灭蚊剂:由日本Sumitomo Chemical公司开发的SumiShield和由巴斯夫开发的一种主要用于控制猫蚤的杀虫剂chlorfenapyr。 但两者都被视为权宜之计。 虽然它们对公众健康是新的,但这些化合物已经在农业中使用多年,因此一些蚊子可能已经具有抗药性。 而SumiShield是一种新烟碱类化合物,是一类面临公众反对的化合物,因为它与传粉媒介的大规模死亡有牵连。

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为蚊帐寻找替代杀虫剂要困难得多。 在床网中使用的任何杀虫剂“必须足够安全,以便孩子可以将其放入口中”,Ranson说,并且只有拟除虫菊酯符合要求。 拟除虫菊酯也具有一种特性科学家称为驱避性:他们刺激蚊子离开网。 SumiShield和chlorfenapyr都没有这样做。

蚊帐不仅是抗击携带疟疾的蚊子的最佳武器,在许多国家,它们是唯一的。 “一些国家仍然没有IRS作为其计划的一部分。他们认为它过于昂贵且难以实施,”Ranson说。

从2011年到2016年,Ranson领导了一个名为AvecNet的欧盟资助项目,以评估抗击蚊子的新武器并通过临床试验。 研究人员最终选择了一种将拟除虫菊酯与一种名为pyriproxyfen的化合物相结合的网,这种化合物可防止蚊子产生受精卵。 “这个想法是,如果蚊子完全易感,它们会被杀虫剂杀死,如果它们有抵抗力,它们就会捡起一剂杀菌剂,而且人口也会崩溃,”Ranson说。 该小组于2014年开始在布基纳法索的40个村庄群中测试渔网; 试验结果应在几周内得知。 “这有很多因素,”Ranson说。 “如果它没有显示任何改善,那么我怀疑它会有任何进一步的临床试验。”

40年后,防蚊最重要的武器可能会失败
为了评估室内残留喷洒对抗疟疾的效果,科学家们将一块胶带放在墙上,将其拉下,然后将其浸泡在化学溶液中,看看应用了多少拟除虫菊酯类杀虫剂。
约翰凯恩斯

另一种组合网已经上市,但由于其功效仍有疑问,因此未被广泛使用。 该网将拟除虫菊酯与一种名为胡椒基丁醚(PBO)的化学物质结合在一起。 PBO阻断有助于抵抗蚊子分解拟除虫菊酯的酶,因此,理论上,蚊子应该再次变得易感。 小规模研究表明,蚊帐确实有效,但尚未进行任何大规模的临床试验。

为寻找喷雾和蚊帐的新化合物,IVCC与包括巴斯夫,先正达和住友在内的几家大型化学公司合作,在其库中筛选了400多万种化合物。 哈蒙说,在接下来的几个月里,他们将选择三个进行大规模的毒理学测试。 任何蚊帐的候选人都必须通过其他要求严格的测试:除了安全之外,他们必须能够存活至少20次并且表现良好3年。 “我们对70年代和80年代的拟除虫菊酯类杀虫剂非常幸运,”哈蒙说。

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运气可能不会像许多人担心的那么快。 尽管对拟除虫菊酯的抗药性很普遍,但其对公众健康的影响仍不明确。 尽管蚊子可以在一剂杀虫剂中存活,但化学物质可能会以某种方式削弱它。 抗性所需的基因可能会造成损失,也许可以通过缩短蚊子的寿命来实现。 宾夕法尼亚州立大学的昆虫学家马修·托马斯说,如果昆虫存活不到14天,那么疟疾寄生虫将没有足够的时间成熟到可以感染人类的​​阶段。 “有证据表明这样的事情可能会发生,”托马斯说。

他说,杀虫剂抗性在某一点上很重要 - “我们不知道的是,我们是否只是接近这一点,无论是1年之后,还是5年或10年。” 击败疟疾等疾病可能不仅取决于寻找杀死蚊子的化学物质,还取决于了解昆虫如何生存下来。

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