セミフィールドシステムとフィールド実験の調査地の説明
実験はセミフィールドとフィールド設定の両方で実施された． すべての半圃場実験は、タンザニア、イファカラ保健所の大型多室スクリーンハウス（28.8×21m）内で行われた。 9.6 × 21 mの区画を使用し、その中に2つの実験小屋と異なる植生と小石で構成された周辺区域を設け、地元の住宅と生態系を模した。
フィールドテストは、タンザニア南東部のUlanga地区、Ifakara町の約20 km南にある村で実施した（図1）。 この地域は、北のUdzungwa山脈と南のMahenge丘陵に挟まれたKilombero氾濫原に位置する。 主な経済活動は、農業（主に米とトウモロコシの栽培）、漁業、小規模な貿易である。 年間降水量は1200mmから1800mm、気温は22℃から32.6℃である。
Map showing study villages in Ulanga district, south-eastern Tanzania (courtesy of Alex J. J.). Limwagu）
蚊
使用した蚊は、2009年にIfakara町の約25km南にあるLupiro村の標本で確立したAnopheles arabiensisのIfakara株コロニーからのものであった。 このコロニーは、Batistaらによって以前に記述されたように、27 ± 2 ℃、75 ± 10％の相対湿度（RH）で維持されている。 幼生はプラスチックの洗面器で飼育し、Tetramin® フィッシュフード (Tetra GmbH, Melle, Germany) を1日2回与えている。 成魚は10%グルコース溶液で飼育した。 コロニーの維持には、ヒトのボランティアアームを介してメスに自由食の血液を与えることも行われた。
蚊取り器とルアー
試験用トラップの主な候補は、バイオレッドテクノロジーにより365nmの紫外線を照射し、酸化チタン板の表面で光触媒反応によりCO2ガスを発生するモスキャントラップであった。 トラップの大きさは直径20cm、高さ28.8cmで、直流または交流の電流で作動します。 電気のない場所で使用するために、携帯用の小型太陽電池で充電して動作させることができる。
図2aに示すように、トラップは5つの部品から構成されている。 (i) 屋根板。トラップを吊るすための吊り下げタグと、UV LEDの性能を最適化するためのシェードを備えている。(ii) 低電力、低騒音、高効率の蚊吸引用ファン。(iii) UV LED板。波長365nmの紫外線を放射して蚊を引き付ける。(iv) 捕捉した蚊を収容する容器。そして、 (v) 光触媒。メーカーによれば、蚊を引き付ける効果を補完するCO2ガスを放つとのことであった。 我々は実験中にこれらのトラップによるCO2生成をテストせず、代わりにメーカーから入手したトラップをそのまま評価した。
a Moscleanトラップの概略図 b Moscleanトラップのクローズアップ写真。 Seoul Viosys
モスクリーン・トラップの捕獲効果を、屋内外のアノフェレスとクリシン蚊の採集によく使われる他の既存トラップとの比較で検討した。 最初のトラップは、屋内の蚊の捕獲に広く使用されているCDC-lightトラップであった。 CDCライトトラップは、白熱電球を主な誘引剤とし、電池で駆動する電動ファンで作動するトラップである。 もう一つは、BG-Sentinelトラップ（Biogents GmbH, Regensburg, Germany）である。 このトラップは、ダークブルーの折りたたみ式バケツ、白い穴あき蓋、吸気ファンネル、キャッチバッグ、バッテリー駆動の換気装置から構成されている。 大きさは直径36cm、高さ40cm。 最後の比較対象は、直径52cm、高さ39cmのSunaトラップ（Biogents GmbH）で、これも電池で作動する。 Suna トラップは、2014 年にケニア西部で初めて説明・最適化され、Rusinga 島の An. funestus 蚊に対して高い有効性を示しました . 最近では、マラウイで屋内外の蚊のサンプリングに使用されました。
BG-SentinelトラップもSunaトラップも屋外の蚊のサンプリングによく使われ、独自のBGルアー、CO2ガスまたは他のルアーがよくベイト化されます . この研究では、CO2は必要に応じて酵母-糖質発酵から得て、以下のように異なるコンパレータトラップで使用した。 酵母-糖蜜混合物は、実験開始の30分前に、40gのパン酵母と500mlの糖蜜を2Lの水に溶かして準備し、流出ガスはプラスチックチューブでトラップに流した。 また、標準的な基準として、成人男性ボランティアによるHLCsをセミフィールド試験で使用したが、野生の蚊が感染する可能性があるため、フィールド試験で使用することはなかった。
試験手順
モスクリーントラップ、CDC-ライトトラップ、ヒューマンランディングキャッチ（HLC）、BG-センチネルトラップ、スナトラップの捕獲効率を比較するセミフィールドテスト
実験は毎晩18時から6時までセミフィールドコンパート内で実施されました。 実験室内で飼育された生後3-6日目、未給血の雌のAn. arabiensis 400匹を毎晩スクリーンハウス室内に放った。 試験蚊は試験前に6時間飢餓状態にし、試験開始の30分前にチャンバー内に放ち、環境に順応させた。 小屋は毎朝清掃し（プロコパックアスピレーターを使用）、トラップが最適に機能するようモニターした。
- (i)
蚊帳の下のヒト宿主を餌にしたモスクリーントラップとCDCライトトラップの比較試験
まず、室内捕殺のために、同じ晩に2つのトラップが同じ部屋内で、同じ蚊を争うように試験を行いモスクリーントラップとCDCライトトラップを比較検討しました。 モスクリーントラップ1個を実験小屋の1つに吊り下げ、成人男性ボランティアが寝ている無処理のベッドネットの横に置いた（Fig.3b）。 同様に、CDC-lightトラップは、もう一つの小屋の中で、やはりボランティアが使っているベッドネットの横に吊り下げられた（Fig.3a）。 トラップはいずれも地上150cmの高さで、ボランティアの足元に設置した。 CDCライトトラップとモスクリーントラップは、位置の偏りを避けるために、毎晩小屋の間で交代させた。 しかし、ボランティアの位置はそのままで、個人の誘引力の差がそれぞれの小屋の特徴と組み合わされ、単一の実験変動要因となるようにした。 毎晩、400匹の雌のAn. arabiensis蚊が、2つの小屋から等距離にあるセミフィールドチャンバー内の中央位置から放たれた。 一晩で各トラップに捕まった蚊の総数が記録され、トラップは洗浄された。
セミフィールド実験におけるトラップの設置イメージ a CDC-Light トラップ 室内ベッド脇、ベッドネットあり b Mosclean トラップ 室内ベッド脇、ベッドネットあり。 c 屋外に設置したBG-センチネルトラップ d 屋外に設置したスナトラップ
- (ii)
ベッドネット下の人間を餌にしてモスクリントラップとHLCを比較するテスト
第二のテストは、同じく競合方式でモスクリントラップとHLCの比較であった。 1つの小屋では、上記と同様にボランティア用の網の横にモスクリーンの罠を設置し（図3b）、2番目の小屋では、同じ夜に成人男性ボランティアによってHLCが行われた。 ボランティアは室内に座り、ズボンをたたんで脚に降りた蚊を口中吸引器で捕獲した。 このように、2つの捕獲方法が同じ蚊を競って捕獲することになった。 モスクリーントラップとHLCは毎晩、小屋の間を行き来したが、ボランティアは同じ小屋に留まった。 毎晩、400 匹の雌の An. arabiensis 蚊が小屋から等距離にあるセミフィールドチャンバー内の中央の場所から放たれた。 HLC または Mosclean トラップによる蚊の捕獲を記録し、比較した。 (iii)
MoscleanトラップとHLCの非競合試験、蚊帳の下のヒト宿主を餌として使用
3番目の試験では、同じ蚊に対するトラップ間の直接競合を避けるために、別々の夜にMoscleanトラップをHLCと独立させて試験を行った。 トラップは1番目の小屋（無作為に選択）の中に設置され、2番目の夜には2番目の小屋に移動された。 3 日目と 4 日目の夜、HLC は 1 番目の小屋または 2 番目の小屋のどちらかの中で、無作為の順番で行われた。 この順序は、試験ラウンドがHLCまたはモスクリーントラップのどちらかで始まるように無作為化され、また、6回繰り返された。 毎晩、400匹の雌のAn. arabiensis蚊をセミフィールドチャンバー内の中央から放した。 (iv)
- (iv)
モスクリーン・トラップと一般的な屋外用トラップ、すなわち、蚊を捕獲するためのトラップを直接比較するテスト。
最初の3つのテストとは異なり、この実験での蚊の捕獲は、4×4ラテン方形のランダム化デザインを用いて、4晩サイクルで屋外のセミフィールドチャンバー内で実施された。 モスクリーン・トラップは、餌を全くつけないタイプと、酵母・糖質発酵によるCO2を加えたタイプの2種類を使用した。 スナ・トラップ (Fig. 3d) とBG-Sentinel (Fig. 3c) にも酵母-糖質発酵由来のCO2をベイト剤として使用した。 標準的なモスクリーン・トラップ、CO2をベイト化したモスクリーン・トラップ、CO2をベイト化したスナ・トラップ、CO2をベイト化したBG-Sentinelトラップの4種類のトラップを4晩周期で、セミフィールドチャンバー内の屋外4箇所にランダムにローテーションさせた。 各トラップ位置から等距離にある中央の場所に、毎晩合計600匹のAn. arabiensisの雌を放ち、毎朝捕獲数を記録した。 実験は28夜にわたり7回繰り返され、その間、各トラップタイプは各場所に7回行った。
モスクリーントラップ、CDC-ライトトラップ、BG-センチネルトラップ、スナトラップの捕獲効率を比較する野外実験
以下の4種類の野外実験が行われた。
- (i)
屋内宿主探索蚊のサンプリングにおけるモスクリーンとCDC-ライトトラップの効率の比較
各調査村において4軒の家をランダムに選び、世帯主の同意を得た上で募集を行った。 各家屋にはモスクリーン・トラップまたはCDCライト・トラップがベッドの脇に設置され、成人ボランティア1名が蚊帳の下で寝た。 これらの村では殺虫剤処理ネットの普及率が> 90%であったため、セミフィールドテストで使用した未処理ネットではなく、殺虫剤処理ネットで調査を行った。 トラップ割り当てスケジュールに基づき、小屋1、2、3、4はそれぞれ2種類のトラップのいずれかを受け取った。 トラップにルアーを追加することはしなかった。 4×4ラテン語正方形計画に基づき、トラップ（第1モスクリーントラップ、第2モスクリーントラップ、第1CDC-ライトトラップ、第2CDC-ライトトラップ）を12晩にわたって各家で毎晩交代させ、4回繰り返した。 試験は毎晩18:00から06:00まで行われた。 モスクリーンとCDCライトトラップはいずれも地上150cm、就寝者の足元に向けて吊り下げた。 毎晩、各トラップで捕獲された蚊は、分類、性、生理的状態によって分類され、その後、計数され、記録された。
- (ii)
屋内と屋外で使用した場合のモスクリーン・トラップの性能比較
マラリア媒介蚊の刺傷リスクを測定する研究では、刺傷リスクが大きい場所を判断し、ITNやIRSなどの介入がすべての曝露スペクトルに対応しているかどうかを調べるために、屋外で起こる割合と屋外で起こる割合の評価がよく行われています。 残念ながら、電気式グリッドトラップや人間ベイト式二重ネットトラップなどの最近の技術革新にもかかわらず、これらの比率を一貫して正確に評価できる適切なトラップシステムは、HLC 以外に存在しない。 そこで、モスクリーントラップが屋内外での捕獲に適しているかどうかを評価した。 各村で無作為に4世帯を選び、世帯主の同意を得て募集した。 そして、各家屋にモスキャントラップを屋内または屋外に設置した。 屋内で使用する場合、トラップは使用中のベッドネットの横に設置された。 一方、屋外では、家から5mほど離れた場所で、蚊帳の下に座っているボランティアの大人の横にトラップを設置した。 屋外のモスクリーントラップは、人の住居の近くを飛ぶ蚊を捕らえることを目的として、家から5m離れた場所に設置した。 トラップは、屋内・屋外を問わず、地上150cmの高さに設置した。 毎朝、屋内と屋外で捕獲した蚊を分類、性、生理状態別に分類し、数を記録し比較した。
- (iii) モスクリーン、BG-センチネル、スナ・トラップの野外での有効性を比較する試験
これらの実験は、4×4ラテン方形計画で、4回のサンプリング夜の開始時にトラップ位置をランダムに割り当てて野外で行われました。 モスキュラートラップは、酵母-糖質発酵によるCO2ガスを添加したものと、添加しないものの2種類を使用した。 2つの村のそれぞれで、約100m間隔で4カ所の場所を特定した。 4種類のトラップ（餌を追加しない標準的なモスクリーン・トラップ、CO2を添加したモスクリーン・トラップ、CO2を添加したスナ・トラップ、CO2を添加したBG-Sentinelトラップ）を4晩周期で屋外の4カ所に配置した。 毎朝、各トラップで捕獲した蚊を分類、性、生理状態ごとに分類し、数を記録して比較した。 試験は、2017年6月から2018年2月の乾季に実施した。
- (iv)
Mosclean trap と CDC-light trap で捕獲したAnopheles 雌蚊の受精率および受精卵の割合の評価
1村4軒で20晩採集し、蚊の数を調べた。 採集された雌のAn. arabiensis蚊はすべて解剖された。 CDCライトトラップで同様に捕獲し、実体顕微鏡で解剖し、パリティと授精率を比較した。
解剖した卵巣または精巣を複合顕微鏡で10倍の倍率で観察した。 パリティの状態は、卵管鞘が伸びていること（有精子雌）、または気管鞘が巻いていること（無精子雌）により確認した（詳細はこちら）。 授精の確認は、精巣が満たされているか満たされていないかを観察した。
データ解析
データは、オープンソースの統計ソフトウェアR v.3.5.0 を用いて解析された。 モスクリーン・トラップの有効性は、lme4パッケージを使って一般化線形混合モード（GLMM）をあてはめ、他のトラップの有効性と比較された。 異なる種の蚊の数は、トラップタイプを主効果とし、負の二項分布に従ってモデル化された。 実験日および小屋 ID は、日数や小屋内の説明のつかない変動を考慮し、ランダム項として加えた。 グラフは ggplot2 パッケージで作成した。 CDC-lightトラップとMoscleanトラップ間のパリティと授精率の評価にはロジスティック回帰を使用した。 尤度比検定はランダム効果の効果を確認するために使用した
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