2022年1月19日
我们描述了用于测定蚊虫和果蝇杀虫剂敏感性的局部施用生物测定法的方法学及其重要性。本方法通量高,利用昆虫的总质量——从而能够计算基于质量归一化的致死剂量而非浓度——且相较于其他类似方法可能具有更低的变异性。
通过直接将杀虫剂施用于昆虫体内,而非通过表面接触,可最大限度减少杀虫剂暴露的变异,从而更准确地测定蚊虫种群的敏感性特征。该技术的主要优势在于,能够计算基于质量标准化的杀虫剂致死剂量,而非致死浓度,从而显著提高抗性比值的可比性。务必注意妥善保存杀虫剂,避免工具污染,并确保注射器各部件处于良好状态。
这将有助于获得一致的实验结果。首先,从冷冻箱中取出所需的杀虫剂溶液。立即涡旋振荡溶液或倒置混匀五次,并将其置于避光容器中,在室温下放置,使杀虫剂升温至室温后再使用。
准备五个微型离心管,每管中加入0.5毫升丙酮。用第一个管中的丙酮将注射器筒完全充满,然后迅速推动活塞,将丙酮排入废液容器中。重复此操作四次,共使用同一份丙酮完成五次洗涤。
然后,将注射器筒完全充满空气,并将空气及可能残留的丙酮排入废液容器中。重复此操作两次,共完成三次空气清洗。通过将活塞向筒内拉动约五毫米,在注射器筒内、活塞与针头顶部之间形成一个空气腔。
使用随机编号标记塑料盛放杯,用于盲法死亡率评估。使用由吸气驱动的吸虫器,吸取所需数量的三至五日龄成蚊。将吸虫器的尖端插入装有棉塞的试管中,棉塞应包裹在吸虫器尖端周围。
轻轻呼气,轻敲吸蚊器,将蚊虫转移至锥形管中。移除吸蚊器吸头后,立即用棉塞堵住管口,然后盖上管盖。将装有蚊虫的锥形管置于4摄氏度环境中至少10分钟,或将其埋入冰盒的冰中,以短暂击倒蚊虫。
将击倒的蚊子转移至昆虫操作帐篷中。将蚊子小心倾倒至置于冰上的塑料托盘中,每次倾倒约50只,确保每只蚊子均接触下方低温托盘,以维持其击倒状态。使用镊子轻轻夹住蚊子的足或翅,按性别进行分选,将不同性别的蚊子分别放入各自的暂存杯中,达到所需数量后停止操作。
分选时,剔除受伤或体型过大或过小的蚊子。为记录蚊子容器的重量,将一个空容器加上培养皿作为盖子放在天平上,将天平归零。将蚊子倒入容器中,并盖上盖子。
将容器置于天平上,记录最终重量及蚊虫数量。立即将装有样本的杯子放回冰上,以保持其处于麻痹状态,直至所有样本杯均完成称重。将准备好的蚊虫分成5至10份,分别置于冰上的杯子中,并用随机编号标记。
使用镊子和手持计数器,每杯放入20至25只蚊子。分选果蝇时,用二氧化碳麻醉果蝇7秒,然后将果蝇倒入包裹在实验台纸中的冰袋上。
使用尖头画笔将雄性和雌性分开并计数。用画笔轻轻挑起选定的果蝇,放入干净的空培养瓶中。在挑选出数量相等的雄性和雌性果蝇后,用菌株名称和果蝇总数标记培养瓶。
用二氧化碳麻醉果蝇瓶7秒钟。将果蝇倒在称量纸上,利用称量纸作为漏斗,将果蝇转移至已去皮并标记有随机编号的样品瓶中。将培养皿盖盖在装有果蝇的样品瓶上后,置于天平上。在记录表上记下总重量及标本数量。
立即将装有果蝇的试剂瓶放入冰盘中,瓶盖保持盖紧,以防止果蝇逃逸。使用适当浓度的杀虫剂填充注射器,从最低浓度剂量开始,对每组生物依次逐步增加至最高浓度剂量。将样本倾倒至铺在冰盘上的称量纸上。
使用干净且无杀虫剂的画笔或棉签将靠在一起的标本分开,以便于对每个标本进行给药操作。使用注射器将一滴杀虫剂溶液施加到蚊子的腹胸部及腹部区域,或施加到果蝇的背部。随后立即将标本倒回已标记的塑料杯中。
用网罩和橡皮筋盖住杯子。若在此过程中有标本死亡、受损或逃逸,需在杯子上注明更新后的标本数量。将处理完毕的杯子放入盛放托盘中。
对于第一个杯子,记录给药完成的时间。对每个杯子重复给药操作,直至所有样本均已被施加适当的杀虫剂浓度,并记录所有样本完成给药的结束时间。通过湿润的棉球向每个杯子提供10%蔗糖溶液,并将蚊子和果蝇置于所需的温度和湿度条件下饲养。
在开始杀虫剂暴露后24小时记录样本死亡率。根据世界卫生组织(WHO)的描述,若蚊虫能够飞行并保持直立,则归为存活;若无法移动或出现共济失调,则归为死亡。对果蝇采用相同的死亡率评估标准。
完成生物测定后,获得了针对埃及伊蚊的Rockefeller和IICC基因型雌雄个体的剂量反应数据。Rockefeller和IICC基因型的相对质量中位致死剂量分别为0.008和0.336纳克每毫克。结果表明,在每种基因型内,雌蚊与雄蚊的剂量反应曲线之间无显著差异。
因此,合并两性别的数据以计算半数致死剂量值。由于这两种品系半数致死剂量的95%置信区间无重叠,认为这些值具有显著差异。此外,在计算抗性倍数时,IICC品系的抗性超过敏感型Rockefeller品系40倍以上。
还获得了果蝇(Drosophila melanogaster)Canton-S品系的剂量反应数据,其质量归一化的半数致死剂量为0.213纳克每毫克。实验过程中保持一致性至关重要,尤其是在储存和施用杀虫剂以及评估死亡率时。此外,在处理样本时需格外小心,以避免造成非杀虫剂引起的伤害或死亡。
通过该方法,我们现在能够准确测定蚊虫种群的技术抗性,以及环境条件对技术抗性的影响,或技术抗性如何预测实际抗性。
本研究探讨了一种用于测定蚊虫和果蝇杀虫剂敏感性的局部施用生物测定方法。该方法具有变异度较低以及能够计算质量相对化致死剂量等优势。
准确的杀虫剂敏感性表型鉴定对于抗性监测和媒介控制策略优化至关重要。表面施用生物测定法提供了一种高通量、按质量标准化的方法,可减少暴露条件的变异性,并实现严格的半数致死剂量(LD50)统计测定。该方法增强了抗性监测的预测可靠性,并为杀虫剂研发与应用流程中的决策提供依据。
该检测适用于发现生物学中的先导化合物筛选流程,可提供定量的敏感性数据,用于指导靶点验证和化合物优先级排序。