베냉 남부 코웨 지역에서 가옥 기반의 시범 연구를 통해 피레트린 내성 말라리아 매개체에 대한 새로운 차세대 모기장의 생물학적 효능을 평가했습니다. 사용된 모기장은 12개월, 24개월, 36개월 후 각 가정에서 회수했습니다. 모기장에서 잘라낸 그물 조각의 화학적 조성을 분석하고, 각 연구 기간 동안 살충제 내성 생물 검사를 실시하여 코웨 지역 매개체 개체군의 살충제 내성 변화를 평가했습니다.
Interceptor® G2는 다른 살충 처리 모기장(ITN)보다 우수한 성능을 보여 피레트로이드 및 클로르페나피르계 살충제가 다른 유형의 모기장보다 우수함을 확인시켜 주었습니다. 신제품 중 차세대 ITN은 모두 Interceptor®보다 생물학적 효능이 우수했지만, 비피레트로이드계 화합물의 지속 기간이 짧아 야외 환경에서의 사용 후에는 효능 향상 폭이 감소했습니다. 이러한 결과는 차세대 ITN의 살충 효과 지속성을 개선해야 할 필요성을 강조합니다.
살충살충 처리된 모기장(ITN)은 지난 20년간 말라리아 발병률과 사망률을 줄이는 데 중요한 역할을 해왔습니다. 2004년 이후 전 세계적으로 30억 개 이상의 ITN이 보급되었으며, 모델링 연구에 따르면 2000년에서 2015년 사이에 사하라 사막 이남 아프리카에서 발생한 말라리아 환자의 68%가 ITN을 통해 예방된 것으로 나타났습니다. 그러나 안타깝게도 말라리아 매개체 개체군의 피레트로이드계 살충제(ITN에 사용되는 표준 살충제 계열)에 대한 내성이 크게 증가하여 이 필수적인 개입의 효과를 위협하고 있습니다. 동시에 전 세계적으로 말라리아 퇴치 속도가 둔화되고 있으며, 여러 고부담 국가에서는 2015년 이후 말라리아 환자가 증가하고 있습니다. 이러한 추세는 피레트로이드 내성 위협에 대응하고 말라리아 부담을 줄이며 야심찬 세계적 목표를 달성하기 위한 혁신적인 차세대 ITN 제품 개발을 촉진했습니다.
현재 시판 중인 차세대 살충 처리 모기장(ITN)은 세 가지 종류가 있으며, 각각 피레트로이드계 살충제와 다른 살충제 또는 상승제를 결합하여 말라리아 매개체의 피레트로이드계 살충제 내성을 극복하도록 설계되었습니다. 최근 몇 년 동안 이러한 모기장의 역학적 효과를 기존의 피레트로이드계 살충제만 사용한 모기장과 비교 평가하고 세계보건기구(WHO)의 권고안을 뒷받침하는 데 필요한 근거를 마련하기 위해 여러 건의 군집 무작위 대조 시험(RCT)이 수행되었습니다. 피레트로이드계 살충제와 피페로닐 부톡사이드(PBO)를 결합한 모기장은 탄자니아와 우간다에서 실시된 군집 무작위 대조 시험에서 두 제품(Olyset® Plus 및 PermaNet® 3.0)이 피레트로이드계 살충제만 사용한 모기장보다 우수한 역학적 효과를 입증한 후 WHO에서 처음으로 권고한 제품입니다. 피페로닐 부톡사이드는 모기의 해독 효소를 억제하여 피레트로이드계 살충제의 효과를 증진시키는 상승제입니다. 하지만 서아프리카에서는 피레트로이드계 살충제 내성이 심각하여 피레트로이드계 살충제만 사용한 모기장에 비해 그 효과가 떨어질 수 있으므로, 피레트로이드계 살충제-PBO 혼합 모기장의 공중 보건적 가치를 판단하기 위해서는 더 많은 데이터가 필요합니다.
일반적으로 살충 처리 모기장의 살충 지속성은 지역사회에서 주기적으로 모기장을 수거하여 곤충에서 사육한 모기 계통을 이용한 실험실 생물 검정법으로 평가합니다. 이러한 검정법은 시간이 지남에 따라 모기장 표면의 살충제 생체이용률과 효능을 파악하는 데 유용하지만, 사용되는 방법과 모기 계통이 함유된 살충제의 작용 방식에 맞춰 조정되어야 하므로 차세대 모기장의 다양한 유형에 대한 비교 효과를 파악하는 데는 한계가 있습니다. 실험용 오두막 시험은 야생 모기 숙주와 가정용 모기장 사용 시 발생하는 자연적인 상호작용을 모방한 조건에서 살충 처리 모기장의 내구성을 비교 평가할 수 있는 대안적인 접근 방식입니다. 실제로 역학 데이터에 대한 곤충학적 대리 변수를 사용한 최근 모델링 연구에서는 이러한 시험에서 측정된 모기 사망률과 흡혈률을 이용하여 군집 무작위 대조 시험(RCT)에서 살충 처리 모기장이 말라리아 발생률 및 유병률에 미치는 영향을 예측할 수 있음을 보여주었습니다. 따라서, 야외에서 채집한 살충제 처리 림프절을 군집 무작위 대조 시험(RCT)에 포함하는 오두막 기반 실험은 살충제 처리 림프절의 예상 수명 동안의 비교 생물학적 효능 및 살충 지속성에 대한 귀중한 데이터를 제공하고 이러한 연구의 역학적 결과를 해석하는 데 도움이 될 수 있습니다.
실험용 오두막 테스트는 세계보건기구(WHO)에서 살충제 처리된 모기장의 효과를 평가하기 위해 권장하는 표준화된 모의 인간 거주 환경입니다. 이 테스트는 모기가 가정용 모기장에 노출될 때 마주하는 실제 환경 조건을 재현하므로, 사용한 모기장의 예상 수명 동안의 생물학적 효과를 평가하는 데 매우 적합한 방법입니다.
본 연구는 실험용 축사에서 야외 조건 하에 세 가지 종류의 차세대 살충 모기장(PermaNet® 3.0, Royal Guard® 및 Interceptor® G2)의 곤충학적 효능을 평가하고, 표준 피레트린 단일 처리 모기장(Interceptor®)과 비교했습니다. 이러한 살충 처리 모기장은 모두 WHO의 매개체 방제 사전 인증 목록에 포함되어 있습니다. 각 모기장의 자세한 특성은 아래에 제시되어 있습니다.
2020년 3월, 베냉 남부 주(Zou) 현의 오두막 마을에서 대규모 현장 사용 모기장 배포 캠페인이 실시되어 오두막에서의 시범 연구가 진행되었습니다. Interceptor®, Royal Guard® 및 Interceptor® G2 모기장은 Kove, Zagnanado 및 Ouinhi 지역의 무작위로 선정된 클러스터에서 수집되었으며, 이는 이중 살충 처리 모기장의 역학적 효과를 평가하기 위한 클러스터 무작위 대조 시험(RCT) 내에 포함된 내구성 관찰 연구의 일환이었습니다. PermaNet® 3.0 모기장은 Jija 및 Bohicon 지역 인근의 Avokanzun 마을(북위 7°20′, 동경 1°56′)에서 수집되어 2020년 국가 말라리아 통제 프로그램의 대규모 캠페인 기간 동안 RCT 클러스터 모기장과 동시에 배포되었습니다. 그림 1은 실험 오두막 부지와 관련하여 다양한 유형의 살충 처리 모기장이 수집된 연구 클러스터/마을의 위치를 보여줍니다.
본 연구는 보급 후 12개월, 24개월, 36개월 시점에 가정에서 회수한 Interceptor®, PermaNet® 3.0, Royal Guard® 및 Interceptor® G2 ITN의 곤충학적 성능을 비교하기 위해 시범 가옥 시험을 실시했습니다. 매년, 노후화된 ITN의 성능을 각 유형의 새 모기장 및 무처리 모기장과 비교했습니다. 매년, 노후화된 ITN 샘플 54개와 새 ITN 샘플 6개를 각 유형별로 준비하여 1~2개의 가옥에서 매일 처리군을 교체하며 시험을 진행했습니다. 각 가옥 시험 전에, 각 유형의 노후화된 모기장의 평균 다공성 지수를 WHO 권장 사항에 따라 측정했습니다. 일상적인 사용으로 인한 마모를 시뮬레이션하기 위해 모든 새 살충 처리된 모기장과 처리되지 않은 대조군 모기장에는 WHO 권장 사항에 따라 긴 측면 패널에 각각 2개, 짧은 측면 패널에 각각 1개씩, 총 6개의 4 x 4cm 구멍을 뚫었습니다. 모기장은 지붕판 가장자리를 밧줄로 묶어 오두막 벽 위쪽 모서리에 박은 못에 고정하여 오두막 내부에 설치했습니다. 각 오두막 실험에서 다음과 같은 처리들을 평가했습니다.
야외에서 사용된 모기장을 회수한 해에 실험용 오두막에서 평가했습니다. 오두막 실험은 동일한 장소에서 2021년 5월부터 9월, 2022년 4월부터 6월, 그리고 2023년 5월부터 7월까지 진행되었으며, 모기장은 각각 12개월, 24개월, 36개월 후에 회수했습니다. 각 실험은 완전한 처리 주기(9주 동안 54일 밤) 동안 진행되었으며, 12개월 실험의 경우 모기 표본 크기를 늘리기 위해 두 번의 연속적인 처리 주기를 수행했습니다. 라틴방격법 설계에 따라, 오두막 위치 효과를 통제하기 위해 실험용 오두막 간에 처리 조건을 매주 교체했으며, 개별 숙주에 대한 모기 유인력의 차이를 통제하기 위해 자원 봉사자는 매일 교체했습니다. 모기는 주 6일 채집했으며, 다음 교체 주기 전인 7일째 되는 날에는 모기 재감염을 방지하기 위해 오두막을 청소하고 환기했습니다.
피레트로이드 저항성 아노펠레스 감비아 모기에 대한 실험용 오두막 처리의 주요 효능 평가 지표와 차세대 살충 처리 모기장과 피레트로이드만 함유된 인터셉터® 모기장의 비교는 다음과 같습니다.
피레트로이드 저항성 아노펠레스 감비아 모기에 대한 실험용 오두막 처리의 이차 효능 평가 지표는 다음과 같습니다.
억제율(%) – 처리군으로의 유입률 감소율(미처리군 대비). 계산 방법은 다음과 같습니다.
여기서 Tu는 처리하지 않은 대조군에 포함된 모기의 수이고, Tt는 처리군에 포함된 모기의 수입니다.
이탈률(%) – 치료로 인한 잠재적 자극 때문에 모기가 이탈한 비율을 발코니에서 채집된 모기 수 대비 백분율로 나타낸 것입니다.
흡혈 억제 계수(%)는 무처리 대조군에 비해 처리군에서 흡혈 모기의 비율이 감소한 정도를 나타냅니다. 계산 방법은 다음과 같습니다. 여기서 Bfu는 무처리 대조군의 흡혈 모기 비율이고, Bft는 처리군의 흡혈 모기 비율입니다.
생식률 감소(%) — 처리군에서 생식 능력이 있는 모기의 비율이 무처리 대조군에 비해 감소한 정도. 계산 방법은 다음과 같다. 여기서 Fu는 무처리 대조군의 생식 능력이 있는 모기의 비율이고, Ft는 처리군의 생식 능력이 있는 모기의 비율이다.
WHO는 코베(Covè) 매개체 개체군의 저항성 프로파일 변화를 시간에 따라 모니터링하기 위해 각 실험 오두막 시험이 진행된 해(2021년, 2022년, 2023년)에 시험관 내 및 바이알 생물 검사를 실시하여 연구 대상 살충 처리 모기장(ITN)의 AI(알레르기 감수성)에 대한 감수성을 평가하고 결과 해석에 활용했습니다. 시험관 내 연구에서는 모기를 특정 농도의 알파-사이퍼메트린(0.05%)과 델타메트린(0.05%)으로 처리한 여과지, 그리고 특정 농도의 CFP(100μg/병)와 PPF(100μg/병)로 코팅된 병에 노출시켜 이러한 살충제에 대한 감수성을 평가했습니다. 피레트로이드 저항성의 강도는 모기를 α-사이퍼메트린과 델타메트린의 5배(0.25%) 및 10배(0.50%) 차등 농도에 노출시켜 조사했습니다. 마지막으로, PBO 시너지 효과와 시토크롬 P450 모노옥시게나제(P450) 과발현이 피레트로이드 저항성에 미치는 영향을 평가하기 위해 모기를 다양한 농도의 α-시페르메트린(0.05%)과 델타메트린(0.05%)에 사전 노출시키고, 또한 PBO(4%)에 사전 노출시켰습니다. WHO 튜브 테스트에 사용된 여과지는 말레이시아 과학대학교에서 구입했습니다. CFP와 PPF를 사용한 WHO 생물검정 시험용 바이알은 WHO 권장 사항에 따라 준비했습니다.
생물검정에 사용된 모기는 실험 오두막 근처의 번식지에서 유충 단계에서 채집하여 성충으로 키웠습니다. 각 시점에서 최소 100마리의 모기를 각 처리 조건에 60분 동안 노출시켰으며, 튜브/병당 4개의 반복 실험을 수행했고, 튜브/병 하나당 약 25마리의 모기를 사용했습니다. 피레트로이드와 CFP 노출에는 3~5일 된 굶주린 모기를 사용했고, PPF 노출에는 5~7일 된 흡혈 모기를 사용하여 난자 형성을 유도하고 PPF가 모기 번식에 미치는 영향을 평가했습니다. 대조군으로는 실리콘 오일이 함침된 여과지, 순수 PBO(4%), 아세톤 코팅 병을 사용하여 병행 노출 실험을 수행했습니다. 노출이 끝난 후, 모기를 처리하지 않은 용기로 옮기고 10%(w/v) 포도당 용액에 적신 솜에 노출시켰습니다. 피레트로이드 노출 24시간 후, 그리고 CFP 및 PPF 노출 후 72시간 동안 24시간 간격으로 사망률을 기록했습니다. PPF에 대한 감수성을 평가하기 위해, PPF에 노출되어 생존한 모기와 이에 상응하는 음성 대조군을 지연 사망률 기록 후 해부하고, 복합 현미경을 사용하여 난소 발달을 관찰하고, Christophers의 알 발달 단계에 따라 수정 능력을 평가했습니다[28, 30]. 알이 Christophers 5단계까지 완전히 발달한 경우, 해당 모기는 수정 능력이 있는 것으로 분류했고, 알이 완전히 발달하지 않고 1~4단계에 머물러 있는 경우, 해당 모기는 불임인 것으로 분류했습니다.
WHO 권장 사항[22]에 명시된 위치에서 매년 각 시점마다 새 그물과 사용 후 그물에서 30 × 30 cm 크기의 조각을 잘라냈습니다. 잘라낸 그물에는 라벨을 붙이고 알루미늄 호일로 감싸서 AI가 직물로 이동하는 것을 방지하기 위해 4 ± 2 °C의 냉장고에 보관했습니다. 그런 다음 그물을 벨기에 왈롱 농업 연구 센터로 보내 화학 분석을 실시하여 사용 기간 동안 총 AI 함량의 변화를 측정했습니다. 사용된 분석 방법(국제 농약 분석 협력 위원회에서 권장하는 방법을 기반으로 함)은 이전에 설명되었습니다[25, 31].
실험용 오두막 시험 데이터의 경우, 각 시험의 각 처리군별로 오두막의 각 구획에 있는 생존/사망, 흡혈/비흡혈, 그리고 가임/불임 모기의 총 개체수를 합산하여 다양한 비율 결과(72시간 사망률, 흡혈, 외부기생, 모기 포획률, 가임률)와 해당 95% 신뢰구간(CI)을 계산했습니다. 이러한 비율 이진 결과에 대한 처리군 간의 차이는 로지스틱 회귀 분석을 사용하여 분석했으며, 개체수 결과에 대한 차이는 음이항 회귀 분석을 사용하여 분석했습니다. 12개월마다 두 번의 처리군 순환 주기가 진행되었고 일부 처리군은 여러 시험에 걸쳐 시험되었기 때문에 모기 침투율 분석은 각 처리군이 시험된 일수를 고려하여 조정했습니다. 또한 모든 시점에 대한 단일 추정치를 얻기 위해 각 결과에 대한 새로운 살충 처리 모기장(ITN)의 효과를 분석했습니다. 치료라는 주요 설명 변수 외에도, 각 모델에는 개별 수면자와 오두막의 매력도 차이, 계절성, 모기장 설치 여부, 그리고 과도한 분산으로 인한 변동을 통제하기 위해 오두막, 수면자, 시험 기간, ITN 개구 지수, 그리고 날짜를 고정 효과로 포함시켰습니다. 회귀 분석을 통해 신세대 ITN이 피레트로이드계 살충제만 함유된 Interceptor® 모기장과 비교했을 때 모기 사망률과 번식력이라는 주요 결과에 미치는 영향을 추정하기 위한 조정된 오즈비(OR)와 해당 95% 신뢰 구간을 산출했습니다. 또한, 모델에서 얻은 p값을 사용하여 주요 및 보조 결과의 모든 쌍별 비교에서 5% 유의수준에서의 통계적 유의성을 나타내는 기호를 지정했습니다. 모든 회귀 분석은 Stata 버전 18을 사용하여 수행했습니다.
코베세 지역 매개체 개체군의 감수성은 세계보건기구(WHO) 권고 사항에 따라 시험관 내 및 병 생물검정에서 관찰된 사망률과 번식력을 기반으로 해석되었습니다. 화학 분석 결과는 살충 처리 모기장(ITN) 조각의 총 활성 성분(AI) 함량을 제공했으며, 이를 이용하여 매년 각 시점에서 새 모기장과 비교하여 사용 후 모기장의 AI 잔류율을 계산했습니다. 모든 데이터는 표준화된 양식에 수기로 기록한 후 Microsoft Excel 데이터베이스에 이중 입력했습니다.
베냉 보건부 윤리위원회(승인 번호 6/30/MS/DC/DRFMT/CNERS/SA), 런던 위생열대의학대학원(LSHTM) 윤리위원회(승인 번호 16237), 그리고 세계보건기구(WHO) 윤리위원회(승인 번호 ERC.0003153)는 자원자를 대상으로 한 소규모 시험 연구를 승인했습니다. 모든 자원자는 연구 참여 전에 서면 동의서를 제출했습니다. 모든 자원자는 말라리아 위험을 줄이기 위해 무료로 화학적 예방 요법을 받았으며, 시험 기간 내내 간호사가 상주하여 발열이나 시험 제품에 대한 부작용이 발생하는 자원자를 평가했습니다.
실험 오두막에서 얻은 전체 결과는 각 실험 그룹별 생존/사망, 굶주림/흡혈, 번식 가능/불임 모기의 총 수를 요약한 내용과 기술 통계를 포함하여 보충 자료(표 S1)로 제공됩니다.
베냉 코와에 있는 실험 오두막에서 피레트로이드계 살충제에 내성을 가진 야생 아노펠레스 감비아 모기의 흡혈이 억제되었습니다. 처리하지 않은 대조군과 새로운 모기장을 사용한 실험 데이터를 통합하여 단일 효능 추정치를 도출했습니다. 로지스틱 회귀 분석 결과, 동일한 문자가 있는 열은 5% 유의수준(p > 0.05)에서 통계적으로 유의미한 차이가 없었습니다. 오차 막대는 95% 신뢰 구간을 나타냅니다.
베냉 코와에 있는 실험 오두막에 들어온 야생 피레트로이드 저항성 아노펠레스 감비아 모기의 사망률. 무처리 대조군과 새로운 모기장을 사용한 실험 데이터를 통합하여 효능에 대한 단일 추정치를 도출했습니다. 로지스틱 회귀 분석 결과, 동일한 문자가 있는 열은 5% 유의수준(p > 0.05)에서 통계적으로 유의미한 차이가 없었습니다. 오차 막대는 95% 신뢰 구간을 나타냅니다.
오즈비는 신세대 모기장과 피레트로이드계 살충제만 사용한 모기장의 사망률 차이를 나타냅니다. 점선은 오즈비가 1인 경우로, 사망률에 차이가 없음을 의미합니다. 오즈비가 1보다 크면 신세대 모기장에서 사망률이 더 높다는 것을 나타냅니다. 신세대 모기장의 효과에 대한 단일 추정치를 산출하기 위해 여러 시험의 데이터를 통합했습니다. 오차 막대는 95% 신뢰 구간을 나타냅니다.
Interceptor®는 테스트된 모든 ITN 중에서 가장 낮은 사망률을 보였지만, 현장 사용으로 인한 노화는 매개체 사망률에 부정적인 영향을 미치지 않았습니다. 실제로 새 Interceptor®의 사망률은 12%였지만, 현장 사용으로 인한 노화된 모기장은 12개월(17%, p=0.006)과 24개월(17%, p=0.004) 후에는 사망률이 약간 개선되었다가 36개월 후에는 새 모기장과 비슷한 수준(11%, p=0.05)으로 돌아왔습니다. 이와 대조적으로, 차세대 살충 처리 모기장의 사망률은 설치 후 시간이 지남에 따라 점차 감소했습니다. 이러한 감소는 Interceptor® G2에서 가장 두드러지게 나타났는데, 새 모기장의 사망률은 58%였지만 12개월 후에는 36%로 감소했습니다(p < 0.001).< 0.001), 24개월 후 31% (p< 0.001), 그리고 36개월 후에는 20% (p)(< 0.001). 새로운 PermaNet® 3.0은 사망률을 37%로 감소시켰으며, 12개월 후에도 20%로 유의미하게 감소시켰습니다(p < 0.001).< 0.001), 24개월 후 16% (p< 0.001), 그리고 36개월 시점에서 18% (p)< 0.001). Royal Guard®에서도 유사한 경향이 관찰되었는데, 새로운 메쉬를 사용한 결과 사망률이 33% 감소했으며, 12개월 후에는 21%로 유의미하게 감소했습니다(p < 0.001).< 0.001), 24개월 후 17% (p< 0.001) 및 36개월 후 15% (p)< 0.001).
베냉 콰에 있는 실험 오두막에 들어온 야생 피레트로이드 저항성 아노펠레스 감비아 모기의 번식력 감소. 처리하지 않은 대조군과 새로운 모기장을 사용한 실험 데이터를 통합하여 효능을 단일 추정치로 산출했습니다. 동일한 문자로 표시된 막대는 로지스틱 회귀 분석 결과 5% 유의수준(p > 0.05)에서 통계적으로 유의미한 차이가 없었습니다. 오차 막대는 95% 신뢰 구간을 나타냅니다.
오즈비는 신세대 모기장과 피레트로이드계 살충제만 사용한 모기장을 비교했을 때 출산율의 차이를 나타냅니다. 점선은 오즈비가 1인 경우로, 출산율에 차이가 없음을 의미합니다.< 1은 신세대 모기장이 출산율 감소에 더 큰 효과를 나타낸다는 것을 의미합니다. 신세대 모기장의 효과는 여러 시험 결과를 통합하여 단일 효과 추정치를 산출했습니다. 오차 막대는 95% 신뢰 구간을 나타냅니다.
게시 시간: 2025년 2월 17일