《Infectious Diseases》:Wolbachia releases for dengue control: why the evidence supports a pause and independent re-evaluation
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背景 埃及伊蚊(Aedes aegypti)是登革热和其他虫媒病毒的主要传播媒介,其全球发病率持续上升。为此,释放感染了wMel品系沃尔巴克氏菌(Wolbachia pipientis)的埃及伊蚊,已被作为一种可持续的、可阻断传播的策略来遏制虫媒病毒病。
目标
背景 埃及伊蚊(Aedes aegypti)是登革热和其他虫媒病毒的主要传播媒介,其全球发病率持续上升。为此,释放感染了wMel品系沃尔巴克氏菌(Wolbachia pipientis)的埃及伊蚊,已被作为一种可持续的、可阻断传播的策略来遏制虫媒病毒病。
目标 本研究旨在重新评估wMel-沃尔巴克氏菌(Wolbachia)干预措施在现实世界中的表现,评估其在多样化现场条件下的流行病学影响和持久性。
方法 本研究综合了同行评审出版物、项目文件以及大规模沃尔巴克氏菌(Wolbachia)部署国家(包括巴西、哥伦比亚、越南和印度尼西亚)的常规监测系统的证据。利用国家和市级数据集及官方报告,研究人员检查了登革热发病率的时序模式、蚊群中沃尔巴克氏菌感染频率以及相关的环境和操作因素。
结果 在不同环境中,wMel-沃尔巴克氏菌(Wolbachia)的部署与高度可变的流行病学结果相关,包括在部署后登革热传播持续存在或重新出现的地区。现场数据显示,当地埃及伊蚊种群中的沃尔巴克氏菌(Wolbachia)感染发生丢失或显著下降,并且在释放区内出现了登革热疫情。可用于独立分析的基础数据获取有限。来自媒介-病原体系统的理论和经验证据表明,部分传播阻断可能会施加选择压力,从而有利于传播性或毒力更强的病毒变体。
结论 现有的证据并不支持在多样化的生态和操作背景下,无条件地扩大wMel-沃尔巴克氏菌(Wolbachia)释放规模,将其作为一项稳健的长期登革热控制策略。因此,在进一步推广之前,有必要对持续和计划中的部署实施全球暂停,并对该策略的有效性、安全性和可持续性进行独立、透明、基于科学的重新评估。
引言 埃及伊蚊(Aedes aegypti)是包括登革热、基孔肯雅热、城市黄热病和寨卡病毒在内的多种虫媒病毒的主要全球传播媒介。登革热发病率近年来急剧上升,这可能是由于公共卫生系统资金不足、气候变化、城市化以及人类流动性增加共同作用的结果,这些因素都促进了蚊媒和病原体分布范围的扩大。由于疫苗的覆盖范围仍然有限,媒介控制仍然是减少虫媒病毒传播的关键策略。然而,传统方法如使用杀虫剂、清理孳生地和幼虫控制等措施在遏制疫情方面面临挑战。促成因素可能包括杀虫剂应用的技术限制、媒介抗性、社区参与不一致、干预覆盖范围不足和/或隐蔽孳生地的存在。
世界蚊子计划(World Mosquito Program, WMP)推广了一种替代方法,即释放感染了wMel品系沃尔巴克氏菌(Wolbachia pipientis)的埃及伊蚊。实验室研究表明,感染wMel的蚊子传播虫媒病毒的能力降低,并且细菌可稳定遗传给后代。细胞质不亲和性(Cytoplasmic Incompatibility, CI)可进一步加速沃尔巴克氏菌在蚊群中的传播,这为可持续、低成本的公共卫生影响提供了理论上的潜力。
尽管前景看好,长期的现实世界数据引发了人们对沃尔巴克氏菌干预措施的一致性和持久性的担忧。在此分析中,研究人员重新评估了来自多个国家的已发表文献和现场证据,强调了关键的操作和生物学挑战,并建议引入独立的评估机制来评估该策略的有效性、安全性和可持续性。
方法 研究人员从先前已发表的同行评审研究中获取了主要证据,并补充了公开可用的监测数据集、项目文件和官方报告,以审查已进行沃尔巴克氏菌部署地区的流行病学模式。具体获取了WMP的部署总结和项目材料、哥伦比亚的常规登革热病例计数、巴西里约热内卢报告的登革热病例、巴西的气象数据、贝洛奥里藏特的登革热情况报告以及巴西政府关于沃尔巴克氏菌蚊子生物工厂的新闻稿。
本研究对来自多个沃尔巴克氏菌部署点的流行病学和昆虫学数据进行了比较性综合分析。研究地点根据有文件记录的wMel感染埃及伊蚊的释放情况以及公开数据的可用性进行选择。研究人员利用常规监测数据检查了登革热的发病率趋势,并在可能的情况下,与部署前后的时期以及附近未部署区域进行了比较。在可获得的情况下,将报告的蚊群中沃尔巴克氏菌流行率与流行病学趋势一并考虑。
结果
研究人员评估了在多个进行大规模部署的地点,wMel 沃尔巴克氏菌部署后报告的流行病学结果的一致性。每个案例均采用标准化框架呈现,包括:(i) 沃尔巴克氏菌部署的既往证据和报告结果;(ii) 干预区域和附近对照区域(如可用)的登革热发病率;(iii) 地点特定的局限性和遗留问题。研究中讨论的各部署点的关键指标,包括释放规模、报告的沃尔巴克氏菌流行率和流行病学结果,已在论文表格1中进行了总结,以方便跨区域比较。
哥伦比亚:贝洛、麦德林和伊塔圭 哥伦比亚城市贝洛、麦德林和伊塔圭在实施沃尔巴克氏菌干预后,据报告登革热发病率显著降低。这些部署涉及大规模释放感染wMel品系的埃及伊蚊,并被作为该策略对登革热传播潜在影响的一个成功范例加以推广。然而,对所研究城市流行病学历史的详细审查显示,在引入wMel品系之前,登革热发病率已经在下降。此外,在wMel未能成功建立的社区,登革热发病率同样较低。2024年,所有三个城市都经历了登革热的显著回潮。这些发现凸显了关于沃尔巴克氏菌部署在这些地区流行病学影响的重要不确定性,并表明需要进一步独立评估以阐明沃尔巴克氏菌建立与登革热减少之间的因果关系。
巴西:尼泰罗伊 在巴西,基于沃尔巴克氏菌的项目在尼泰罗伊启动。该市感染wMel沃尔巴克氏菌的埃及伊蚊释放始于2015年,并逐步扩大,直至2023年实现全市覆盖。世界蚊子计划的报告强调登革热病例减少了90%,并将尼泰罗伊描述为“第一个受到沃尔巴克氏菌保护而免受登革热的城市”。然而,对区域流行病学数据的仔细审查使这一解释变得模糊。2020年至2023年间,尼泰罗伊的登革热发病率确实较低,但同期里约热内卢州的许多城市也观察到了类似较低的水平。特别是,未接收沃尔巴克氏菌释放的邻近城市圣贡萨洛表现出了类似的登革热发病模式。这种相似性表明,更广泛的区域因素,而非单独的沃尔巴克氏菌干预,可能促成了观察到的登革热病例下降。2024年,尼泰罗伊经历了十年来最大的疫情,其发病率几乎是圣贡萨洛的两倍。对两座城市年龄特异性数据的比较显示,14岁以下儿童在两地报告的登革热病例总数中所占比例相似。由于这个年龄段的儿童不太可能定期在不同城市间通勤,其人口比例与登革热病例比例之间的紧密匹配表明,大多数感染可能是在各自城市内获得的,而非通过日常旅行输入。综上所述,这些观察结果引发了对沃尔巴克氏菌部署在多大程度上促成了尼泰罗伊登革热减少的疑问。
巴西:里约热内卢 在里约热内卢市,2018年至2020年间进行了一次大规模的沃尔巴克氏菌部署,在众多社区释放了近7000万只感染wMel沃尔巴克氏菌的蚊子。释放规模远大于典型的wMel释放方案,旨在促进沃尔巴克氏菌在当地蚊群中的建立,作为更广泛的登革热控制策略的一部分。尽管释放规模巨大,蚊群中的沃尔巴克氏菌流行率未能超过被认为是稳定建立和有效抑制登革热所需的60%阈值。当该市在2024年经历重大登革热疫情时,接受沃尔巴克氏菌处理的区域与未处理社区的发病率几乎相同,没有证据表明存在保护效应。进一步的分析加强了对干预措施流行病学影响的担忧。一项检查2023年5月至2024年4月数据的研究发现,wMel基因渗入没有带来保护效应;值得注意的是,沃尔巴克氏菌流行率在50%至70%之间与登革热发病率增加13%–15%相关。这些发现凸显了在现实条件下干预措施有效性的重要不确定性,并强调了对大型城市环境中沃尔巴克氏菌部署进行进一步独立评估的必要性。
越南:芽庄市 在越南,作为评估wMel品系在当地蚊群中建立可行性的现场试验的一部分,在芽庄市的多个地点释放了感染沃尔巴克氏菌的埃及伊蚊。初步结果看起来很有希望,在一些干预区域,蚊群中的沃尔巴克氏菌流行率迅速建立至接近100%。然而,随后的季节性监测揭示了重要变化。在经历高温夏季后,三个试验区域中有两个区域的沃尔巴克氏菌流行率崩溃且未能恢复。作者认为,幼虫孳生地水温升高可能影响沃尔巴克氏菌的母系传播,导致当地蚊群感染率逐渐下降。这些发现强调了wMel品系的热敏感性及其在炎热热带环境中的潜在脆弱性。尽管有这些观察结果,在夏季气温极高的地区,wMel沃尔巴克氏菌的部署仍在继续扩大,引发了关于在此类环境条件下干预措施长期稳定性的疑问。
印度尼西亚:日惹随机对照试验 在日惹进行的随机对照试验仍然是引用最频繁的证明基于沃尔巴克氏菌的蚊子释放对登革热传播潜在影响的演示之一。在该研究中,wMel感染的埃及伊蚊被部署在指定的干预区域,而其他区域作为对照,以便比较处理和未处理区域之间的登革热发病率。该试验报告,在释放了沃尔巴克氏菌感染蚊子的区域,登革热发病率降低了77%。这些结果常被解读为支持该干预措施在现场条件下有效性的有力证据,并在推动沃尔巴克氏菌控制项目的全球扩张中发挥了重要作用。然而,一些方法学问题限制了对这些发现的更广泛解读。值得注意的是,(i) 该试验缺乏盲法和安慰剂对照,(ii) 参与者招募不平衡,严重偏向儿童,以及 (iii) 研究中期因登革热病例数意外偏低而修改了方案。此外,与其他流行地区的经验相比,沃尔巴克氏菌的建立异常迅速,这引发了对背景媒介控制工作或当地生态差异的疑问。尽管印度尼西亚的试验在特定条件下提供了有价值的数据,但其缺乏足够的稳健性以进行泛化。
讨论 上述案例研究说明了在不同生态和操作环境下部署wMel感染的埃及伊蚊后观察到的结果。尽管一些地点最初报告了有希望的登革热发病率降低,但对流行病学趋势和昆虫学数据的仔细检查揭示了沃尔巴克氏菌建立和疾病结果方面的巨大变异性。这些差异可能反映了虫媒病毒、埃及伊蚊和人类宿主之间复杂的相互作用,这些相互作用受到遗传和环境因素的双重影响。不同的遗传背景,以及温度、其他非人类病原体的存在与否、营养可用性和变异性等一系列环境因素,共同决定了最终的蚊子表型。尽管实验室研究表明其对虫媒病毒有强大的抑制潜力,但现实世界的部署在不同地区产生了不一致的结果。
沃尔巴克氏菌建立的环境限制 环境因素,特别是温度,会强烈影响基于沃尔巴克氏菌干预措施的稳定性和有效性。wMel品系沃尔巴克氏菌对高温敏感。实验研究表明,当蚊子在26°C至37°C的波动温度下发育时,沃尔巴克氏菌密度最多可降低两个数量级。这种降低损害了细菌延缓蚊子体内登革热病毒复制的能力,削弱了垂直传播,并可能使雄性蚊子恢复与未感染雌性的相容性,从而限制了沃尔巴克氏菌的传播。里约热内卢的现场观察表明,在2023年至2024年间,有超过90天气温超过35°C,尽管持续释放,蚊群中的沃尔巴克氏菌流行率下降至40%以下,有时接近20%。目前依赖定性PCR检测的监测方法可能无法检测到可能损害病毒阻断能力的细菌密度降低。这些发现表明,热敏感性代表了在热带环境中使用wMel品系的一个重要操作限制,并可能部分解释了在不同部署点观察到的变异性。
不完全阻断下病毒进化的可能性 登革热等RNA病毒具有高突变率,沃尔巴克氏菌的部分阻断可能会产生选择压力,有利于能够在受感染蚊子体内更有效复制的病毒株。与此担忧一致,实验室和现场研究表明,登革热病毒仍然可以感染wMel感染的埃及伊蚊并在其中传播,特别是在沃尔巴克氏菌密度因高温等环境压力条件而降低时。此外,当蚊子直接以病毒血症期的登革热患者为食时,登革热病毒在wMel感染的昆虫体内传播并可在其唾液中被检测到,这表明,如Carrington等人所示,这些蚊子仍然具有传播能力。Carrington等人研究表明,尽管wMel感染蚊子的唾液病毒检出平均时间长于野生型蚊子,但一些感染更早到达唾液。在更高的血浆病毒血症水平下,wMel感染蚊子唾液中含有病毒的比例显著增加。这些发现表明,在某些条件下,沃尔巴克氏菌可能无法完全阻断传播,并可能有利于能够克服部分阻断的病毒变体。进一步支持这种可能性的是,Flores等人在埃及伊蚊中证明了登革热病毒1型在沃尔巴克氏菌选择压力下的基因组进化,这表明病毒对不完全阻断存在潜在的适应。类似的现象已在另一个媒介传播系统中观察到:在引入瓦螨作为新的传播媒介后,蜜蜂的残翅病毒(Deformed Wing Virus, DWV)变得高度致病。综上所述,这些发现强调了在系统地收集和独立评估更多的病毒学、昆虫学和流行病学数据之前,有必要暂停进一步扩大沃尔巴克氏菌部署的重要性。仔细的重新评估对于确保未来部署在不同生态和流行病学环境下既安全又有效至关重要。
透明度、数据获取与独立评估 当前WMP项目需要改进的一个重要领域是数据的透明度和独立评估。现场结果通常以零散的方式报告,详细的流行病学和昆虫学数据集公开获取有限,独立评估的机会仍然不常见。透明度缺失的一个例子是在巴西米纳斯吉拉斯州首府贝洛奥里藏特部署wMel感染蚊子的情况。自2020年以来,释放范围大幅扩大,覆盖了该市约20%的人口。尽管进行了干预,贝洛奥里藏特在2024年经历了五年来最大的登革热疫情,确诊病例超过13万例——发病率约为每10万人3000例——与之前四年总和相比,登革热相关死亡人数增加了700%以上。迄今为止,尚无独立的公开分析评估这些流行病学结果是否与该市wMel沃尔巴克氏菌部署的空间分布相关。尽管如此,巴西政府已宣布追加数千万美元投资,以在全国范围内扩大沃尔巴克氏菌项目。如果在贝洛奥里藏特正在进行的部署显示其保护效益有限或没有,那么在进行独立评估之前,应重新考虑释放。公共卫生投资应优先考虑那些在减轻疾病负担和改善人口健康结果方面具有可证明有效性的策略。
结论 本文综述的关于wMel感染埃及伊蚊实施的证据,凸显了几个值得仔细考虑的挑战。来自多个部署点的现场观察揭示了沃尔巴克氏菌建立的不一致性、对登革热传播的不同影响以及与温度等环境条件相关的脆弱性。此外,病毒不完全阻断的可能性以及独立的公开评估的有限可用性,对当前沃尔巴克氏菌部署项目的长期有效性和监督提出了重要问题。综上所述,这些发现表明,wMel干预措施的持续扩展需要谨慎的独立评估。在没有进行稳健和透明评估的情况下,继续释放wMel感染的蚊子可能并非最有效的公共卫生策略。因此,我们呼吁在全球范围内暂停正在进行的和计划中的沃尔巴克氏菌部署,直到一个独立、透明的科学审查能够严格评估该方法的有效性、安全性和长期可持续性。