自第二次世界大战期间为驻扎在疟疾高发国家的士兵发明以来，研究人员一直在努力精确确定DEET实际上如何影响蚊子。过去，研究人员分析了驱虫剂的化学结构，研究了更容易处理的昆虫如果蝇的反应，并尝试了在青蛙卵内生长的转基因蚊子气味受体。然而，按蚊对DEET和其他驱虫剂的神经反应在很大程度上仍然未知，因为直接研究蚊子本身中嗅觉响应神经元在技术上具有挑战性且劳动密集。
约翰斯·霍普金斯大学的研究人员现在已经将一种基因工程技术应用于传播疟疾的按蚊，使他们能够窥探昆虫鼻子的内部工作原理。
“驱虫剂是一组可以防止蚊子叮咬的神奇气味，但它们实际上是如何工作的还不清楚。使用我们新的工程按蚊菌株，我们终于可以问这个问题，蚊子的嗅觉神经元如何对驱虫剂气味做出反应？”约翰斯·霍普金斯大学医学院Solomon H. Snyder神经科学系神经科学副教授Christopher Potter博士说。
“我们的按蚊结果让我们感到惊讶。我们发现按蚊的嗅觉神经元并没有直接对DEET或其他合成驱虫剂做出反应，而是这些驱虫剂阻止了蚊子能够检测到人体气味。换句话说，这些驱虫剂是在掩盖或隐藏按蚊对我们皮肤气味的感知。”
该小组的研究于10月17日在Current Biology上发表。
“我们发现DEET与皮肤上的化学物质相互作用并掩盖它们，而不是直接驱赶蚊子。这将帮助我们开发以同样方式工作的新驱虫剂，”约翰斯·霍普金斯大学医学院博士后研究员、该论文的第一作者Ali Afify博士说。
当研究人员向蚊子的触角喷出蚊子能检测到的气味，如构成人体气味的化学物质，由该小组设计的在触角中表达的荧光分子会点亮神经元，并由相机记录，显示蚊子的鼻子检测到了信号。
使用这种气味检测装置，研究人员发现不同的气味，包括化学驱虫剂如DEET、天然驱虫剂如柠檬草和在人体气味中发现的化学物质，对神经元有不同的影响。
当研究人员单独向蚊子的触角喷出DEET的气味时，蚊子神经元中的荧光分子没有亮起，这表明蚊子不能直接“闻到”这种化学物质。当暴露于构成人体气味的化学物质时，神经元“像圣诞树一样亮起”，Potter说。值得注意的是，当人体气味与DEET混合，模拟将驱虫剂涂抹在皮肤上的效果时，混合物的神经元反应被缓和，导致反应大大降低。大约是单独人体气味反应的20%。
为了深入了解为什么会发生这种情况，研究人员测量了到达触角的气味分子数量，以找出昆虫响应的“气味”量。他们发现，当与DEET混合时，空气中的人体气味分子数量减少到之前的15%。“因此，我们认为DEET捕获了人体气味并阻止它们到达蚊子，”Afify说。
Potter和他的团队表示，他们怀疑这种效果足以掩盖人体气味，使其永远无法到达蚊子的气味检测器。
调查人员警告说，他们的研究没有解决DEET和类似化学物质可能也作为接触驱虫剂的可能性，可能通过味道或触觉阻止按蚊。该小组也没有研究DEET对其他蚊子种类的影响——研究人员表示他们计划在未来的实验中解决这些问题。
“昆虫的嗅觉非常显著，而且它们的种类繁多，其他类型的蚊子，如能传播寨卡或登革热的埃及伊蚊，实际上可能能够检测到DEET。一个关键的问题是，这种检测是否与排斥有关，或者是否被蚊子视为另一种气味，”Potter说。
研究人员表示，他们还计划研究大脑中负责检测天然气味如柠檬草的特定化学受体。
按蚊是最常见的疟疾寄生虫Plasmodium的传播者，通过受感染的叮咬在人与人之间传播。根据世界卫生组织(WHO)的数据，2017年疟疾估计导致43.5万人死亡。
参与这项研究的其他研究人员包括约翰斯·霍普金斯大学彭博公共卫生学院的Joshua Betz，杜伦大学的Olena Riabinina和弗吉尼亚理工学院和州立大学的Chloé Lahondère。
这项研究由国防部(W81XWH-17-PRMRP)、美国国立卫生研究院过敏与传染病研究所(R01AI137078)、约翰斯·霍普金斯大学2018催化奖、约翰斯·霍普金斯大学疟疾研究所试点基金和约翰斯·霍普金斯大学疟疾研究所博士后奖学金资助。