Abstract Background Attractive Targeted Sugar Baits (ATSBs) offer a complementary vector control strategy to interventions targeting blood feeding or larval control by attacking the sugar feeding behaviour of adult mosquitoes using an attract-and-kill approach. Western Zambia was the first location to receive and deploy ATSB Sarabi version 1.2 stations in a Phase III cluster randomized controlled trial. This paper describes ATSB station installation, monitoring, removal, and disposal, quantifies ATSB station coverage, and reports major reasons for ATSB station replacement. Methods ATSB stations were deployed during two annual transmission seasons, through scheduled installation and removal campaigns. During deployment, monitoring was conducted per protocol to maintain high coverage of the ATSB stations in good condition. Routine monitoring visits during the trial captured details on ATSB station damage necessitating replacement following pre-defined replacement criteria. Annual cross-sectional household surveys measured ATSB station coverage during peak malaria transmission. Results A total of 67,945 ATSB stations were installed in Year 1 (41,695 initially installed+ 26,250 installed during monitoring) and 69,494 ATSB stations were installed in Year 2 (41,982 initially installed+ 27,512 installed during monitoring) across 35 intervention clusters to maintain high coverage of two ATSB stations in good condition per eligible household structure. The primary reasons for ATSB station replacement due to damage were holes/tears and presence of mold. Cross-sectional household surveys documented high coverage of ATSB stations across Year 1 and Year 2 with 93.1% of eligible structures having ≥ 2 ATSB stations in any condition. Discussion ATSB station deployment and monitoring efforts were conducted in the context of a controlled cRCT to assess potential product efficacy. Damage to ATSB stations during deployment required replacement of a subset of stations. High coverage of eligible structures was maintained over the two-year study despite replacement requirements. Additional research is needed to better understand the impact of damage on ATSB station effectiveness under programmatic conditions, including thresholds of threats to physical integrity and biological deterioration on product efficacy. Conclusions Optimizing ATSB stations to address causes of damage and conducting implementation research to inform optimal delivery and cost-effective deployment will be important to facilitate scale-up of ATSB interventions.

Abstract Background The primary vector control interventions in Zambia are long-lasting insecticidal nets and indoor residual spraying. Challenges with these interventions include insecticide resistance and the outdoor biting and resting behaviours of many Anopheles mosquitoes. Therefore, new vector control tools targeting additional mosquito behaviours are needed to interrupt transmission. Attractive targeted sugar bait (ATSB) stations, which exploit the sugar feeding behaviours of mosquitoes, may help in this role. This study evaluated the residual laboratory bioefficacy of Westham prototype ATSB® Sarabi v.1.2.1 Bait Station (Westham Ltd., Hod-Hasharon, Israel) in killing malaria vectors in Western Province, Zambia, during the first year of a large cluster randomized phase-III trial (Clinical Trials.gov Identifier: NCT04800055). Methods This was a repeat cross-sectional study conducted within three districts, Nkeyema, Kaoma, and Luampa, in Western Province, Zambia. The study was conducted in 12 intervention clusters among the 70 trial clusters (35 interventions, 35 controls) between December 2021 and June 2022. Twelve undamaged bait stations installed on the outer walls of households were collected monthly (one per cluster per month) for bioassays utilizing adult female and male Anopheles gambiae sensu stricto (Kisumu strain) mosquitoes from a laboratory colony. Results A total of 84 field-deployed ATSB stations were collected, and 71 ultimately met the study inclusion criteria for remaining in good condition. Field-deployed stations that remained in good condition (intact, non-depleted of bait, and free of dirt as well as mold) retained high levels of bioefficacy (mean induced mortality of 95.3% in males, 71.3% in females, 83.9% combined total) over seven months in the field but did induce lower mortality rates than non-deployed ATSB stations (mean induced mortality of 96.4% in males, 87.0% in females, 91.4% combined total). There was relatively little variation in corrected mortality rates between monthly rounds for those ATSB stations that had been deployed to the field. Conclusion While field-deployed ATSB stations induced lower mortality rates than non-deployed ATSB stations, these stations nonetheless retained relatively high and stable levels of bioefficacy across the 7-month malaria transmission season. While overall mean mosquito mortality rates exceeded 80%, mean mortality rates for females were 24 percentage points lower than among males and these differences merit attention and further evaluation in future studies. The duration of deployment was not associated with lower bioefficacy. Westham prototype ATSB stations can still retain bioefficacy even after deployment in the field for 7 months, provided they do not meet predetermined criteria for replacement.

Community acceptance is an important criterion to assess in community trials, particularly for new tools that require high coverage and use by a target population. Installed on exterior walls of household structures, the attractive targeted sugar bait (ATSB) is a new vector control tool designed to attract and kill mosquitoes. ATSBs were evaluated in Western Zambia during a two-year cluster randomized controlled trial to assess the efficacy of ATSBs in reducing malaria transmission. Community acceptance of ATSBs was critical for successful trial implementation. A community engagement strategy outlined activities and key messages to promote acceptance. Annual cross-sectional surveys, conducted during the peak transmission period, assessed households for presence of ATSBs as well as perceived benefits, concerns, and willingness to use ATSBs. Sixteen focus group discussions and 16 in-depth interviews, conducted at the end of each ATSB station deployment period, obtained a range of perceptions and household experiences with ATSB stations, as well as ITN use in the context of ATSB deployment. Methods used during the study to promote acceptance and continued use of ATSBs were effective in achieving greater than 90% coverage, a high (greater than 70%) level of perceived benefits, and fewer than 10% of households reporting safety concerns. Common facilitators of acceptance included the desire for protection against malaria and reduction of mosquitoes, trust in health initiatives, and understanding of the product. Common barriers to acceptance included misconceptions of product impact on mosquitoes, continued cases of malaria, association with satanism, and damage to household structures. Future use of the ATSB intervention will likely require activities that foster community acceptance before, during, and after the intervention is introduced. Additional research may be needed to understand the impact of different levels of community engagement on ATSB station coverage, ATSB station perception, and ITN use. There was high acceptance of ATSB stations during the trial in Western Zambia. Continuous and intense community engagement efforts contributed to sustained ATSB coverage and trust in the product. Acceptance of ATSBs during programmatic delivery requires further research.

Abstract Background Attractive targeted sugar bait (ATSB) stations are a novel tool with potential to complement current approaches to malaria vector control. To assess the public health value of ATSB station deployment in areas of high coverage with standard vector control, a two-arm cluster-randomized controlled trial (cRCT) of Sarabi ATSB® stations (Westham Ltd., Hod-Hasharon, Israel) was conducted in Western Province, Zambia, a high-burden location were Anopheles funestus is the dominant vector. The trial included 70 clusters and was designed to measure the effect of ATSBs on case incidence and infection prevalence over two 7-month deployments. Reported here are results of the vector surveillance component of the study, conducted in a subset of 20 clusters and designed to provide entomological context to guide overall interpretation of trial findings. Methods Each month, 200 paired indoor-outdoor human landing catch (HLC) and 200 paired light trap (LT) collections were conducted to monitor An. funestus parity, abundance, biting rates, sporozoite prevalence, and entomological inoculation rates (EIR). Results During the study 20,337 female An. funestus were collected, 11,229 from control and 9,108 from intervention clusters. A subset of 3,131 HLC specimens were assessed for parity: The mean non-parous proportion was 23.0% (95% CI 18.2–28.7%, total n = 1477) in the control and 21.2% (95% CI 18.8–23.9%, total n = 1654) in the intervention arm, an OR = 1.05 (95% CI 0.82–1.34; p = 0.688). A non-significant reduction in LT abundance (RR = 0.65 [95% CI 0.30–1.40, p = 0.267]) was associated with ATSB deployment. HLC rates were highly variable, but model results indicate a similar non-significant trend with a RR = 0.68 (95%CI 0.22–2.00; p = 0.479). There were no effects on sporozoite prevalence or EIR. Conclusions Anopheles funestus parity did not differ across study arms, but ATSB deployment was associated with a non-significant 35% reduction in vector LT density, results that are consistent with the epidemiological impact reported elsewhere. Additional research is needed to better understand how to maximize the potential impact of ATSB approaches in Zambia and other contexts. Trial registration number: This trial was registered with Clinicaltrials.gov (NCT04800055, 16 March 2021).

Abstract Background Indoor residual spraying (IRS) has been implemented to prevent malaria in Zambia for several decades, but its effectiveness has not been evaluated long term and in Vubwi District yet. This study aimed to assess the association between IRS and the malaria burden in Zambia and Vubwi District and to explore the factors associated with refusing IRS. Methods A retrospective study was used to analyze the association between IRS and malaria incidence in Zambia in 2001–2020 and in Vubwi District in 2014–2020 by Spearman correlation analysis. A case-control study was used to explore the factors associated with IRS refusals by households in Vubwi District in 2021. A logistic regression model was performed to identify factors associated with IRS refusals. Results The malaria incidence reached its peak (391/1000) in 2001 and dropped to the lowest (154/1000) in 2019. The annual percentage change in 2001–2003, 2003–2008, 2008–2014, 2014–2018 and 2018–2020 was − 6.54%, − 13.24%, 5.04%, − 10.28% and 18.61%, respectively. A significantly negative correlation between the percentage of population protected by the IRS against the total population in Zambia (coverage) and the average malaria incidence in the whole population was observed in 2005–2020 ( r = − 0.685, P = 0.003) and 2005–2019 ( r = − 0.818, P < 0.001). Among 264 participants (59 in the refuser group and 205 in the acceptor group), participants with specific occupations (self-employed: OR 0.089, 95% CI 0.022–0.364; gold panning: OR 0.113, 95% CI 0.022–0.574; housewives: OR 0.129, 95% CI 0.026–0.628 and farmers: OR 0.135, 95% CI 0.030–0.608 compared to employees) and no malaria case among household members (OR 0.167; 95% CI 0.071–0.394) had a lower risk of refusing IRS implementation, while those with a secondary education level (OR 3.690, 95% CI 1.245–10.989) had a higher risk of refusing IRS implementation compared to those who had never been to school. Conclusions Increasing coverage with IRS was associated with decreasing incidence of malaria in Zambia, though this was not observed in Vubwi District, possibly because of the special geographical location of Vubwi District. Interpersonal communication and targeted health education should be implemented at full scale to ensure household awareness and gain community trust.

Maintaining zero transmission after malaria elimination will be a challenging task for many countries where malaria is still endemic. When local transmission potential is high, and importation of malaria infections continues from neighboring areas with ongoing transmission, malaria programs must develop robust surveillance and outbreak response systems. However, the requirements for such systems remain unclear. Using an agent-based, spatial microsimulation model of two areas in southern Zambia, where elimination efforts are currently underway, we compare the ability of various routine and reactive intervention packages to maintain near-zero prevalence in the face of continued importation. We find that in formerly moderate-transmission areas, high treatment rate of symptomatic malaria is sufficient to prevent reestablishment of malaria. Routine redistributions of insecticide-treated nets and reactive case detection with antimalarial drugs cannot completely compensate for inadequate case management. In formerly high-transmission areas, excellent case management and maintenance of good bednet coverage are both required to prevent resurgence, and outbreak response with antimalarial drugs or additional vector control is also necessary. These results begin to describe the essential criteria for operations that successfully prevent reestablishment of malaria post-elimination and highlight the need for both long-term, sustainable excellence in primary care and comprehensive surveillance that feeds into rapid and flexible outbreak response.Author Summary The global community is working toward malaria elimination, but some areas will eliminate before others. Eliminated areas will need to develop intervention programs capable of preventing imported infections from leading to reestablishment, a particular challenge when transmission was previously very high. Past experience has shown that stopping elimination interventions leads to massive resurgence, but it is unclear which interventions must be continued, which can be stopped to conserve resources, and what new interventions should be deployed. Using a simulation model built to capture malaria transmission and intervention history of two areas that recently made enormous progress toward elimination, we tested how well different intervention programs were able to prevent reestablishment of malaria. We found that treating as many symptomatic cases as possible was the single most important intervention to implement. In some contexts, this intervention alone was sufficient to prevent reestablishment. Other areas with historically higher transmission required maintaining vector control to contain mosquito populations. Localized outbreak response with antimalarial drugs or additional vector control was also necessary and predicted to be a highly efficient use of resources. These findings provide quantitative guidance for policy-makers considering how to stratify eliminated areas and plan new operational modes for the post-elimination era.

ABSTRACT Genomic surveillance of Plasmodium falciparum malaria can provide policy-relevant information about antimalarial drug resistance, rapid diagnostic test failure, and the evolution of vaccine targets. Yet the large and low complexity genome of P. falciparum limits the scope of genomic surveillance, as whole-genome sequencing approaches are costly and targeted approaches are challenging to develop. Moreover, the majority of the morbidity and mortality caused by P. falciparum occurs in sub-Saharan Africa, where resource constraints can make implementing genomic surveillance difficult. Here, we demonstrate a flexible and cost-effective approach for targeted nanopore sequencing of P. falciparum to enable genomic surveillance of malaria in low-resource settings. We release open-source software that facilitates rapid and flexible design of amplicon sequencing panels for P. falciparum , coupled with a simple and cost-effective protocol that uses dried blood spots as input. We use this software to design two amplicon panels. The first, called NOMADS8, targets seven major antimalarial drug-resistance associated genes as well as the highly polymorphic gene msp2 . The second, NOMAD16, incorporates an additional eight genes including the vaccine target csp and genes coding for the antigens detected in rapid diagnostic tests, hrp2 and hrp3 . The panels generate reads between 3 to 4kbp that span the entire coding sequence of most target genes. We validate the panels and protocol on mock and field samples, demonstrating robust sequencing coverage across targets, high single-nucleotide polymorphism calling accuracy within coding sequences, and the ability to explore the within-sample diversity of mixed P. falciparum infections.