Promieniowanie UV-C w walce z koronawirusem

Pandemia COVID-19 wywołana wirusem SARS-CoV-2 ma ogromny wpływ na zdrowie i perspektywy gospodarcze na poziomie globalnym. Odnalezienie skutecznych metod powstrzymania  wirusa ma ogromne znaczenie dla ograniczenia jego dalszego rozprzestrzeniania się, ponieważ wirus może być przenoszony drogą kropelkową i może przetrwać wiele godzin poza organizmem. W tym kontekście technologie bezkontaktowej dezynfekcji są wysoce pożądane, a promieniowanie UV, w szczególności UV-C (200–280 nm), jest jedną z najbardziej niezawodnych i powszechnie akceptowanych metod.

Badania przeprowadzone przez włoskich naukowców wykazują efektywność promieniowania UV w inaktywacji koronawirusa SARS-CoV-2.
Potencjalne działanie wirusobójcze promieniowania UV-C na wirus SARS-CoV-2 oceniano eksperymentalnie dla różnych dawek promieniowania i różnych stężeń wirusa. Badano zarówno inaktywację wirusa, jak i jego hamowanie.

Zgodnie z wynikami badań, w przypadku stężenia wirusa, przy którym możliwe jest zakażenie SARS-CoV-2, dawka UV-C wynosząca zaledwie 3,7 mJ/cm2 była wystarczająca do inaktywacji wirusa, a całkowite zahamowanie wszystkich wirusów obserwowano przy dawce 16,9 mJ/cm2. Wyniki te są ważne dla rozwoju nowych metod sterylizacji w celu powstrzymania zakażenia SARS-CoV-2.

Oddziaływanie promieniowania UV-C na wirusy zostało szeroko zbadane, a najczęstszy mechanizm polega na bezpośredniej absorpcji fotonu UV-C przez bazę kwasu nukleinowego i/lub białka kapsydu, prowadzącej do powstania fotoproduktów, które inaktywują wirusa.

Istnieje kilka modeli zestawienia struktury kwasu nukleinowego z dawką wymaganą do inaktywacji wirusa, ale do tej pory nie ma modelu w stu procentach wiarygodnego. Wynika to również z faktu, że pomiary UV-C przeprowadzono przy użyciu różnych wirusów i różnych warunków doświadczalnych. Doprowadziło to do niezwykle szerokiego zakresu wartości dla tego samego wirusa. W przypadku SARS-COV-1 podawane w literaturze wartości wahają się od kilku mJ/cm2 do setek mJ/cm2. Dlatego ważne jest to, aby mieć bezpośrednie dowody wpływu UV-C na SARS-CoV-2 z odpowiednimi dawkami.

Zgodnie z badaniami, replikacja wirusa nie była zaobserwowana przez pierwsze 48 godzin przy najniższym stężeniu wirusa (0,05 MOI) ani w próbkach nietraktowanych, ani naświetlanych promieniowaniem UV-C. Jednak po 6 dniach replikacja wirusa była wyraźnie widoczna w próbkach nienaświetlonych UV-C i została całkowicie zahamowana po napromieniowaniu UV-C nawet przy 3,7 mJ/cm2.
Przy średnim stężeniu wirusa (5 MOI) zaobserwowano skuteczne zmniejszenie liczby kopii, począwszy od dawki 3,7 mJ/cm2. Istotne jest to, liczba kopii nie rosła, co świadczy o skutecznej inaktywacji wirusa. Ocena replikacji wirusa na poziomie wewnątrzkomórkowym dodatkowo potwierdziła działanie przeciwwirusowe UV-C. Dlatego przy takim stężeniu wirusa ekspozycja na minimalną dawkę 3,7 mJ/cm2 skutkuje zmniejszeniem liczby kopii.

Wynik był inny przy największej ilości wirusów (1000 MOI). Replikacja wirusa znacząco zmniejszyła się w sposób zależny od dawki UV-C już po 24 godzinach. Po 48 godzinach stężenie wirusa wzrosło w hodowlach wystawionych na najniższą dawkę UV-C (3,7 mJ/cm2), podczas gdy pozostało stabilne dla dawek 16,9 i 84,4 mJ/cm2.

Wyniki zostały potwierdzone przez ocenę replikacji wirusa na poziomie wewnątrzkomórkowym. Resztkowa ilość wirusa pozostawiona przez dawkę 3,7 mJ/cm2 była zdolna do replikacji i wystarczająca do wywołania infekcji. Dlatego częściowa inaktywacja wirusowego wkładu doprowadziła do zahamowania infekcji. Inaczej jest w przypadku próbek wystawionych na działanie wyższych dawek UV-C, ponieważ w takich warunkach replikacja nie została wykryta.

Podsumowując, promieniowanie UV-C hamuje rozwój SARS-CoV-2, a wyniki zależą zarówno od dawki UV-C, jak i od stężenia wirusa. Rzeczywiście, dla stężeń wirusów typowych dla niskiego poziomu skażonego środowiska zamkniętego i plwociny pacjentów zakażonych COVID-19 wystarczyła bardzo mała dawka poniżej 4 mJ/cm2, aby uzyskać pełną inaktywację wirusa. Przy najwyższym wejściowym stężeniu wirusa (1000 MOI) replikacja wirusa była całkowicie inaktywowana przy dawce powyżej 16,9 mJ/cm2.

Te wyniki pozwalają na właściwe zaprojektowanie i opracowanie skutecznych metod dezynfekcji opartych na promieniowaniu UV, takich jak np. nowoczesne przenośne lampy UV-C, a także pokazują, że nawet małe dawki UV-C są bardzo skuteczne przy odpowiednim stężeniu wirusa.

Źródła:

UV-C irradiation is highly effective in inactivating and inhibiting SARS-CoV-2 replication
Andrea Bianco, Mara Biasin, Giovanni Pareschi, Adalberto Cavalieri, Claudia Cavatorta, Claudio Fenizia, Paola Galli, Luigi Lessio, Manuela Lualdi, Edoardo Redaelli, Irma Saulle, Daria Trabattoni, Alessio Zanutta, Mario Clerici.