Die Universität Hiroshima und Ushio Inc. (Hauptsitz: Tokio, Präsident und CEO: Koji Naito, nachfolgend „Ushio“) haben ein gemeinsames Forschungsprojekt durchgeführt (Forschungstitel: Studie zur desinfizierenden*1 und virusinaktivierenden Wirkung von 222-nm-UV-C-Licht unter Verwendung von Care222®). Im Rahmen dieser Studie untersuchte eine Gruppe von Forschern, darunter Professor Hiroki Ohge von der Abteilung für Infektionskrankheiten der Universitätsklinik Hiroshima und Professor Takemasa Sakaguchi von der Abteilung für Virologie der Graduate School of Biomedical and Health Sciences an der Universität Hiroshima, die Wirkung der Bestrahlung einer SARS-CoV-2-Variante*2 mit der Care222®-Desinfektionstechnologie mit gefiltertem Fern-UVC von Ushio. Die Forschungsergebnisse zeigten, dass die Care222-Technologie bei der Inaktivierung einer SARS-CoV-2-Variante genauso effektiv ist wie bei der Inaktivierung des ursprünglichen SARS-CoV-2-Stammes.
Kurzfassung
Eine Gruppe von Forschern, bestehend aus Assistant Professor Hiroki Kitagawa, Assistant Professor Toshihito Nomura und Professor Hiroki Ohge von der Abteilung für Infektionskrankheiten der Universitätsklinik Hiroshima sowie Professor Takemasa Sakaguchi von der Abteilung für Virologie der Graduate School of Biomedical and Health Sciences an der Universität Hiroshima, bestrahlte eine SARS-CoV-2-Variante mit einem Gerät, das mit der Care222®-Fern-UVC-Technologie von Ushio ausgestattet war, und bestätigte, dass es auf die Variante die gleiche virusinaktivierende Wirkung hat wie auf den ursprünglichen Stamm. Die Care222-Technologie kombiniert eine Excimer-Lampe mit einer Mittenwellenlänge von 222 nm mit einem speziellen optischen Filter, der Wellenlängen oberhalb von 230 nm unterdrückt, die für den Menschen schädlich sein können.
Hintergrund
In einer früheren Studie konnte diese Forschungsgruppe als erste weltweit nachweisen, dass die Care222-Technologie den Originalstamm von SARS-CoV-21) wirksam inaktiviert und dass die Inaktivierungswirkung von der kumulativen Beleuchtungsstärke (UV-Gesamtdosis) abhängt, unabhängig von der verwendeten Beleuchtungsmethode (kontinuierlich, intermittierend usw.).2)
Die Zahl der COVID-Infektionen nimmt in Japan und international zu, da mehrere Varianten von SARS-CoV-2 inzwischen die dominierenden Stämme sind. Diese Varianten sind nachweislich infektiöser und reagieren anders auf COVID-Impfstoffe.3) Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich die Menge an ultraviolettem Licht (UV-C), die zur Inaktivierung des Virus benötigt wird, abschätzen lässt.4) SARS-CoV-2-Varianten haben Mutationen, die während des Kopierens und der Proliferation nur in bestimmten Teilen des Genoms auftreten. Diese Mutationen haben jedoch keinen großen Einfluss auf die Größe des Genoms und die Häufigkeit der Pyrimidinnukleotide,5)*3 die letztlich die Empfindlichkeit des Erregers gegenüber UV-C bestimmen. Zwar ging man davon aus, dass es hinsichtlich der virusinaktivierenden Wirkung von 222-nm-UV-C keine Unterschiede zwischen den Originalstämmen und Varianten geben sollte, allerdings hatte man bislang noch keine Experimente mit Varianten durchgeführt.
Daher führte Ushio zusammen mit Forschern der Abteilung für Infektionskrankheiten der Universitätsklinik Hiroshima und der Abteilung für Virologie der Graduate School of Biomedical and Health Sciences an der Universität Hiroshima ein gemeinsames Forschungsprojekt durch, um die virusinaktivierende Wirkung von 222-nm-UV-C-Licht auf eine SARS-CoV-2-Variante zu überprüfen.
Forschungsmethodik und Ergebnisse
Die Forscher untersuchten die Inaktivierungswirkung von 222-nm-UV-C auf einen klinisch isolierten Stamm von SARS-CoV-2 [N501Y-Mutation(+), E484K-Mutation(-)] (im Folgenden „die N501Y-Variante“) und den ursprünglichen Stamm [N501Y-Mutation(-), E484K-Mutation(-)] (im Folgenden „der ursprüngliche Stamm“).
Jeder SARS-CoV-2-Stamm wurde fünfmal mit 222-nm-UV-C mit einer Dosis von 2, 4 und 6 mJ/cm2 in einer trockenen Umgebung auf Kunststoff bestrahlt, wobei die Inaktivierungswirkung durch Vergleich mit Kontrollproben, die nicht mit 222-nm-UV-C bestrahlt wurden, bewertet wurde. Die Ergebnisse zeigten, dass die Inaktivierungswirkung von 222-nm-UV-C auf die N501Y-Variante und den Originalstamm wie erwartet gleich war (kein signifikanter Unterschied), siehe Abbildung und Tabelle.
| 2 mJ/cm2 | 4 mJ/cm2 | 6 mJ/cm2 | |
| ursprünglicher Stamm | 2,65 (0,29) | 3,41 (0,4) | 3,95 (0,21) |
| Variante N501Y | 2,45 (0,45) | 3,3 (0,65) | 3,95 (0,65) |
| *Mittelwert (Standardabweichung) **Die Variante N501Y ist E484K negativ |
UV-C wird seit über einem Jahrhundert zur Reduzierung von Krankheitserregern eingesetzt; es wird in der Wasseraufbereitung, in HLK-Anwendungen und zur Desinfektion von Gegenständen verwendet. Verschiedene Mikroorganismen müssen unterschiedlichen Mengen an UV ausgesetzt werden, um inaktiviert zu werden, aber es ist kein Mikroorganismus bekannt, der eine UV-C-Resistenz erworben hat. Dieses Forschungsprojekt hat gezeigt, dass die Care222-Technologie bei der Inaktivierung von SARS-CoV-2-Varianten wirksam sein kann.
*1 Der Ausdruck „Desinfektion“ bezeichnet in diesem Zusammenhang allgemein eine Reduzierung der pathogenen Keimbelastung. Er bezieht sich ausdrücklich nicht auf eine spezifische Definition des Begriffs, wie sie eventuell von der U.S. Food and Drug Administration (FDA) oder der U.S. Environmental Protection Agency (EPA) für andere Zwecke verwendet wird.
*2 Variante
Im Allgemeinen entstehen durch Kopier- und Proliferationsprozesse Viren mit leicht unterschiedlichen Genomsequenzen. Diese Viren mit unterschiedlichen Genomsequenzen werden als Varianten bezeichnet, wobei einige Varianten aufgrund der veränderten Genomsequenz infektiöser sind oder schwerere Symptome verursachen.
*3 Häufigkeit der Pyrimidinnukleotide
Die Häufigkeit der Pyrimidinnukleotide [TT (Thymin-Thymin), TC (Thymin-Cytosin), CT (Cytosin-Thymin) und CC (Cytosin-Cytosin)] in der Genomsequenz
Literatur
- Kitagawa, H., Nomura, T., Nazmul, T., Omori, K., Shigemoto, N., Sakaguchi, T., & Ohge, H. (2020). Effectiveness of 222-nm ultraviolet light on disinfecting SARS-CoV-2 surface contamination. American Journal of Infection Control, 49. https://doi.org/10.1016/j.ajic.2020.08.022
- Kitagawa, H., Nomura, T., Nazmul, T., Kawano, R., Omori, K., Shigemoto, N., Sakaguchi, T., & Ohge, H. (2021). Effect of intermittent irradiation and fluence-response of 222 nm ultraviolet light on SARS-CoV-2 contamination. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, 33.
https://doi.org/10.1016/j.pdpdt.2021.102184 - Collier, D. A., De Marco, A., Ferreira, I. A. T. M., Meng, B., Datir, R., Walls, A. C., Kemp S, S. A., Bassi, J., Pinto, D., Fregni, C. S., Bianchi, S., Tortorici, M. A., Bowen, J., Culap, K., Jaconi, S., Cameroni, E., Snell, G., Pizzuto, M. S., Pellanda, A. F., Gupta, R. K. (2021). Sensitivity of SARS-CoV-2 B.1.1.7 to mRNA vaccine-elicited antibodies. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03412-7
- Blatchley, E., Brenner, D., Claus, H., Cowan, T., Linden, K., Liu, Y., Mao, T., Park, S. J., Piper, P., Simons, R., Sliney, D., (May 12, 2021) . Far UV-C Radiation: Current State-of Knowledge. The International Ultraviolet Association. https://iuva.org/resources/covid-19/Far%20UV-C%20Radiation-%20Current%20State-of%20Knowledge.pdf
- Pendyala, B., Patras, A., Pokharel, B., & D’Souza, D. (September 2020). Genomic Modeling as an Approach to Identify Surrogates for Use in Experimental Validation of SARS-CoV-2 and HuNoV Inactivation by UV-C Treatment. Frontiers in Microbiology. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.572331
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Ushios Care222®-Desinfektionstechnologie mit gefiltertem Fern-UVC
Die Care222-Technologie kombiniert eine Excimer-Lampe mit einer Peak-Wellenlänge von 222 nm mit einem speziellen optischen Filter, der Wellenlängen oberhalb von 230 nm unterdrückt. Die Bestrahlung mit UV-C-Licht mit Wellenlängen über 230 nm kann bei längerer Einwirkung schädlich für Haut und Augen sein.
Universitätsklinik Hiroshima (Stadtbezirk Minami, Hiroshima)
1945 als präfekturale medizinische Fachschule Hiroshima mit angeschlossenem Krankenhaus gegründet, wurde sie zunächst zur präfekturalen medizinischen Universität ausgebaut, um schließlich im Jahre 1953 den Rang einer nationalen Universität zu erhalten. Sie ist eine der besten medizinischen Einrichtungen Japans mit modernster Medizintechnik und verfügt über 47 Fachabteilungen, darunter Medizin und Zahnmedizin. Sie ist die zentrale Klinik für die Behandlung von pädiatrischen Krebserkrankungen in den Regionen Chugoku und Shikoku und trägt zur regionalen Gesundheitsversorgung bei, indem sie sich mit den Behörden und anderen medizinischen Einrichtungen abstimmt, zum Beispiel im Katastrophenfall und während der aktuellen COVID-19-Pandemie.
