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Bestrahlung mit UV-Licht tötet SARS-CoV-2

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Forscher in Italien haben herausgefunden, dass es möglich ist, das schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) mit kurzwelliger UV-Bestrahlung (UV-C) vollständig zu inaktivieren.

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Bei einer Viruskonzentration, die dem niedrigen Niveau entspricht, wie es in Umgebungen wie Krankenhauszimmern gefunden wird, und dem Niveau, das typischerweise im Sputum von Patienten mit Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) zu finden ist, reichte eine sehr niedrige Dosis UV-C-Strahlung aus, um SARS-CoV-2 vollständig zu inaktivieren.

Bei einem Viruseintrag, der demjenigen entspricht, der bei todkranken Patienten gefunden wird, wurde das Virus durch eine höhere Strahlendosis ebenfalls vollständig inaktiviert.

Mario Clerici (Universität Mailand) und Kollegen sagen, dass, da UV-Licht von der Sonne das Virus offenbar wirksam inaktiviert, die Ergebnisse die beobachteten Trends in der Verteilung, Inzidenz und Ausbreitung von SARS-CoV-2 erklären könnten.

Die Ergebnisse haben auch äußerst wichtige Auswirkungen auf die Gestaltung und Entwicklung wirksamer Sterilisationsmethoden zur Eindämmung von SARS-CoV-2, fügen sie hinzu.

Eine Vorabdruckversion des Artikels ist auf dem Server medRxiv* verfügbar, während der Artikel einem Peer-Review unterzogen wird.

Desinfektionstechnologien werden dringend benötigt

Seit ihrem Ausbruch in Wuhan, China, im Dezember letzten Jahres hatte die COVID-19-Pandemie verheerende Auswirkungen auf die Gesundheit der Menschen weltweit und auf die wirtschaftlichen Aussichten der Welt.

Clerici und Kollegen sagen, dass die Identifizierung von "Mikrobizid"-Methoden, die eine zukünftige Ausbreitung von SARS-CoV-2 minimieren, unerlässlich ist, da das Virus außerhalb des Körpers stundenlang in der Luft überleben kann.

"In diesem Zusammenhang sind berührungslose Desinfektionstechnologien sehr wünschenswert, und UV-Strahlung, insbesondere UVC (200 - 280 nm), ist einer der zuverlässigsten und am weitesten akzeptierten Ansätze", schreibt das Team.

Den Autoren zufolge haben viele Studien untersucht, wie UV-C-Strahlung Viren zerstört, und der häufigste Mechanismus ist "die direkte Absorption des UV-C-Photons durch die Nukleinsäurebasis oder Kapsidproteine, was zur Erzeugung von Photoprodukten führt, die das Virus inaktivieren"

Es wurden mehrere Modelle vorgeschlagen, um die UV-C-Strahlungsdosen zu verstehen, die für eine virale Inaktivierung erforderlich sind, aber die Autoren sagen, dass noch kein zuverlässiges Modell in Vorbereitung ist. Dies liege zum Teil daran, dass Experimente mit verschiedenen Viren und unter verschiedenen Versuchsbedingungen durchgeführt worden seien, was zu weitreichenden Dosiswerten für dieselben Viren geführt habe, so das Team.

Im Fall von SARS-CoV-1 zum Beispiel reichten die berichteten Dosierungen von wenigen Millijoule (mJ) pro cm2 bis zu Hunderten pro cm2.

In der Zwischenzeit ist es unerlässlich, direkte Beweise für eine Desinfektion und die entsprechenden Dosen zu haben, die zur Inaktivierung und Hemmung von SARS-CoV-2 erforderlich sind, so das Team.

Was beinhaltete die Studie?

Unter Verwendung eines Niederdruck-Quecksilberlampensystems verabreichte das Team SARS-CoV-2 verschiedene UV-C-Dosen (3,7, 16,9 und 84,4 mJ/cm2) bei einer Infektionsvielfalt (MOI) von 0,05 (entspricht einer geringen Kontamination); 5 (entspricht der Menge im Sputum von COVID-19-Patienten) und 1000 (entspricht der Menge in Fällen einer unheilbaren Krankheit).

Nach der Exposition mit UV-C-Strahlung wurde die virale Replikation durch die Anwendung der Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (PCR) auf Regionen des Nukleokapsid-Gens und durch die Bewertung virusinduzierter zytopathischer Effekte gemessen.

Bei niedrigen und mittleren Kontaminationswerten wurde das Virus durch eine sehr geringe UV-C-Dosis inaktiviert

Beim niedrigsten MOI (0,05) war die virale Replikation nach sechs Tagen vollständig gehemmt, selbst bei der niedrigen UV-C-Dosis von 3,7 mJ/cm2.

Auf der mittleren Kontaminationsebene (MOI von 5) war die Virusvermehrung durch diese niedrige Dosis nach 24 Stunden wirksam reduziert und nahm im Laufe der Zeit nicht zu, was auf eine vollständige Inaktivierung des Virus hindeutet. Die Auswertung der zytopathischen Effekte bestätigte ebenfalls eine Virusinaktivierung.

Für den höchsten Kontaminationsgrad war eine höhere Dosis erforderlich

Beim höchsten viralen Input (MOI von 1000) nahm die virale Replikation in dosisabhängiger Weise nach 24 Stunden signifikant ab. Dennoch begann die Viruskonzentration nach 48 Stunden bei der niedrigsten UV-C-Exposition zu steigen.

Die Viruskonzentration stieg jedoch nach 48 Stunden nicht mehr an, nachdem SARS-CoV-2 den höheren Strahlendosen (16,9 und 84,4 mJ/cm2) ausgesetzt worden war.

Die Autoren sagen, die Studie zeige, dass die UV-C-Strahlung sowohl die Inaktivierung als auch die Hemmung von SARS-CoV-2 in einer dosisabhängigen Weise erreicht.

Bei einer Virusdichte, die mit der einer geringen Kontamination und mit der des Sputums von COVID-19-Patienten vergleichbar ist, reichte eine minimale Dosis von weniger als 4 mJ/cm2 aus, um das Virus vollständig zu inaktivieren, sagen die Forscher.

"Selbst bei der höchsten viralen Eingangskonzentration (1000 MOI) wurde die virale Replikation bei einer Dosis >16,9 mJ/cm2 vollständig inaktiviert", fügen sie hinzu.

"Diese Ergebnisse könnten die epidemiologischen Trends von COVID-19 erklären und sind wichtig für die Entwicklung neuer Sterilisationsmethoden zur Eindämmung der SARS-CoV-2-Infektion", so das Team abschließend.

*Wichtiger Hinweis

medRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Fachkollegen begutachtet werden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, die klinische Praxis/gesundheitsbezogenes Verhalten leiten oder als etablierte Information behandelt werden sollten.

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