紫外線とブルーライトが薬剤を分解する

抗生物質に対する細菌の耐性は公衆衛生にとって深刻な脅威です。 2019年にはこれが推定495万人の死亡の一因となっており、英国政府が委託した最近の調査では、抗菌薬耐性により2050年までに年間1,000万人が死亡する可能性があると警告している。

青色 LED 光と短波長紫外線 (遠 UV-C とも呼ばれる) の 2 つの波長の光で細菌をザッピングすると、既知の多剤耐性株である大腸菌の増殖および繁殖能力を妨げる強力なワンツーパンチが得られます。とニュージーランドの科学者らが発見した。 Journal of Applied Microbiology に掲載された新しい研究では、科学者らは、二重光治療は細菌の抗菌耐性をさらに高めることのない効果的な非化学抗菌治療である可能性があると報告しています。

「遠UV-Cと青色光の波長の組み合わせは細菌を殺すために相乗的に作用します」とニュージーランド、パーマストンノースの研究機関AgResearchの主任科学者ゲイル・ブライトウェルは言う。 「この発見は興味深いものですが、その意味を完全に理解するにはさらなる研究と検証が必要です。」

病院では何十年もの間、細菌を殺し、器具や表面を滅菌するために、波長 254 ナノメートルの殺菌 UV-C 光を使用してきました。 新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミック中、同様のUV-C発光ロボットや個人用消毒ツールも、新型コロナウイルスの原因となるSARS-CoV-2ウイルスを殺すために重要となった。 この高エネルギー UV-C 放射線に一定時間曝露すると、微生物の DNA または RNA が損傷し、微生物の正常な細胞機能と複製能力が妨げられ、最終的に微生物は無害になるか、死滅します。

しかし、254 nm UV-C 光は人の目や皮膚に有害であり、火傷、癌、白内障を引き起こす可能性があります。 研究者らは最近、波長が短い 222 nm の遠 UV-C 光が、人間の皮膚や目の細胞を通過することなく、浮遊ウイルスや細菌を安全に破壊できることを示しました。

400 ～ 470 nm の波長範囲の青色光は、光を感知する光受容体を持つ細菌種にとって致死的であることも知られています。 光は細菌内で有毒で反応性の高い酸素を生成し、細菌の細胞膜や細菌を包み込んで保護する糖衣に損傷を与えます。 また、遺伝物質を破壊し、細胞機能を破壊し、最終的には成長と繁殖の能力を損なうこともあります。

ブライトウェルと彼女の同僚は、2 種類の抗菌光を組み合わせると、拡張スペクトル ベータ ラクタマーゼ大腸菌 (ESBL 大腸菌) と呼ばれる種類の細菌にどのような影響を与えるかを確認することにしました。 これらの虫は、ペニシリンなどの一般的に使用される抗生物質を分解して破壊する酵素を生成しており、「人間の健康に対する重大な世界的脅威になりつつある」とブライトウェル氏は言う。 「それらは入院罹患率と死亡率の上昇、入院期間の長期化、医療費の増加と関連している。」

研究チームは、2つのESBL大腸菌株と2つの抗生物質感受性大腸菌株を、222nmの遠UV-C光と405nmの青色LED光に、個別に、または同時に30分ずつ曝露した。 彼らは、二重の光への曝露が殺菌効果をもたらし、すべての大腸菌株を死滅させることを発見しました。 遠UV-C光だけではすべての細菌を死滅させることはできず、個別に青色LED光も虫に対してほとんど効果を示さなかった。

「青色光が細菌細胞に最初のダメージを与え、細菌細胞をより脆弱にし、その後、遠UV-Cがこの弱った状態を利用して抗菌効果をより効率的に発揮すると考えています」とブライトウェル氏は言う。

光の量は重要でした。 研究者らが4つの株すべてを致死量未満の8回の二波長光の長いパルスに曝露したところ、抗生物質耐性のあるESBL株は光耐性を発現し、それが後の世代に受け継がれたことから、本質的に遺伝的なものである可能性が示唆された。 抗生物質感受性株は耐性を発現しませんでした。 ブライトウェル氏は、この耐光性の背後にあるメカニズムを理解し、さまざまな細菌株を殺すための最小有効光線量を決定するには、さらなる研究が必要であると述べています。