本文來自論文作者（課題組）投稿

歷史上，人類多種嚴重疾病都由病毒感染所致，比如人類免疫缺陷病毒（HIV），流感病毒，以及造成當下新冠疫情大流行的SARS-CoV-2病毒。作為人類歷史上最具破壞性的大流行病之一，由甲型H1N1病毒引起的“1918年流感大流行”在20世紀初，造成了數以千萬計的死亡。

數百年來，“光”一直被認為是對抗傳染病的潛在工具。譬如，暴露于愈合射線（healing rays）中，可以對抗細菌感染以及傷口感染、牛皮癬、尋常痤瘡、立克次體、抑郁癥、黃疸和許多其他疾病。同時，更多的研究在進一步探索“光”在治療感染性病原體方面的其他應用。

近期，來自悉尼科技大學的金大勇（Dayong Jin）教授和伊斯蘭阿扎德大學的Esmaeil Biazar教授，共同以“Viral Inactivation by Light”為題在eLight發表綜述文章，對光輻射在病毒抑制及清除方面的應用進行了全面回顧。

近年來，越來越多的研究揭示了從自然光到激光的抑制病毒感染的新機制。盡管目前有許多抗病毒藥物，但是絕大部分的抗病毒藥物都面臨著藥物耐藥的局限性。作為一種可替代的抗病毒治療策略，科學家開始將物理學方法和技術引入抗病毒治療中，以提高其療效、安全性來實現長期應用。例如，光束（light beams）的應用已經被證明是一種安全的，長效的抗病毒治療方法。當前研究表明，寬輻射光，包括電離輻射、紫外線輻射、中字束、電子輻射、低能電子輻射、X射線、藍光、光生物調制以及超短脈沖激光的應用，為清除致命病毒提供了獨特的機會，特別是包膜病毒，如 HIV、流感病毒以及肝炎病毒。

圖1：使用不同電磁波滅活病毒的不同機制

電離輻射可以通過破壞基因組來實現對病原體的滅活作用，同時對蛋白質膜等結構的損害較小。目前，研究人員使用電離輻射來生產各種類型的疫苗，或將其應用到消毒策略中。雖然這種方法適用于對生物樣品進行滅菌或生產滅活疫苗，但僅限于對環境和個人防護設備（PPE）的消毒工作。X射線和伽馬射線等電離輻射也已廣泛用于醫學科學中，例如用于疾病的診斷和治療的放射科學。

不過，特異性是利用“光”來抑制病毒的過程中一個需要考慮的重要因素。電離輻射會影響不同的組織，并且可以穿透身體的各個部位。因此，另一種策略是使用靶向方法從受感染的宿主中根除病毒，比如使用與靶向病毒包膜或表達包膜的感染細胞所結合的抗體。近年來的研究顯示，使用近紅外 (NIR) 激光特異性滅活在血液制品中的病毒是安全的。同時，最理想的治療策略應該是僅使用光，而不借助介質，以最大程度地減少副作用以及降低治療成本。因此，從這個角度來看，近紅外激光及可見超短脈沖激光可以實現安全和特異性的病毒滅活作用。

高能光子，包括伽馬射線、X射線和UVC紫外射線，都可以通過釋放能量，直接對病毒內遺傳物質產生破壞作用，來實現對冠狀病毒的滅活，比如放射裂解或自由基對病毒核酸的間接破壞。某些強度的 X 射線、伽馬射線和UVC紫外射線已經用于抑制和清除COVID-19患者體內的SARS-CoV-2病毒復制和增殖。此外，中子輻射常被應用到病毒的滅活中，因為中子輻射在滅活病毒方面的效率大約是伽馬射線的十倍。

紫外線輻射處于電磁光譜中與電離輻射相鄰的非電離輻射區域。低能紫外線照射被認為是非電離輻射。但是，高能紫外線照射是電離輻射的一種形式，因為高能量足以通過從原子或分子中剝離電子來電離原子或分子。因此，紫外線輻射是一種眾所周知的滅活所有已知微生物和病毒的方法。然而，紫外線輻射亦可引起在誘導皮膚癌方面的擔憂。因此，長期使用紫外輻射必須采取一系列的預防措施，將其負面風險降至最低。

圖2：低能級或高能級紫外暴露可引起非電離或電離輻射

因此，安全性和特異性是選擇物理，或者非侵入性方法以治療病毒感染所需考慮的另外兩個重要因素。安全性方面，有研究表明，利用藍光殺滅病毒或許使得利用可見光抗病毒成為一種新的可能。然而，這種類型的輻射有時會進一步分解為有害的藍紫色光和藍綠色光。盡管需要更多的研究來確定，由自然光或者數字設備帶來的藍光輻射含有多少是對視網膜有害的藍光，但人們對來自數字設備的藍光可能引起的眼睛損害及其長期負面影響存在一些擔憂。因此，找到更安全、更有效的波長和功率密度來對抗病毒感染就變得異常重要。

本綜述中，研究人員回顧了用于病毒滅活的光輻照方法的重要進展，探究了每種方法的機制，討論了關鍵參數，并展示了近年來針對有效病毒滅活的多維實驗。這些新的發現促使了一系列性能更高的新工具和設備的發明。此外，研究人員表明，對在光輻照過程中病毒基因組和蛋白質表征的研究，將更好地幫助我們理解光抑制及清楚病毒的內在機制，以幫助我們實現更安全有效的病毒滅活，最大程度地減少對人類和環境的有害影響。

| 論文信息 |

Sadraeian, M., Zhang, L., Aavani, f. et al. Viral inactivation by light. eLight 2, 18 (2022). 

https://doi.org/10.1186/s43593-022-00029-9

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