Reactive oxygen species generated by irradiation with bandpass-filtered 222-nm Far-UVC play an important role in the germicidal mechanism to Escherichia coli

Kouji Narita^1,2, Risako Fukushi^1,3, Kyosuke Yamane^4, Yoshihiko Okumura⁴, Toru Koi⁴, Krisana Asano^1,5, Akio Nakane<sup>1,3,5

1</sup>Department of Microbiology and Immunology, Hirosaki University Graduate School of Medicine, Japan
²Institution for Animal Experimentation, Hirosaki University Graduate School of Medicine, Japan
³Department of Nursing, School of Health Science, Hirosaki University of Health and Welfare, Japan
⁴Ushio Inc., Japan
⁵Department of Biopolymer and Health Science, Hirosaki University Graduate School of Medicine, Japan

塩化クリプトン(KrCl)ガスを封入したエキシマランプから放射される紫外線C波（UVC）は、222 nmを主波長としたFar-UVCで構成されており、従来用いられている254 nm UVCに比べて人体への影響が少ないが、哺乳類細胞に有害な波長も含まれている。一方、光学フィルターを備えたKrClエキシマランプの放射光は、より害の少ない222 nm Far-UVCのみで構成されており、居住空間の殺菌に利用可能である。254 nm UVCおよびバンドパスフィルター未装着の222 nm Far-UVC（Unfiltered 222 nm Far-UVC）の殺菌メカニズムは部分的に解明されているが、バンドパスフィルターを装着した222 nm Far-UVC（Filtered 222 nm Far-UVC）の作用機序は未だ不明である。254 nm UVCは大腸菌Escherichia coliにおいてDNA損傷であるシクロブタン型ピリミジンダイマー（CPD）を誘導することが知られているが、これらのCPDは光回復により修復される。本研究において、Filtered 222 nm Far-UVCもCPDを誘導するが、光回復による修復は認められなかった。したがって、Filtered 222 nm Far-UVCの殺菌メカニズムは254 nm UVCとは異なる可能性が示唆される。さらに、Unfiltered 222 nm Far-UVCはE. coli内で活性酸素種（ROS）を誘導することが報告されているが、本研究ではFiltered 222 nm Far-UVCもROS生成を誘導した。ROS生成の増加に伴いタンパク質のカルボニル化レベルが上昇し、E. coliに形態変化が観察された。これらの結果からFiltered 222 nm Far-UVCによって生成されたROSは、ROS除去酵素および光回復に関与するフォトリアーゼを不活化し、ROSレベルの増加と修復されないCPDがE. coliの光回復を阻害し、Filtered 222 nm Far-UVCの殺菌メカニズムに関与していることが示唆された。