425纳米可见光广谱灭活新冠病毒变异株及降低人呼吸道上皮细胞病毒载量的研究

本研究揭示425 nm可见光通过抑制病毒进入宿主细胞，实现对SARS-CoV-2所有关切变异株（VOCs）的广谱灭活，并在非细胞毒性剂量下显著降低人呼吸道上皮细胞（ALI HAE）模型中的病毒滴度。研究为开发新型泛变异株抗病毒疗法（如RD-X19医疗设备）提供了临床前依据，填补了现有疫苗和单抗（mAb）疗法的逃逸突变缺陷。

　　

425纳米可见光广谱抗新冠病毒机制与转化应用

ABSTRACT
研究证实425 nm可见光能剂量依赖性地灭活世界卫生组织（WHO）认定的全部五种SARS-CoV-2关切变异株（VOCs：Alpha、Beta、Delta、Gamma、Omicron），包括对巴尼韦单抗（bamlanivimab）耐药株。60 J/cm²剂量可使病毒滴度降低>4 log₁₀，其机制通过阻断病毒进入宿主细胞实现。在分化良好的人气道上皮（ALI HAE）模型中，非细胞毒性的32 J/cm²剂量可降低Beta、Delta和Omicron变异株的感染性病毒滴度，且对早期或已建立的感染均有效。

INTRODUCTION
COVID-19大流行促使针对SARS-CoV-2的疫苗、单抗和抗病毒药物快速开发，但变异株的免疫逃逸特性限制了现有疗法的有效性。光医学因其广谱特性成为潜在替代方案，前期研究显示405–425 nm可见光可灭活SARS-CoV-2原始株（WA1）及MERS-CoV等β冠状病毒。

MATERIALS AND METHODS
实验采用Vero E6/TMPRSS2细胞和ALI HAE模型，通过噬斑减少中和试验（PRNT）评估不同波长（405–500 nm）和剂量（7.5–90 J/cm²）的光照效果。使用qRT-PCR检测病毒RNA，受体结合实验分析刺突蛋白（spike）与ACE-2的相互作用，伪病毒系统验证细胞进入机制。

RESULTS

1. 广谱灭活能力
   425 nm光对所有测试VOCs均显示剂量依赖性灭活，60 J/cm²使病毒滴度降至检测限以下（除Omicron JN.1外）。相较之下，单抗bamlanivimab仅对WA1和Alpha有效，凸显光疗的泛变异株优势。

2. 作用机制解析

• 阻断病毒进入：光照后病毒可结合宿主细胞（qRT-PCR检测到RNA），但无法完成复制周期。
• 保护性包膜：RNase保护实验显示光照未破坏病毒包膜完整性（RNA降解需Triton X-100处理）。
• 刺突蛋白抑制：光照显著降低WA1、Omicron等刺突三聚体与ACE-2的结合（Delta株例外），但对NL63冠状病毒无效，提示作用靶点特异性。

1. 临床转化潜力

• ALI HAE模型：32 J/cm²每日两次（BID）方案使Beta、Delta株滴度降低4.2 log₁₀，且对延迟治疗（24 hpi启动）仍有效。
• 医疗设备验证：RD-X19设备（发射425 nm光）可减少>2 log₁₀细胞游离病毒，并降低ALI HAE中病毒载量>1 log₁₀。

DISCUSSION
研究提出425 nm光通过光动力（PDT）和光生物调节（PBM）双重机制发挥作用：内源性卟啉/核黄素被激发产生活性氧（ROS），导致病毒包膜脂质过氧化和刺突蛋白构象改变。这种非特异性作用使其对逃逸突变株保持活性，而现有单抗疗法因靶向单一表位易失效。

局限与展望
需进一步明确RNA损伤范围、结构蛋白（E/M/N）的影响及细胞内ROS作用。RD-X19的临床研究（NCT04557826等）已初步验证其缩短症状持续时间的疗效，未来或成为 endemic阶段COVID-19的补充治疗手段。