Jeśli chodzi o odporność na ptasią grypę, kurczaki na fermach drobiu są jak „kaczki wystawione na strzał”. W zeszłym roku wysoce zjadliwy wirus grypy ptaków, H5N1, spustoszył fermy drobiu w całych Stanach Zjednoczonych, zmuszając rolników do wybicia dziesiątek milionów kurcząt w celu powstrzymania epidemii. Gdy produkcja jaj gwałtownie spadła, ich ceny poszybowały do niebotycznych poziomów.
Choć epidemie wyhamowały, a ceny jaj spadły, wirus nie zniknął. Naukowcy uważają, że to tylko kwestia czasu, zanim ptasia grypa powróci z wielką siłą i wyrządzi dalsze szkody w rolnictwie.
Fermy kurczaków nie były miejscem, w którym badacze David Brenner i David Welch z Centrum Badań Radiologicznych Uniwersytetu Columbia spodziewali się testować swoją technologię antywirusową. Ich pierwsze wdrożenia technologii dalekiego UVC (far-UVC) – rodzaju światła ultrafioletowego, które szybko i bezpiecznie zabija wirusy i inne patogeny – rozpoczęły się jako próba zapobiegania przenoszeniu wewnątrz pomieszczeń unoszących się w powietrzu wirusów grypy i COVID-19 wśród ludzi w placówkach medycznych, szkołach i restauracjach.
Jednak w obliczu rosnących obaw związanych z wybuchami ptasiej grypy naukowcy zdali sobie sprawę, że technologia ta może również pomóc rolnikom w ograniczaniu rozprzestrzeniania się wirusa na fermach drobiu. „Nasze badania pokazują, że światło dalekiego UVC oferuje bezpieczny i praktyczny sposób na unieszkodliwienie każdego rodzaju wirusa w powietrzu, zmniejszając szansę na transmisję” – mówi Brenner.
Obecnie, dzięki wsparciu w wysokości 2 milionów dolarów z nagrody Highly Pathogenic Avian Influenza Poultry Innovation Grand Challenge przyznanej przez Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA), Brenner, Welch i ich zespół z Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons rozpoczną testowanie technologii dalekiego UVC w celu poprawy bezpieczeństwa biologicznego na fermach drobiu. Finansowanie to jest częścią wysiłków rządu federalnego mających na celu zapobieżenie kolejnemu kryzysowi na rynku jaj, co obejmuje 100 milionów dolarów dotacji na badania nad szczepionkami, metodami leczenia i innymi strategiami zapobiegania rozprzestrzenianiu się wirusa wysoce zjadliwej grypy ptaków.
Światło UVC, ale bezpieczniejsze
Przez ostatnie 15 lat Brenner i jego zespół rozwijali technologię dalekiego UVC (far-UVC) jako bezpieczną alternatywę dla konwencjonalnego promieniowania UVC, które szybko unieszkodliwia wirusy i bakterie poprzez uszkadzanie ich DNA i od dziesięcioleci jest stosowane do odkażania niezamieszkanych przestrzeni.
Dalekie UVC jest podobnie skuteczne w unieszkodliwianiu drobnoustrojów. Jednak w przeciwieństwie do konwencjonalnego UVC, światło dalekiego UVC nie może dotrzeć do żywych komórek w skórze i oczach, co czyni je bezpiecznym do stosowania w zajętych pomieszczeniach.
Liczne badania przeprowadzone na Columbii i w innych ośrodkach wykazały, że dalekie UVC jest wysoce skuteczne w zabijaniu wirusów, w tym grypy, oraz że jest bezpieczne przy ekspozycji ludzi, co czyni je odpowiednim do obniżania poziomu wirusów w środowiskach wewnętrznych wypełnionych ludźmi i zwierzętami.
Od czasu pandemii oprawy oświetleniowe dalekiego UVC zaczęły być produkowane na dużą skalę i zostały zainstalowane w różnych miejscach, w tym w klinice przy Kolegium Medycyny Dentystycznej Uniwersytetu Columbia, klinice leczenia long-COVID w Mount Sinai Icahn School of Medicine oraz w wielu placówkach edukacyjnych, rekreacyjnych i rolniczych w całym kraju.
Chociaż badania sugerują, że dalekie UVC może ograniczać transmisję wirusów przenoszonych drogą powietrzną w pomieszczeniach, wykazanie jego skuteczności w świecie rzeczywistym jest trudne. „Testowanie światła dalekiego UVC na działającej fermie drobiu, pełnej kurzu i wielu innych elementów, których nie znaleźlibyśmy w kontrolowanym laboratorium, daje nam okazję do sprawdzenia, jak sprawdza się ono w tym środowisku” – mówi Welch.
Z laboratorium do kurnika
We wcześniejszych badaniach zespół z Columbii wykazał, że dalekie UVC może zabijać wirusy w mikroskopijnych kropelkach w powietrzu, a także na powierzchniach.
W nowym badaniu naukowcy przeprowadzą eksperymenty laboratoryjne, aby zmierzyć skuteczność dalekiego UVC przeciwko H9N2 (wirusowi ptasiej grypy, który powoduje mniej poważne choroby u ptaków) oraz H5N1 w powietrzu, na powierzchniach i w wodzie.
Następnie zespół z Columbii przetestuje, czy dalekie UVC może zapobiegać transmisji drogą powietrzną u kurcząt. W badaniu zostanie wykorzystana eksperymentalna jednostka hodowlana zaprojektowana przez naukowców ze Szpitala Badawczego dla Dzieci St. Jude, w której zarażone i zdrowe kurczęta dzielą to samo powietrze, ale nie mogą się dotykać.
Na koniec zespół nawiąże współpracę z ekspertami w dziedzinie drobiarstwa z Texas A&M, aby przetestować wdrożenie światła dalekiego UVC w kurniku mieszczącym setki kurcząt.
Równolegle prowadzone będą badania mające na celu zmierzenie wpływu ekspozycji na dalekie UVC na oczy kurcząt oraz ich ogólny stan zdrowia i rozwój.
Poza kurnikiem
Kurczaki nie są jedynym gatunkiem dotkniętym wysoce zjadliwą ptasią grypą: wirus rozprzestrzenił się również na krowy mleczne i inne ssaki – w tym kilkadziesiąt osób, głównie pracowników rolnych lub osób mających kontakt z przydomowymi stadami. Chociaż dzisiejsze wirusy ptasiej grypy nie mogą przenosić się z człowieka na człowieka, naukowcy uważają, że mogą one w końcu rozwinąć tę zdolność.
„Istnieje realna obawa, że wirusy ptasiej grypy mogą potencjalnie przeskoczyć z ptaków na ludzi i stać się zakaźne między ludźmi, wywołując pandemię” – mówi Brenner. „Jeśli uda się zapobiec masowej transmisji między ptakami, można również zmniejszyć ryzyko dla ludzi”.