БИОФИЗИКА, 2021, том 66, № 4, с. 696-703

БИОФИЗИКА КЛЕТКИ

УДК 614.485, 579.6

РАДИАЦИОННАЯ ИНАКТИВАЦИЯ ВОЗБУДИТЕЛЯ КОРОНАВИРУСНОЙ

ИНФЕКЦИИ НА ПРИМЕРЕ ВИРУСА ТРАНСМИССИВНОГО

ГАСТРОЭНТЕРИТА СВИНЕЙ

Ю.А. Бушманов***, Т.В. Гребенникова**, А.С. Самойлов***

*Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, 119334, Москва, ул. Косыгина, 4

**Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи,

123098, Москва, ул. Гамалеи, 18

***Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России,

123182, Москва, ул. Живописная, 46

E-mail: morozov.v.n@mail.ru

Поступила в редакцию 21.12.2020 г.

После доработки 25.01.2021 г.

Принята к публикации 26.01.2021 г.

В последние годы представители семейства Coronaviridae служили причиной вспышек респиратор-

ных заболеваний (MERS, SARS, COVID-19). При этом возможности радиационно-индуцирован-

ной инактивации данной группы вирусов мало изучены, хотя облучение может широко использо-

ваться как в обработке средств индивидуальной защиты, так и при стерилизации вакцин. В настоя-

щей работе воздействие пучков электронов с энергией 10 МэВ и тормозных фотонов с энергией

7.6 МэВ на возбудитель коронавирусной инфекции (вирус трансмиссивного гастроэнтерита сви-

ней, TGEV) было исследовано in vitro. В заданных условиях эксперимента более эффективным ока-

залось облучение фотонами. Наиболее резистентной к облучению оказалась замороженная при -

86°С вируссодержащая суспензия: доза облучения, необходимая для полной инактивации вируса, в

этом случае составляла от 15 кГр, в то время как для жидкой суспензии и лиофилизированной фор-

мы стерилизующая доза составляла от 10 кГр. При меньших дозах облучения для всех образцов при

пассировании в клеточной культуре наблюдалась остаточная инфекционная активность вируса.

Обнаруженные различия в эффективности инактивации жидких и замороженных вируссодержа-

щих проб свидетельствуют о значительном вкладе прямого действия излучения.

Ключевые слова: коронавирус, радиационная стерилизация, радиационная обработка, инактивация ви-

русов, трансмиссивный гастроэнтерит свиней, ионизирующее излучение.

DOI: 10.31857/S0006302921040086

средств, газовую стерилизацию, температурную и

Пандемия коронавируса SARS-CoV-2 [1-3]

радиационную обработку. В последнем случае

продемонстрировала важность оперативной ор-

для уничтожения инфекционных агентов могут

ганизации системы мероприятий по обеззаражи-

использоваться ультрафиолетовое (210-400 нм) и

ванию бывших в употреблении средств индиви-

ионизирующие излучения (фотоны, электроны,

дуальной защиты медицинского персонала. С

дейтроны и др.). Если применение ультрафиоле-

одной стороны, это может способствовать повы-

тового излучения из-за небольшой глубины про-

шению безопасности медицинских отходов, а с

никновения в основном ограничивается обработ-

другой - предоставить возможность повторного

кой поверхностей, то использование источников

использования некоторых видов средств индиви-

ионизирующего излучения (например, гамма-

дуальной защиты в случае их острой нехватки [4].

установок на основе Co-60 и Cs-137 или ускорите-

Подходы к стерилизации медицинских изде-

лей электронов) предоставляет более широкие

лий от микробиологического загрязнения вклю-

возможности.

чают различные химические и физические мето-

Ионизирующие излучения нашли приме-

ды

[5]:

использование дезинфицирующих

нение в радиационной обработке продуктов

Сокращения: TGEV - вирус трансмиссивного гастроэнте-

питания [6], дезинфекции лабораторных и меди-

рита свиней, ИФА - иммуноферментный анализ.

цинских изделий [7], трансплантатов [8], сте-

696

РАДИАЦИОННАЯ ИНАКТИВАЦИЯ ВОЗБУДИТЕЛЯ КОРОНАВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ

697

рилизации фармацевтических и лекарственных

строэнтерита свиней (TGEV) и исследовании

препаратов [9, 10], а также вакцин [11]. Радиаци-

влияния условий облучения на эффективность

онная обработка позволяет бороться с бактерия-

радиационной обработки. Данный вирус был вы-

ми и эндоспорами, грибами, простейшими и ви-

бран поскольку, с одной стороны, он является хо-

русами [5]. Радиационная стерилизация является

рошо изученным представителем семейства Coro-

высокопроизводительным, неинвазивным и де-

naviridae, а с другой - не представляет угрозы для

шевым методом, не требующим расходных мате-

человека и не требует специфических условий

риалов, а существующие технологии позволяют

безопасности.

обеспечивать безопасность процесса для персо-

нала и окружающей среды.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Несмотря на то что возможность инактивации

вирусов при воздействии ионизирующего излу-

В настоящей работе использовали штамм

чения хорошо известна [12-16], эта область ради-

TGEV PUR46-MAD (сем. Coronaviridae, род Al-

ационной биологии представляется недостаточ-

phacoronavirus; п\род Tegacovirus) из коллекции

но изученной и несистематизированной. В насто-

Мадридского университета (Department of Molec-

ящее время известно более 6500 различных видов

ular and Cell Biology, CNB-CSIC, Испания). Вирус

вирусов, включенных в 168 семейств. Представи-

культивировали в перевиваемой культуре клеток

тели этих семейств различаются по структуре и

почки эмбриона свиньи (СПЭВ). Культивирова-

организации капсида, наличию оболочки, а их ге-

ние проводили роллерным методом с использо-

ном может быть представлен различными форма-

ванием питательной среды DMEM (Sigma, США)

ми нуклеиновых кислот и содержать от ≈2000 до

с добавлением 5% фетальной сыворотки крупно-

≈2 млн оснований [17, 18]. Различаются и данные

го рогатого скота (Gibco, США). Титрование ци-

об их радиочувствительности [14, 19].

топатической активности вируса проводили мик-

рометодом в клеточной культуре. Титр вируса

Одним из семейств вирусов, радиационная

рассчитывали методом Рида и Менча и выражали

устойчивость которых мало изучена, являются

в ТЦД₅₀/см³.

коронавирусы. Семейство Coronaviridae включает

4 рода (Alpha-, Beta-, Gamma- и Deltacoronavirus)

Жидкие и замороженные пробы готовили из

[20], содержащие более 40 видов вирусов [21]. Ви-

вируссодержащей суспензии с инфекционной

рионы коронавирусов имеют сферическую фор-

активностью 10^5.66 ТЦД₅₀/см³ на основе среды

му и покрыты липидной оболочкой с булавовид-

DMEM. Облучение проводили в герметичных по-

ными пепломерами, состоящими из S-белка, а

липропиленовых пробирках объемом

15 мл

нуклеокапсид имеет спиральную форму симмет-

(Greiner Bio-One, Германия). Для приготовления

рии и содержит одноцепочечную +РНК длиной

лиофилизированных проб вирусосодержащую

около 30000 оснований. В инфекционных заболе-

суспензию с инфекционной активностью

ваниях человека и животных основную роль игра-

ют представители родов Alpha- и Betacoronavirus,

10^7.33 ТЦД₅₀/см³ смешивали со стабилизатором,

вызывающие поражения дыхательной и пищева-

расфасовывали по 1 см³ в стеклянные флаконы

рительной систем [20]. В последние годы пред-

объемом 3 см³ (Schott, Германия) и подвергали

ставители семейства Coronaviridae служили при-

сублимации на установке VirTis AdVantage Pro (SP

чиной нескольких вспышек заболеваний: 2002-

Scientific, США). Титр TGEV в лиофилизирован-

2003 гг. (severe acute respiratory syndrome, SARS),

2004 г. - н.в. (Middle East respiratory syndrome,

ных пробах составлял 10^6.66 ТЦД₅₀/см³ при оста-

MERS) и 2019 г. - н.в. (coronavirus disease 2019,

точной влажности 3%.

COVID-19) [22]. При этом известно лишь не-

Облучение образцов проводили на промыш-

сколько работ по радиационной инактивации ко-

ленном линейном ускорителе электронов

ронавирусов. Так, показано, что in vitro инактива-

ИЛУ-14 производства Института ядерной физи-

ция вируса SARS-CoV достигается при дозах свы-

ки им. Г.И. Будкера СО РАН (Новосибирск) [25].

ше 1 Мрад (≈10 кГр) [19], а для обеззараживания

Радиационную обработку проводили в режимах

корма, контаминированного вирусом эпидеми-

электронного и фотонного облучения в дозах до

ческой диареи свиней (PEDV), потребовалось об-

25 кГр. Максимальная энергия частиц в спектре

лучение в дозе ≈50 кГр [23]. Недавние исследова-

при электронном облучении составляла 10 МэВ, а

ния также были посвящены изучению радиаци-

при тормозном фотонном облучении - 7.6 МэВ.

онной инактивации вируса SARS-CoV-2 [24].

Мощность дозы излучения в обоих случаях со-

Цель настоящего исследования состояла в изу-

ставляла 1.0-1.2 кГр/мин. Облучение жидкой и

чении возможности инактивации возбудителя

лиофилизированной форм TGEV проводили при

коронавирусной инфекции с помощью пучков

температуре 6-8°С, а замороженных проб - в су-

высокоэнергетичных электронов и тормозных

хом льду при температуре -86°С. Для каждой до-

фотонов на примере вируса трансмиссивного га-

зы облучения готовили по четыре независимых

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

698

МОРОЗОВ и др.

Дозовая зависимость цитопатической активности TGEV в жидкой суспензии при облучении тормозными фотонами.

На врезке: дозовая кривая инактивации TGEV (погрешности - стандартные отклонения по четырем независимым

измерениям).

образца. Контроль дозы при фотонном и элек-

установленному для TGEV значению D₁₀ < 2 кГр

тронном облучении осуществляли с помощью до-

[26]. Начальная цитопатическая активность ви-

зиметрических пленок СО ПД(Ф)Р-5/50 (ВНИ-

руса в суспензии составляла ≈10^5.66 ТЦД₅₀/см³.

ИФТРИ, Россия). Измерение оптической плот-

После радиационной обработки образцов наблю-

ности облученных пленок проводили на длине

далось заметное уменьшение цитопатической ак-

волны 512 нм с помощью спектрофотометра Spe-

тивности: уже при дозе облучения 2 кГр титр ви-

cord M40 (Analytik Jena, Германия). Ошибка в

руса снизился в ≈100 раз, а при дозе 4 кГр - более

определении поглощенной дозы составляла не

чем в 6000 раз. При этом в трех из четырех образ-

более 20%.

цов после облучения в дозе 4 кГр при сохранении

Через 1-2 ч после радиационной обработки

цитопатической активности вируса выявить ви-

образцов проводили оценку эффективности

русные антигены с помощью ИФА в пределах

инактивации TGEV путем титрования цитопати-

чувствительности метода не удалось. При дозах

ческой активности вируса в культуре клеток поч-

свыше 4 кГр цитопатической активности вируса

ки эмбриона свиньи с подтверждением наличия

и вирусных антигенов непосредственно после об-

антигенов методом твердофазного иммунофер-

лучения обнаружено не было.

ментного анализа (ИФА). Предел чувствительно-

Результаты исследования инфекционной ак-

сти ИФА составлял 10² ТЦД₅₀/см³. В качестве

тивности TGEV в трех последовательных пасса-

контроля использовали не подвергавшиеся облу-

жах после облучения тормозными фотонами

чению образцы. Для выявления остаточной цито-

представлены в табл. 1. Восстановление исходно-

патической активности вируса для каждой облу-

го уровня цитопатической активности при дозах

ченной пробы проводили три последовательных

облучения 2 кГр и 4 кГр наблюдалось на первом и

пассажа в культуре с интервалом в 96 ч. Наличие

втором пассажах соответственно. Также непо-

антигенов определяли с помощью соответствую-

средственно после экспозиции в дозе 6 кГр в об-

щего набора производства ООО «Ветбиохим»

разцах жидкой вируссодержащей суспензии не

(Россия) согласно рекомендациям изготовителя.

было зарегистрировано инфекционной активно-

сти вируса и вирусных антигенов. При этом начи-

ная со второго пассажа отмечались наличие анти-

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

генов вируса в культуре и достаточно высокий

На рисунке представлены результаты исследо-

уровень цитопатического действия. Полное вос-

вания цитопатической активности TGEV, облу-

становление инфекционной активности вируса

ченного тормозными фотонами в жидкой суспен-

при дозе облучения 6 кГр наблюдалось после тре-

зии. Дозовая кривая инактивации (врезка на ри-

тьего пассажа. Таким образом, данная дозовая

сунке) в логарифмических координатах имела

нагрузка недостаточна для эффективной инакти-

выраженный линейный характер и удовлетворяла

вации TGEV в заданных условиях эксперимента.

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

РАДИАЦИОННАЯ ИНАКТИВАЦИЯ ВОЗБУДИТЕЛЯ КОРОНАВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ

699

Таблица 1. Инфекционная активность TGEV в жидкой суспензии после облучения тормозными фотонами

После облучения

Первый пассаж

Второй пассаж

Третий пассаж

Доза,

кГр

Титр вируса,

ИФА

ТЦД₅₀/см3

ТЦД

/см³

ТЦД₅₀/см3

ТЦД₅₀/см³

10^5.5

10^5.33

Не исследовали

10^5.66

10^3.66

10^5.33

10^5.66

10^5.33

10^3.66

10^5.66

10^3.33

10^5.66

10^5.5

10^5.66

10^3.5

10^5.66

10^5.33

10^5.66

10^1.66

10^4.66

10^5.5

10^5.66

10²

10^4.66

10^5.33

10^5.5

10^1.66

10^4.5

10^5.66

10^5.33

10^1.66

10^5.0

10^5.66

10^5.5

н/о

10^4.66

10^5.5

н/о

10^4.66

10^5.66

н/о

10^4.5

10^5.66

н/о

10^4.0

10^5.5

н/о

Примечание. Здесь и далее: н/о - цитопатическое действие вируса не обнаружено; «+» и «-» - наличие/отсутствие в культуре

клеток антигенов вируса.

Полное подавление инфекционной активности

и электронного облучения, особенно значимые

наблюдалось только при дозах облучения от

при масштабной стерилизации на конвейерной

8 кГр.

линии. Так, фотоны характеризуются более высо-

Эффективность радиационной обработки об-

кой точностью дозового покрытия, а высокие до-

разцов, контаминированных вирусными части-

зы электронного облучения могут приводить к

цами, может отличаться в зависимости от вида

нагреву образцов.

ионизирующего излучения. Так, в работе [14] бо-

В настоящей работе также проведено сравне-

лее высокая эффективность γ-излучения Co-60

(≈1.37 МэВ; до ≈2.6 раз при D₃₇) по сравнению с

ние эффективности инактивации TGEV фотона-

ми и электронами в жидкой суспензии. Как вид-

облучением электронами (10 МэВ) была показана

но из табл. 1 и 2, падение титра вируса на три-че-

на примере вируса простого герпеса (HSV) и ви-

тыре порядка наблюдалось при близких дозах

руса лейкоза Раушера (RLV). Феномен различной

биологической эффективности ионизирующих

фотонного и электронного облучения - 4 и 5 кГр

излучений хорошо известен, однако для фотонов

соответственно. Если при облучении образцов

и электронов значения относительной биологи-

жидкой вируссодержащей суспензии электрона-

ческой эффективности зачастую принимаются

ми в дозе 7 кГр остаточная инфекционная актив-

равными единице. При этом существуют техно-

ность проявлялась уже при первом пассаже, то

логические различия промышленного фотонного

при дозах облучения от 10 кГр инфекционной ак-

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

700

МОРОЗОВ и др.

Таблица 2. Инфекционная активность TGEV в жидкой суспензии после облучения электронами

После облучения

Первый пассаж

Второй пассаж

Третий пассаж

Доза,

кГр

Титр вируса,

ИФА

ТЦД₅₀/см3

ТЦД

/см³

ТЦД₅₀/см3

ТЦД₅₀/см³

10^5.5

10^5.33

Не исследовали

10^5.66

10²

10^5.33

10^5.66

10^5.33

10²

10^5.66

10^5.5

10²

10^5.5

10^5.66

10²

10^5.66

10^5.5

10^5.66

н/о

10^4.66

10^5.66

10^5.5

н/о

10^4.5

10^5.66

н/о

10^5.0

10^5.5

10^5.33

н/о

10^4.5

10^5.66

10^5.5

н/о

тивности вируса и вирусных антигенов при пас-

на при дозах облучения от 10 кГр. Для заморожен-

сировании в культуре клеток не обнаружено.

ных проб при данной дозе облучения со второго

пассажа наблюдалась остаточная цитопатическая

Для приближения к практическим условиям

радиационной обработки были проведены облу-

активность вируса и присутствие в культуре кле-

чения электронами лиофилизированной формы

ток вирусных антигенов. Полная инактивация

TGEV и замороженной в сухом льду (-86°С) ви-

TGEV в замороженной суспензии отмечалась

лишь при увеличении дозы электронного облуче-

руссодержащей суспензии. Результаты представ-

лены в табл. 3 и 4. В обоих случаях непосредствен-

ния до 15 кГр. При облучении замороженных

но после облучения в дозе 5 кГр наблюдалась ин-

проб фотонами инактивация вируса была отмече-

фекционная активность вируса, однако ее

на при дозе 11 кГр (данные не приведены). Таким

уровень в случае облучения лиофилизированной

образом, в заданных условиях эксперимента об-

лучение фотонами как жидких, так и заморожен-

формы был значительно ниже. Также для лиофи-

ных вируссодержащих проб оказалось более эф-

лизированной формы TGEV отмечено более су-

щественное уменьшение титра вируса (на ≈6 по-

фективным.

рядков), учитывая более высокий титр вируса в

Данные наблюдения имеют важное значение

образцах до облучения. Полная инактивация

для понимания механизмов радиационной инак-

лиофилизированной формы TGEV, так же как и

тивации вирусов. Радиационно-индуцированные

вирусных частиц в жидкой суспензии, обнаруже-

повреждения в биологических системах реализу-

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

РАДИАЦИОННАЯ ИНАКТИВАЦИЯ ВОЗБУДИТЕЛЯ КОРОНАВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ

701

Таблица 3. Инфекционная активность TGEV в лиофилизированной форме после облучения электронами

После облучения

Первый пассаж

Второй пассаж

Третий пассаж

Доза,

Титр вируса,

кГр

ИФА

ТЦД₅₀/см3

ТЦД₅₀/см³

10^6.5

10^6.76

Не исследовали

10^6.66

10^0.66

10^4.33

10^5.66

10^5.5

10¹

10^4.5

10^5.5

10^5.33

10^0.66

10^5.0

10^5.33

10^5.5

10^0.66

10^5.0

10^5.66

10^5.5

н/о

Таблица 4. Инфекционная активность TGEV в замороженной суспензии после облучения электронами

После облучения

Первый пассаж

Второй пассаж

Третий пассаж

Доза,

Титр вируса,

кГр

ИФА

ТЦД₅₀/см3

ТЦД₅₀/см³

10^5.5

10^5.33

Не исследовали

10^5.66

10^3.66

10^5.33

10^5.5

10^5.33

10^3.5

10^5.5

10^5.33

10^3.66

10^5.5

10^5.33

10^5.5

10^3.66

10^5.66

10^3.66

10^5.5

н/о

10^3.66

10^5.33

н/о

10^4.0

10^5.66

н/о

10^4.66

10^5.66

н/о

10^3.66

10^5.33

н/о

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

702

МОРОЗОВ и др.

ются за счет прямого и косвенного действия излу-

чительных изменений защитных свойств обра-

чения, т.е. в результате непосредственной иони-

батываемой ионизирующим излучением меди-

зации биомакромолекул или их повреждения

цинской экипировки [37]. Поскольку характери-

продуктами радиолиза среды [27]. В биологиче-

стики установок для радиационной стерилизации

ских системах доминирует вклад именно опосре-

могут существенно различаться, детальное вос-

дованных повреждений (до 80-90%) [28]. При

произведение условий конкретного опыта может

этом прямое и косвенное действия ионизирую-

быть затруднительным. Поэтому решение о

щего излучения могут быть направлены на раз-

включении радиационной обработки в протокол

личные структурные компоненты вирусных ча-

дезинфекции необходимо принимать индивиду-

стиц [29]. В отсутствие повреждающего действия

ально для каждого изделия на основе тщательно-

продуктов радиолиза, например при облучении

го подбора условий облучения.

биомолекул в безводных системах, для их инакти-

вации требуются дозы на порядки большие, чем в

БЛАГОДАРНОСТИ

присутствии растворителя [30, 31]. В некотором

приближении окислительные частицы, образую-

Авторы выражают благодарность В.И. Фельд-

щиеся при радиолизе в достаточно жестком льду

ману за помощь в обсуждении результатов иссле-

(при достаточно низких температурах), можно

дования и Ю.В. Морозову за помощь в подготов-

считать неподвижными, поэтому в заморожен-

ке стенда для радиационного облучения.

ных при -86°С образцах вируссодержащей сус-

пензии вероятность радиационного поражения

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

по косвенному механизму значительно уменьша-

ется. Отмеченное в настоящей работе снижение

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

эффективности радиационного воздействия хо-

интересов.

рошо согласуется с данными работ [32] (вирусы

Ласса, Марбург и Эбола) и [33] (парвовирус сви-

ней (PPV), вирус диареи крупного рогатого скота

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

(BVDV), энтеровирус свиней (PEV)): непосред-

Настоящая работа не содержит описания ис-

ственно после облучения в дозе 5 кГр титр вируса

следований с использованием людей и животных

в жидкой суспензии был в ~40 раз меньше, чем в

в качестве объектов.

замороженной форме, а доза, необходимая для

полной инактивации вируса, повышалась при за-

мораживании с 10 до 15 кГр. Такое уменьшение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

эффективности облучения до примерно полутора

1. Y. R. Guo, Q. D. Cao, Z. S. Hong, et al., Mil. Med.

раз позволяет сделать предположение о значи-

Res. 7 (1), 11 (2020).

тельном вкладе прямых повреждений в радиаци-

2. Y. F. Tu, C. S. Chien, A. A. Yarmishyn, et al., Int. J.

онно-индуцированную инактивацию TGEV.

Mol. Sci. 21 (7), 2657 (2020).

Важно отметить, что замораживание образцов не

3. B. Hu, H. Guo, P. Zhou, and Z. L. Shi, Nat. Rev. Mi-

исключает возможности возникновения повре-

crobiol. In press.

ждений за счет действия гидратированных элек-

4. A. J. Jinia, N. B. Sunbul, C. A. Meert, et al., IEEE Ac-

тронов. Также в пользу высказанного предполо-

cess. 8, 111347 (2020).

жения могут выступать близкие значения доз об-

5. Z. Dai, J. Ronholm, Y. Tian, et al., J. Tissue Eng. 7,

лучения, необходимых для полной инактивации

2041731416648810 (2016).

TGEV в жидкой суспензии и в лиофилизирован-

6. I. S. Arvanitoyannis, A. C. Stratakos, and P. Tsarouhas,

ной форме.

Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 49 (5), 427 (2009).

Установленные в настоящей работе дозы

7. A. J. Berejka and I. M. Kaluska, in Trends in radiation

инактивации TGEV хорошо согласуются с дан-

sterilization of health care production (International

ными о радиочувствительности коронавирусов

Atomic Energy Agency, Vienna, 2008), pp. 159-174.

MERS-CoV, SARS-CoV и SARS-CoV-2 [19,24,34].

8. R. Singh, D. Singh, and A. Singh, World J. Radiol. 8

Поскольку контаминация средств индивидуаль-

(4), 355 (2016).

ной защиты может быть существенно меньшей

9. B. Marciniec and K. Dettlaff, in Trends in radiation

[35], чем исследуемые в настоящей работе коли-

sterilization of health care production (International

чества инфекционных вирусных частиц, высокая

Atomic Energy Agency, Vienna, 2008), pp. 187-230.

эффективность их радиационной обработки мо-

10. F. Hasanain, K. Guenther, W. M. Mullett, and E. Cra-

жет быть достигнута при значительно меньших

ven, PDA J. Pharm. Sci. Technol. 68 (2), 113 (2014).

дозовых нагрузках. Однако все же важно отме-

11. H. S. Seo, Clin. Exp. Vaccine Res. 4 (2), 145 (2015).

тить, что используемые в клинической практике

12. R. Sullivan, A. C. Fassolitis, E. P. Larkin, et al., Appl.

полимерные материалы могут быть весьма

Microbiol. 22 (1), 61 (1971).

чувствительными к воздействию высоких доз

13. H. Hiemstra, M. Tersmette, A. H. Vos, et al., Transfu-

облучения [36]. С этим связана возможность зна-

sion 31 (1), 32 (1991).

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

РАДИАЦИОННАЯ ИНАКТИВАЦИЯ ВОЗБУДИТЕЛЯ КОРОНАВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ

703

14. E. E. Smolko and J. H. Lombardo, Nucl. Instrum.

26. F. C. Thomas, A. G. Davies, G. C. Dulac, et al., Can.

Methods Phys. Res. B. 236 (1-4), 249 (2005).

J. Comp. Med. 45 (4), 397 (1981).

15. K. Feng, E. Divers, Y. Ma, and J. Li, Appl. Environ.

27. Y. B. Kudryashov, Radiation biophysics (ionizing radia-

Microbiol. 77 (10), 3507 (2011).

tions) (Nova Science Publishers, N. York, 2008).

16. A. J. Hume, J. Ames, L. J. Rennick, et al., Viruses 8 (7),

28. Y. N. Korystov, Radiat. Res. 129 (2), 228 (1992).

204 (2016).

29. R. L. Ward, Radiat. Res. 83 (2), 330 (1980).

17. B. V. V. Prasad and M. F. Schmid, Adv. Exp. Med. Biol.

726, 17 (2012).

30. Ø. Oksmo and T. Brustad, Z. Naturforsch B. 23 (7),

962 (1968).

18. J. Cui, T. E. Schlub, and E. C. Holmes, J. Virol. 88

(11), 6403 (2014).

31. H. Dertinger and H. Jung, Molecular Radiation Biology

19. F. Feldmann, W. L. Shupert, E. Haddock, et al., Am. J.

(Springer-Verlag, New York, 1973).

Trop. Med. Hyg. 100 (5), 1275 (2019).

32. L. H. Elliott, J. B. McCormick, and K. M. Johnson, J.

20. J. Cui, F. Li, and Z. L. Shi, Nat. Rev. Microbiol. 17 (3),

Clin. Microbiol. 16 (4), 704 (1982).

181 (2019).

33. T. Preuss, S. Kamstrup, N. C. Kyvsgaard, et al., Clin.

21. A. E. Gorbalenya, S. C. Baker, R. S. Baric, et al., Nat.

Diagn. Lab. Immunol. 4 (5), 504 (1997).

Microbiol. 5, 536 (2020).

34. M. Kumar, S. Mazur, B. L. Ork, et al., J. Virol. Meth-

22. Z. Zhu, X. Lian, X. Su, et al., Respir. Res. 21 (1), 224

ods. 223, 13 (2015).

(2020).

35. J. Jung, J. Y. Kim, S. Bae, et al., J. Infect. 81 (2), e165

23. M. P. Trudeau, H. Verma, F. Sampedro, et al., PLoS

(2020).

One 11 (6), e0158128 (2016).

24. A. Leung, K. Tran, J. Audet, et al., Appl. Biosafety 25

36. C. R. Harrell, V. Djonov, C. Fellabaum, and V. Vo-

(3), 157 (2020).

larevic, Int. J. Med. Sci. 15 (3), 274 (2018).

25. A. A. Bryazgin, V. I. Bezuglov, E. N. Kokin, et al., In-

37. T. H. Lin, C. C. Tseng, Y. L. Huang, et al., Aerosol Air

strum. Exp. Tech. 54 (3). 295 (2011).

Qual. Res. 20, 833 (2020).

Radiation Inactivation of Coronavirus Infection Pathogen by the Example

of Transmissible Gastroenteritis Virus

V.N. Morozov*, A.N. Mukhin**, M.A. Kolyvanova*^, ***, A.V. Belousov***,

Y.A. Bushmanov***, T.V. Grebennikova**, and A.S. Samoylov***

*Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences, ul. Kosygina 4, Moscow, 119334 Russia

**Gamaleya Federal Research Center for Epidemiology and Microbiology, ul. Gamaleya 18, Moscow, 123098 Russia

***Burnasyan Federal Medical Biophysical Center, Federal Medical Biological Agency,

Zhivopisnaya ul. 46, Moscow, 123182 Russia

In recent years, the members of the Coronaviridae family were responsible for outbreaks of respiratory diseas-

es (MERS, SARS, COVID-19). Although, radiation technology can be widely used to sterilize personal pro-

tective equipment and vaccines, the possibilities of radiation-induced inactivation of this group of viruses

have been little studied. In the present work, the effect of 10 MeV electron and 7.6 MeV bremsstrahlung pho-

ton beams on the coronavirus infection pathogen (transmissible gastroenteritis virus) was studied in vitro.

Under given experimental conditions, photon irradiation was found more effective. The virus suspension fro-

zen at -86°C was the most radioresistant: in this case the irradiation dose required for complete inactivation

of transmissible gastroenteritis virus started at 15 kGy, while for the liquid suspension and the lyophilized

form, sterilizing doses started at 10 kGy. At lower doses in all the samples the residual infectious activity of

the virus was found during passaging in cell culture. The observed differences in the efficiency of virus inac-

tivation in liquid and frozen virus-containing samples indicate a significant contribution of the direct effect

of irradiation.

Keywords: coronavirus, radiation sterilization, radiation processing, virus inactivation, transmissible gastroenteri-

tis virus, ionizing radiation

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021