ハイスループット還元測定のための新規手法を含む古細菌の光力学的不活化に関する第一報

First Report on Photodynamic Inactivation of Archaea Including a Novel Method for High-Throughput Reduction Measurement.

• Daniel B Eckl
• Harald Huber
• Wolfgang Bäumler

抄録

古細菌は、真核生物、細菌細胞に次ぐ第三の独立した生物の領域と考えられている。これまでに、古細菌細胞の光力学的不活性化（PDI）についての報告はありませんでした。本研究では、市販の2種類の光増感剤（SAPYRとTMPyP）を用いて、Halobacterium salinarumの光力学的不活性化を調べた。さらに、新規なハイスループット法を用いて、インビトロでの微生物還元を評価した。培地の塩分濃度が高いため、光増感剤の物理的及び化学的特性を分光法及び蛍光ベースのDPBFアッセイにより分析した。光増感剤の古細菌細胞への、または古細菌細胞内への付着または取り込みを調査した。Halobacterium salinarumの光力学的不活性化は、サンプルの高スループットを可能にする成長曲線法により評価した。その結果、高塩分環境下でも光力学的不活化機構が働いていることが明らかになった。いずれの光増感剤も古細菌細胞を99.9%以上不活化した。成長曲線から、細胞の生存率を迅速かつ正確に測定することができた。この結果は、PDIが細菌細胞だけでなく、堅牢な古細菌も死滅させることができることを初めて示している。ハイスループット増殖曲線を生成するための新規な方法は、抗菌物質全般に関する今後の研究に利益をもたらすものである。

Archaea are considered third, independent domain of living organisms besides eukaryotic and bacterial cells. To date, no report is available of photodynamic inactivation (PDI) of any archaeal cells. Two commercially available photosensitizers (SAPYR and TMPyP) were used to investigate photodynamic inactivation of Halobacterium salinarum. In addition, a novel high-throughput method was tested to evaluate microbial reduction in vitro. Due to the high salt content of the culture medium, the physical and chemical properties of photosensitizers were analyzed via spectroscopy and fluorescence-based DPBF assays. Attachment or uptake of photosensitizers to or in archaeal cells was investigated. The photodynamic inactivation of Halobacterium salinarum was evaluated via growth curve method allowing a high throughput of samples. The presented results indicate that the photodynamic mechanisms are working even in high salt environments. Either photosensitizer inactivated the archaeal cells with a reduction of 99.9% at least. The growth curves provided a fast and precise measurement of cell viability. The results show for the first time that PDI can kill not only bacterial cells but also robust archaea. The novel method for generating high-throughput growth curves provides benefits for future research regarding antimicrobial substances in general.

© 2020 The Authors. Photochemistry and Photobiology published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of American Society for Photobiology.