Wastewater-based genomic epidemiology on international comparison and transportation of SARS-CoV-2 variants and antimicrobial resistance

Research Project

Project/Area Number	21KK0073
Research Category	Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
Research Institution	Kanazawa University
Principal Investigator	本多了金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (40422456)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	阿部貴志新潟大学, 自然科学系, 教授 (30390628) 松浦哲久金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (90771585) 沈尚国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境保全領域, JSPS特別研究員 (20882426)
Project Period (FY)	2021-10-07 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥19,110,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥4,410,000) Fiscal Year 2024: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000) Fiscal Year 2023: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000) Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000) Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords	新型コロナウイルス / 薬剤耐性 / 下水疫学
Outline of Research at the Start	世界的な蔓延が懸念されている新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)と薬剤耐性菌を対象として、下水ゲノム情報を用いた熱帯アジア途上国における感染症の時系列変化と越境拡散の要因を明らかにする。タイ・インド・スリランカの主要都市の下水中の微生物ゲノム配列解析により、各国・地域に特徴的なSARS-CoV-2変異株・耐性遺伝子との関連を多変量解析を用いて明らかにする。国際移動制限の緩和前後で比較を行い、人の国際移動が越境拡散に与える影響を明らかにする。
Outline of Annual Research Achievements	当初の計画では，初年度は，現地に渡航して対象の下水処理場の視察と採水箇所の選定を行う予定であったが，新型コロナウイルス流行により渡航が困難であったため，タイ・インド・スリランカの海外共同研究者とオンラインでの打ち合わせを行い，各国での具体的な採水計画を策定した。海外共同研究者による現地視察と採水許可を得ることによって，タイでは，バンコクの3箇所の下水処理場（Din Daeng, Jatujak, Bang Sue），インドでは，ガンディナガール州とグワハティ州の２箇所の下水処理場，スリランカではゴール市の１箇所の下水処理場として，毎月採水を行うこととした。また，国内の共同研究者と打ち合わせを行って，本プロジェクトのための薬剤耐性およびウイルス遺伝子分析の統一マニュアルを策定し，海外共同研究者との共有と説明を行った。また，各国での試料採取と前処理に必要な消耗品の調達を行い，海外共同研究者に送付した。また，新型コロナウイルス変異株解析手法の検討を開始した。まず，変異株配列解析の精度を担保するために必要なウイルス遺伝子量の検討と，逆転写反応に用いるプライマーの選定を行った。不活化済のSARS-CoV-2株をリン酸緩衝液に異なる濃度で添加してRNA 抽出を行った後，ランダムプライマーと配列解析対象PCRプライマーの２種類で逆転写反応を行った。それぞれのcDNAに対して異なるサイクル数でPCRによる増幅を行った。増幅が見られたものに対して配列解析を行い，最も精度良く配列が解析できた条件を明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 国内および海外での採水計画を作成し，採水を予定通り開始できた。
Strategy for Future Research Activity	各国での定期採水を進め，9月または3月に渡航して試料を国内へ運搬し，最初のサンプルセットに対して，薬剤耐性遺伝子とウイルス遺伝子分析を行う。また，新型コロナウイルス変異株解析手法については，初年度に最適化した方法を下水に適用して配列解析精度を検証する。