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Monitoring the prevalence of pathogens in the aquatic environment of the Kathmandu Valley using wastewater-based epidemiology and microbial source tracking approaches

Research Project

Project/Area Number 22KK0173
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

原本 英司  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (00401141)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 清 和成  北里大学, 医療衛生学部, 教授 (80324177)
古川 隼士  北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (90632729)
田中 靖浩  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (50377587)
亀井 樹  山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (80792168)
Project Period (FY) 2022-10-07 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥20,150,000 (Direct Cost: ¥15,500,000、Indirect Cost: ¥4,650,000)
Fiscal Year 2025: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords健康関連微生物 / 下水疫学調査 / 微生物起源解析 / カトマンズ盆地
Outline of Research at the Start

本研究は大きく2つの研究テーマに分けることができ,病原微生物による感染症の流行状況を把握するための「下水疫学調査」の有効性の評価に関する研究と,現地住民の主要な飲料水源である地下水中における病原微生物・糞便汚染源を同定する「微生物起源解析」に関する研究を実施する。また,この2種類の研究を実施する際に必須となる,水試料からの病原微生物および微生物遺伝子マーカーの高感度検出法の開発にも取り組む。

Outline of Annual Research Achievements

2023年度は、カウンターパートのSarmila Tandukar氏の協力により、カトマンズ盆地内の2ヶ所の下水処理場において流入水と放流水を定期的に採取した。また、研究協力者として参画している研究助教と学生2名が2023年10~11月に現地に渡航して病院排水および河川水を採取し、試料中の微生物の濃縮作業等を実施した。不活化処理を施して国内に輸送した試料から複数種の病原微生物や微生物起源解析マーカーの測定を試みた。
リアルタイムPCR法による下水からの病原微生物の検出率は、A型肝炎ウイルスが51%、エンテロウイルスA71型(手足口病の主要な病因ウイルス)が64%であり、現地での高い罹患状況を反映していると考えられた。また、病院排水からの新型コロナウイルスの検出率は100%であり、86%の試料で定量可能な濃度で検出されており、感染者の発生動向が把握できない現地において下水疫学調査が有効となることが示唆された。
また、デジタルPCR法を用いた5種類の遺伝子の同時検出法を開発した。新型コロナウイルス、A型インフルエンザウイルス、RSウイルス(A・B型)およびタバコモザイクウイルスの5種類を検出する病原ウイルス検出系と、ヒト・ブタ・反芻動物バクテロイデス、イヌミトコンドリアDNAおよび大腸菌の5種類を検出する微生物起源解析マーカー検出系を構築し、病院排水と河川水からの検出に成功した。
今年度の研究により、リアルタイムPCR法およびデジタルPCR法を活用することで、現地において下水疫学調査と微生物起源解析が可能になることが示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

カウンターパートの協力も得ながら現地の下水処理場や病院、河川を対象とした採水調査を実施する体制を確立し、継続的なデータの取得ができている。また、本研究を構成する2つの大きなテーマである「下水疫学調査」と「微生物起源解析」について、下水疫学調査として複数の病原ウイルスを測定し、微生物起源解析では様々な宿主に対応した遺伝子マーカーを測定できており、データの蓄積が進んでいる。このことから、研究は順調に進んでいると判断した。

Strategy for Future Research Activity

2024年度は、研究代表者と研究分担者が渡航して現地調査を実施し、下水に加え、河川水や地下水の採取を計画している。採取した試料は、ウイルスのみならず、病原細菌や薬剤耐性遺伝子の測定に供する予定である。継続的な調査を行うことにより,現地において下水疫学調査と微生物起源解析を活用するための基盤となるデータの取得を目指す。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 6 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ネパール政策研究所/トリブバン大学(ネパール)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] ネパール政策研究所/トリブバン大学(ネパール)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Evaluating acute gastroenteritis-causing pathogen reduction in wastewater and the applicability of river water for wastewater-based epidemiology in the Kathmandu Valley, Nepal2024

    • Author(s)
      Sthapit Niva、Malla Bikash、Tandukar Sarmila、Thakali Ocean、Sherchand Jeevan B.、Haramoto Eiji
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 919 Pages: 170764-170764

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2024.170764

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quantification of multiple respiratory viruses in wastewater in the Kathmandu Valley, Nepal: Potential implications of wastewater-based epidemiology for community disease surveillance in developing countries2024

    • Author(s)
      Raya Sunayana、Malla Bikash、Shrestha Sadhana、Sthapit Niva、Kattel Hari、Sharma Sangita Tara、Tuladhar Reshma、Maharjan Rabin、Takeda Tomoko、Kitajima Masaaki、Tandukar Sarmila、Haramoto Eiji
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 920 Pages: 170845-170845

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2024.170845

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ウィズコロナ時代の下水疫学調査に資する病原微生物検出技術の高度化2023

    • Author(s)
      原本英司
    • Organizer
      日本下水サーベイランス協会定時社員総会・意見交換会
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      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ネパールでのSATREPSプロジェクトを基盤とした国際共同研究の展開と経験2023

    • Author(s)
      原本英司
    • Organizer
      外務省科学技術外交推進会議 スタディ・グループ2(科学技術外交とODA). 第4回会合「日本の科学技術をODA事業へ橋渡しする方策とODA事業を活用して科学技術力を向上させる方策」
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 下水中ウイルス検出技術の高度化2023

    • Author(s)
      原本英司
    • Organizer
      神奈川県立産業技術総合研究所教育講座「下水疫学のイノベーションと社会実装課題」
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ウィズコロナ時代の下水疫学調査に資する病原微生物検出技術の開発2023

    • Author(s)
      原本英司
    • Organizer
      QIAGEN Sample to Insightオンラインシンポジウム~微生物・ウイルス2023~ 「デジタル PCR によるウイルス検出・環境 DNA の抽出・細菌叢解析」
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      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Development of pathogen detection methods for social implementation of wastewater-based epidemiology for COVID-19 and other infectious diseases among Asian countries2023

    • Author(s)
      Eiji Haramoto
    • Organizer
      7th Environmental Technology & Management Conference (ETMC) 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Implementation of wastewater-based epidemiology for monitoring the incidence of COVID-19 and other infectious diseases in communities2023

    • Author(s)
      Eiji Haramoto
    • Organizer
      VANJ Conference 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Quantification of multiple respiratory viruses in wastewater in Kathmandu, Nepal: potential implication of wastewater-based epidemiology for community disease surveillance2023

    • Author(s)
      Sunayana Raya, Bikash Malla, Sadhana Shrestha, Niva Sthapit, Tomoko Takeda, Masaaki Kitajima, Sarmila Tandukar, Hari Kattel, Sangita Tara Sharma, Rabin Maharjan, Eiji Haramoto
    • Organizer
      Water and Environment Technology Conference Online 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 山梨大学研究者総覧

    • URL

      https://eradb-ref.yamanashi.ac.jp/html/100007820_ja.html

    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-10-11   Modified: 2024-12-25  

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