2019 Fiscal Year Annual Research Report

培養に頼らないウイルスの浄水処理性評価手法と高効率浄水ウイルス処理システムの構築

Research Project

Project/Area Number	18H03790
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	松下拓北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30283401)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松井佳彦北海道大学, 工学研究院, 教授 (00173790) 白崎伸隆北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60604692)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	土木環境システム / ウイルス / 浄水処理
Outline of Annual Research Achievements	昨年度の検討で、ノロウイルス外套タンパク粒子（VLPs）の構造を還元剤を添加することによりいったん崩壊させた（電子顕微鏡で確認）後、外来DNA共存下で塩化カルシウムを添加することにより、VLPsを再合成させると同時に（電子顕微鏡で確認）、外来DNAをVLPsに封入（ELISAとPCRにより確認）することに成功した。しかしながら、外来遺伝子の封入率が著しく低く、このような遺伝子封入VLPsを用いても、計画当初の目標であった「低濃度ノロウイルスの浄水処理性の評価」が困難であると判断された。そこで本年度は、昨年度に用いた大腸菌ファージの塩基配列をコードした人工合成DNAに代え、2種（直鎖と環状）のノロウイルスの塩基配列をコードした人工合成DNAの封入を試みたが、いずれのDNAの封入率も2%以下と低く、処理性評価に供することはできなかった。今後、DNAのコード領域を変えた複数の人工合成DNAを試すとともに、人工合成RNAの封入も試みる必要があると判断された。一方、昨年度までに確立したナノセラム陽電荷膜法による大量濃縮（ウイルス濃度は極めて低いため濃縮が不可欠）により、札幌近郊の浄水場に加え、本州の浄水場にて、トウガラシ微斑ウイルス（PMMoV）の浄水処理工程での濃度変化をそれぞれ複数回調査した（いずれも凝集－沈澱－砂ろ過処理）。その結果、PMMoVの除去率は、それぞれ1.7±0.5 logと1.4±0.7 logと同程度であり、通常の浄水処理で行われる凝集－沈澱－砂ろ過処理では、1～2 log程度のウイルス除去が見込まれることが分かってきた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度までの検討にて、ノロウイルスVLPsを用いたDNA封入VLPsの作製に成功し、さらなる封入率の向上に向けて、外来DNAとVLPsの親和性を高める必要があるとの結論を導き出せ、次年度へ繋がる成果を出すことができた。また、本年度に予定していた「浄水場でのPMMoV調査」についても継続してデータを蓄積しており、凝集－沈澱－砂ろ過処理では、1～2 log程度のウイルス除去が期待できるという知見が得られつつある。以上より、「おおむね順調に進展している」と判断した。
Strategy for Future Research Activity	DNA封入VLPsの作製に関しては、DNA封入率の向上のカギとなる、VLPsとの親和性の高い外来DNAあるいはRNAへの変更、さらには、アビジン／ビオチン修飾等の導入を試みる予定である。実浄水場におけるPMMoVの処理性調査に関しては、季節変動や経年変化を調べるため、近郊浄水場での調査を継続するとともに、他地域の浄水場における調査も継続して行いたいと考えている。また、PMMoV以外に、水系ヒト感染性ウイルスについても知見の集積を試みたい。