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2021 Fiscal Year Annual Research Report

宿主特異的ウイルス遺伝子マーカー群の検出に基づく水環境中の糞便汚染評価法の構築

Research Project

Project/Area Number 20H02284
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) 北島 正章  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30777967)
端 昭彦  富山県立大学, 工学部, 講師 (70726306)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsウイルス / ファージ / 糞便汚染源解析 / 公共用水域
Outline of Annual Research Achievements

2021年度は,2020年度に引き続いて水環境中の糞便汚染源解析に有効となり得るウイルス遺伝子マーカーとして,体表面吸着大腸菌ファージに着目し,2021年4月~2022年3月に週1~2回の頻度で採水調査を実施すると共に,2019年10月~2021年3月に採取したアーカイブ試料も活用することで,水環境中における存在実態を調査した。
下水処理場の流入水と2次処理水,放流水,豚舎排水および河川水を対象に,大腸菌WG5を宿主に用いたプラック法によって体表面吸着大腸菌ファージを定量し,シャーレ上に形成したプラックを単離した。プラック単離株に対し,マイクロウイルス科に特異的なリアルタイムPCRに供した後,マイクロウイルス科陽性と判定された単離株について,PhiX174マイクロウイルス属に特異的な定性PCRとダイレクトシーケンシングを用いた系統解析を実施した。
体表面吸着大腸菌ファージは,放流水1試料を除くすべての下水と豚舎排水から検出され,河川水からの陽性率も95%(36/38)と高い値であった。下水処理工程での低減率は平均99.89%であった。プラック単離株を用いた解析では,マイクロウイルス科およびPhiX174マイクロウイルス属のいずれも下水と豚舎排水の両方から検出されており,これらの検出に基づくのみでは糞便汚染源は判別できないことが分かった。PhiX174マイクロウイルス属を対象とした系統解析では,体表面吸着大腸菌ファージは高い遺伝的多様性を有しており,今回対象とした塩基配列領域では糞便汚染源解析が困難であると判断された。
また,新たな糞便汚染源解析手法として,マイクロ流体工学に基づくハイスループットリアルタイムPCRを用いた手法を構築するため,ヒト,ブタ,反芻動物等の宿主特異的な微生物遺伝子マーカー検出系11種類を対象に検出条件を検討し,8種類について測定可能であることを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

下水,豚舎排水および河川水における体表面吸着大腸菌ファージの定量的な存在実態に加え,細分化したマイクロウイルス科,Phix174マイクロウイルス属およびその遺伝子群の存在実態に関する知見を得ることができ,宿主特異的ウイルス遺伝子マーカーとしての体表面吸着大腸菌ファージの有効性を評価するために必要となる知見を得ることができたため。また,次世代の糞便汚染源解析技術として,ハイスループットリアルタイムPCRを用いた測定法の検出条件を検討し,本手法において使用可能な微生物遺伝子マーカー検出系を決定することができたため。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究では,体表面吸着大腸菌ファージに加え,他のウイルス遺伝子マーカーに関する検討に取り組む予定である。また,ハイスループットリアルタイムPCRを用いた微生物遺伝子マーカーの一斉検出系を構築することで,多数の環境水試料中の糞便汚染源を迅速かつ高感度で同定可能とすることを試みる。

  • Research Products

    (10 results)

All 2022 2021 Other

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

  • [Int'l Joint Research] トリブバン大学(ネパール)

    • Country Name
      NEPAL
    • Counterpart Institution
      トリブバン大学
  • [Journal Article] Detection of SARS-CoV-2 RNA in wastewater, river water, and hospital wastewater of Nepal2022

    • Author(s)
      Tandukar Sarmila、Sthapit Niva、Thakali Ocean、Malla Bikash、Sherchan Samendra P.、Shakya Bijay Man、Shrestha Laxman P.、Sherchand Jeevan B.、Joshi Dev Raj、Lama Bhupendra、Haramoto Eiji
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 824 Pages: 153816

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2022.153816

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Virus reduction at wastewater treatment plants in Nepal2021

    • Author(s)
      Tandukar Sarmila、Ghaju Shrestha Rajani、Malla Bikash、Sthapit Niva、Sherchand Jeevan B.、Sherchan Samendra P.、Haramoto Eiji
    • Journal Title

      Environmental Challenges

      Volume: 5 Pages: 100281

    • DOI

      10.1016/j.envc.2021.100281

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Possibility of Detection of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) through Wastewater in Developing Countries2021

    • Author(s)
      Tandukar Sarmila、Khanal Rajendra、Manandhar Rija、Pandey Ashok、Sthapit Niva、Sherchan Samendra P.、Haramoto Eiji
    • Journal Title

      Water

      Volume: 13 Pages: 3412

    • DOI

      10.3390/w13233412

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 水環境の糞便汚染指標としてのF特異バクテリオファージの利用可能性評価2022

    • Author(s)
      明地柚乃,中田美雨,端昭彦,花本征也
    • Organizer
      第56回日本水環境学会年会
  • [Presentation] 平常時のプール水における微生物学的水質調査2022

    • Author(s)
      高松由樹,明地柚乃,石黒伶奈,黒田啓介,端昭彦
    • Organizer
      第56回日本水環境学会年会
  • [Presentation] Health-related water microbiology: wastewater-based epidemiology and microbial source tracking2021

    • Author(s)
      Eiji Haramoto
    • Organizer
      Virtual Conferences: ERIS International Scientific Week
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Wastewater surveillance of enteric viruses for wastewater-based epidemiology2021

    • Author(s)
      Niva Sthapit, Bikash Malla, Sarmila Tandukar, Eiji Haramoto
    • Organizer
      4th International Forum on Asian Water Environment Technology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Selection and application of bacteriophages as a microbial genetic marker in environmental water: the case of somatic coliphages2021

    • Author(s)
      Nana Frempong Manso, Bikash Malla, Eiji Haramoto
    • Organizer
      4th International Forum on Asian Water Environment Technology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 汚染要因の異なる富山県内3河川における微生物汚染指標の特性評価2021

    • Author(s)
      明地柚乃,中田美雨,花本征也,端昭彦
    • Organizer
      第24回日本水環境学会シンポジウム

URL: 

Published: 2022-12-28  

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