2021 Fiscal Year Research-status Report
Understanding and application of microbiota in building environment: creation of pathogen control theory by temperature control
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20K20613
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山口 博之 北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (40221650)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢野 理香 北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (50250519)
大森 亮介 北海道大学, 人獣共通感染症国際共同研究所, 准教授 (10746952)
大久保 寅彦 北海道大学, 保健科学研究院, 講師 (90762196)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 温度制御 / 公共環境 / 環境細菌 / 乾燥抵抗性 / エアサンプラー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
消毒剤や抗菌剤に頼らない温度による新たな病原体制御理論を創成し、空間や高頻度接触面の温度を制御することで、感染予防へと応用を目指すために、2年目は以下の研究を実施しいくつかの成果を得た。
1. 乾燥表面の温度調節による大腸菌の生存性の制御に湿度変化が与える影響: 私達は乾燥面を37℃付近に温めることでその乾燥麺に塗抹した細菌の生存性が顕著に低下することを見いだした。その一方で環境温度は、熱を奪う空気中の水蒸気量すなわち湿度の影響も受ける。そこで恒温恒湿機を使用し，温度(25-37℃)と共に湿度(45-90%)が乾燥表面の大腸菌の生存性に与える影響を調査した。その結果湿度と大腸菌の生存率には逆相関関係(r=-0.241)があり，湿度が上がるほど生存率は有意に低下した(p=0.04)。このように、乾燥面での温度制御において湿度によるネガティブな効果は最小限であることを見いだした。
2. 温度制御手摺デバイス上での細菌の生存性の可視化法の開発: バイク用ハンドヒーターを改良し作成したデバイスの効果を振れ幅の大きい培養に頼らず正確かつ簡便に確認する方法を、無蛍光の透明テープとLIVE/DEAD染色による測定系とキーエンス画像解析ソフトを組み合わせることで実現した。具体的には、ヒーターより距離が離れるほど手摺上の生存菌数は有意に低下し、その効果は温度ヒートマップと一致した。
3. 土壌細菌の空間移動に環境要因の変化が及ぼす影響について: 新型コロナ感染症の影響で公共の閉鎖環境での採材ができなかったので、その代替えとして３Dプリンターを用いて空気中に浮遊する細菌を効率よく生け捕りにできるエアサンプラーを用いて北大農場にて実施した。その結果、環境因子(気圧、蒸気圧、湿度、風向き)が連動し変化することにより、空気中に巻き上げられ浮遊し移動することが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究計画書では、公共空間(地下歩行空間と札幌市の病院)での空気の採材や温度制御デバイスの検証実験も予定していたが、新型コロナ感染症の影響で困難であり、それらフィールドデータが得られなかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果を踏まえ以下の研究を実施する予定である。
1. 乾燥表面の温度調節による大腸菌の生存性の制御に関わる責任遺伝子の発現変化にす関わる検証:
Tn挿入変異株を用いた網羅的な解析から、乾燥抵抗性を規定する大腸菌遺伝子としてNa+/H+トランスポーターをコードするnhaA遺伝子を同定した。そこでまず乾燥面での遺伝子変化をモニターするための手法を開発し、この遺伝子の乾燥面での発現状況を検証する。
2. nhA遺伝子の発現を抑制する薬剤の探索: NhaAは、アミロイド系薬剤にて阻害されることが報告されている(Dibrov et al, FEBS Letters, 2005)。そこでアミロイド誘導体存在下での乾燥面での大腸菌の生存性を手摺デバイス上にて検証する。
3. ３Dプリンターにより打ち出したエアサンプラーを用いた地下歩行空間での採材と環境因子との関連性: 空気中に浮遊する細菌を効率よく生け捕りにできるエアサンプラーを用いて浮遊細菌と環境因子の動態を可視化し、浮遊細菌数を抑制する環境条件を探索する。
4. 高頻度接触面を介した病原細菌の伝播阻止における温度制御手摺デバイスの有効性の検証: 温度制御によりボンティアの手指を介した手指細菌の伝播量が低減するかどうか、手摺デバイスを用いて検証する。またナースワゴンに手摺デバイスを装着し検証する。さらに新型コロナ感染症のによる制限が緩和されれば実際の院内環境で温度制御効果を検証を試みる予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額の内訳は、次年度分と新型コロナの影響で公共環境の菌叢解析ができなかったことにより発生した余剰分を含む。
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