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2022 Fiscal Year Research-status Report

都市下水から薬を創り出す:棄てられたヒト免疫細胞由来遺伝子を活用した抗体医薬開発

Research Project

Project/Area Number 21K18171
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

佐野 大輔  東北大学, 工学研究科, 教授 (80550368)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 野地 智法  東北大学, 農学研究科, 教授 (10708001)
斉藤 繭子  東北大学, 医学系研究科, 准教授 (20598031)
久保田 健吾  東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (80455807)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2025-03-31
Keywords都市下水 / 感染症 / 免疫細胞 / ヒト抗体遺伝子 / 抗体医薬
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、都市下水から回収した抗体遺伝子を用いて抗体医薬の合成を行う手法の開発に取り組むものである。研究2年度である令和4年度においては、前年度にPCRにより下水から取得することに成功した免疫細胞由来遺伝子の増幅産物について、次世代シーケンス解析を行うためのプロトコル構築に取り組んだ。構築したプロトコルは全部で9ステップから成り、1)下水からの固形物回収、2)遺伝子抽出、3)cDNA合成、4)PCR(1回目)、5)PCR(2回目)、6)電気泳動、7)DNA濃度測定、8)ライブラリ作成用PCR、および9)次世代シーケンシング解析、である。さらに、次世代シーケンシング解析結果の分析方法についても、バイオインフォマティクス用ソフトウェアを用いて、分析シーケンス(パイプライン)を構築した。このパイプラインを適用することで、得られた遺伝子配列解析結果を用いて系統樹を作成することができる。最終的に、実際に下水から得られた遺伝子配列を用いて、PCRに用いるプライマーおよび温度設定を含め、上記の一連の作業をについて最適化を行った。その結果、Vollmersらが2013年に発表したプライマーを用い、アニーリング温度60度でPCRを行うことで、最も効率よくPCR産物を得ることが可能であることが判明した。以上の成果をもとに、研究3年度目である令和5年度においては、新型コロナウイルス感染症が発生していた期間に採取して保管してある下水を対象として、抗体遺伝子の取得を目指す。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

PCRを用いた下水中抗体遺伝子の増幅に成功し、およびその次世代シーケンシング解析のプロトコルの最適化を達成している。下水サンプルからの抗体遺伝子取得を進めるだけの段階に至っており、全体の半分まで研究は進んでいると言えるので、「おおむね順調に進展している」と評価した。

Strategy for Future Research Activity

これまでに過去複数年間に渡って都市下水サンプルを冷凍保存しており、DNAである抗体遺伝子はこれらのサンプル中に無傷のまま残存していることが期待される。確立されたプロトコルをこれらのサンプルに適用し、抗体遺伝子の取得を進めていく。得られた結果は、当時流行していた感染症患者数との比較等により、下水中抗体遺伝子の出現傾向に関する分析にも用いる。

  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Multiple traces of monkeypox detected in non-sewered wastewater with sparse sampling from a densely populated metropolitan area in Asia2023

    • Author(s)
      Daisuke Sano 他30名
    • Journal Title

      Science of the Total Environment

      Volume: 858(1) Pages: 159816

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2022.159816

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Comparison of five polyethylene glycol precipitation procedures for the RT-qPCR based recovery of murine hepatitis virus, bacteriophage phi6, and pepper mild mottle virus as a surrogate for SARS-CoV-2 from wastewater2022

    • Author(s)
      Shotaro Torii, Wakana Oishi, Yifan Zhu, Ocean Thakali, Bikash Malla, Zaizhi Yu, Bo Zhao, Chisato Arakawa, Masaaki Kitajima, Akihiko Hata, Masaru Ihara, Shigeru Kyuwa, Daisuke Sano, Eiji Haramoto, Hiroyuki Katayama
    • Journal Title

      Science of the Total Environment

      Volume: 807 Pages: 150722

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2021.150722

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 下水情報活用の社会実装に向けて2022

    • Author(s)
      佐野大輔
    • Organizer
      仙台X-TECHレクチャーシリーズ Vol.1 仙台発!AI・データで社会を変える! 〜東北大学の先端研究と社会実装事例より
    • Invited
  • [Presentation] 下水情報の活用に向けた取り組み2022

    • Author(s)
      佐野大輔
    • Organizer
      公益社団法人日本下水道新技術機構・第408回技術サロン
    • Invited
  • [Presentation] 新型コロナウイルス等に関する下水調査が社会で果たす役割2022

    • Author(s)
      佐野大輔
    • Organizer
      日本下水道施設管理業協会・第11回定時社員総会・講演会
    • Invited
  • [Presentation] Revealing the spatial and temporal dynamics of COVID-19 by wastewater surveillance2022

    • Author(s)
      Wakana Oishi, Yusuke Hara, Daisuke Sano
    • Organizer
      International Conference on Challenges in Environmental Science and Engineering 2022
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

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