| Project/Area Number |
20K20613
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 58:Society medicine, nursing, and related fields
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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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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥25,610,000 (Direct Cost: ¥19,700,000、Indirect Cost: ¥5,910,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
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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 / nhaA / メタゲノム解析 / 院内感染 |
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| Outline of Research at the Start |
人が触れる乾燥面や空間の温度を調節することで、その表面に固着したあるいは空気中に浮遊する薬剤耐性菌の生存性を制限し、その伝播拡散を阻止することで感染リストは低減できるはずである。しかし、建造環境の温度変化が微生物の動態に及ぼす影響に関わる実態把握の研究は、理論化や実装化には至っていない。本研究は、病院内の高頻度接触面と公共環境(地下歩行空間など)の微生物メタゲノム解析や微生物検査により、温度が微生物叢の動態に与える影響を、継続的に可視化し評価・解析すると供に数理モデル化することで、消毒剤や抗菌剤に頼らずに温度調節による新たな病原体制御理論の創成し、温度制御を介した感染防止策へと応用を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
消毒薬や抗菌剤に頼ることなく温度調節のみにより環境に潜む多剤耐性菌を制御する理論を創成し実装化へと応用するために、検討を進めている。3年目は以下の研究を実施し幾つかの成果を得た。1. 乾燥抵抗性を規定する大腸菌遺伝子の同定とその遺伝子の乾燥面での役割: 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遺伝子を同定している。電顕を用いたnhaA欠損株を作成し菌体の形態観察から検証した結果、欠損株では、菌体表面構造が不安定化しさらにそのサイズが伸長し、nhaA再導入株では伸長現象は消失した。菌体サイズの伸長に伴い、菌体表面積が拡張し、それに伴い揮発する水分量が増すことで、乾燥抵抗能力が減弱した可能性がある。2. NhaA阻害物質2-アミノピリミジン(2-AP)が乾燥面での大腸菌とブドウ球菌の生存性に与える影響: NhaAは、アミロイド系薬剤(2-AP)にて阻害されることが報告されている(Dibrov et al, FEBS Letters, 2005)。そこで乾燥面での大腸菌とブドウ球菌の生存性に与える影響について検討した結果、2-APは、濃度依存的にこれら病原細菌の乾燥面での生存性を低下させた。2-APを暴露した大腸菌菌体サイズは、nhaA欠損株同様に伸長した。3. 地下歩行空間で得られたデータの数理モデルを用いた解析: 浮遊生菌数/微粒子数と環境因子(温度、湿度、気圧、通行人数)との関連性を明らかにするために取得済みデータを一般化線形モデルに当てはめ検証した。その結果、無機的な浮遊粒子数が、単純な環境因子で説明できる一方で、浮遊性菌数は、その説明に全ての環境因子を要求した。4. デバイス開発企業との共同研究締結: 人肌加温デバイス開発を目的として手すりなどを販売している企業との共同研究を締結した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度と同様に新型コロナウイルス感染症の影響で病院内での検証実験が滞っているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の研究を実施する予定である。
1. 空間の温度と湿度を制御することでその空間に接した乾燥面での病原細菌の生存性に関する検証: 人肌加温のみならず高湿度も乾燥面での病原細菌の生存性を低下させる効果があることを見出しているので、その詳細について検討し、公共環境に実装可能な温度と湿度制御条件を見つけ出す。
2. 流動人口と環境細菌数ならびに菌叢変動との関連性について: 公共環境では、その場に介在するヒトそのものが病原細菌の伝播に関わる可能性が指摘されているので、環境検体(空気や新雪など)中の生菌数/菌叢と携帯電話位置情報に基づく流動人口との関連性を検証する。
3. アミロイド系薬剤(2-AP)練り込み手すり上での病原細菌の生存性に関する検証: 実際に2-APを練りこんだ手すりを作成し、そのデバイス上での病原体の生存性について検証する。
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、人肌加温デバイス(手すり、ナースワゴン、リハビリ用手すり等)を用いて検証する。
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