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遺伝子封入ウイルス様粒子の創製とそれを用いた培養困難なウイルスの浄水処理性評価

研究課題

研究課題/領域番号 20J20769
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分22060:土木環境システム関連
研究機関北海道大学

研究代表者

白川 大樹  北海道大学, 大学院工学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード水系感染症 / ウイルス様粒子 / 遺伝子封入 / ノロウイルス / 病原ウイルス
研究開始時の研究の概要

本研究では,生体外における効率的な培養法が確立されていないことから,浄水処理性に関する知見がほとんど得られていないノロウイルスについて,高感度に定量可能な外来遺伝子を封入したウイルス様粒子(野生のノロウイルスと構造的・抗原的に等しい)を創製し,これを用いた室内実験を実施することにより,複数種の遺伝子型のノロウイルスの粒子としての物理的な浄水処理性を,培養法に頼ることなく世界に先駆けて評価する.また,病原ウイルスの浄水処理性指標としての有効性が見出されているトウガラシ微斑ウイルスを指標として,実浄水処理場におけるノロウイルスの物理的な浄水処理性を推定する.

研究実績の概要

本研究では,培養困難なノロウイルスについて,高感度に定量可能な外来遺伝子を封入したウイルス様粒子(遺伝子封入VLPs)を創製し,これを用いた室内実験を実施することにより,水道原水に近い濃度におけるノロウイルスの物理的な浄水処理性を,培養法の確立を待つことなく詳細に評価することを目的とした.また,浄水処理工程における病原ウイルスの挙動指標としての有効性が示されつつあるトウガラシ微斑ウイルス(PMMoV)について,ノロウイルスの遺伝子封入VLPsとPMMoVを同時添加した室内実験を実施することにより,ノロウイルスの挙動指標としてのPMMoVの有効性を議論すると共に,実浄水処理場におけるノロウイルスの処理性を,実浄水処理場におけるPMMoVの処理性評価結果から推定することを目的とした.
昨年度までの調査において,実浄水場の凝集-MF膜処理(浄水場C, D)におけるPMMoVの低減率(0.7-2.9 log)は,凝集沈澱-砂ろ過処理(浄水場A, B)における低減率(0.9-2.7 log)と同程度であることが確認された.そこで,本年度は,凝集沈澱-砂ろ過処理から凝集-MF膜処理に処理方式を更新した浄水場Xを対象とし,凝集沈澱-砂ろ過処理および凝集-MF膜処理におけるウイルスの処理性を比較した.その結果,浄水場Xの凝集-MF膜処理におけるPMMoVの低減率は2.8-4.4 logであり,凝集沈澱-砂ろ過処理における低減率(3.2-4.7 log)と同程度であることが明らかになった.一方,浄水場Xにおける凝集剤の添加濃度は,凝集-MF膜処理の導入に伴い,25-75%程度削減されていた.以上のことから,凝集-MF膜処理を導入することにより,凝集剤の添加量を削減しながら,凝集沈澱-砂ろ過処理と同等のウイルスの処理性が得られるものと考えられた.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of reduction efficiencies of pepper mild mottle virus and human enteric viruses in full-scale drinking water treatment plants employing coagulation-sedimentation-rapid sand filtration or coagulation-microfiltration2022

    • 著者名/発表者名
      Shirakawa, D., Shirasaki, N., Matsushita, T., Matsui, Y., Yamashita, R., Matsumura, T. and Koriki, S.
    • 雑誌名

      Water Research

      巻: 213 ページ: 118160-118160

    • DOI

      10.1016/j.watres.2022.118160

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 全国10カ所の水道原水における病原ウイルスの存在実態の把握:PMAxx-Enhancer-PCR法による調査2023

    • 著者名/発表者名
      白川大樹, 髙力聡史, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
    • 学会等名
      第57回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 培養困難なヒトノロウイルスの浄水処理性評価に向けた高感度に定量可能な革新的ウイルス様粒子の創製2023

    • 著者名/発表者名
      浅川高志, 白川大樹, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
    • 学会等名
      第57回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 汎用細胞増殖系を活用した下痢症ウイルスの浄水処理性の評価2022

    • 著者名/発表者名
      白崎伸隆, 胡秋晗, 白川大樹, 高木弘隆, 岡智一郎, 松下拓, 松井佳彦
    • 学会等名
      ウイルス性下痢症研究会第33回学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 低圧膜ろ過処理を導入した実浄水処理場におけるウイルスの除去性評価2022

    • 著者名/発表者名
      白川大樹, 松村拓哉, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
    • 学会等名
      令和4年度日本水道協会全国会議(水道研究発表会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Investigating virus reduction efficiencies in coagulation-sedimentation-rapid sand filtration or coagulation-microfiltration by a combination of full-scale studies and lab-scale experiments2022

    • 著者名/発表者名
      Shirakawa, D., Shirasaki, N., Yamashita, R., Matsumura, T., Koriki, S., Matsushita, T. and Matsui, Y.
    • 学会等名
      IWA World Water Congress & Exhibition
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluating the efficacy of drinking water treatment processes to remove and inactivate human sapovirus: Application of in vitro cell-culture method2022

    • 著者名/発表者名
      Q. Hu, D. Shirakawa, N. Shirasaki, H. Takagi, T. Oka, T. Matsushita, Y. Matsui
    • 学会等名
      The 56th Annual Conference of Japan Society on Water Environment
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 低圧膜ろ過処理におけるウイルスの除去性:実浄水処理場における調査および室内添加実験の実施による評価2021

    • 著者名/発表者名
      松村拓哉,白川大樹,高力聡史,白崎伸隆,松下拓,松井佳彦
    • 学会等名
      第55回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 凝集沈澱-砂ろ過処理におけるウイルスの除去性 -実浄水処理場における調査および室内添加実験の実施による評価-2020

    • 著者名/発表者名
      白川大樹,山下玲菜,髙力聡史,松村拓哉,白崎伸隆,松下拓,松井佳彦
    • 学会等名
      日本水道協会令和2年度全国会議(水道研究発表会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of virus reduction efficiency in coagulation-microfiltration by a full-scale study and lab-scale experiments2020

    • 著者名/発表者名
      Shirakawa, D., Shirasaki, N., Matsumura, T., Koriki, S., Matsushita, T. and Matsui, Y.
    • 学会等名
      The Water and Environment Technology Conference 2020-Online
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 膜ろ過浄水施設におけるウイルスの処理性評価:陽電荷膜と限外ろ過膜を組み合わせたウイルス濃縮法の適用2020

    • 著者名/発表者名
      白崎伸隆,松村拓哉,白川大樹,高力聡史,松下拓,松井佳彦
    • 学会等名
      第23回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 環境リスク工学研究室

    • URL

      https://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/risk/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書 2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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