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表流水からの簡便・迅速な薬剤耐性病原大腸菌の超高効率濃縮回収とゲノム履歴分析

研究課題

研究課題/領域番号 23K21762
補助金の研究課題番号 21H03620 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分64010:環境負荷およびリスク評価管理関連
研究機関宮崎大学

研究代表者

鈴木 祥広  宮崎大学, 工学部, 教授 (90264366)

研究分担者 小椋 義俊  久留米大学, 医学部, 教授 (40363585)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2024年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード病原大腸菌 / 薬剤耐性 / 拡散分布 / 全ゲノム解析 / 汚染源 / 環境基準 / 糞便性指標細菌 / 病原遺伝子 / 基準超過 / 薬剤耐性病原大腸菌 / 河川水 / 多剤耐性 / 薬剤耐性大腸菌 / 検出定量 / 発現・汚染機構
研究開始時の研究の概要

本研究では,微生物の泡沫への濃縮作用を利用して,表流水から大腸菌を泡沫液に超高濃度に分離・回収し,その泡沫濃縮液から①薬剤耐性病原大腸菌を超高感度に検出・単離する方法を開発する。そして,上流から下流・河口に至る表流域全体の実態調査を実施し,②薬剤耐性病原大腸菌の拡散分布数と検出率を定量的に評価する。さらに,単離・回収した③薬剤耐性病原大腸菌の全ゲノムを分析し,薬剤耐性遺伝子や宿主遺伝子の情報から大腸菌の履歴を推察する。本研究の最終的なゴールは,薬剤耐性病原大腸菌の発現機構と汚染源の解明である。

研究実績の概要

【目的】
2023年(令和4年)4月1日より,環境省の環境項目環境基準の糞便性指標細菌が大腸菌群から大腸菌へと変更された。この変更に伴い,より正確な糞便汚染の定量的な評価が実施されている。ところが,宮崎県を流下する大淀川上流域の国交省定点観測地点においては,大腸菌数環境基準B類型の菌数(1,000 CFU/100 mL以下)を大幅に超過するような地点が連続的に観測されている。このことから,大淀川上流域表流水中における病原性大腸菌の存在が疑われる。病原性大腸菌は,病原特性から6種類に分類されるが,重篤な症状を引き起こすことから最も問題視されている病原性大腸菌として,志賀毒素産生大腸菌(STEC)が挙げられる。そこで本研究では,大淀川上流域の糞便汚染によるSTECの実態把握を目的として調査を実施した。
【得られた成果】
(1) 大淀川上流域の大腸菌数を計数した結果、B類型(1,000 CFU/100 mL以下)を超過する大腸菌数が検出された。(2) STEC陽性大腸菌株から、STECが保有する遺伝子であるstx1とstx2が検出された。これらの株は、stx2のみを保有する株がほとんどであった。(3) 大腸菌数に対するSTECの検出率は,0.1-1.8%(1-4 CFU/100 mL)であった。調査において継続的にSTECが検出されたことから,菌数は低いもののSTECが常在していると推察される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

計画した通年の流域モニタリング調査を計画通りに実施し,大腸菌数の流域での分布や基準値超過の重要情報を獲得した。また,単離した大腸菌から病原大腸菌STECの菌数も定量化し,STECの標的遺伝子も検出することができた。河川の大腸菌数に対するSTEC数の割合を示した成果は,国内外において初めての情報であると評価できる。したがって。計画通りに研究が遂行したと判断する。

今後の研究の推進方策

2024年度は,本研究課題の最終年度となる。これまでに得られた通年モニタリング調査の結果の解析とわかりやすいデータ整理が重要である。また,単離して得られたSTEC株について,薬剤耐性の獲得の有無の判定ため,薬剤耐性試験を実施する。さらに,STEC株のゲノム解析を行い,河川に流入するまでの履歴にについて考察する。
追加テーマとして,大腸菌数の基準値を超過した地点を基点とし,大腸菌数の汚染源の追跡も計画している。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Comparison of species and composition of enterococci, fecal indicators in aquatic environments, among different hosts2023

    • 著者名/発表者名
      Tamai, S., Suzuki, Y
    • 雑誌名

      Microorganisms

      巻: 11 号: 12 ページ: 2981-2981

    • DOI

      10.3390/microorganisms11122981

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optimum conditions for high-speed solid liquid separation by ballasted flocculation. Water Science and Technology2023

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, Y., Kaku, R., Takahashi, K., Kanai, M., Tamai, S., Annaka, Y., Chuganji, N.
    • 雑誌名

      Water Science & Technology

      巻: 88 号: 1 ページ: 35-46

    • DOI

      10.2166/wst.2023.204

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Disappearance and prevalence of extended-spectrum β-lactamase?producing Escherichia coli and other coliforms in the wastewater treatment process2023

    • 著者名/発表者名
      Xie Hui、Yamada Kana、Tamai Soichiro、Shimamoto Hiroshi、Nukazawa Kei、Suzuki Yoshihiro
    • 雑誌名

      Environmental Science and Pollution Research

      巻: 30 号: 35 ページ: 83950-83960

    • DOI

      10.1007/s11356-023-28382-3

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Growth and Decay of Fecal Indicator Bacteria and Changes in the Coliform Composition on the Top Surface Sand of Coastal Beaches during the Rainy Season2023

    • 著者名/発表者名
      Tamai, S., Shimamoto, H., Nukazawa, K. and Suzuki, Y.
    • 雑誌名

      Microorganisms

      巻: 11 号: 4 ページ: 1074-1074

    • DOI

      10.3390/microorganisms11041074

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly Sensitive Detection and Quantification of Dissolved Free Extracellular DNA Using Colloidal Adsorption and Foam Concentration2023

    • 著者名/発表者名
      Tamai, S., Ogura, Y., Okuno, M., Nukazawa, K. and Suzuki, Y. 2023.
    • 雑誌名

      Environmental Science: Water Research & Technology

      巻: - 号: 7 ページ: 1792-1803

    • DOI

      10.1039/d3ew00015j

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of softening and ballast flocculation as a pretreatment process for seawater desalination through a reverse osmosis membrane2023

    • 著者名/発表者名
      Yadai, T., and Y. Suzuki
    • 雑誌名

      npj Clean Water

      巻: 6 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41545-023-00226-0

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simultaneous detection of various pathogenic Escherichia coli in water by sequencing multiplex PCR amplicons2023

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, Y., H. Shimizu, S. Tamai, Y. Hoshiko, T. Maeda, K. Nukazawa, A. Iguchi, Y. Masago, and S. Ishii
    • 雑誌名

      Environmental Monitoring and Assessment

      巻: 195 号: 2 ページ: 264-264

    • DOI

      10.1007/s10661-022-10863-6

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Application of Coagulation and Foam Concentration Method to Quantify Waterborne Pathogens in River Water Samples2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Yoshihiro、Jikumaru Atsushi、Tamai Soichiro、Nukazawa Kei、Masago Yoshifumi、Ishii Satoshi
    • 雑誌名

      Water

      巻: 14 号: 22 ページ: 3642-3642

    • DOI

      10.3390/w14223642

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Persistence of Antibiotic-Resistant Escherichia coli Strains Belonging to the B2 Phylogroup in Municipal Wastewater under Aerobic Conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Xie Hui、Ogura Yoshitoshi、Suzuki Yoshihiro
    • 雑誌名

      Antibiotics

      巻: 11 号: 2 ページ: 202-202

    • DOI

      10.3390/antibiotics11020202

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of antibiotic resistance profile of Escherichia coli between pristine and human-Impacted sites in a river2021

    • 著者名/発表者名
      Nishimura, E., Nishiyama, M., Nukazawa, K. and Suzuki, Y.
    • 雑誌名

      Antibiotics

      巻: 10 号: 5 ページ: 575-575

    • DOI

      10.3390/antibiotics10050575

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 宮崎県大淀川上流域における志賀毒素産生大腸菌の検出2024

    • 著者名/発表者名
      松山龍太郎,伊東悠介,竹本進,鈴木祥広
    • 学会等名
      第 58回 日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 浄水処理を目的とした活性炭吸着・バラスト凝集沈殿法の開発2024

    • 著者名/発表者名
      高橋克弥,田中宏樹,鈴木祥広
    • 学会等名
      第 58回 日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 下水の簡易処理を目的とした海水にがり凝集・バラスト沈殿法の処理性評価2024

    • 著者名/発表者名
      金井美優花,鈴木祥広
    • 学会等名
      第 58回 日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 一ツ瀬ダム貯水池におけるアオコ発生原因に関する調査研究2024

    • 著者名/発表者名
      玉井荘一郎,鈴木祥広
    • 学会等名
      第 58回 日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 河岸のイネ科植物がビーチの細菌汚染源である可能性に関する調査研究2023

    • 著者名/発表者名
      西村恵美,西脇亜也,鈴木祥広
    • 学会等名
      第26回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 下水処理プロセスにおける大腸菌群の菌叢と薬剤耐性プロファイルの変化2023

    • 著者名/発表者名
      津田康平,謝暉,鈴木祥広
    • 学会等名
      第26回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 下水処理水中に生残するESBL大腸菌から河川由来の志賀毒素産生性大腸菌への薬剤耐性の伝播2023

    • 著者名/発表者名
      謝暉,小椋義俊,鈴木祥広
    • 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] 水環境における形質転換による遺伝子の伝播実態の解明2023

    • 著者名/発表者名
      玉井荘一郎,鈴木祥広
    • 学会等名
      2022年度日本水環境学会九州沖縄支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 下水処理プロセスにおける大腸菌群の菌叢と薬剤耐性プロファイルの変化2023

    • 著者名/発表者名
      津田康平,謝暉,鈴木祥広
    • 学会等名
      2022年度日本水環境学会九州沖縄支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Transmission of Resistance from ESBL Producing Coliforms inTreated Wastewater to Susceptible Escherichia coli in a River Using Filter Mating Method2022

    • 著者名/発表者名
      H. Xie, Y. Ogura, Y. Suzuki
    • 学会等名
      Water and Environment Technology Conference (WET2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Development of High Sensitive Detection and Quantification of Free Extracellular DNA Using Colloid Adsorption and Foam Concentration2022

    • 著者名/発表者名
      S. Tamai, M. Okuno, Y. Ogura, K. Nukazawa, Y. Suzuki
    • 学会等名
      Water and Environment Technology Conference (WET2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 凝集・泡沫濃縮法を利用した河川水からの志賀毒素産生大腸STECの検出・単離手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      片渕真人, 加藤優貴,鈴木祥広
    • 学会等名
      第 56 回 日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 河川の上流から河口に至る薬剤耐性菌の菌数・菌叢の変動解析2022

    • 著者名/発表者名
      加藤優貴, 謝暉, 糠澤桂, 鈴木祥広
    • 学会等名
      第 56 回 日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 下水処理場におけるESBL耐性大腸菌・大腸菌群の消長とESBL関連遺伝子の保有率変化2022

    • 著者名/発表者名
      山田佳奈, 謝暉, 糠澤桂, 鈴木祥広
    • 学会等名
      第 56 回 日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 下水処理水中に生残するESBL大腸菌群から河川由来の感受性大腸菌への薬剤耐性の伝播2022

    • 著者名/発表者名
      謝暉, 小椋義俊, 鈴木祥広
    • 学会等名
      第 56 回 日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 都市下水におけるESBL産生大腸菌・大腸菌群の検出率の比較2022

    • 著者名/発表者名
      津田康平, 山田佳奈, 謝暉, 糠澤桂, 鈴木祥広
    • 学会等名
      2021年度 日本水環境学会九州沖縄支部 研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Survey of Shiga toxin-producing Escherichia Coli (STEC) in rivers by coagulation and foam concentration2021

    • 著者名/発表者名
      Katafuchi, M., Nukazawa, K. and Suzuki, Y.
    • 学会等名
      Water and Environment Technology Conference (WET2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Survival of extended-spectrum beta-lactamase producing-Escherichia coli in municipal wastewater under aerobic condition2021

    • 著者名/発表者名
      ie, H., Ogura, Y. and Suzuki, Y.
    • 学会等名
      Water and Environment Technology Conference (WET2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 泡の生成・消泡の基礎と産業利用2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木祥広
    • 総ページ数
      300
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781316772
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 宮崎大学工学部工学科土木環境工学プログラム鈴木研究室

    • URL

      http://www.suzuki-labo.com/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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