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単離技術と遺伝子操作系を駆使した遺伝的に多様な病原ウイルスの浄水消毒処理性評価

研究課題

研究課題/領域番号 23K22889
補助金の研究課題番号 22H01619 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
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

白崎 伸隆  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60604692)

研究分担者 松下 拓  北海道大学, 工学研究院, 教授 (30283401)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード病原ウイルス / 遺伝的多様性 / 単離技術 / 浄水処理 / 消毒処理 / アデノウイルス / エンテロウイルス / ロタウイルス / 水道原水 / 細胞培養 / 遺伝情報 / リバースジェネティクス法
研究開始時の研究の概要

本研究では,国内の水道原水中から複数の遺伝子型・株の病原ウイルスを単離すると共に,ウイルスの遺伝情報と遺伝子操作系であるリバースジェネティクス法を活用することにより,単離による入手が困難な複数の遺伝子型・株の病原ウイルスを人工合成し,これらを消毒処理(塩素処理,オゾン処理,紫外線処理等)の室内実験に用いることにより,遺伝子型・株の差異によってどの程度病原ウイルスの消毒処理性が異なるのか,また,どのような要因によって消毒処理性に差異が生じるのかを明らかにする.

研究実績の概要

本研究では,国内の水道原水中から複数の遺伝子型・株の病原ウイルスを単離すると共に,ウイルスの遺伝情報と遺伝子操作系であるリバースジェネティクス法を活用することにより,単離による入手が困難な複数の遺伝子型・株の病原ウイルスを人工合成し,これらを消毒処理(塩素処理,オゾン処理,紫外線処理等)の室内実験に用いることにより,遺伝子型・株の差異によってどの程度病原ウイルスの消毒処理性が異なるのか,また,どのような要因によって消毒処理性に差異が生じるのかを明らかにすることを目的とした.
今年度は,エンテロウイルスの宿主細胞であるBGM細胞及びロタウイルスの宿主細胞であるMA104細胞を用いた感染力評価手法を適用すると共に,環境水中から病原ウイルスを感染力を保持した状態で回収・濃縮可能な新たなウイルス濃縮法を検討・適用することにより,国内の水道原水に存在する感染力を有するエンテロウイルス及びロタウイルスを回収・濃縮することに成功した.一方,消毒処理においては,タンジェンタルフローUF膜によるウイルス高倍率濃縮を組み合わせた大容量の塩素処理実験系及びオゾン処理実験系を検討し,ウイルス高倍率濃縮を実施しない小容量の実験系と同様の病原ウイルスの消毒処理性評価結果が得られること,すなわち,構築した大容量の実験系が塩素処理及びオゾン処理における病原ウイルスの消毒処理性の詳細把握(高不活化率の把握及び不活化メカニズムの議論)に適用できることを確認した.

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

本年度は,ウイルス宿主細胞を用いた感染力評価手法と環境水中から病原ウイルスを感染力を保持した状態で回収・濃縮可能な新たなウイルス濃縮法を適用することにより,水道原水に存在する感染力を有するエンテロウイルス及びロタウイルスを回収・濃縮できた.また,塩素処理及びオゾン処理における病原ウイルスの消毒処理性の詳細把握に適用可能なタンジェンタルフローUF膜によるウイルス高倍率濃縮を組み合わせた大容量の実験系を構築できたことから,研究計画は概ね順調に進展している.

今後の研究の推進方策

来年度は,水道原水から回収・濃縮した病原ウイルスの野生株に加え,リバースジェネティクス法により人工合成する病原ウイルスを対象とし,構築したタンジェンタルフローUF膜によるウイルス高倍率濃縮を組み合わせた大容量の実験系を用いた消毒処理実験を実施することにより,実浄水場の消毒工程において達成すべき病原ウイルスの高不活化率を得るために必要な消毒処理条件を明確化することを目指す.なお,塩素処理においては,塩素処理耐性が高いとされるコクサッキーウイルスの不活化特性の評価に加えて,これまで知見が全く得られていないパレコウイルスについても対象とし,感染力評価手法及び高濃度精製ストック調製法を構築することにより,不活化特性を明らかにすることを目指す.

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 2022

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 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Investigation of removal and inactivation efficiencies of human sapovirus in drinking water treatment processes by applying an in vitro cell-culture system2023

    • 著者名/発表者名
      Shirakawa, D., Shirasaki, N., Hu, Q., Matsushita, T., Matsui, Y., Takagi, H. and Oka, T.
    • 雑誌名

      Water Research

      巻: 236 ページ: 119951-119951

    • DOI

      10.1016/j.watres.2023.119951

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 塩素処理におけるウイルスの高不活化率の評価:濃縮法を組み合わせた大容量実験系の適用2024

    • 著者名/発表者名
      福士萌笑, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
    • 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] トウガラシ微斑ウイルスの水中病原ウイルスに対する代替指標性と実浄水工程における処理性2023

    • 著者名/発表者名
      白川大樹, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
    • 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
    • 招待講演
  • [学会発表] 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30回衛生工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 水道原水に存在する病原ウイルスの感染力評価:活性炭吸着とUF膜ろ過を組み合わせたウイルス濃縮法の構築と適用2023

    • 著者名/発表者名
      福井健暉, 川上悟史, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
    • 学会等名
      第30回衛生工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [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, 高力聡史, 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] ウイルス粒子の状態変化はウイルスの凝集沈澱-砂ろ過処理性にどの程度影響するのか?2023

    • 著者名/発表者名
      平岩竜士, 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] 水道原水に存在する病原ウイルスの感染価評価:活性炭とUF膜を組み合わせたウイルス濃縮法の構築と適用2023

    • 著者名/発表者名
      福井健暉, 川上悟史, 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] 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] 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

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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