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2018 年度 実績報告書

畜産環境における耐性菌出現防止のための抗生物質の磁気分離

研究課題

研究課題/領域番号 16H05004
研究機関神戸大学

研究代表者

井原 一高  神戸大学, 農学研究科, 准教授 (50396256)

研究分担者 間世田 英明  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (10372343)
清水 和哉  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (10581613)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード磁気分離 / 抗生物質 / 動物用抗菌剤 / 耐性菌 / 畜産廃水
研究実績の概要

薬剤耐性菌の環境への拡散を防止するため,畜産廃水に含有する抗生物質のオンサイト処理技術として,永久磁石を用いた磁気分離法の開発と,畜産廃水由来の耐性菌出現を避けるために耐性遺伝子変異と抗生物質濃度との関係を調べ,耐性菌の出現リスクについて明らかにすることを試みた。
抗生物質の除去率向上のために,抗生物質の磁性付与(磁気シーディング)と磁性付与した抗生物質に作用する磁気力増大の2点について研究を行った。前者の改善法として,pH制御型電気化学磁気シーディングについて検討した。磁気シーディング時に特定のpHに溶液を制御することによって,酪農廃水からのオキシテトラサイクリンの除去率が大幅に改善されることを見出した。後者については,循環濃縮式による分離法を検討し,安定的な分離除去が可能であることを明らかにした。
また,畜産業等で用いられる抗生物質等による耐性菌の出現リスクについて検討を重ねた。抗菌薬に曝露されるモデル系を作成し,抗菌薬レボフロキサシンを用いたモデル系では、曝露前のリアクター内微生物群全体を対象とした最小生育阻止濃度(MIC)が32 mg/L、最小殺菌濃度(MBC)が512 mg/Lであったことを基に、曝露濃度を4 mg/L, 16 mg/L, 128 mg/Lとして実験を行った。曝露濃度4 mg/Lにおいては、微生物群集構造に優位な変化は与えなかった。また、どの曝露濃度においても、曝露中に多剤耐性菌が生じていたと示される結果を得た。しかし、どの系においても抗菌薬を排除した環境に曝露し直すことにより、耐性菌の数が激減し、もとの感受性菌の分布に戻されることが明らかになり、本モデル系においては、抗菌薬の環境へのリスクは一過的であるものの、抗菌薬を適切に低減することで、そのリスクさえも除去できることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] 中国地質大学(北京)(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      中国地質大学(北京)
  • [雑誌論文] Effects of levofloxacin exposure on sequencing batch reactor (SBR) behavior and microbial community changes2019

    • 著者名/発表者名
      Liting Hao, Kunihiro Okano, Chi Zhang, Zhenya Zhang, Zhongfang Lei, Chuanping Feng, Motoo Utsumi, Ikko Ihara, Hideaki Maseda, Kazuya Shimizu
    • 雑誌名

      Science of The Total Environment

      巻: 672(4) ページ: 227-238

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2019.03.272

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 畜産廃水からの動物用抗菌剤の磁気分離-磁気シーティンクにおけるpH制御-2018

    • 著者名/発表者名
      岩崎光一郎,井原一高,吉田弦,豊田淨彦,梅津一孝
    • 雑誌名

      農業食料工学会関西支部報

      巻: 124 ページ: p.3

  • [学会発表] バクテリアの耐性獲得機構に見られる自己ゲノム編集機構の解析と育種への応用2019

    • 著者名/発表者名
      間世田英明
    • 学会等名
      公益社団法人 新化学技術推進協会 (JACI)
    • 招待講演
  • [学会発表] 緑膿菌の多剤耐性獲得機構をゲノム編集技術に応用する2019

    • 著者名/発表者名
      間世田英明
    • 学会等名
      第53回緑膿菌感染症研究会(特別講演)
    • 招待講演
  • [学会発表] 抗菌剤曝露からの排水処理の回復と微生物群集構造の変動2019

    • 著者名/発表者名
      清水和哉,Hao Liting,岡野邦宏,Zhang Chi,張振亜,雷中方,Feng Chuanping,内海真生,井原一高,間世田英明
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会
  • [学会発表] Magnetic Concentration of Tetracycline Antibiotic from Livestock Wastewater Using a Permanent Magnetic Separator2018

    • 著者名/発表者名
      Ikko Ihara, Kazuki Ishido, Gen Yoshida, Kiyohiko Toyoda, Kazutaka Umetsu and Yasuzo Sakai
    • 学会等名
      The International Workshop on Material Analysis and Processing in Magnetic Fields (MAP8)
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Concentration of Veterinary Antibiotics from Livestock Wastewater Using a Permanent Magnetic Separator2018

    • 著者名/発表者名
      Ikko Ihara, Kazuki Ishido, Gen Yoshida, Kiyohiko Toyoda, Kazutaka Umetsu and Yasuzo Sakai
    • 学会等名
      The 9th International Forum on Magnetic Force Control
    • 国際学会
  • [学会発表] 畜産廃水に残留するテトラサイクリン系抗生物質の磁気濃縮分離2018

    • 著者名/発表者名
      石堂一樹,井原一高,吉田 弦,酒井 保蔵,梅津一孝
    • 学会等名
      農業環境工学関連学会2018年合同大会
  • [学会発表] テトラサイクリン系抗生物質が残留する家畜糞尿の嫌気性消化における薬剤耐性菌の消長2018

    • 著者名/発表者名
      辻 陽平,井原一高,間世田英明,清水和哉,岩崎匡洋,梅津一孝
    • 学会等名
      農業環境工学関連学会2018年合同大会
  • [学会発表] pH制御型電気化学シーディングを用いた畜産廃水からの動物用抗菌剤の磁気分離2018

    • 著者名/発表者名
      岩崎光一郎,井原一高,吉田弦,梅津一孝
    • 学会等名
      第140回農業食料工学会関西支部例会
  • [学会発表] バクテリアの耐性獲得機構に見られる自己ゲノム編集機構の解析と育種への応用2018

    • 著者名/発表者名
      間世田英明
    • 学会等名
      第36回日本植物細胞分子生物学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Nitrogen Removal Restoration by Bacterial Community Change on Antibiotics exposure2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Shimizu, Liting Hao, Kunihiro Okano, Chi Zhang, Zhenya Zhang, Zhongfang lei, Chuanping Feng, Motoo Utsumi, Ikko Ihara, Hideaki Maseda
    • 学会等名
      17th International Symposium on Microbial Ecology (ISME)
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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