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2021 年度 実績報告書

ウイルス不活化モデルに基づくし尿の衛生学的安全管理手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 20J10868
研究機関東北大学

研究代表者

大石 若菜  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
キーワードサニテーション / 消毒 / マウスノロウイルス
研究実績の概要

し尿の利用における微生物学的安全性を担保するための消毒剤添加率及び処理時間の監視基準値の設定には、様々な性状のし尿に適用可能な病原体不活化モデルが必要である。ウイルスに関しては消毒低感受性株の出現を想定して監視基準値を設定する必要があるが、想定すべき不活化率や消毒剤への適応機構が明らかになっていない。本研究では、し尿中病原体不活化モデルの構築およびノロウイルスの消毒剤低感受性獲得機構の解明を試みた。
系統的文献検索によって得た病原体の不活化率と環境条件のデータに対してスパースモデリングおよび階層ベイズモデリングを適用し、環境条件と反応時間を説明変数とする病原体不活化モデルを作成した。モデルを用いて7種類の病原体とサロゲートの不活化をシミュレーションし、重点的に管理すべき病原体と推奨される処理条件および処理時間を提言した。以上の成果を国際誌と国際学会で発表した。
胃腸炎ウイルスであるノロウイルスのサロゲートとしてマウスノロウイルスを用い、pH12に調整した水酸化カルシウム水溶液による消毒を組み込んだ連続培養実験を実施した。得られたウイルス集団の消毒感受性試験を実施した結果、培養サイクル数の追加に伴いウイルス集団の感受性が低下する現象が見られた。ウイルス集団の全ゲノム配列解析を行い、特定したカプシドタンパクの非同義変異を組み込んで得られたインフェクシャスクローンの消毒感受性が5分の1に低下することを示したことで、遺伝子変異が消毒感受性に与える影響を実証した。以上の成果を国際誌で発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Experimental adaptation of murine norovirus to calcium hydroxide2022

    • 著者名/発表者名
      Wakana Oishi, Sato Mikiko, Kengo Kubota, Ryoka Ishiyama, Reiko Takai-Todaka, Kei Haga, Kazuhiko Katayama, Daisuke Sano
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: March 2022 ページ: 848439

    • DOI

      10.3389/fmicb.2022.848439

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Predictive environmental microbiology for safe use of sanitation products in agriculture: Challenges and perspectives2021

    • 著者名/発表者名
      Wakana Oishi, Bjorn Vinneras, Joan B. Rose, Daisuke Sano
    • 雑誌名

      Environmental Science and Technology Letters

      巻: 8 ページ: 924-931

    • DOI

      10.1021/acs.estlett.1c00537

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 病原体不活化モデルに基づくし尿の衛生学的安全管理手法の確立2022

    • 著者名/発表者名
      大石若菜、佐野大輔
    • 学会等名
      第9回日本水環境学会東北支部&第13回廃棄物資源循環学会東北支部合同研究発表会
  • [学会発表] Hierarchical Bayesian modeling for predictive environmental microbiology towards safe resource recovery from human excreta2021

    • 著者名/発表者名
      Wakana Oishi, Syun-suke Kadoya, Osamu Nishimura, Daisuke Sano
    • 学会等名
      2021 International Conference on the “Challenges in Environmental Science and Engineering” (CESE-2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of storage time of human excreta for the Helminth inactivation using regression tree2021

    • 著者名/発表者名
      Wakana Oishi, Daisuke Sano
    • 学会等名
      第62回日本熱帯医学会大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Maximum likelihood estimation of inactivation kinetic parameters for Escherichia coli In concentrated urine2021

    • 著者名/発表者名
      Wakana Oishi, Ikuo Kato, Osamu Nishimura, Daisuke Sano
    • 学会等名
      Singapore International Water Week 2021 Online
    • 国際学会
  • [学会発表] Inactivation kinetic modelling of Escherichia coli in the concentrated synthetic urine2021

    • 著者名/発表者名
      Wakana Oishi, Ikuo Kato, Osamu Nishimura, Daisuke Sano
    • 学会等名
      IWA Digital World Water Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] 予測環境微生物学に基づく資源回収型サニテーションの病原リスク管理手法の構築2021

    • 著者名/発表者名
      大石若菜、西村修、片山和彦、戸高玲子、芳賀慧、佐野大輔
    • 学会等名
      第24回日本水環境学会シンポジウム

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公開日: 2022-12-28  

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