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2015 年度 実績報告書

グライコミクス情報を活用した下水処理水再利用における胃腸炎ウイルス制御の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 26249075
研究機関北海道大学

研究代表者

佐野 大輔  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80550368)

研究分担者 大村 達夫  東北大学, 学内共同利用施設等, 教授 (30111248)
中込 治  長崎大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (70143047)
木村 克輝  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10292054)
加藤 毅  群馬大学, その他部局等, 准教授 (40401236)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード胃腸炎ウイルス / ノロウイルス / 糖鎖 / 相互作用 / ノロウイルス吸着性細菌 / 膜分離
研究実績の概要

本研究は、胃腸炎ウイルスと活性汚泥細菌由来糖鎖間の特異的相互作用に着目し、網羅的解析により得られたグライコミクス情報を活用することで、下水処理過程における全く新しい胃腸炎ウイルス制御方法を確立することを目的としている。研究2年目である平成27年度は、研究初年度に得られたノロウイルス粒子の糖鎖認識プロファイルをもとに、複数の遺伝子型のノロウイルス粒子の結合が認められたGD1aに着目し、GD1a陽性細菌を単離することを試みた。単離の際には、下水処理場から得られたサンプルを抗GD1a抗体及び蛍光標識二次抗体で処理後、セルソータに投入し蛍光標識された菌体を単離した。その結果、計256株が単離され、そのうち13株が実際にGD1aを保持していることがドットプロットにより明らかとなった。得られた13株から菌体外糖鎖を抽出してウェスタンブロッティングを行ったところ、3株からGD1aが検出された。この3株のうち2株はAeromonas属、1株はStenotrophomonas属であった。これらの結果は、非常に少数ではあるがGD1aを保持する細菌が環境中に存在することを示している。
また、これまでに得られている血液型決定抗原陽性細菌であるEnterobacter sp. SENG-6、及びリポ多糖中にB型抗原を有するEscherichia coli O86を用い、ノロウイルスの精密膜ろ過実験を行った。ノロウイルス粒子の直径は精密膜の孔径より十分に小さいため、精密膜による除去率は著しく低いが、Enterobacter sp. SENG-6共存した場合において除去率が有意に上昇した。またEscherichia coli O86に関しても、細胞外物質を除去しリポ多糖が露出した状態にしてノロウイルスと混合した場合において、ノロウイルス除去率が有意に上昇した。これらの結果は、ノロウイルス吸着性糖鎖である血液型決定抗原によりノロウイルスが菌体に捕捉されることで、精密膜ろ過による除去が可能であることを示している。

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

本研究では、活性汚泥細菌由来の糖鎖との相互作用が下水処理過程におけるノロウイルスの除去効率に影響を与えていることを示すこと、及びノロウイルスの遺伝子型の違いによる糖鎖認識プロファイルの違いに焦点を当て、様々な活性汚泥細菌由来糖鎖を活用することで複数の遺伝子型のノロウイルスを効率的に除去することが可能であることを示すことを目的としている。研究2年目である平成27年度においては、特に1つ目の目的について、細菌が分泌する特定の糖鎖がノロウイルスの精密膜ろ過による除去に貢献することを示すことに成功した。この成果により、当初予定通りに研究最終年度の研究に取り組むことができることから、研究はおおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

研究最終年度である平成28年度は、活性汚泥細菌由来糖鎖を活用して複数の遺伝子型のノロウイルスを効率的に除去することが可能であることを示す。具体的には、これまでに得られた血液型決定抗原陽性細菌及びGD1a陽性細菌を用いたベンチスケールの膜分離活性汚泥リアクターを構築し、安定同位体ラベリングを施したノロウイルス粒子を投入して、リアクター内のノロウイルス粒子の挙動を観察する。実験に用いる菌株は既に揃っており、ノロウイルス粒子の安定同位体ラベリングを達成すれば、すぐに実験を開始できる状況にある。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Removal properties of human enteric viruses in a pilot-scale membrane bioreactor (MBR) process2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Miura, Satoshi Okabe, Yoshihito Nakahara, Daisuke Sano
    • 雑誌名

      Water Research

      巻: 75 ページ: 282-291

    • DOI

      10.1016/j.watres.2015.02.046

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 将来の社会システムにおける感染性胃腸炎リスク2015

    • 著者名/発表者名
      佐野大輔
    • 雑誌名

      最新医学

      巻: 70 ページ: 2415-2422

  • [雑誌論文] Bayesian modeling of virus removal efficiency in wastewater treatment processes2015

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Ito, Tsuyoshi Kato, Kento Takagishi, Satoshi Okabe, Daisuke Sano
    • 雑誌名

      Water Science and Technology

      巻: 72 ページ: 1789-1795

    • DOI

      10.2166/wst.2015.402

    • 査読あり
  • [学会発表] 共存細菌との結合が胃腸炎ウイルスの消毒効果に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      林祥一
    • 学会等名
      第50回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      アスティとくしま(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-18
  • [学会発表] 糖鎖認識プロファイル情報をもとにしたヒトノロウイルス吸着性細菌の単離に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      羽柴聡
    • 学会等名
      第50回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      アスティとくしま(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-18
  • [学会発表] DHS(Downflow Hanging Sponge)リアクターにおける病原ウイルスの除去効率2016

    • 著者名/発表者名
      小林直央
    • 学会等名
      第50回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      アスティとくしま(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-18
  • [学会発表] Diverse enteric bacteria can excrete histo-blood group antigens as adsorbents for human gastroenteritis viruses2015

    • 著者名/発表者名
      佐野大輔
    • 学会等名
      第63回日本ウイルス学会学術集会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-11-22 – 2015-11-24
  • [学会発表] 下水中からのノロウイルス吸着性腸内細菌単離手法の確立2015

    • 著者名/発表者名
      羽柴聡
    • 学会等名
      第23回衛生工学シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学・フロンティア応用科学研究棟(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-11-12
  • [学会発表] Estimation of pathogen density distribution in water based on left-cencored dataset: Bayesian vs Maximum a posteriori2015

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Sano
    • 学会等名
      International Environmental Engineering Conference 2015
    • 発表場所
      BEXCO(Busan, Korea)
    • 年月日
      2015-10-28 – 2015-10-30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Diversity of histo-blood group antigen-positive enteric bacteria in water: Possible environmental vehicle for human noroviruses2015

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Sano
    • 学会等名
      18th International Symposium on Health-Related Water Microbiology
    • 発表場所
      リスボン大学(Lisbon, Portugal)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-19
    • 国際学会
  • [学会発表] 下水中からのHBGA陽性細菌の単離2015

    • 著者名/発表者名
      佐野大輔
    • 学会等名
      第2回環境水質工学シンポジウム
    • 発表場所
      山形大学農学部(山形県鶴岡市)
    • 年月日
      2015-05-09
  • [学会発表] 胃腸炎ウイルスの感染制御に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      佐野大輔
    • 学会等名
      第3回水環境科学・技術研修会
    • 発表場所
      高知大学農学部(高知県高知市)
    • 年月日
      2015-04-10

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公開日: 2017-01-06  

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