Inactivation kinetics modeling of enteric viruses for predictive environmental microbiology toward a safe use of human excreta

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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。