研究テーマ

現在取り組んでいるテーマ

下水モニタリングによる新型コロナウイルスの流行検知

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の流行時には、下水中にウイルス遺伝子が検出されることが各国で報告されています。下水をモニタリングすることで地域の流行開始や病院等施設の集団感染を早期に検出したり、無症状感染者を含めた流行状況の全体像を把握できる可能性があります。

本研究室では、下水から新型コロナウイルスを検出するための手法の最適化や、実際の流行状況との比較による検知技術の検証を目的とした研究を行っています。本研究は、富山県立大学、京都大学とも協働して行っており、未処理下水からの新型コロナウイルスの検出としては国内初となる成果公表を行いました。

主な発表成果：
  • Rongxuan Wang, Md. Alamin, Shohei Tsuji, Hiroe Hara-Yamamura, Akihiko Hata, Bo Zhao, Masaru Ihara, Ryo Honda* (2022) Removal performance of SARS-CoV-2 in wastewater treatment by membrane bioreactor, anaerobic-anoxic-oxic, and conventional activated sludge processes. Sci. Total Environ. 851,158310. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.158310
  • Md. Alamin, Shohei Tsuji, Akihiko Hata, Hiroe Hara-Yamamura, Ryo Honda* (2022) Selection of surrogate viruses for process control in detection of SARS-CoV-2 in wastewater. Sci. Total Environ. 823, 153737. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.153737
  • Ryo Honda*, Michio Murakami, Akihiko Hata, Masaru Ihara (2021) Public health benefits and ethical aspects in the collection and open sharing of wastewater-based epidemic data on COVID-19. Data Sci. J. 20(1), 27. DOI: 10.5334/dsj-2021-027
  • Akihiko Hata, Hiroe Hara-Yamamura, Yuno Meuchi, Shota Imai, Ryo Honda* (2020) Detection of SARS-CoV-2 in wastewater in Japan during a COVID-19 outbreak. Sci. Total Environ. 758, 143578. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.143578 * ESI Hot Paper (Top 0.1% citations) 2021v3

下水由来の薬剤耐性菌の動態と拡散制御

薬剤耐性菌は，抗菌薬（いわゆる抗生物質）の濫用により出現します。近年，開発途上国を起源とする多剤耐性菌が数年間で世界各地に拡散するなど，国際的な取り組みが求められています。薬剤耐性菌は，抗菌薬を服用した人間や家畜の腸内で集積されて下水や畜産排水として排出されています。そのため，下水処理場や畜産排水処理施設は，薬剤耐性菌の環境中への拡散を防ぐ重要な砦と言えます。

本研究では，廃水処理プロセスと水環境中における薬剤耐性菌の動態を明らかにするとともに，遺伝子解析を用いて排出源の特定することなどを目的とした研究を行っています。これまでに，タイ・チャオプラヤ川流域を対象とした調査で高い割合で薬剤耐性菌が存在することなどを明らかにしてきました。本研究は，山形大学，タイ・カセサート大学，インド工科大学，スリランカ・ルフナ大学などとの共同研究として行っています。

主な発表成果：
  • Ryo Honda*, Norihisa Matsuura, Hiroe Hara-Yamamura, Sovannlaksmy Sorn, Yuta Morinaga, Van Huy Than, Muhammad Adnan Sabar, Yalkhin Masakke, Sawako Asakura, Toru Watanabe (2023) Transition of antimicrobial resistome in wastewater treatment plants: impact of process configuration, geographical location and season. npj Clean Water 6, 46. DOI: 10.1038/s41545-023-00261-x
  • Ryo Honda*, Chihiro Tachi, Mana Noguchi, Ryoko Yamamoto-Ikemoto, Toru Watanabe (2020) Fate and seasonal change of Escherichia coli resistant to different antibiotic classes at each stage of conventional activated sludge process. J. Water Health. 18(6), 879-889. DOI: 10.2166/wh.2020.013
  • Ryo Honda*, Chihiro Tachi, Keisuke Yasuda, Tatsuki Hirata, Mana Noguchi, Hiroe Hara-Yamamura, Ryoko Yamamoto-Ikemoto, Toru Watanabe (2020) Estimated discharge of antibiotic resistant bacteria from combined sewer overflow of urban sewage system. npj Clean Water 3, 15. DOI: 10.1038/s41545-020-0059-5
  • Ryo Honda*, Toru Watanabe, Variga Sawaittayotin, Yoshifumi Masago, Rungnapa Chulasak, Kulchaya Tanong, G. Tushara Chaminda, Krison Wongsila, Chawala Sienglum, Varisara Sunthonwatthanaphong, Anupong Poonnotok, Wilai Chiemchaisri, Chart Chiemchaisri, Hiroaki Furumai, Kazuo Yamamoto (2016) Impacts of urbanization on the prevalence of antibiotic-resistant Escherichia coli in the Chaophraya River and its tributaries in Thailand. Water Sci. Technol. 73(2), 362-374. DOI: 10.2166/wst.2015.502

下水再利用システムにおける新たな水質管理手法の開発

高度な処理を施した下水を飲用水源（の一部）として再利用する「下水飲用再利用」が現在，世界の20を超える地域において行われています。河川の上流下流間での水の繰り返し利用も，非意図的な再利用（de fact再利用）と呼ばれており，けして私たちにも無縁の話ではありません。ヒト細胞の遺伝子発現解析や，ノンターゲット水質分析データの回帰分析・機械学習に基づく新たなアプローチで，複雑な組成を有する下水試料の安全性を評価する研究を行っています。

主な発表成果：
  • Hiroe Hara-Yamamura, Koji Nakashima, Toshikazu Fukushima, Satoshi Okabe* (2022) Transcriptomic response of HepG2 cells exposed to three common anti-inflammatory drugs: Ketoprofen, mefenamic acid, and diclofenac in domestic wastewater effluents, Chemosphere 286, 131715
  • Hiroe Hara-Yamamura, Toshikazu Fukushima, Lea Chua Tan, Satoshi Okabe* (2020) Transcriptomic analysis of HepG2 cells exposed to fractionated wastewater effluents suggested humic substances as potential inducer of whole effluent toxicity, Chemosphere 240, 124894
  • Hiroe Hara-Yamamura, Koji Nakashima, Asiful Hoque, Taro Miyoshi, Katsuki Kimura, Yoshimasa Watanabe, Satoshi Okabe* (2013) Evaluation of whole wastewater effluent impacts on HepG2 using DNA microarray-based transcriptome analysis, Environ. Sci. Technol. 47(10), 5425-5432

地下水中PFOS・PFOAの省資源・高効率な処理システムの構築

ペルフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）やペルフルオロオクタン酸（PFOA）に代表される有機フッ素化合物は，熱的・化学的安定性に優れ，撥水剤，防汚剤，消火剤など広く利用されてきた一方，水環境中に長く滞留し，人体および生態系へ影響を及ぼすため，世界的に規制の動きが強まっています．省資源・高効率なPFOS・PFOA処理システムの構築を目指して，膜ろ過，陰イオン交換処理などの物理化学的分離技術や分解菌に関する研究を行なっています．また，PFAS分解細菌を用いた生物学的処理プロセスについても取り組んでいます。

主な発表成果
  • Sovannlaksmy Sorn, Hiroe Hara-Yamamura, Sreyla Vet, Minhao Xiao, Eric M.V. Hoek, Ryo Honda* (2023) Biological treatment of perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) using microbial capsules of a polysulfone membrane. Chemosphere 329, 138585. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.138585
  • Hiroe Hara-Yamamura, Koki Inoue, Tomoaki Matsumoto, Ryo Honda, Kazuaki Ninomiya, Hiroshi Yamamura* (2022) Rejection of perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctane sulfonate (PFOS) by severely chlorine damaged RO membranes with different salt rejection ratios. Chem. Eng. J. 446, 137398. DOI: 10.1016/j.cej.2022.137398
  • Sorn Sovannlaksmy, Hiroe Hara-Yamamura, Ryo Honda* (2021) Biodegradation of PFOS and PFOA using acclimated sludge, Proc.The 13th AUN/SEED-Net Regional Conference on Chemical Engineering 2020 (RCChE-2020), Online, February 4-5. * Award for The Best Presentation

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