新型コロナ下⽔サーベイランスについて（令和 3 年 12 ⽉ 15 ⽇現在）
1. 新型コロナ下⽔サーベイランスとは
環境⽔中のウイルス調査の歴史は古く、第⼆次⼤戦前には⽶国ではポリオウ
イルスに関して下⽔中の検出報告がされている 1。我が国においても、60 年代
後半より地⽅衛⽣研究所による下⽔中のウイルス調査が全国各地で報告されており、2013 年度より全国レベルで下⽔を材料としたポリオウイルスの環境⽔
サーベイランスを継続している 2,3。本⼿法は⾼感度かつ集団レベルで糞便中に排出されるウイルスを検出できることから，新型コロナウイルス検出にも応⽤が期待されている 4-6。国際的にも、過去の研究でコロナウイルスは腸管で増殖し糞便中に排出されることが報告されていたことから、2020 年春頃には、欧⽶の研究者より下⽔中のコロナウイルスゲノム断⽚の検出が相次いで報告され、下⽔中のウイルス量から感染者推計等の研究が⾏われている。なお、下⽔を試料として⽤いた疫学的研究を下⽔疫学と呼称している事例も⾒られるが、2011 年頃より欧州において薬物検出を⾏う研究などにおいてその呼称が使われるようになっている 7。
新型コロナ下⽔サーベイランスは、新型コロナウイルスの感染動態を把握するためのサーベイランスの⼀⼿法である。新型コロナウイルスが、感染者の糞便中に排出されることから、施設や都市の下⽔に含まれる新型コロナウイルスをモニタリングすることが可能である。
⿐咽頭ぬぐい液及び唾液を⽤いた PCR 検査に⽐して、検査時期と報告のス
ケジュール次第では早期、かつ顕性・不顕性に関わらず⾮侵襲的に感染動態を把握できる可能性がある特⻑を有しており、この特⻑を実現することに向けて、国内外において様々な取組がなされている。
下⽔からの新型コロナウイルスの検出は、既存のポリオウイルスの環境⽔サーベイランスの検出フローに、沈殿物（沈渣）からの検出フローを加えることにより成功している（沈殿物抽出法）4,5。
参考⽂献等
1. Melnick,J.L., 1947. Poliomyelitis virus in urban sewage in epidemic and in
nonepidemic times. American Journal of Tropical Medicine and Hygiene.
45, 240.
12. 吉⽥ 弘, 2008. 環境⽔系の感染症-オーバービュー. 臨床とウイルス 36(3),121-126．
3. 厚⽣労働省健康局結核感染症課, 2013. 平成 25 年度感染症流⾏予測調査事
業実施要領.
https://www.niid.go.jp/niid/images/epi/yosoku/AnnReport/201399.pdf(2021 年 8 ⽉時点)
4. ⼩澤広規, 井上嵩之, 櫻井 光, 川上千春, 清⽔耕平, 宇宿秀三, ⽥中伸⼦,
⼤久保⼀郎, 吉⽥ 弘, 2020. 環境⽔調査による新型コロナウイルスの下⽔からの検出 病原体検出情報. IASR 41(7), 122-123.
5. Kitamura, K., Sadamasu, K., Muramatsu, M., Yoshida, H., 2021. Efficient
detection of SARS-CoV-2 RNA in the solid fraction of wastewater.
Science of the Total Environment. 763, 144587.
doi:10.1016/j.scitotenv.2020.144587.
6. 厚⽣労働省, 2021. 厚⽣労働科学研究成果データベース. 令和 2 年度厚⽣労働科学研究費補助⾦「環境⽔を⽤いた新型コロナウイルス監視体制を構築するための研究」. https://mhlw-grants.niph.go.jp/project/148380/1(2021 年 8 ⽉時点)
7. Alexander et al., 2011, Sewage epidemiology ̶ A real-time approach toestimate the consumption of illicit drugs in Brussels, Belgium,
Environment International. 37, 612 doi:10.1016/j.envint.2010.12.006
2. 国内外の状況
我が国においては、国⽴感染症研究所や（公社）⽇本⽔環境学会 COVID-19
タスクフォース、⺠間企業による技術開発等の取組がなされている。既存の地⽅衛⽣研究所のポリオ環境⽔サーベイランスを活⽤した検出⽅法のほか、⺠間企業による分析⼿法の研究開発が進められている。
国⽴感染症研究所は、既存の地⽅衛⽣研究所のポリオ環境⽔サーベイランスを活⽤した検出フローで得られる沈渣（沈殿物）と上清濃縮物のいずれの試料からも新型コロナウイルスの遺伝⼦断⽚を検出する⼿法について検討を⾏い、その⼿法確⽴に向けた研究を⾏っている。流⼊下⽔およびマンホールから採⽔した試料を⽤いて、沈渣（沈殿物抽出法）と上清濃縮物（PEG 沈殿法、陰電荷2膜濃縮法、限界ろ過法）で新型コロナウイルス遺伝⼦の検出効率を⽐較した結果、沈殿物抽出法が最も効率的な⼿法であることを報告した 8,9。
（公社）⽇本⽔環境学会 COVID-19 タスクフォース（2020 年 5 ⽉〜2021 年
9 ⽉）は、下⽔中の新型コロナウイルスの分析⽅法や技術動向に関するセミナーの開催や下⽔疫学調査の実施、下⽔データを活⽤した感染者推移予測、下⽔中の新型コロナウイルス遺伝⼦検出マニュアルの公表を実施した 10-15。
また、国内の⺠間企業による分析⼿法に関する事例は、以下の通りである。
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塩野義製薬・島津製作所 16-18：2 社共同で下⽔処理場・個別施設でのサーベ
イランスを実施している。島津製作所の受託分析⼦会社である島津テクノ
リサーチは、下⽔モニタリングにより新型コロナウイルスの感染状況を監視し、陽性反応がある場合にヒト検査で感染者を特定する PCR 検査システ
ム「京都モデル」を⾼齢者施設や教育機関、宿泊施設などの個別施設に向けて提供している。⼀⽅で、塩野義製薬は、⾼感度なウイルス検出法及び⼤量検査が可能なインフラの構築を⽬的として、北海道⼤学とともに、下⽔中新型コロナウイルスの⾼感度検出技術の共同開発を進めており、検出⼯程の⾃動化を実現している。

l中外テクノス・ユーロフィン⽇本環境 19：2 社共同で、（公社）⽇本⽔環境学会 COVID 19 タスクフォース・（公財）⽇本下⽔道新技術機構が策定した「下⽔中の新型コロナウイルス遺伝⼦検出マニュアル（2021 年 3 ⽉）」に準拠した検査受託サービスを展開している。医療機関において⼀部実証実験を実施しており、今後は⼈の密集する建築物・施設（医療機関、⾼齢者施設、オフィス、学校、寮等）への実証実験を⾏いながら、サービスを展開する予定である。

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⾦沢⼤学・建設技術研究所・環境総合リサーチ 20-22：共同研究契約のもと、船橋市内の下⽔処理場（2 か所）を対象とした調査を通じて検査⼿法を確⽴し、対外サービスを開始している。建設技術研究所が提供している
サービスの内容は、①コロナウイルス流⾏状況を確認するためのモニタリ
ング計画策定、②下⽔採⽔作業と分析、③分析結果からの流⾏把握である。今後は、採⽔⽅法について、クラスター発⽣施設や重症化リスクの⾼い市⺠に対する施設に関する検討分析⼿法について、検出濃度が低濃度であっても正確に検出できる最適な分析⼿法の検討、感染者数推計モデルの構築に向けた検討を進める予定である。
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海外では、研究・実証・実装等のフェーズは異なるものの、⽶国、カナダ、
欧州（英国、ドイツ、オランダ、イタリア、スペイン、フィンランド）、豪
州、ニュージーランド等 50 か国以上の国と地域で実証的な取組を中⼼に下⽔
サーベイランスが実施されている 23。ほとんどの国で、国の研究機関が中⼼となってデータの収集・情報提供を⾏う場合と、国や⺠間企業が協⼒し、⼤学が中⼼となってデータ収集・情報提供を⾏う場合の 2 つのパターンで取組が進められている。検査対象は、下⽔処理場もしくはクラスター発⽣施設（発⽣する可能性のある施設を含む）である。どの国においても、最適な⼿法が確⽴されていないことから、どの国においても安定的な結果は得られておらず、下⽔中の新型コロナウイルス量と感染者数の定量的な評価には⾄っていない状況である。
海外の取組のうち代表例として、⽶国、英国、オランダにおける取組の内容と実施体制を以下に⽰す。
l

⽶国 24：
Ø ⽶国は、州・市ごとに必要に応じ独⾃に下⽔サーベイランスを実施している。連邦政府は、地域間のデータを⽐較できるようサンプル採取・検査・分析⽅法をガイドラインとして公表し、各地域の検査結果を登録できる中央データベース” National Wastewater Surveillance
System （NWSS）”を構築・運⽤している。NWSS は 2020 年 7 ⽉に運⽤を開始し、2021 年 6 ⽉時点で 36 州が参加している。
Ø NWSS 上のデータ拡充と各州の保健政策策定⽀援を⽬的として、
HHS(連邦保健福祉省)が主導し、全国で⼀⻫にサーベイランスを実施するプログラム”National Wastewater Monitoring of COVID-19”を 2021
年 6 ⽉から 9 ⽉（予定）の期間で実施している。このプログラム体制
は、アメリカ国内の複数地域で既に検査を実施しているスタートアップ（検査業務委託）を含めており、50 州 320 の下⽔処理場（カバー⼈
⼝ 1 億⼈）を対象としている。
Ø 今後の課題として、①下⽔道に接続しない分散処理システムを使⽤している⽶国国⺠ 25％へのアプローチ、②未検出に対する解釈の検討、③持続可能なモニタリング⽅法の検討、が挙げられている。

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l

英国 25：
Ø 英国は広域監視を⾏っており、各地域（イングランド、ウェールズ、
スコットランド）で収集された検査結果を中央政府機関（Defra、JBC）がまとめて定期的に専⾨家グループ（SAGE：英国緊急事態科学
諮問グループ）へ報告している。サーベイランスは 2020 年 5 ⽉より開始されており、現在継続中である。
Ø また、イングランドでは NHS 資⾦提供の元、ミドルセックス⼤学、JBC 等が 2020 年 10 ⽉から 9 週間に渡って、学校を対象とした感染動
態把握の実証研究を⾏っている。同取組では検査結果と地域の感染者
数増減が連動していることが確認されているが、ウイルス濃度を基にした感染者数の推定には⾄っていない。
Ø Defra と JBC は今後、広域監視のほかに感染リスクの⾼い施設（刑務所や⾷品⼯場等）を対象とした検査を優先的に⾏うことを検討している。

lオランダ 26-29：
Ø オランダは、オランダ全⼟の 300 以上の下⽔処理場を対象とした広域調査（カバー⼈⼝ 1700 万⼈：オランダ全世帯）を⾏っている。国⽴公衆衛⽣環境研究所（Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu：
RIVM）が、20 年以上にわたりポリオ等感染症や糖尿病、薬物の検知を⽬的とした下⽔サーベイランスを実施しており、2020 年 3 ⽉に新型コロナウイルスについてもサーベイランスを開始し、現在も継続中である。パンデミックの早期にサーベイランスを開始していたため、RIVMの事例は諸外国において参考事例として扱われている。
Ø また、⺠間企業（KWR ⽔研究所）は独⾃のサーベイランスを実施し、主要空港等の⼤都市拠点の採⽔調査・研究を進めている。RIVM と研究結果を共有し、KWR ⽔研究所におけるデータは RIVM の測定結果を補完するものとなっている。
Ø 2021 年 4 ⽉、研究の発展と範囲の拡⼤を⽬的に、2025 年末までの取組に関する契約を RIVM、オランダ保健福祉・スポーツ省（VWS）、⽔道局間で締結した。今後は、2021 年末までに下⽔サンプリングの頻度
を週 2 回から毎⽇に増やせるよう、準備を進める予定である。
5

参考⽂献等
8. Ozawa H., Inouye T., Sakurai H., Kawakami C., Shimizu K., Usuku S.,
Tanaka N., Okubo I., Yoshida H., 2020. Detection of COVID-19 in
Wastewater by Environmental Water Survey. IASR., 41, 122-123.
9. Kitamura K., Sadamasu K., Muramatsu M., Yoshida H., 2021. Efficient
detection of SARS-CoV-2 RNA in the solid fraction of wastewater. Sci.
Total Environ., 763, 144587. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.144587
10. 国⼟交通省下⽔道部

下⽔道における新型コロナウイルスに関する調査検討委員会,
https://www.mlit.go.jp/mizukokudo/sewerage/mizukokudo_sewerage_tk_000708.html
11. ⽇本⽔環境学会 COVID-19 特設ページ,
https://www.jswe.or.jp/aboutus/covid19.html
12. ⽇本⽔環境学会 COVID-19 タスクフォース 第 2 回 Web セミナー
「COVID-19 タスクフォースの成果と下⽔疫学の将来展望」,
https://www.jswe.or.jp/aboutus/pdf/210916COVID19TFseminar.pdf
13. Hata A, Hara-Yamamura H, Meuchi Y, Imai S, Honda R., 2021. Detectionof SARS-CoV-2 in wastewater in Japan during a COVID-19 outbreak. Sci
Total Environ., 758, 143578. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.143578
14. Haramoto E, Malla B, Thakali O, Kitajima M., 2020. First environmental
surveillance for the presence of SARS-CoV-2 RNA in wastewater andriver water in Japan. Sci Total Environ., 737, 140405.
doi:10.1016/j.scitotenv.2020.140405
15. 国⼟交通省下⽔道部 第 3 回 下⽔道における新型コロナウイルスに関する調査検討委員会（令和 3 年 8 ⽉ 24 ⽇）資料４「分析⼿法について」,
https://www.mlit.go.jp/mizukokudo/sewerage/content/001422329.pdf
16. 島津製作所 ニュース「新型コロナウイルスを含む感染症領域の下⽔モニタリングに関する島津製作所と塩野義製薬による業務提携の基本合意書の締結について（2021/06/02）」,
https://www.shimadzu.co.jp/news/press/nne23saoe9-sprou.html

6

17. 島津製作所 ニュース「下⽔とヒトの 2 階建て PCR 検査「京都モデル」の受託事業を開始 建物ごとの下⽔ PCR 検査から新型コロナ感染者の発症当⽇の発⾒に成功（2021/05/13）」,https://www.shimadzu.co.jp/news/press/04cu1puvui43bpno.html
18. 塩野義製薬 ニュース「⼤阪府で下⽔から新型コロナ流⾏状況のモニタリン
グを開始〜ウイルス感染症流⾏及び新規変異株の早期検知を⽬的とした社
会実装〜」,
https://www.shionogi.com/jp/ja/news/2021/04/210414.html
19. 中外テクノス お知らせ「環境中の新型コロナウイルス検査サービスをユー
ロフィン⽇本環境株式会社と共同で開始しました。（21/06/10）」,
https://www.chugai-tec.co.jp/news/detail?id=1818
20. 株式会社建設技術研究所 お知らせ「船橋市と⾦沢⼤学の連携による下⽔中の新型コロナウイルス量調査に参画します。（2020.10.13）」,
http://www.ctie.co.jp/news/tech/2020/20201013_75.html
21. 株式会社建設技術研究所 お知らせ「新型コロナウイルスの感染症拡⼤を早期に検知するための下⽔中の新型コロナウイルスの流⾏把握サービスを開始しました。（2021.05.14）」,
http://www.ctie.co.jp/news/tech/2021/20210514_293.html
22. 船橋市「下⽔道インフラを活⽤した新型コロナウイルス流⾏把握」,
https://www.city.funabashi.lg.jp/kenkou/korena/004/p084673_d/fil/shir
you2.pdf
23. 国⼟交通省下⽔道部 第 3 回 下⽔道における新型コロナウイルスに関する調査検討委員会（令和 3 年 8 ⽉ 24 ⽇）資料 9「諸外国における下⽔中の新型コロナウイルス検出情報の活⽤事例について」,
https://www.mlit.go.jp/mizukokudo/sewerage/content/001422339.pdf
24. CDC, 2021, National Wastewater Surveillance System Implementation for
COVID-19 and Beyond,https://www.nist.gov/system/files/documents/2021/07/23/Kirbyday1.pdf
25. DHSC, 2021, Wastewater testing coverage data for the Environmental
Monitoring for Health Protection (EMHP) programme,
https://www.gov.uk/government/publications/wastewater-testing7

coverage-data-for-19-may-2021-emhp-programme/wastewater-testingcoverage-data-for-the-environmental-monitoring-for-health-protectionemhp-programme
26. RIVM Coronavirus monitoring in sewage research,https://www.rivm.nl/en/covid-19/sewage
27. RIVM Sewage as an indicator of health, https://www.rivm.nl/en/covid19/sewage/indicator-health
28. KWR News「Update COVID-19 Sewage research」,
https://www.kwrwater.nl/en/actueel/update-covid-19-sewageresearch/
29. RIVM Coronavirus monitoring in sewage research expanded andextended, https://www.rivm.nl/en/news/coronavirus-monitoring-insewage-research-expanded-and-extended
3. 調査の課題
下⽔サーベイランスは、患者個⼈からの検体採取を不要とし、集団レベルで不顕性感染者を検出できる特性から、感染状況を早期に検知できる等の利点がある 30。⼀⽅で、感染動態把握⼿法として社会実装するにあたっては、下⽔処理地域と保健所管轄区域との整合の取り⽅や、下⽔中のウイルス量からの感染者数の推定、感染源の特定に向けた他のサーベイランス⼿法との組み合わせといった検討課題がある。また、分析⼿法である定量 PCR、遺伝⼦解析⼿法や検査⼯程全体の不確実性の解消も課題である 31,32。
課題解決に向けては、下⽔試料から安定、迅速かつ簡便にウイルスを検出・定量する⼿法の開発や、下⽔中ウイルス濃度に基づく感染者数推定モデルの構築、さらには検出結果・推定結果の活⽤に向けた制度設計、に取り組む必要がある。
特に、糞便中に排出される新型コロナウイルス量および排出者の割合が、ポリオウイルスやノロウイルスなどに⽐べてかなり少ないことが明らかになっていることから 33,34、下⽔試料の採取⽅法と濃縮⽅法の最適化は引き続きの課題である。また、感染者数の把握や推定を⾏うにあたっては、ウイルスが糞便中に排出される時期がどのタイミングにあたるか（感染、発症、検査、検査結果公表等）の把握や、感染者数の推定モデルを構築するにあたって感染者の個⼈
8

差に起因する不確実性や⾬⽔や⾮⼈為起源排⽔等による希釈効果、下⽔中試料中におけるウイルス核酸の分解速度といった変動要因の考慮が必要である。
参考⽂献等
30. Wakana Oishi, Yifan Zhu, Chikako Maruo, Mayuko Saito, Masaaki
Kitajima, Daisuke Sano, 2021. Wastewater-based Epidemiology for
Infectious Diseases: The Foundations and Future Perspectives. Journalof Japan Society on Water Environment, 44, 5, 125-133.
31. Warish Ahmed et al, 2021. Minimizing errors in RT-PCR detection andquantification of SARS-CoV-2 RNA for Wastewater Surveillance. Scienceof The Total Environment, 805, 149877.
32. Xuan Li, Shuxin Zhang, Jiahua Shi, Stephen P Luby, Guangming Jiang,
2021. Uncertainties in estimating SARS-CoV-2 prevalence by
wastewater-based epidemiology. Chemical Engineering Journal, 415,
129039.
33. Jones D. L., Baluja M. Q., Graham D. W., Corbishley A., McDonald J. E.,
Malham S. K., Hillary L. S., Connor TR., Gaze W. H., Moura I. B., Wilcox
M. H., Farkas K., 2020. Shedding of SARS-CoV-2 in feces and urine andits potential role in person-to-person transmission and the environmentbased spread of COVID-19. Sci. Total Environ., 749, 141364.
34. Zheng S., Fan J., Yu F., Feng B., Lou B., Zou Q., Xie G., Lin S., Wang R.,
Yang X., Chen W., Wang Q., Zhang D., Liu Y., Gong R., Ma Z., Lu S., Xiao
Y., Gu Y., Zhang J., Yao H., Xu K., Lu X., Wei G., Zhou J., Fang Q., Cai H.,
Qiu Y., Sheng J., Chen Y., Liang T., 2020. Viral load dynamics and disease
severity in patients infected with SARS-CoV-2 in Zhejiang province,
China, January-March 2020: retrospective cohort study. BMJ., 369,
m1443.
4. 今後の展開
新型コロナウイルス下⽔サーベイランスの社会実装により、不顕性感染者を含む感染動態の効率的な探知の実現が期待され、ひいては医療機関への負荷予測や必要となる医療物資や⼈材の効率的分配、収束判断、ゲノム解析⼿法によ9

る新規流⾏株の把握といった、ウィズコロナ社会における具体的感染防⽌対策を講じるにあたっての科学的根拠が得られる可能性がある 35,36。
新型コロナ下⽔サーベイランスに関するこれまでの研究結果から、下⽔から新型コロナウイルスを検出する技術は、①下⽔処理場等の採⽔定点における集団レベルの感染状況の把握と、②⾼齢者施設や病院等のハイリスク施設における感染の早期探知および感染管理、といった 2 つの社会実装の在り⽅が想定される。前者は、下⽔固有の影響を受けやすいため、⼀定期間のデータの蓄積が必要であると考え、厚⽣労働科学研究における調査の中でデータの収集を継続している。後者は、定点採⽔と異なり、下⽔固有の影響を受けることが少ない
ことが想定されており、積極的な検査やゾーニング等の具体的な対策を講じることが可能であるため、施設単位の排⽔調査に期待が集まっている。安全で確実性の⾼い検出⼿法が確⽴されれば、⽐較的早期の実⽤化が⾒込まれるため、施設排⽔中のウイルス検出⼿法の検討や、実際に検査を⾏う施設管理者向けのガイダンスおよびマニュアルの作成が厚⽣労働科学研究班で進⾏中である。
今後、下⽔サーベイランスを社会実装まで導くためには、上記対応のほか、検査結果をもとにした感染防⽌措置の検討（意思決定部⾨の設置、住⺠への発信⽅法の開発、効果的な介⼊策の検討）や⽇常的な下⽔疫学調査の実施体制の構築（⺠間検査企業を含む検査実施主体と衛⽣部局との連携、検体の輸送体制の構築、下⽔のサンプリング体制の構築等）、さらなる分析⼿法の改良（検出感度の向上、対応規模拡⼤のための検査⼯程の⾃動化、採⽔から検査結果通知までの所要⽇数の短縮、検査コストの削減等）、精度管理⼿法の標準化、感染者推計のための下⽔固有要因（温度や希釈）によるウイルス量の減衰に関する分析等が必要である。
参考⽂献等
35. Wakana Oishi, Yifan Zhu, Chikako Maruo, Mayuko Saito, Masaaki
Kitajima, Daisuke Sano, 2021. Wastewater-based Epidemiology for
Infectious Diseases: The Foundations and Future Perspectives. Journalof Japan Society on Water Environment, 44, 5, 125-133.
36. Medema, G., Heijnen, L., Elsinga, G., Italiaander, R., Brouwer, A., 2020.
Presence of SARS-Coronavirus-2 RNA in sewage and correlation with
reported COVID-19 prevalence in the early stage of the epidemic in the10

Netherlands. Environmental Science and Technology Letters 7（7）,511-516.

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作成者

吉⽥ 弘（国⽴感染症研究所ウイルス第⼆部）
喜多村 晃⼀（国⽴感染症研究所ウイルス第⼆部）
村松 正道（国⽴感染症研究所ウイルス第⼆部）

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