プレスリリース

令和 4 年 1 ⽉ 14 ⽇
各報道機関

御中国⽴⼤学法⼈⼭梨⼤学

下⽔からオミクロン変異を有する新型コロナウイルス遺伝⼦を検出〜変異株の流⾏監視への下⽔疫学調査の有効性を実証〜
ポイント・

2022 年 1 ⽉に⼭梨県内 4 ヶ所の下⽔処理場で採取した下⽔から主にオミクロン株に⾒られる変異を有する新型コロナウイルス遺伝⼦を検出。

・

第 4 波のアルファ株から第 5 波のデルタ株への流⾏変異株の置き換わりを下⽔でも観測。

・

COVID-19 に対する下⽔疫学調査が変異株の流⾏監視にも活⽤されることが期待。

⼭梨⼤学⼤学院総合研究部附属国際流域環境研究センターの原本英司教授の研究グループ
は，2022 年 1 ⽉に採取した下⽔からオミクロン変異 1)を有する新型コロナウイルス遺伝⼦を検出することに成功しました（表 1）。
約半数以上の感染者の糞便中に新型コロナウイルスが排出されることから，下⽔中の新型コロナウイルスを定期的に調査することで地域や施設における新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の流⾏状況を捉える「下⽔疫学調査」2）が現在社会的にも注⽬されています。原
本教授は，国内外の研究者と共に下⽔疫学調査の有⽤性を世界に先駆けて提唱し 3），下⽔中における新型コロナウイルスの検出調査 4）や下⽔からの検出法の開発 5-7)等に取り組んでいます。
今回，2021 年 12 ⽉第 2 週〜2022 年 1 ⽉第 3 週に⼭梨県内 5 ヶ所の下⽔処理場で採取した
下⽔ 17 試料に対し，主にオミクロン株が特徴的に有する 2 ヶ所の変異（E484A 変異，G339D変異）を対象とした逆転写定量 PCR を適⽤した結果，1 ⽉第 3 週に採取した 4 試料（4 ヶ所の処理場の各 1 試料）が 2 種類の変異のいずれかまたは両⽅に陽性反応を⽰しました。⼀⽅，12⽉に採取したいずれの下⽔からもこれら 2 種類の変異は検出されませんでした。
また，第 4 波と第 5 波を含む 1 年間の下⽔疫学調査の結果より，変異株の流⾏状況が下⽔から検出される変異にも反映されることが確認されました。本研究により，新たに出現する変異株に対しても下⽔疫学調査が有効となる可能性が⽰され，今後，下⽔疫学調査の社会実装に向けた動きが加速することが期待されます。

【COVID-19 の下⽔疫学調査に関するこれまでの研究の展開】
原本教授らが 2020 年 5 ⽉に発表したプレスリリース 3）を契機に，国内でも新型コロナウイルス感染症（COVID-19）に対する「下⽔疫学調査」2）が，地域や施設における COVID-19 の感染流⾏状況を迅速かつ効率的に把握し，感染拡⼤防⽌に貢献し得る科学技術として注⽬を集めています。2020 年 6⽉に原本教授らが⼭梨県内の下⽔処理場で採取した下⽔から新型コロナウイルス遺伝⼦を検出することに国内で初めて成功したのを⽪切りに 4），国内各地から続々と調査事例が報告されてきています。しかしながら，諸外国と⽐較して感染者の割合が低いことに起因して下⽔中の新型コロナウイルス濃度も低いため，検出が難しいことが課題となっていました。
そこで，原本教授は，タカラバイオ（株）との共同研究を通じ，下⽔中の新型コロナウイルス遺伝⼦を⾼感度で検出可能な逆転写定量 PCR キット「SARS-CoV-2 Detection RT-qPCR Kit for Wastewater」（型番 RC390A）8)を開発し，（公社）⽇本⽔環境学会 COVID-19 タスクフォースが公表している⼿法
9)では検出できない下⽔の多くから新型コロナウイルス遺伝⼦を検出することに成功しており，国内でも下⽔疫学調査を実施可能であることを⽰してきました 6)。

【下⽔からのオミクロン変異を有する新型コロナウイルス遺伝⼦の検出】
2021 年 12 ⽉第 2 週〜2022 年 1 ⽉第 3 週に⼭梨県内 5 ヶ所の下⽔処理場（甲府市管理：1 ヶ所，⼭梨県管理：4 ヶ所）において採取した下⽔ 17 試料に対し，ポリエチレングリコール沈殿法による濃縮と RNA 抽出操作に供した後，タカラバイオ（株）との共同研究で開発した逆転写定量 PCR キット「SARS-CoV-2 Detection RT-qPCR Kit for Wastewater」（型番 RC390A）8)と変異検出⽤プライマー・プローブセット（Primer/Probe E484A (SARS-CoV-2)（型番 RC322A），Primer/Probe G339D (SARSCoV-2)（型番 RC323A））を組み合わせることにより，オミクロン株に主に⾒られる 2 ヶ所の変異（E484A変異および G339D 変異）の検出を試みました。その結果，1 ⽉第 3 週に採取した 5 試料のうち，2 試料から E484A 変異，4 試料から G339D 変異が検出され，4 試料からいずれかまたは両⽅の変異が検出されました。⼀⽅，12 ⽉第 2 週〜1 ⽉第 2 週に採取した 12 試料からはいずれの変異も検出されませんでした。
なお，野⽣株と変異株を区別せずに「SARS-CoV-2 Detection RT-qPCR Kit for Wastewater」を⽤いて新型コロナウイルス遺伝⼦を測定した結果，1 ⽉第 3 週に採取した 5 試料すべてが陽性となりました。

表 1 下⽔からのオミクロン変異を有する新型コロナウイルス遺伝⼦の検出結果

試料
採取週

山梨県
県内の
甲府市
COVID
A処理場
B処理場
C処理場
D処理場
-19
新規感 新型コ
新型コ
新型コ
新型コ
新型コ
染者数 ロナウ E484A G339D ロナウ E484A G339D ロナウ E484A G339D ロナウ E484A G339D ロナウ E484A G339D
変異
変異
変異
変異
変異
変異
変異変異
変異 変異
（人/週） イルス
イルス
イルス
イルス
イルス

12月第2週1－－－

12月第3週3＋－－

12月第4週

1－

－

－

1月第2週

92－

－

－

1月第3週

204＋－＋－－－－－－－－－－－－－－－＋－－－－－－－－＋＋＋＋－＋＋＋＋＋－－＋：検出，－：非検出，空欄：試料なし
1月第3週の新規感染者数は1月9～13日の5日間の集計

【下⽔中の新型コロナウイルス遺伝⼦の⻑期モニタリング】
2021 年 1 ⽉〜2022 年 1 ⽉に甲府市浄化センターにおいて概ね週 1 回の頻度で採取した下⽔を「SARS-CoV-2 Detection RT-qPCR Kit for Wastewater」を⽤いて検査した結果，51 試料 23 試料（45%）
から新型コロナウイルス遺伝⼦が検出され，第 5 波期間中には常時検出されました。
さらに，新型コロナウイルス遺伝⼦が検出された試料に対して変異を測定したところ，第 4 波期間中には主にアルファ株が有する N501Y 変異が検出されていたのに対し，第 5 波期間中には主にデルタ株に⾒られる L452R 変異と T478K 変異が⾼頻度で検出され，デルタ株へと流⾏株が置き換わっている状況を反映しているものと考えられました。
6下水中の新型コロナウイルス遺伝子濃度（Log遺伝子コピー/L）

新型コロナウイルス
N501Y変異
L452R変異
T478K変異
G339D変異503非検出●▲■◆×3530
25

520
15

410

1/1
1/11
1/21
1/31
2/10
2/20
3/2
3/12
3/22
4/1
4/11
4/21
5/1
5/11
5/21
5/31
6/10
6/20
6/30
7/10
7/20
7/30
8/9
8/19
8/29
9/8
9/18
9/28
10/8
10/18
10/28
11/7
11/17
11/27
12/7
12/17
12/27
1/6

市内のCOVID-19新規感染者数（人/日）

40

第3波

第4波

第5波

図 1 下⽔中の新型コロナウイルス遺伝⼦の⻑期モニタリング結果【今後の展望】
現在，オミクロン株の同定は時間を要するゲノム解析に依存していることから，解析に供される患者検体数には限りがあり，変異株の感染拡⼤状況を⼗分には把握できていません。逆転写定量 PCR を⽤いて下⽔を定期的にモニタリングすることで，地域や施設への変異株の流⼊を迅速かつ効率的に検知できる可能性があり，今後も継続した調査研究が望まれます。逆転写定量 PCR によるスクリーニングに加え，下⽔に対してもゲノム解析を取り⼊れることで，より詳細な変異株に関する情報を得られると期待されます。また，インフルエンザウイルスやノロウイルス等の疫学上重要な病原ウイルスへの下⽔疫学調査の拡張も望まれます。

研究⽀援
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タカラバイオ株式会社

共同研究

国⽴研究開発法⼈科学技術振興機構（JST） 新型コロナウイルス感染症（COVID-19）関連国際緊急共同研究・調査⽀援プログラム（J-RAPID） 「下⽔疫学調査による新型コロナウイルスの感染流⾏状況のリアルタイム監視」（課題番号：JPMJJR2001）

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厚⽣労働⾏政推進調査事業費補助⾦（新興・再興感染症及び予防接種政策推進研究事業） 「新型コロナウイルス感染症等の感染症サーベイランス体制の抜本的拡充に向けた⼈材育成と感染症疫学的⼿法の開発研究」（課題番号：JPMH20HA2007）

1） 本研究では，主にオミクロン株が特徴的に有する変異である E484A 変異と G339D 変異を対象とした。
2） 「下⽔疫学」は学問分野である「Wastewater-based epidemiology」の訳語であり，原本教授が北島正章准教授（北海道⼤学）と共に考案。「調査」を付けることで，調査する⾏為そのものを意味する。
3） 北海道⼤学・⼭梨⼤学共同プレスリリース「下⽔中の新型コロナウイルスに関する世界初の総説論⽂を発 表 〜 COVID-19 の 流 ⾏ 状 況 を 把 握 す る 上 で の 下 ⽔ 疫 学 調 査 の 有 ⽤ 性 を 提 唱 〜 」
https://www.yamanashi.ac.jp/wp-content/uploads/2020/05/20200514pr.pdf（2020 年 5 ⽉ 14 ⽇）
4） ⼭梨⼤学・北海道⼤学共同プレスリリース「国内初となる下⽔試料からの新型コロナウイルス RNA の検 出 に 成 功 〜 COVID-19 流 ⾏ 状 況 監 視 へ の 下 ⽔ 疫 学 調 査 の 活 ⽤ に 期 待 〜 」
https://www.yamanashi.ac.jp/wp-content/uploads/2020/06/20200626pr.pdf（2020 年 6 ⽉ 26 ⽇）
5） 北海道⼤学・⼭梨⼤学共同プレスリリース「下⽔中のコロナウイルス濃縮回収率を⼿法ごとに評価〜
COVID-19 の 下 ⽔ 疫 学 調 査 を 実 施 す る 上 で の 標 準 的 ⼿ 法 確 ⽴ に 期 待 〜 」
https://www.yamanashi.ac.jp/wp-content/uploads/2020/07/20200710pr.pdf（2020 年 7 ⽉ 10 ⽇）
6） ⼭梨⼤学プレスリリース「下⽔中の新型コロナウイルス遺伝⼦の⾼感度検出法を開発〜変異株の流⾏把握 を は じ め COVID-19 下 ⽔ 疫 学 調 査 の 社 会 実 装 に 貢 献 〜 」 https://www.yamanashi.ac.jp/wpcontent/uploads/2021/09/202109015pr.pdf（2021 年 9 ⽉ 15 ⽇）
7） JNC（株）
・⼭梨⼤学共同プレスリリース「下⽔中の新型コロナウイルスの磁気分離技術を開発〜下⽔疫学調査に⼤きく貢献〜」https://www.yamanashi.ac.jp/wp-content/uploads/2021/12/20211216press.pdf（2021 年 12 ⽉ 16 ⽇）
8） タ カ ラ バ イ オ （ 株 ） ウ ェ ブ サ イ ト 「 SARS-CoV-2 Detection RT-qPCR Kit for Wastewater 」
https://catalog.takara-bio.co.jp/product/basic_info.php?unitid=U100009513
9） （公社）⽇本⽔環境学会 COVID-19 タスクフォース「下⽔中の新型コロナウイルス遺伝⼦検出マニュアル」https://www.jswe.or.jp/aboutus/pdf/SARS-CoV-2_RNA_Detection_Manual_for_Wastewater.pdf（2021 年 3 ⽉ 30 ⽇）

研究についての問い合わせ先
⼭梨⼤学⼤学院総合研究部 教授 原本 英司（はらもと えいじ）
TEL：055-220-8725
E-mail：eharamoto@yamanashi.ac.jp
URL：http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~eharamoto/
広報についての問い合わせ先
⼭梨⼤学総務部総務課広報企画室
TEL：055-220-8005，8006
FAX：055-220-8799
E-mail：koho@yamanashi.ac.jp