建築環境のマイクロバイオーム

建築環境のマイクロバイオーム^{[1] [2]は、住宅、自動車、水道管などの}人間が構築した環境に生息する微生物群集を研究する分野です。建築環境の微生物学とも呼ばれます。

• この分野は近年、アルフレッド・P・スローン財団^[3]からの多額の資金提供と、マイクロバイオームや微生物群集全般への注目の高まりにより、多少加速しています。
• 米国科学・工学・医学アカデミーは、「建築環境のマイクロバイオーム：研究から応用まで」と題した研究でこの分野の研究を行っています。^[4]
• アメリカ科学振興協会は2014年にこのテーマに関するシンポジウムを開催した。^[5]
• アメリカ微生物学会は2015年9月にこのテーマに関する会議を開催し、「建築環境の微生物学」という報告書を発表しました。^[6]

^{ブレント・スティーブンス[7]}による2016年の論文では、「屋内環境のマイクロバイオーム」に関する研究の主要な発見がいくつか取り上げられています。これらの主要な発見には、以下のものが含まれます。

• 「培養に依存しない方法は、培養に基づく方法と比較して、はるかに大きな微生物の多様性を明らかにします」
• 「屋内空間には独特の微生物群が生息していることが多い」
• 「屋内の細菌群集は、多くの場合、屋内の発生源から発生します。」
• 「人間もまた、室内空気中の細菌の主な発生源である」
• 「建物の設計と運用は、屋内の微生物群集に影響を与える可能性があります。」

建築環境のマイクロバイオームは、建築環境に住む人間や他の生物の健康にどのような影響を与えるかなど、さまざまな理由で研究されていますが、建築特性の診断、法医学的応用、食糧生産への影響、建築環境機能への影響など、健康以外の理由でも研究されています。

建築環境中に見られる個々の微生物について、広範囲にわたる研究が行われてきました。最近では、建築環境中に見られる微生物の集団を調査する研究の数が大幅に増加しています。このような研究は、さまざまな環境を対象としています。

• 建物。例としては、住宅、^{[8] [9] [10]}寮、^[11]オフィス、^{[12] [13]}病院、^{[14] [15] [16]}手術室、^{[17] [18] [19]} NICU、^[20]教室、^{[21] [22]}鉄道や地下鉄の駅などの交通機関、^{[23] [24]}食品製造施設^[25]（酪農場、ワイナリー、^[26]チーズ製造施設、^{[27] [28]}酒蔵^[29]ビール醸造所など）、^[30]水族館、^[31]図書館、^[32]クリーンルーム、^{[33] [34]動物園、動物保護施設、農場、鶏小屋や鶏舎[35]}などが挙げられます。
• 乗り物。例としては、飛行機^[36]、船、電車^[24] 、自動車^{[37] 、}国際宇宙ステーション^[38]、^[39]、ミール^[40] 、 マーズ・オデッセイ^[41 ] 、^[42]などの宇宙船が挙げられます。
• 給水システム。例としては、シャワーヘッド、^[43]子供用プール、^[44]市営水道システム、^[45]循環式養殖システム、^[46]飲料水および敷地内配管システム^{[47] [48] [49] [50]}サウナなどがあります。^[51]
• その他。例としては、美術品や文化遺産^[52] 、衣類^[53] 、キッチンスポンジ^{[54] 、食器洗い機[55]}や洗濯機などの家電製品^[56]などが挙げられます。

全体的に、建築環境のマイクロバイオームに関して実施された多くの研究は、さまざまな場所で見つかる微生物に関するいくつかの一般的なパターンを特定し始めています。さまざまな地域や建物の種類は、さまざまな種類の微生物叢に関連しています。^[57] Pakpourらは2016年に、屋内環境における古細菌の存在に関連するパターンをレビューしました（rRNA遺伝子配列データの分析に基づく）。^[58]

多くの研究で、建築環境の微生物叢が人間の健康に及ぼす可能性のある影響が文書化されている。^[59]

• 新生児のコロニー化。新生児に定着する微生物の一部は、建築環境（病室など）から来ています。これは特に帝王切開で生まれた赤ちゃん（例えばShin et al. 2016 ^[60]を参照）やNICUで過ごす赤ちゃんに当てはまるようです。^[20]
• アレルギーと喘息のリスク。アレルギーと喘息のリスクは、構築された環境のマイクロバイオームの違いと相関しています。いくつかの実験的テスト（マウスなど）では、これらの相関関係は実際には因果関係である可能性があることが示唆されています（つまり、マイクロバイオームの違いが実際にアレルギーや喘息のリスクの違いにつながる可能性があります）。このトピックに関するレビュー論文には、Casas et al. 2016 ^[61]とFujimura and Lynch 2015 ^[62]があります。家庭内のほこりのマイクロバイオームは、小児のアレルギー、喘息、およびこれらの病気に関連する表現型のリスクと相関しています。^{[63] [64] [65]}構築された環境のマイクロバイオームがアレルギーや喘息、その他の炎症性または免疫疾患のリスクに与える影響は、衛生仮説として知られるものの根底にある可能性のあるメカニズムです。
• メンタルヘルス。2015年のレビューで、ホイジントンらは、建築環境の微生物学と人間の健康との間の可能性のあるつながりについて議論しています。^[66]この論文で提示された概念は、人間のマイクロバイオームが脳に何らかの影響を与えているという証拠がますます蓄積されており、したがって、建築環境が直接的または間接的に人間のマイクロバイオームに影響を与える場合、これが人間のメンタルヘルスに影響を与える可能性があるというものです。^[要出典]
• 病原体の伝播。多くの病原体は建築環境内で伝播し、また一定期間建築環境内に留まることもある。^[67] インフルエンザ、ノロウイルス、レジオネラ、MRSAなどがその良い例である。これらの病原体の伝播と生存の研究は、建築環境の微生物叢の研究の一部である。
• 室内空気質。室内空気質とその空気質の健康への影響に関する研究は、建築環境中の微生物と少なくとも部分的に関連しています。なぜなら、微生物は直接的または間接的に室内空気質に影響を与える可能性があるからです。^[要出典]

建築環境のマイクロバイオームの研究の主要な要素は、建築環境の構成要素がこれらの微生物や微生物群集にどのような影響を与えるかを判断することです。重要と考えられる要因には、湿度、pH、化学物質への曝露、温度、濾過、表面材料、空気の流れなどがあります。^[68]建築環境の微生物群集の研究に関連して収集する建築環境の「メタデータ」の標準を開発する取り組みが行われてきました。^[69] 2014 年の論文では、このような研究に関連して収集される建築環境データを改善するために利用できるツールについてレビューしています。^[70]このレビューで取り上げられているデータには、建物の特性と環境条件、HVAC システムの特性と換気率、人間の占有と活動の測定、表面特性、空気のサンプリングとエアロゾルのダイナミクスが含まれます。

建築環境がそこに存在する微生物叢に影響を与えるのと同様に、建築環境の微生物群集は建築環境自体に影響を与える可能性があります。例としては、建築材料の劣化、流体や空気の流れの変化、揮発性物質の生成などがあります。^[要出典]

建築環境のマイクロバイオームは、法医学研究の特徴として利用できる可能性があります。これらの応用のほとんどはまだ研究の初期段階にあります。たとえば、人がコンピューターのキーボードを打ったり、 ^[71]電話を使用したり^[72]、部屋にいたりすると、ある程度診断に役立つ微生物の痕跡が残ることが示されています。 ^[11]

建築環境におけるさまざまな悪臭における微生物の役割については、かなりの研究が行われてきました。例えば、Diekmannらは自動車のエアコンユニットから排出される揮発性有機化合物との関係を調査しました。^[73]彼らは、発見された微生物の種類が悪臭と相関関係にあると報告しました。ParkとKimは自動車のエアコンで見つかった微生物のうち、悪臭の原因となる揮発性化合物を生成できる微生物を調べ、そのような化合物を生成する候補分類群を特定しました。^[74]

建築環境中の微生物を研究するために多くの方法が使用されています。そのような方法のレビューと、それらを使用する際の課題のいくつかがNISTによって公開されました。Hoisingtonらは2014年に、建築専門家が建築環境の微生物学を研究するために使用できる方法をレビューしました。^[75]建築環境中の微生物の研究に使用される方法には、培養（その後の培養された微生物の研究を含む）、顕微鏡検査、空気、水、表面のサンプリング、化学分析、およびリボソームRNA遺伝子PCRやメタゲノミクスなどの培養に依存しないDNA研究が含まれます。^[要出典]

• 建築科学
• 微生物の生物地理学
• 微生物生態学
• 室内空気質

建築環境のマイクロバイオームに直接的または間接的に焦点を当てた研究プロジェクトやグループの数は増加しています。

• BIMERC - バークレー室内微生物生態学研究コンソーシアム。このグループは、「発生源の特定や、建物内で微生物や微生物産物を浮遊させ拡散させるプロセスの解明など、室内空気中の微生物成分の理解」に重点を置いています。
• BioBE センター - 生物学と建築環境センター
• 「あなたの家の野生生物」は、「私たちの家の中の 9 つの異なる場所で見つかった細菌群集の多様性」に焦点を当てた市民科学プロジェクトです。
• 赤ちゃん関連建築環境マイクロバイオームプロジェクト
• シャワーヘッドマイクロバイオームプロジェクト
• 病院マイクロバイオームプロジェクト
• ホーム マイクロバイオーム
• PRoBE – 建築環境における病原体研究
• PreMiEr -精密マイクロバイオームエンジニアリングのエンジニアリング研究センターは、構築された環境のマイクロバイオームを研究し、改善します。

• 室内空気ジャーナル
• Biomed Central の建築環境の微生物学に関する論文コレクション

• 国際室内空気質・気候学会 (ISIAQ)
• アルフレッド・P・スローン財団建築環境微生物学プログラム

• Nova Next: マイクロバイオームのマッピング
• NPR: 見えない隣人: 各都市には独自の微生物がいる
• 科学者：あなたのオフィスには独特のマイクロバイオームがある
• エリカ・ハートマンによるThe Conversationの記事 科学者たちの研究：屋内微生物生態学の研究は公衆トイレでのサンプル採取を意味する
• TIME誌 あなたの家は微生物で覆われている