機械学習を用いて豚繁殖・呼吸障害症候群（PRRS）の「制御」と「清浄化」に有効な飼養衛生管理を優先順位付け―農場の目標に応じた戦略的なバイオセキュリティ対策の重要性を提示―

- 要旨

明治大学農学部の佐々木羊介准教授、同大学院農学研究科の秋山祥熙（博士前期課程2年）の研究グループは、日本の養豚場における「豚繁殖・呼吸障害症候群（PRRS）」の対策について、機械学習アルゴリズムを用いて分析を行いました。その結果、PRRSを一定のレベルで抑え込む「制御（Control）」と、ウイルスを完全に排除する「清浄化（Eradication）」では、優先すべきバイオセキュリティ（飼養衛生管理）が大きく異なることを明らかにしました。
本研究の成果は、養豚農家が自らの目標（制御か清浄化か）に応じて、限られたリソースをどの対策に優先的に配分すべきかを決定する際の重要な指針となります。本研究成果は、国際学術雑誌『Preventive Veterinary Medicine』に掲載されました。

- 研究の背景

PRRSは、母豚の繁殖障害や子豚の呼吸器症状を引き起こし、世界の養豚産業に莫大な経済的損失を与える感染症です。この病気の対策には、ウイルスの侵入を防ぐための「バイオセキュリティ」の徹底が不可欠ですが、管理項目は多岐にわたり、どの対策が特に重要であるかの優先順位付けはこれまで困難でした。

- 研究手法と成果

本研究では、国内258農場のバイオセキュリティ実施状況のデータを用い、機械学習モデル（ランダムフォレスト）を用いて分析しました。研究1（制御モデル）ではPRRSが安定・陰性である状態を「制御」と定義し、関連する要因を抽出し、研究2（清浄化モデル）ではPRRSが完全に陰性である状態を「清浄化」と定義し、関連する要因を抽出しました。分析の結果、それぞれの目標において最も重要な対策（特徴量）が特定されました。
・PRRS「制御」に重要な要素
精液管理（最優先）：精液供給農場のPRRSステータス確認や、購入精液の管理。
豚舎環境の維持：離乳豚の呼吸器症状の監視、豚舎消毒後の十分な乾燥時間の確保、注射針の管理プロトコルなど。
・PRRS「清浄化」に重要な要素
導入豚の厳格な管理（最優先）：PRRS陰性農場からの導入と適切な馴致プログラムの実施。
精液の清浄性：PRRS陰性農場からの精液のみを使用すること。
農場の立地条件：周囲3km以内の農場数など、地域的な感染リスクの把握。
特に「清浄化」においては、周辺に他農場が多い地域ではウイルスの空気伝播のリスクが高まるため、清浄化を急ぐよりも「制御」に注力すべきであるといった、立地に応じた戦略の使い分けが必要であることも示唆されました。

- 今後の期待

本研究は、機械学習を活用することで、膨大で複雑なバイオセキュリティ項目の中から、日本の現場実態に即した「真に優先すべき対策」を可視化しました。これにより、生産者は自身の農場の状況や目標に合わせて、より効率的かつ効果的なPRRS対策を講じることが可能となり、養豚現場の生産性向上と経済的安定に寄与することが期待されます。

- 論文情報

タイトル：Biosecurity practices useful for porcine reproductive and respiratory syndrome control and eradication on commercial swine farms using machine learning models
著者名：Shoki Akiyama, Yosuke Sasaki
雑誌名：Preventive Veterinary Medicine
DOI：10.1016/j.prevetmed.2025.106764

- 参考図

[画像1: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/119558/309/119558-309-b96bc63c60068bfa03b54e0db816b04d-1270x649.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
図１．研究1（制御モデル）と研究2（清浄化モデル）で明らかになった重要な要素の上位４項目


[画像2: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/119558/309/119558-309-3f8174d887a9e354bbff4c9dda44bb9a-880x502.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
図２．研究1（制御モデル）で明らかになった重要な要素のリスクの度合い


[画像3: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/119558/309/119558-309-6cba472575241a93c1d8f362844e47ee-882x502.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
図３．研究2（清浄化モデル）で明らかになった重要な要素のリスクの度合い


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